EP2783551A1 - Anschlusserkennung von led-einheiten - Google Patents

Anschlusserkennung von led-einheiten

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EP2783551A1
EP2783551A1 EP12816638.6A EP12816638A EP2783551A1 EP 2783551 A1 EP2783551 A1 EP 2783551A1 EP 12816638 A EP12816638 A EP 12816638A EP 2783551 A1 EP2783551 A1 EP 2783551A1
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EP
European Patent Office
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control unit
module
central control
operating devices
internal bus
Prior art date
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EP12816638.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2783551B1 (de
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Ueli Keller
Thomas BUCHLI
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Tridonic GmbH and Co KG
Original Assignee
Tridonic GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP2783551A1 publication Critical patent/EP2783551A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2783551B1 publication Critical patent/EP2783551B1/de
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    • H05B47/198—Grouping of control procedures or address assignation to light sources
    • H05B47/199—Commissioning of light sources

Definitions

  • the invention relates to a connection detection for
  • Illuminant according to the preamble of patent claim 1 a method for connection detection according to the preamble of patent claim 2 and a lighting system with at least one light source according to the preamble of claim 10.
  • Operating equipment used for lighting and are used in lighting systems to switch on and off bulbs using a central control unit and adjust the brightness.
  • the bulbs are driven by operating devices.
  • the operating devices are grouped together and can be from one or more central
  • Control units are controlled. With the term
  • Lamps are both gas discharge lamps as well as halogen lamps or light emitting diodes (LED) called. Such a light source can be arranged individually or together with other light sources in a luminaire, which may also contain the operating device.
  • LED light emitting diodes
  • the object of the invention is for a method
  • Fig. 1 shows an embodiment of an LED
  • Fig. 3 shows a part of an embodiment of an LED lighting system
  • Fig. 4 shows an embodiment of the signal transmission in normal operation
  • the invention is based on a
  • the present invention can be applied to all types of lighting apparatus.
  • the application of very different bulbs is possible, it can be particularly inorganic or ode
  • the operating device 1, ⁇ , V ', V x , V