EP2540141A2 - Steuergerät zum übertragen einer steuerinformation an eine lampeneinheit sowie verfahren - Google Patents

Steuergerät zum übertragen einer steuerinformation an eine lampeneinheit sowie verfahren

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EP2540141A2
EP2540141A2 EP11703161A EP11703161A EP2540141A2 EP 2540141 A2 EP2540141 A2 EP 2540141A2 EP 11703161 A EP11703161 A EP 11703161A EP 11703161 A EP11703161 A EP 11703161A EP 2540141 A2 EP2540141 A2 EP 2540141A2
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EP
European Patent Office
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control unit
unit
lamp unit
control
control device
Prior art date
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Ceased
Application number
EP11703161A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Karl-Heinz Krause
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Insta GmbH
Original Assignee
Insta Elektro GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Insta Elektro GmbH and Co KG filed Critical Insta Elektro GmbH and Co KG
Publication of EP2540141A2 publication Critical patent/EP2540141A2/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/175—Controlling the light source by remote control
    • H05B47/185—Controlling the light source by remote control via power line carrier transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote monitoring or remote control of equipment in a power distribution network
    • H02J13/13—Circuit arrangements for providing remote monitoring or remote control of equipment in a power distribution network characterised by the transmission of data to equipment in the power network
    • H02J13/1311—Circuit arrangements for providing remote monitoring or remote control of equipment in a power distribution network characterised by the transmission of data to equipment in the power network using the power network as support for the transmission
    • H—ELECTRICITY
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    • H04B3/00—Line transmission systems
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
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    • H04B2203/54—Aspects of powerline communications not already covered by H04B3/54 and its subgroups
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
    • Y04S40/121—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment using the power network as support for the transmission

Definitions

  • Control device for transmitting control information to a lamp unit and method
  • the invention relates to a control device for transmitting control information to at least one lamp having at least one lamp operated with alternating current lamp unit, which control device a switchable output stage, a power supply, a Null shedgangserken- tion device, a modulator for generating a modulation voltage for impressing the control information to that of the lamp unit ü over the control unit supplied AC voltage and a logic unit comprises. Furthermore, the invention relates to a method for determining the time of commencement of a modulation phase subsequent to an operating phase in which a lamp unit receives the energy necessary for its operation.
  • Control devices and methods for driving lamp units are well known. It is thus known to drive a plurality of electrical structures, including lamp units, via a bus system.
  • a bus system transmits signals in digital form, which are decoded by a processor assigned to the respective consumer, for example also a lamp unit, in order to control the power consumption or other properties of the respective consumer.
  • a processor assigned to the respective consumer for example also a lamp unit
  • control signals over the same line that is needed for the energy transfer for each consumer. This procedure requires that each consumer has a unique address.
  • Such systems are not readily suitable for the operation of lamp units, for example in the living area, in which a simple change of the lamp unit must be possible. For the lighting of rooms, the requirement is frequently made to change or regulate the brightness of light sources.
  • incandescent lamps dimmers are used for this purpose, which are usually designed as two-wire devices. Due to one opposite light bulbs different behavior of alternative light sources, such as gas discharge lamps, LEDs or OLEDs are suitable for incandescent dimmers only with considerable additional effort for dimming the aforementioned alternative light sources.
  • DE 10 2009 051 968 describes a method for transmitting control information to a lamp unit, a suitable lighting system, a lamp unit and a control unit for this, with which method or devices also energy-saving lamps, especially in a two-wire application user-friendly and the electromagnetic Compatibility requirements can be operated accordingly.
  • the method described in this document makes use of the property that alternative light sources, such as eg gas discharge lamps, ie: energy-saving lamps, only pick up the energy necessary for their operation over a certain section of a half-wave.
  • the portions of a half-wave not used for such an operating energy input of the lamp unit are used for the power supply of the control unit upstream of the lamp unit and for the transmission of the control information from the control unit to the lamp unit.
  • the transmission of the control information is effected by impressing a modulation voltage in the manner of a digital signal on such a part of the half-wave in which the lamp unit receives no operating energy.
  • a power supply of the control unit takes place in a first part of each half-wave before the lamp unit starts with its operating energy consumption, while control information is transmitted in the last part of each half-wave. This can basically be provided in reverse order.
  • the phase of the transmission of the control information is referred to as modulation phase in the context of this embodiment.
  • the phase of each half cycle in which the lamp unit receives the energy necessary for its operation is addressed as the operating phase.
  • control device in which this has a switchable parallel branch, via which, when switched, an impedance can be added, which is greater than the impedance of the output stage, the parallel branch, when switched, a shunt on the power supply is such that the internal resistance of the power supply or in the presence of multiple internal resistance Stands in the power supply these represent all or part of the usable impedance.
  • control device in which this has a comparator for zero-crossing detection and in which is connected to at least one input of the comparator switchable by the logic unit biasing branch for biasing the comparator.
  • the invention is also achieved by a method for operating such a control device, in particular for determining the time of commencement of a modulation phase, which adjoins an operating phase, in which the output stage is deactivated in the control unit before the beginning of the lamp unit side switched bypass current and the parallel branch are activated and with the detection of the bypass current, the output stage is activated and the parallel branch is deactivated before the data transmission begins.
  • an impedance can be added or provided by the switchable parallel branch to increase the measurement contrast of the level to be evaluated of a particularly commercially available comparator for the purposes of the zero-crossing determination. Then, a zero crossing detection performed by a comparator is not or not solely responsible for the otherwise common impedance provided by the final stage. To detect a zero crossing, the output stage is deactivated and the parallel branch is activated. If the output stage is implemented by MOSFET bridges, which is not uncommon in such control devices, the voltages applied to the comparator, which are also shared with a voltage divider, are typically below the offset voltage of commercially available cheaper comparators.
  • the switchable parallel branch which is preferably designed to be current-limited, the level at the comparator can be increased.
  • the internal resistance of a device already present in the control device is expediently used.
  • the already existing power supply be used.
  • the parallel branch is preferably connected by an electronic switch, for example, a transistor, which is controlled by the logic unit, which is preferably designed as a microcontroller.
  • the internal resistance of a typical power supply is about 100 ohms while the impedance of a MOSFET is only about 1 ohms.
  • a modulation phase can serve a timing, starting from a detected mains voltage zero crossing and by calculating the time the expected next zero crossing to begin data transmission.
  • a synchronization of the data transmission can be affected by disturbances in the supply network, such as by ripple control signals, which in turn has a shift of the zero crossings result.
  • the switchable parallel branch is also used, preferably combined with a time control.
  • This method uses the fact that a shunt is switched on the lamp unit side after the operating phase in which the lamp unit has taken up the energy necessary for its operation has been completed.
  • the shunt is detectable in the control unit upstream of the lamp unit.
  • the output stage is deactivated and the parallel branch is activated. tivated.
  • the power amplifier is activated and the parallel branch is deactivated before the data transmission begins.
  • a predefined time is awaited with the beginning of the detection of the sidestream flow (for example, ⁇ ⁇ ⁇ ), before the data transmission begins.
  • the data transfer is coupled to the beginning of the lobe flow phase of the lamp unit and not to an expected zero crossing, from which, calculated back in time, the beginning of the modulation phase is calculated.
  • Fig. 1 A schematic circuit arrangement in the manner of a
  • Block diagram of a lighting system comprising a control unit for driving a lamp unit and a lamp unit
  • FIG. 2a-c diagrams for current and voltage curve of lamp unit and control unit
  • FIG. 3 a schematic representation of a comparator as part of the control unit of the lighting system of FIG. 1,
  • FIG. 3a shows a schematic representation of a comparator as part of the control unit of the illumination system of FIG. 1 according to a further embodiment, FIG.
  • FIG. 4 A schematic representation of a part of the control device of FIG. 1 and FIG. 5: A representation corresponding to that of FIG. 2c with the status display of further devices of the control device.
  • the illumination system illustrated schematically in FIG. 1 comprises a control unit 1 with an operating element 2, which may be designed, for example, as a pushbutton or as a rotary knob.
  • the control unit 1 is connected on the input side to the supply line of the load - the phase L - of an AC network, typically the usual house network with 230 volts of effective AC voltage.
  • the control unit 1 On the output side, the control unit 1 is connected via a supply line 3 to a control gear 5, which is additionally connected on the input side to the neutral conductor N and which in turn operates a light source 6.
  • an energy-saving lamp (ESL) is provided as the light-emitting means 6.
  • a converter 4 converts electrical energy from the AC voltage network into a form for operating the luminous means 6.
  • the converter 4 as part of the energy-saving lamp 6 comprises the necessary units for operating the same.
  • Operating device 5 and 6 bulbs form the energy saving lamp as a lamp unit 7, for example, designed as a compact fluorescent lamp.
  • a control information can be entered, for example by turning a knob or pressing a button, which is converted by the control unit 1 in a modulation, with the forwarded via the line 3 supply voltage to the lamp unit 7 is transmitted.
  • the modulation is decoded on the lamp side by a decoder assigned to the operating device 5 and used to control the light source 6.
  • the control unit 1 and the operating device 5 corresponding signal processing units, such as processors, such as microprocessors.
  • the control unit 1 comprises a modulator (not shown in the figures) for modulating control information on specific portions of the half-waves of the alternating voltage network L, N conducted to the lamp unit 7.
  • the control information itself is set via the operating element 2, as already briefly explained above , This may be, for example, a brightness information and / or another operating setting of the lamp unit 7, in particular of the lighting unit 6 assigned to the lamp unit 7.
  • the operating device 5 of the lamp unit 7 comprises a shunt resistor 9 which can be activated via a switch 10.
  • the decoder assigned to the operating device 5 for decoding the transmitted control information is identified by the reference numeral 11.
  • the lamp unit 7 On the input side, the lamp unit 7 has a full-bridge rectifier 12, which is connected to the line 3 and the neutral conductor N.
  • the decoder 1 1 acts with the decoded control information to the illuminant 6 acting on the converter 4.
  • the decoder 1 1 also controls the switch 10 at.
  • the lamp unit 7 can comprise further circuits which may be necessary for the operation of the luminous means 6, for example for limiting the current or for generating a higher frequency, which are usually realized in a converter as integrated ballast of a compact fluorescent lamp.
  • the control unit 1 is further associated with a circuit only symbolically represented capacitor 8 as energy storage, with which the control unit 1, if necessary, as explained below, is supplied with operating voltage. If the control unit 1 relates its operating voltage via the shunt of the lamp unit 7, the capacitor 8 is charged. The operating energy is output in those operating states of the lighting system in which the control unit 1 does not absorb energy.
  • the rectifier 12 By the rectifier 12, the positive and negative components of the phase AC and neutral N voltage applied AC voltage are rectified so that two positive half-waves are transmitted within an AC voltage period.
  • the illuminant 6 At low voltage, d. H. in the lower part of the rising part of a half-wave, the illuminant 6 does not pick up any energy, at least no energy essential to its operation.
  • the current consumption of the lamp unit 7 is shown by way of example in the diagram of FIG. 2a. From this it can be seen that the lamp unit 7 and thus the light source 6 serving as the light source and the ballast receive their operating energy at an interval between about 50 degrees to about 100 degrees of each half wave.
  • the curve of the power consumption is shown in Figure 2a by the reference F, and while at an operation of the bulb 6 at full power.
  • the dashed curve F 'in FIG. 2a describes the operating current consumption in the dimmed state.
  • a shunt phase PN is shown schematically in FIG. 2a.
  • the shunt phase PN is completed before the lamp unit 7 receives operating energy, which is the case when a phase interval of about 60 ° is reached.
  • the last part of the half wave is designed as a modulation phase P M.
  • control unit 1 can absorb operating energy and charge its energy store (in this case: capacitor 8) when the shunt switch 10 is closed. If, however, the shunt switch 10 is opened, the control unit 1 can lose no power from the applied AC voltage. This is intended to not affect the power consumption of the lamp unit 7. In order nevertheless to supply the control unit 1 with the switch 10 open with the necessary energy, the capacitor 8 is used, which supplies the control unit 1 with energy in these phases.
  • the following half-waves which are no longer shown in FIG. 2a, likewise each have a further modulation phase, since the control information to be transmitted is subdivided into a plurality of consecutive half-waves.
  • the shunt phase P N is designed such that in a first part of the shunt phase P N a higher shunt current flows than in a subsequent, shorter shunt phase, from which second level the shunt phase is terminated.
  • a higher shunt current flows than in a subsequent, shorter shunt phase, from which second level the shunt phase is terminated.
  • the first part of the shunt phase is used to charge the control unit 1 associated energy storage 8.
  • the termination of the shunt phase, starting from the higher current flow to form an intermediate level here: about 20 mA ).
  • FIG. 2b shows the voltage profile at the energy-saving lamp 6 or the Lamp unit 7.
  • the control information modulated in the illustrated embodiment with constant modulation voltage.
  • the shunt created in the lamp voltage becomes noticeable by a voltage drop.
  • FIG. 2c shows the voltage curve during the above-described different phases of a half-wave at the control unit 1. It can clearly be seen that in the shunt phase P N, the controller 1 allows more voltage than during the modulation phase P M in the last part of the half-wave.
  • the control unit 1 has a comparator 1 3 for detecting a zero crossing of the voltage applied to the control unit 1 AC voltage. Schematically shown in Figure 3, connected to the line L and the supply line 3, the comparator 1 3 of the control unit 1 is shown.
  • the comparator 1 3 is connected to a logic unit 14.
  • the comparator 1 3 in those half-wave components in which it is not needed, biased so that at this input side a defined signal is applied and there is no risk that it begins to oscillate.
  • bias branch 1 5, 15.1 is connected at each input of the comparator 1 3.
  • the bias branches 1 5, 1 5.1 are switchable by the logic unit 14 and are activated in the illustrated embodiment after detecting a zero crossing to bias the comparator 1 3, and deactivated to detect the subsequent zero crossing in time before the expected next zero crossing.
  • the two bias branches 1 5, 1 5.1 are typically activated immediately after the start of the bypass phase PN- which adjoins a zero crossing.
  • the bias branches 1 5, 1 5.1 are deactivated after completion of the modulation phase P M - biasing of the comparator 1 3 is applied to this on the input side defined signal, especially if, as seen in Figure 2a, in certain parts of the half-wave no or only a minimal current flows, as this between the shunt phase PN and the beginning the operating phase of the lamp unit 7 (curve F or F ') and the end of the operating phase and the beginning of the modulation phase P M bridged.
  • a symmetrical biasing of the comparator 1 3 is provided. Therefore, a bias branch 1 5 or 1 5.1 is connected to each input of the comparator 1 3. In a simplified alternative embodiment, only one input of the comparator is connected to a bias branch. This too leads to the desired success.
  • FIG. 3 a shows an alternative embodiment of a comparator circuit which functions in the same way as the comparator circuit of FIG. 3, but only has a smaller component complexity and can be implemented in a more space-saving manner.
  • the logic unit 14. 1 is assigned the comparator. Consequently, the comparator is part of the logic unit 14.1, which is preferably designed as a microcontroller.
  • the logic unit 14.1 which is preferably designed as a microcontroller.
  • each bias branch 1 5.2, 5.3 each have a capacitor turned on. These capacitors are designed so that they do not distort the zero point in the time domain or only insignificantly.
  • FIG. 4 shows parts of the control unit 1 in the manner of a schematic block diagram.
  • the control unit 1 is connected with its input 16 to the load line L and with its output 17 to the supply line 3 connecting the control unit 1 to the lamp unit 7.
  • the control unit 1 has a switchable output stage 18, which is realized in the illustrated embodiment by a MOSFET bridge.
  • the two MOSFETs 19, 19.1 of the MOSFET bridge are in turn connected to the logic unit 14 of the control unit 1, which controls these power switches.
  • Part of the control unit 1 is also a power supply
  • control unit 1 further has a switchable parallel branch
  • the parallel branch 21 has a control branch 23 with an electronic switch embodied as a transistor Ti in the exemplary embodiment shown, which is connected to the logic unit 14, as shown diagrammatically in FIG. Thus, the transistor Ti is driven by the logic unit 14.
  • the control branch 23 has a second transistor T 2 for switching through the parallel branch 21 to the power supply 20 for activating the parallel branch 21.
  • the internal resistance of the power supply can be used for certain purposes by the bypass characteristic of the parallel branch 21 closed via the control branch 23
  • the usable in this regard provided by the power supply 20 impedance results from the sum of the resistors R 1, R 2 and the impedance of an arranged between the two resistors R 1, R 2 in the illustrated embodiment electronic switch 22, as a MOSFET in the The electronic switch 22 is actuated by the control branch 23 or by the switching transistor T 2 contained therein
  • the shunt provided by the parallel branch 21 is current-limited.
  • subsequent modulation phase PM in which an applied to the lamp unit 7 AC voltage control information is transmitted control unit side is the beginning of the lamps - Unit-side shunt phase expected.
  • the MOSFETs 19, 19.1 of the output stage 18 are deactivated. With the deactivation of the output stage 18 of the drive branch 23 and thus the parallel branch 21 is activated simultaneously. It is now possible to detect the timing of the switching of the lamp-side shunt N L on the control unit side.
  • the lamp-side shunt N L is the control unit side detected in the illustrated embodiment in Figure 5 at time t 2 .
  • the control unit-side detection of the lamp-side closed shunt N L is the control command for the control unit 1 that the modulation phase P M has begun.
  • a certain time interval from the detection of the shunt current N L of the lamp unit 7 will be defined at the time t 2 .
  • the actual data transmission in the modulation phase PM begins at time t 3 .
  • the output stage 18 is part of the modulation stage of the control unit 1 and is thus switched on and off according to the data to be transmitted.
  • the parallel branch 21 is deactivated at time t 3 by switching off the control branch 23.
  • the time interval between the control unit detection of the start of the bypass flow N L of the lamp unit 7 at time t 2 and the beginning of the data transmission at time t 3 is dimensioned such that the time defined in terms of their length data transmission is completed before the expected next zero crossing, with a certain temporal distance to the expected Zero crossing (here: at time t 4 ). This ensures high reliability in data transmission.
  • the voltage applied to the comparator 13 bias is turned off, the power amplifier 18 is deactivated and the parallel branch 21 activated. This adjustment is made before the expected zero crossing of the half-wave, in the illustrated embodiment at the time t 4 . Since the parallel branch 21 is activated, the comparator 13 then has a higher level K P.
  • the current limit in the power supply 20 can be switched. This serves the purpose of keeping the current conducted by the power supply 20 smaller than the secondary current flow provided on the lamp unit side so that the voltage at the end of the bypass phase P N across the control unit 1 does not collapse uncontrollably. This may be required to comply with standards. Such switching over of the current limitation takes place via the power supply 20, which for this purpose has a switchable circuit with different zener diodes for limiting the current.
  • Such a configuration of the switchable current limiting in the power supply 20 as described above, can also be used independently of the other measures described in connection with the control unit 1 and is therefore also suitable for use in other control devices.

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Ein Steuergerät (1) zum Übertragen einer Steuerinformation an zumindest eine wenigstens ein Leuchtmittel aufweisende, mit Wechselstrom betreibbare Lampeneinheit verfügt über eine schaltbare Endstufe (18), eine Stromversorgung (20), eine Nulldurchgangserkennungseinrichtung (13) sowie über einen Modulator zum Erzeugen einer Modulationsspannung zum Aufbringen der Steuerinformation auf die der Lampeneinheit über das Steuergerät (1) zugeführte Wechselspannung. Teil des Steuergerätes (1) ist ferner eine Logikeinheit (14). Das Steuergerät (1) verfügt über einen schaltbaren Parallelzweig (21), über den, wenn geschaltet, eine Impedanz zuschaltbar ist, die größer ist als die Impedanz der Endstufe (18). Dabei ist vorgesehen, dass der Parallelzweig (21), wenn geschaltet, einen Nebenschluss über die Stromversorgung (20) dergestalt bildet, dass der Innenwiderstand der Stromversorgung (20) oder bei Vorhandensein mehrerer Innenwiderstände in der Stromversorgung (20) diese insgesamt oder teilweise die nutzbare Impedanz darstellen. Beschrieben sind ferner ein Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunktes des Beginns einer sich an eine Betriebsphase anschließende Modulationsphase mittels eines Steuergerätes (1), nach Abschluss welcher Betriebsphase in der Lampeneinheit ein Nebenschluss geschaltet wird. Vor dem Beginn des lampenseitig geschalteten Nebenstromflusses wird im Steuergerät (1) die Endstufe (18) deaktiviert und der Parallelzweig (21) aktiviert. Mit Detektion des Nebenstromflusses wird dann die Endstufe (18) aktiviert und der Parallelzweig (21) deaktiviert, bevor die Datenübertragung beginnt.

Description

Steuergerät zum Übertragen einer Steuerinformation an eine Lampeneinheit sowie Verfahren
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät zum Übertragen einer Steuerinformation an zumindest eine wenigstens ein Leuchtmittel aufweisende, mit Wechselstrom betreibbare Lampeneinheit, welches Steuergerät eine schaltbare Endstufe, eine Stromversorgung, eine Nulldurchgangserken- nungseinrichtung, einen Modulator zum Erzeugen einer Modulationsspannung zum Aufprägen der Steuerinformation auf die der Lampeneinheit ü- ber das Steuergerät zugeführte Wechselspannung sowie eine Logikeinheit umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunktes des Beginns einer sich an eine Betriebsphase, in der eine Lampeneinheit die für ihren Betrieb notwendige Energie aufnimmt, anschließenden Modulationsphase.
Steuergeräte und Verfahren zum Ansteuern von Lampeneinheiten sind hinlänglich bekannt. So ist bekannt, eine Mehrzahl elektrischer Baukörper wozu auch Lampeneinheiten gehören, über ein Bussystem anzusteuern. Ein solches Installationsbussystem übermittelt Signale in digitaler Form, die von einem dem jeweiligen Verbraucher, beispielsweise auch einer Lampeneinheit zugeordneten Prozessor dekodiert werden, um die Leis- tungsaufnahme oder andere Eigenschaften des jeweiligen Verbrauchers zu steuern. Durch manche solcher Installationsbussysteme ist es möglich, Steuersignale über dieselbe Leitung zu übertragen, die auch für die Energieübertragung für den jeweiligen Verbraucher gebraucht wird. Bei diesem Verfahren ist es erforderlich, dass jedem Verbraucher eine eindeutige Ad- resse zugeordnet ist. Derartige Systeme eignen sich jedoch nicht ohne weiteres für einen Betrieb von Lampeneinheiten, beispielsweise im Wohnbereich, in dem ein einfacher Wechsel der Lampeneinheit möglich sein muss. Für die Beleuchtung von Räumen wird häufig die Anforderung gestellt, Leuchtmittel in ihrer Helligkeit verändern bzw. regeln zu können. Für Glühlampen werden zu diesem Zweck Dimmer eingesetzt, die in der Regel als Zwei- Drahtgeräte konzipiert sind. Aufgrund eines gegenüber Glühlampen unterschiedlichen Verhaltens von alternativen Lichtquellen, wie zum Beispiel Gasentladungslampen, LEDs oder OLEDs sind für Glühlampen geeignete Dimmer nur mit erheblichem zusätzlichen Aufwand zum Dimmen der vorgenannten alternativen Lichtquellen geeignet.
Zum Dimmen von Energiesparlampen sind Verfahren bekannt, bei denen die Helligkeit der Energiesparlampe in vorgegebenen Stufen einstellbar ist. Hiermit ist jedoch keine kontinuierliche Regelung der Helligkeit möglich, so dass diese Verfahren nicht den gewohnten Bedienkomfort aufwei- sen. Bestrebungen, bekannte Phasenanschnitt- bzw. Phasenabschnittverfahren zum Dimmen von Energiesparlampen einzusetzen führten bislang jedenfalls nicht zu dem gewünschten Erfolg. Bei diesen herkömmlichen Verfahren wird versucht, das Vorschaltgerät der Energiesparlampe so anzupassen, dass diese flackerfrei an einer phasenan- oder phasenabge- schnittenen Netzspannung betrieben werden kann. Aufgrund der technischen Eigenschaften heutiger Energiesparlampen genügen derartige Verfahren den an die elektromagnetische Verträglichkeit gestellten Anforderungen in der Regel nicht. In DE 10 2009 051 968 ist ein Verfahren zur Übertragung einer Steuerinformation zu einer Lampeneinheit, ein dafür geeignetes Beleuchtungssystem, eine Lampeneinheit sowie ein Steuergerät dafür beschrieben, mit welchem Verfahren bzw. welchen Vorrichtungen auch Energiesparlampen vor allem in einer Zweidrahtanwendung benutzerfreundlich und den elekt- romagnetischen Verträglichkeitsanforderungen entsprechend betrieben werden können. Bei dem in diesem Dokument beschriebenen Verfahren macht man sich die Eigenschaft zu nutze, dass alternative Lichtquellen, wie beispielsweise Gasentladungslampen, also: Energiesparlampen nur über einen bestimmten Abschnitt einer Halbwelle die für ihren Betrieb not- wendige Energie aufnehmen. Die für eine solche Betriebsenergieaufnahme der Lampeneinheit nicht genutzten Anteile einer Halbwelle werden für die Stromversorgung des der Lampeneinheit vorgeschalteten Steuergerätes und für die Übermittlung der Steuerinformation von dem Steuergerät zu der Lampeneinheit genutzt. Die Übermittlung der Steuerinformation erfolgt durch Aufprägen einer Modulationsspannung nach Art eines digitalen Signals auf einen solchen Teil der Halbwelle, in dem die Lampeneinheit keine Betriebsenergie aufnimmt. Somit stehen für die Energieversor- gung des Steuergerätes und die Steuerinformationsübermittlung am Anfang sowie am Ende einer jeden Halbwelle die diesbezüglichen Halbwel- lenteile zur Verfügung. Je nach Ausgestaltung des Betriebs erfolgt eine Stromversorgung des Steuergerätes in einem ersten Teil einer jeden Halbwelle, bevor die Lampeneinheit mit ihrer Betriebsenergieaufnahme beginnt, während in dem letzten Teil einer jeden Halbwelle Steuerinformationen übertragen werden. Dieses kann grundsätzlich auch in umgekehrter Reihenfolge vorgesehen sein. Die Phase der Übertragung der Steuerinformation wird im Rahmen dieser Ausführung auch als Modulationsphase bezeichnet. Die Phase einer jeden Halbwelle, in der die Lampeneinheit die für ihren Betrieb notwendige Energie aufnimmt, wird als Betriebsphase angesprochen.
Durch die hiermit explizit ausgesprochene Inbezugnahme auf DE 10 2009 051 968 wird dieses Dokument hinsichtlich seines Offenbahrungsgehaltes zum Gegenstand dieser Beschreibung gemacht, insbesondere im Zusammenhang mit der im Folgenden beschriebenen Erfindung.
Um eine Lampeneinheit mit dem in DE 10 2009 051 968 beschriebenen Verfahren durchführen zu können, ist es erforderlich, die Nulldurchgänge der Wechselspannung möglichst exakt zu erfassen, da dies regelmäßig den Beginn einer Energieversorgungsphase für das Steuergerät bestimmt, oder den Beginn einer Modulationsphase zu definieren. Ferner ist Sorge dafür zu tragen, dass die Nulldurchgänge nicht nur exakt erfasst werden, sondern dass ein typischerweise hierfür eingesetzter Komparator zwischen den Nulldurchgängen bestimmungsgemäß arbeitet und nicht zu schwingen beginnt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Steuergerät vorzuschlagen, wel- ches zumindest einigen dieser Anforderungen genügt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Steuergerät gelöst, bei dem dieses über einen schaltbaren Parallelzweig verfügt, über den, wenn geschaltet, eine Impedanz zuschaltbar ist, die größer ist als die Impedanz der Endstufe, wobei der Parallelzweig, wenn geschaltet, einen Neben- schluss über die Stromversorgung dergestalt bildet, dass der Innenwiderstand der Stromversorgung oder bei Vorhandensein mehrerer Innenwider- stände in der Stromversorgung diese insgesamt oder teilweise die nutzbare Impedanz darstellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner durch ein Steuergerät gelöst, bei dem dieses einen Komparator zur Nulldurchgangserkennung aufweist und bei dem an zumindest einem Eingang des Komparators ein durch die Logikeinheit schaltbarer Vorspannungszweig zum Vorspannen des Komparators angeschlossen ist. Gelöst wird die Erfindung zudem durch ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Steuergerätes, insbesondere zum Bestimmten des Zeitpunktes des Beginns einer Modulationsphase, die sich an eine Betriebsphase anschließt, gelöst, bei dem vor dem Beginn des lampeneinheitsseitig geschalteten Nebenstromflusses im Steuergerät die Endstufe deaktiviert und der Parallelzweig aktiviert werden und mit Detektion des Nebenstromflusses die Endstufe aktiviert und der Parallelzweig deaktiviert werden, bevor die Datenübertragung beginnt.
Bei einem solchermaßen konzipierten Steuergerät, wie vorstehend vorge- schlagen, kann zum Erhöhen des Messkontrastes des auszuwertenden Pegels eines insbesondere handelsüblichen Komparators für die Zwecke der Nulldurchgangsbestimmung durch den schaltbaren Parallelzweig eine Impedanz zugeschaltet bzw. bereitgestellt werden. Sodann ist eine mit einem Komparator durchführbare Nulldurchgangserfassung nicht oder nicht allein verantwortlich von der ansonsten üblichen, durch die Endstufe bereitgestellten Impedanz. Zum Erfassen eines Nulldurchgangs wird die Endstufe deaktiviert und der Parallelzweig aktiviert. Ist die Endstufe durch MOSFET-Brücken ausgeführt, was bei derartigen Steuergeräten nicht unüblich ist, liegen die am Komparator anliegenden Spannungen, die zudem mit einem Spannungsteiler geteilt werden, typischerweise unterhalb der Offsetspannung handelsüblicher preiswerterer Komparatoren. Eine Nullpunkterfassung wäre nur durch eine relativ kostenaufwendige getrennte Ansteuerung der MOSFETs möglich. Durch den schaltbaren Parallelzweig, der vorzugsweise strombegrenzt ausgeführt ist, kann der Pegel am Komparator erhöht werden. Als Impedanz wird zweckmäßigerweise der Innenwiderstand einer im Steuergerät ohnehin vorhandenen Einrichtung genutzt. Vorteilhaft kann hierzu die ohnehin vorhandene Stromversorgung verwendet werden. Bei einer solchen Ausgestaltung ist es allein erforderlich, den Parallelzweig als Nebenschluss zu konzipieren, der den oder bei Vorhandensein von mehreren Innenwiderständen diese insgesamt oder teilweise zum Aufbau der höheren Impedanz nutzt. Geschaltet wird der Parallelzweig vorzugsweise durch einen durch die vorzugsweise als Mik- rocontroller ausgeführte Logikeinheit angesteuerten elektronischen Schalter, beispielsweise ausgeführt als Transistor. Auf diese Weise kann ohne größere Maßnahmen eine hinreichende Spannung, die typischerweise einem Vielfachen der Offsetspannung des Komparators entspricht, bereit- gestellt werden. Schließlich liegt der Innenwiderstand einer typischen Stromversorgung bei etwa 100 Ohm während die Impedanz eines MOS- FETs nur etwa 1 Ohm beträgt.
Beim Betrieb des Steuergerätes für die Nullpunkterkennung kann es zweckmäßig sein, die durch den Parallelzweig bereitgestellte Spannung hinsichtlich ihrer Höhe auf die für die Datenübertragung genutzte Modulationsspannung zu begrenzen. Dieses kann durch die Modulationseinheit des Steuergerätes realisiert werden. Bei einem Betrieb der Ansteuerung der Lampeneinheit durch das Steuergerät, bei dem auf eine Betriebsphase, bei der die Lampeneinheit die für ihren Betrieb notwendige Energie aufnimmt, eine Modulationsphase folgt, kann eine Zeitsteuerung dienen, und zwar ausgehend von einem erkannten Netzspannungsnulldurchgang und durch Berechnen des Zeitpunktes des erwarteten nächsten Nulldurchgangs, um mit der Datenübertragung zu beginnen. Eine solche Synchronisation der Datenübertragung kann jedoch durch Störungen im Versorgungsnetz, wie beispielsweise durch Rundsteuersignale, was wiederum eine Verschiebung der Nulldurchgänge zur Folge hat, beeinträchtigt werden. Für eine verbesserte Synchronisation der Datenübertragung wird ebenfalls der schaltbare Parallelzweig genutzt, und zwar vorzugsweise kombiniert mit einer Zeitsteuerung. Bei diesem Verfahren wird der Umstand genutzt, dass lampeneinheitsseitig ein Nebenschluss geschaltet wird, nachdem die Betriebsphase, in der die Lampeneinheit die für ihren Betrieb notwendige Energie aufgenommen hat, abgeschlossen ist. Der Nebenschluss ist in dem der Lampeneinheit vorgeschalteten Steuergerät detektierbar. Vor dem Beginn des Nebenstromflus- ses im Steuergerät wird die Endstufe deaktiviert und der Parallelzweig ak- tiviert. Mit der Detektion des Nebenstromflusses durch das Steuergerät ist sichergestellt, dass die lampeneinheitsseitige Betriebsphase beendet ist und die Modulationsphase beginnt. Mit der Detektion des Nebenstromflusses wird die Endstufe aktiviert und der Parallelzweig deaktiviert, bevor die Datenübertragung beginnt. Mit einer Zeitsteuerung wird mit Beginn der Detektion des Nebenstromflusses eine vordefinierte Zeit abgewartet (beispielsweise Ι ΟΟ μεβο), bevor die Datenübertragung beginnt. Damit ist die Datenübertragung an den Beginn der Nebenstromflussphase der Lampeneinheit gekoppelt und nicht an einen erwarteten Nulldurchgang, von dem zeitlich zurückgerechnet der Beginn der Modulationsphase berechnet wird.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezug- nähme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 : Eine schematische Schaltungsanordnung nach Art eines
Blockschaltbildes eines Beleuchtungssystems, umfassend ein Steuergerät zum Ansteuern einer Lampeneinheit sowie eine Lampeneinheit,
Fig. 2a-c: Diagramme zum Strom- und Spannungsverlauf von Lam- peneinheit und Steuergerät, Fig. 3: Eine schematisierte Darstellung eines Komparators als Teil des Steuergerätes des Beleuchtungssystems der Figur 1 ,
Fig. 3a: Eine schematisierte Darstellung eines Komparators als Teil des Steuergerätes des Beleuchtungssystems der Figur 1 gemäß einer weiteren Ausgestaltung,
Fig. 4: Eine schematisierte Darstellung eines Teils des Steuergerätes der Figur 1 und Fig. 5: Eine Darstellung entsprechend derjenigen der Figur 2c mit der Statusanzeige weiterer Einrichtungen des Steuergerätes. Das in Figur 1 schematisiert dargestellte Beleuchtungssystem umfasst ein Steuergerät 1 mit einem Bedienelement 2, das beispielsweise als Taster oder als Drehknopf ausgebildet sein kann. Das Steuergerät 1 ist ein- gangsseitig an die Versorgungsleitung der Last - die Phase L - eines Wechselstromnetzes, typischerweise das übliche Hausnetz mit 230 Volt effektiver Wechselspannung angeschlossen. Ausgangsseitig ist das Steuergerät 1 über eine Versorgungsleitung 3 mit einem Betriebsgerät 5 verbunden, das eingangsseitig zusätzlich mit dem Neutralleiter N verbunden ist und das wiederum ein Leuchtmittel 6 betreibt. Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Leuchtmittel 6 eine Energiesparlampe (ESL) vorgesehen. Ein Wandler 4 wandelt elektrische Energie aus dem Wechselspannungsnetz in eine Form zum Betreiben des Leuchtmittels 6. Der Wandler 4 als Teil der Energiesparlampe 6 umfasst die notwendigen Aggregate zum Betreiben derselben. Betriebsgerät 5 und Leuchtmittel 6 bilden als Lampeneinheit 7 die Energiesparlampe, beispielsweise als Kompakt-Fluoreszenzlampe ausgeführt.
Über die Einstellung des Bedienelements 2 des Steuergerätes 1 kann, beispielsweise durch Drehen eines Drehknopfs oder Betätigen eines Tas- ters, eine Steuerinformation eingegeben werden, die vom Steuergerät 1 in eine Modulation umgesetzt wird, die mit der über die Leitung 3 weitergeleiteten Versorgungsspannung an die Lampeneinheit 7 übertragen wird. Die Modulation wird lampenseitig durch einen dem Betriebsgerät 5 zugeordneten Dekoder dekodiert und zur Ansteuerung des Leuchtmittels 6 verwen- det. Hierzu weisen das Steuergerät 1 und das Betriebsgerät 5 entsprechende Signalverarbeitungseinheiten, wie etwa Prozessoren, etwa Mikroprozessoren auf.
Das Steuergerät 1 umfasst einen in den Figuren nicht dargestellten Modu- lator zum Aufmodulieren einer Steuerinformation auf bestimmte Anteile von den an die Lampeneinheit 7 geleiteten Halbwellen des Wechselspannungsnetzes L, N. Die Steuerinformation selbst wird - wie bereits vorstehend kurz erläutert - über das Bedienelement 2 eingestellt. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Helligkeitsinformation und/oder eine sons- tige Betriebseinstellung der Lampeneinheit 7, insbesondere des der Lampeneinheit 7 zugeordneten Leuchtmittels 6 handeln. Das Betriebsgerät 5 der Lampeneinheit 7 umfasst einen Nebenschlusswiderstand 9, der über einen Schalter 10 aktivierbar ist. Der dem Betriebsgerät 5 zugeordnete Dekoder zum Dekodieren der übermittelten Steuerinformation ist mit dem Bezugszeichen 1 1 gekennzeichnet. Ein- gangsseitig verfügt die Lampeneinheit 7 über einen Vollbrückengleichrich- ter 12, der an die Leitung 3 und den Neutralleiter N angeschlossen ist. Der Dekoder 1 1 beaufschlagt mit der dekodierten Steuerinformation den das Leuchtmittel 6 beaufschlagenden Wandler 4. Der Dekoder 1 1 steuert ebenfalls den Schalter 10 an. Die Lampeneinheit 7 kann weitere, zum Be- trieb des Leuchtmittels 6 ggfs. notwendige Schaltungen umfassen, etwa zur Strombegrenzung oder zur Erzeugung einer höheren Frequenz, die üblicherweise in einem Wandler als integriertem Vorschaltgerät einer Kompaktleuchtstofflampe realisiert sind. Dem Steuergerät 1 ist des Weiteren ein schaltungstechnisch nur symbolisch dargestellter Kondensator 8 als Energiespeicher zugeordnet, mit dem das Steuergerät 1 bei Bedarf, wie nachstehend erläutert, mit Betriebsspannung versorgt wird. Bezieht das Steuergerät 1 seine Betriebsspannung über den Nebenschluss der Lampeneinheit 7, wird der Kondensator 8 aufgeladen. Die Betriebsenergieabgabe erfolgt in denjenigen Betriebs- zuständen des Beleuchtungssystems, in denen das Steuergerät 1 keine Energie aufnimmt.
Durch den Gleichrichter 12 werden die positiven und negativen Anteile der über Phase L und Neutralleiter N anliegenden Netzwechselspannung gleichgerichtet, so dass innerhalb einer Wechselspannungsperiode zwei positive Halbwellen übertragen werden. Bei niedriger Spannung, d. h. im unteren Abschnitt des ansteigenden Teils einer Halbwelle, wird von dem Leuchtmittel6 keine, zumindest keine für ihren Betrieb wesentliche Energie aufgenommen.
Die Stromaufnahme der Lampeneinheit 7 ist beispielhaft in dem Diagramm der Figur 2a dargestellt. Hieraus ist erkennbar, dass die Lampeneinheit 7 und somit das als Leuchtmittel 6 dienende Leuchtmittelund das Vorschalt- gerät ihre Betriebsenergie in einem Intervall zwischen etwa 50 Grad bis etwa 100 Grad einer jeden Halbwelle aufnimmt. Die Kurve der Betriebsenergieaufnahme ist in Figur 2a mit dem Bezugszeichen F dargestellt, und zwar bei einem Betrieb des Leuchtmittels 6 mit voller Leistung. Die gestrichelte Kurve F' in Figur 2a beschreibt die Betriebsstromaufnahme im ge- dimmten Zustand. In dem Anfangsteil der Halbwelle ist schematisiert in Figur 2a eine Nebenschlussphase PN dargestellt. Die Nebenschlussphase PN ist beendet, bevor die Lampeneinheit 7 Betriebsenergie aufnimmt, welches bei Erreichen eines Phasenintervalls von etwa 60° der Fall ist. Der letzte Teil der Halbwelle ist als Modulationsphase PM konzipiert.
Infolge der Reihenschaltung von Steuergerät 1 und Lampeneinheit 7 kann bei geschlossenem Nebenschluss-Schalter 10 das Steuergerät 1 Betriebsenergie aufnehmen und seinen Energiespeicher (hier: Kondensator 8) aufladen. Ist dagegen der Nebenschlussschalter 10 geöffnet, kann das Steuergerät 1 von der anliegenden Wechselspannung keine Leistung abnehmen. Dieses ist beabsichtigt, um die Stromaufnahme der Lampeneinheit 7 nicht zu beeinflussen. Um dennoch das Steuergerät 1 bei geöffneten Schalter 10 mit der notwendigen Energie zu versorgen, dient der Kondensator 8, der in diesen Phasen das Steuergerät 1 mit Energie speist. Die in Figur 2a nicht mehr dargestellten folgenden Halbwellen weisen ebenfalls jeweils eine weitere Modulationsphase auf, da die zu übermittelnde Steuerinformation auf mehrere, aufeinander folgende Halbwellen aufgeteilt ist. Die Nebenschlussphase PN ist dergestalt konzipiert, dass in einem ersten Teil der Nebenschlussphase PN ein höherer Nebenschlussstrom fließt als in einer nachfolgenden, kürzeren Nebenschlussphase, von welchem zweiten Niveau die Nebenschlussphase beendet wird. In der ersten Nebenschlussphase können beispielsweise Ströme von etwa 150 mA fließen; in der zweiten beispielsweise Ströme von etwa 20 mA. Der erste Teil der Nebenschlussphase dient zum Aufladen des dem Steuergerät 1 zugeordneten Energiespeichers 8. Um Verlustströme in der Lampeneinheit 7 und dem Steuergerät 1 gering zu halten, erfolgt das Beenden der Nebenschlussphase ausgehend von dem höheren Stromfluss unter Ausbildung eines Zwischenniveaus (hier: etwa 20 mA).
Figur 2b zeigt den Spannungsverlauf an der Energiesparlampe 6 bzw. der Lampeneinheit 7. Während der Modulationsphase PM im letzten Teil der Halbwelle wird der der Lampeneinheit 7 zugeführten Wechselspannung zum Zwecke der Datenübertragung die Steuerinformation aufmoduliert, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit konstanter Modu- lationsspannung. Im ersten Teil der Halbwelle macht sich in der Lampenspannung der dann erstellte Nebenschluss durch einen Spannungsabfall bemerkbar.
Figur 2c zeigt den Spannungsverlauf während der vorbeschriebenen un- terschiedlichen Phasen einer Halbwelle am Steuergerät 1 . Deutlich erkennbar ist, dass in der Nebenschlussphase PN das Steuergerät 1 mehr Spannung zulässt als während der Modulationsphase PM im letzten Teil der Halbwelle. Das Steuergerät 1 verfügt über einen Komparator 1 3 zum Erkennen eines Nulldurchganges der am Steuergerät 1 anliegenden Wechselspannung. Schematisiert ist in Figur 3, angeschlossen an die Leitung L bzw. die Versorgungsleitung 3, der Komparator 1 3 des Steuergerätes 1 gezeigt. Der Komparator 1 3 ist an eine Logikeinheit 14 angeschlossen. Der Kompara- tor 1 3 wird, in denjenigen Halbwellenanteilen in denen er nicht benötigt wird, vorgespannt, damit an diesem eingangsseitig ein definiertes Signal anliegt und nicht die Gefahr besteht, dass dieser zu schwingen beginnt. Zu diesem Zweck ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass an jedem Eingang des Komparators 1 3 ein Vorspannungszweig 1 5, 15.1 angeschlossen ist. Die Vorspannungszweige 1 5, 1 5.1 sind durch die Logikeinheit 14 schaltbar und werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Erkennen eines Nulldurchganges aktiviert, um den Komparator 1 3 vorzuspannen, und zum Erkennen des nachfolgenden Nulldurchganges rechtzeitig vor dem erwarteten nächsten Nulldurchgang deaktiviert. Aktiviert werden die beiden Vorspannungszweige 1 5, 1 5.1 typischerweise unmittelbar nach Beginn der sich an einen Nulldurchgang anschließenden Nebenschlussphase PN- Deaktiviert werden die Vorspannungszweige 1 5, 1 5.1 nach Abschluss der Modulationsphase PM- Durch Vorspannen des Komparators 1 3 liegt an diesem eingangsseitig ein defi- niertes Signal an, und zwar vor allem dann wenn, wie in Figur 2a erkennbar, in bestimmten Teilen der Halbwelle kein oder nur ein minimaler Strom fließt, wie dieses zwischen der Nebenschlussphase PN und dem Beginn der Betriebsphase der Lampeneinheit 7 (Kurve F bzw. F') und dem Ende der Betriebsphase und dem Beginn der Modulationsphase PM überbrückt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein symmetrisches Vor- spannen des Komparators 1 3 vorgesehen. Daher ist an jedem Eingang des Komparators 1 3 ein Vorspannungszweig 1 5 bzw. 1 5.1 angeschlossen. In einer vereinfachten alternativen Ausgestaltung ist lediglich ein Eingang des Komparators an einen Vorspannungszweig angeschlossen. Auch dieses führt zu dem gewünschten Erfolg.
Figur 3a zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Komparatorschaltung, die ebenso funktioniert wie die Komparatorschaltung der Figur 3, jedoch nur einen geringeren Bauteileaufwand hat und platzsparender umzusetzen ist. Bei dem in Figur 3a gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Logik- einheit 14.1 der Komparator zugeordnet. Mithin ist der Komparator Bestandteil der Logikeinheit 14.1 , die vorzugsweise als MikroController ausgeführt ist. Bei dieser Ausgestaltung ist in jeden Vorspannungszweig 1 5.2, 1 5.3 jeweils ein Kondensator eingeschaltet. Diese Kondensatoren sind so ausgelegt, dass sie den Nullpunkt im Zeitbereich nicht oder nur unwesentlich verfälschen. In der Zeitphase, wenn der Komparator nicht benötigt wird, also nach dem erkannten Netzspannungsnulldurchgang bis zum Ende der Datenübertragung wird dieser Komparator als Bestandteil des Mikrocontrollers abgeschaltet und die Portpins P1 ; P2 als Ausgänge geschaltet, so dass es nicht zu unzulässigen Schwingungen kommen kann. Wenn auf den nächsten Nulldurchgang gewartet wird, was bei dem Ausführungsbeispiel der Komparatorschaltung gemäß Figur 3 der Zeitpunkt ist, wenn die Vorspannungszweige 1 5, 15.1 abgeschaltet sind, werden die Ausgänge Pi, P2 der Logikeinheit 14.1 so geschaltet, dass die Komparatoreingänge mit den zu diesem Zeitpunkt anliegenden Netzspannungspolaritätsrichtungen vorgespannt werden. Dadurch werden sich die oben beschrieben Kondensatoren auf diese Pegel aufladen. Nun wird der Komparator der Logikeinheit 14.1 erneut aktiviert. Durch das Vorspannen der Kondensatoren zeigt der Ausgang des Kompa- rators das richtige Signal. Anschließend werden sich die Kondensatoren entladen und die Eingänge des Komparators werden der Netzspannung folgen und somit den Netzspannungsnulldurchgang anzeigen. Figur 4 zeigt Teile des Steuergerätes 1 nach Art eines schematisierten Blockschaltbildes. Das Steuergerät 1 ist mit seinem Eingang 16 an die Lastleitung L und mit seinem Ausgang 17 an die das Steuergerät 1 mit der Lampeneinheit 7 verbindende Versorgungsleitung 3 angeschlossen. Das Steuergerät 1 verfügt über eine schaltbare Endstufe 18, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine MOSFET-Brücke realisiert ist. Die beiden MOSFETs 19, 19.1 der MOSFET-Brücke sind ihrerseits an die Logikeinheit 14 des Steuergerätes 1 angeschlossen, die diese Leistungs- Schalter steuert. Teil des Steuergerätes 1 ist ferner eine Stromversorgung
20, um die Bausteine des Steuergerätes 1 mit Strom zu versorgen. Das Steuergerät 1 verfügt des Weiteren über einen schaltbaren Parallelzweig
21 , der hinsichtlich seiner Funktionalität auch als Nebenschluss angesprochen werden kann. Der Parallelzweig 21 verfügt über einen Ansteuerzweig 23 mit einem bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Transistor T-i ausgeführten elektronischen Schalter, der, wie in Figur 4 schematisiert dargestellt, an die Logikeinheit 14 angeschlossen ist. Somit wird der Transistor T-i durch die Logikeinheit 14 angesteuert. Der Ansteuerzweig 23 verfügt über einen zweiten Transistor T2 zum Durchschalten des Parallel- zweiges 21 an die Stromversorgung 20 zum Aktivieren des Parallelzweiges 21 . Ist der Parallelzweig 21 geschaltet, wobei im Rahmen dieser Ausführungen mit dem Begriff „geschaltet sein" derjenige Zustand gemeint ist, in dem ein Stromkreis geschlossen ist, kann durch den Nebenschlusscharakter des über den Ansteuerzweig 23 geschlossenen Parallelzweiges 21 für bestimmte Zwecke der Innenwiderstand der Stromversorgung genutzt werden. Die diesbezüglich nutzbare, durch die Stromversorgung 20 bereitgestellte Impedanz ergibt sich aus der Summe der Widerstände R1 ; R2 sowie der Impedanz eines zwischen den beiden Widerständen R1 ; R2 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel angeordneten elektronischen Schalters 22, als MOSFET bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ausgeführt. Angesteuert wird der elektronische Schalter 22 durch den Ansteuerzweig 23 bzw. von dem darin enthaltenen Schalttransistor T2. Der durch den Parallelzweig 21 bereitgestellte Nebenschluss ist strombegrenzt.
Betrieben wird der Parallelzweig 21 wenn die Endstufe 18 als Hauptzweig ausgeschaltet, also deaktiviert ist. Nachfolgend ist die Betriebsweise des Steuergerätes 1 in einer Halbwelle unter Bezugnahme auf die Darstellung der Figur 5 beschrieben. Nach Erkennen eines ersten Nulldurchganges einer vorangehenden Halbwelle wird während der lampenseitigen Nebenschlussphase PN, in der das Steuergerät 1 Strom aufnimmt, der Komparator 13 vorgespannt, und zwar durch Aktivieren der Vorspannungszweige 15, 15.1 . Mit dem Abschluss der Modulationsphase PM werden die Vorspannungszweige 15, 15.1 deaktiviert. Während der Zeit, in der der lampenseitige Nebenschluss nicht ge- schlössen ist, ist die Endstufe 18 des Steuergerätes 1 aktiviert.
Zum Bestimmen des Zeitpunktes des Beginns einer sich an eine Betriebsphase, in der die Lampeneinheit 7 die für ihren Betrieb notwendige Energie aufnimmt, anschließende Modulationsphase PM, in der eine auf die der Lampeneinheit 7 zugeführten Wechselspannung aufgeprägte Steuerinformation übertragen wird, wird steuergeräteseitig der Beginn der lampen- einheitsseitig geschalteten Nebenschlussphase erwartet.
Zu einem bestimmten Zeitpunkt t1 ; der der Betriebsphase nachgeschaltet ist, werden die MOSFETs 19, 19.1 der Endstufe 18 deaktiviert. Mit dem Deaktivieren der Endstufe 18 wird gleichzeitig der Ansteuerzweig 23 und damit der Parallelzweig 21 aktiviert. Es ist nunmehr möglich, steuergeräteseitig den Zeitpunkt des Schaltens des lampenseitigen Nebenschlusses NL zu detektieren. Der lampenseitige Nebenschluss NL wird steuergeräte- seitig bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Figur 5 im Zeitpunkt t2 erfasst. Das steuergeräteseitige Erfassen des lampenseitig geschlossenen Nebenschlusses NL ist der Steuerbefehl für das Steuergerät 1 , dass die Modulationsphase PM begonnen hat. Typischerweise wird nach dem Beginn der Modulationsphase PM in einem gewissen zeitlichen Abstand zu dem Erfassen des Nebenstromschlusses NL der Lampeneinheit 7 im Zeitpunkt t2 definiert sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beginnt die eigentliche Datenübertragung in der Modulationsphase PM im Zeitpunkt t3. Die Endstufe 18 ist Bestandteil der Modulationsstufe des Steuergerätes 1 und wird damit entsprechend der zu übertragenen Daten ein- und ausgeschaltet. Der Parallelzweig 21 wird im Zeitpunkt t3 durch Ausschalten des Ansteuerzweiges 23 deaktiviert. Der zeitliche Abstand zwischen der steuergeräteseitigen Detektion des Beginns des Nebenstrom- flusses NL der Lampeneinheit 7 im Zeitpunkt t2 und dem Beginn der Datenübertragung im Zeitpunkt t3 ist dergestalt bemessen, dass die zeitlich hinsichtlich ihrer Länge definierte Datenübertragung vor dem erwartet nächsten Nulldurchgang beendet ist, und zwar mit einem gewissen zeitli- chen Abstand zum erwarteten Nulldurchgang (hier: im Zeitpunkt t4). Dies gewährleistet eine hohe Betriebssicherheit in der Datenübertragung.
Für die Zwecke der Nulldurchgangserkennung wird die am Komparator 13 anliegende Vorspannung ausgeschaltet, die Endstufe 18 deaktiviert und der Parallelzweig 21 aktiviert. Diese Einstellung wird vor dem erwarteten Nulldurchgang der Halbwelle vorgenommen, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Zeitpunkt t4. Da der Parallelzweig 21 aktiviert ist, liegt am Komparator 13 so dann ein höherer Pegel KP an. Gemäß einer in den Figuren nicht dargestellten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Strombegrenzung in der Stromversorgung 20 umschaltbar ist. Dieses dient dem Zweck, den durch die Stromversorgung 20 geführten Strom kleiner zu halten als der lampeneinheitsseitig bereitgestellte Neben- stromfluss, damit die Spannung zum Ende der Nebenschlussphase PN über dem Steuergerät 1 nicht unkontrolliert zusammenbricht. Dieses ist mitunter zur Einhaltung von Normen erforderlich. Eine solche Umschal- tung der Strombegrenzung erfolgt über die Stromversorgung 20, die zu diesem Zweck einen schaltbaren Kreis mit unterschiedlichen zur Strombegrenzung dienenden Z-Dioden verfügt.
Eine solche Ausgestaltung der umschaltbaren Strombegrenzung in der Stromversorgung 20 wie vorbeschrieben, kann auch unabhängig von den weiteren, im Zusammenhang mit dem Steuergerät 1 beschriebenen Maßnahmen eingesetzt werden und eignet sich daher auch zum Einsatz bei anderen Steuergeräten.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden. Ohne den Umfang der Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Ausgestaltungen, die Erfindung verwirkli- chen zu können, ohne das diese im Einzelnen vollumfänglich dargelegt werden müssten. Bezugszeichenliste
1 Steuergerät
2 Bedienelement
3 Versorgungsleitung
4 Wandler
5 Betriebsgerät
6 Leuchtmittel
7 Lampeneinheit
8 Kondensator
9 Nebenschluss-Widerstand
10 Schalter
1 1 Dekoder
12 Gleichrichter
13 Komparator
, 14.1 Logikeinheit
, 15.3 Vorspannungszweig
16 Eingang
17 Ausgang
18 Endstufe
, 19.1 MOSFET
20 Stromversorgung
21 Parallelzweig
22 MOSFET
23 Ansteuerzweig
F, F' Kurve (Betriebsphase)
L Phase, Lastleitung
N Neutralleiter
NL Nebenschlussstrom Lampeneinheit
KP Pegel am Komparator
PM Modulationsphase
PN Nebenschlussphase
P-i , P2 Portpin/Ausgang
R-i , R2 Widerstand
T-i , T2 Transistor

Claims

Patentansprüche
Steuergerät zum Übertragen einer Steuerinformation an zumindest eine wenigstens ein Leuchtmittel (6) aufweisende, mit Wechselstrom betreibbare Lampeneinheit (7), welches Steuergerät (1 ) eine schaltbare Endstufe (18), eine Stromversorgung (20), eine Null- durchgangserkennungseinrichtung (13), einen Modulator zum Erzeugen einer Modulationsspannung zum Aufprägen der Steuerinformation auf die der Lampeneinheit (7) über das Steuergerät (1 ) zugeführte Wechselspannung sowie eine Logikeinheit (14, 14.1 ) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1 ) über einen schaltbaren Parallelzweig (21 ) verfügt, über den, wenn geschaltet, eine Impedanz zuschaltbar ist, die größer ist als die Impedanz der Endstufe (18), wobei der Parallelzweig (21 ), wenn geschaltet, einen Nebenschluss über die Stromversorgung (20) dergestalt bildet, dass der Innenwiderstand der Stromversorgung (20) oder bei Vorhandensein mehrerer Innenwiderstände in der Stromversorgung (20) diese insgesamt oder teilweise die nutzbare Impedanz darstellen.
Steuergerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Parallelzweig (21 ) strombegrenzt ausgeführt ist.
Steuergerät nach Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Parallelzweig (21 ) über einen Ansteuerzweig (23) mit wenigstens einem durch die Logikeinheit (14, 14.1 ) ansteuerbaren e- lektronischen Schalter, etwa einen Transistor (T1 ; T2) aufweist.
Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Endstufe (18) als MOSFET-Brücke (19, 19.1 ) ausgeführt ist.
Steuergerät, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1 ) einen Kompara- tor (13) zur Nulldurchgangserkennung aufweist und dass an zumindest einem Eingang des Komparators (13) ein durch die Logikein- heit (14, 14.1 ) schaltbarer Vorspannungszweig (15, 15.1 ; 15.2, 15.3) zum Vorspannen des Komparators (13) angeschlossen ist.
Steuergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Eingang des Komparators (13) ein solcher Vorspannungszweig (15, 15.1 ) angeschlossen ist.
Steuergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Komparator Teil der Logikeinheit (14.1 ) ist.
Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunktes des Beginns einer sich an eine Betriebsphase, in der eine Lampeneinheit (7) die für ihren Betrieb notwendige Energie aufnimmt, anschließenden Modulationsphase, in der eine auf die der Lampeneinheit (7) zugeführte Wechselspannung aufgeprägte Steuerinformation übertragen wird, insbesondere mittels eines Steuergerätes (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, nach Abschluss welcher Betriebsphase in der Lampeneinheit (7) ein Nebenschluss geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Beginn des lampeneinheitsseitig geschalteten Nebenstromflusses (NL) im Steuergerät (1 ) die Endstufe (18) deaktiviert und der Parallelzweig (21 ) aktiviert werden, und mit Detektion des Nebenstromflusses (NL) die Endstufe (18) aktiviert und der Parallelzweig (21 ) deaktiviert werden, bevor die Datenübertragung beginnt.
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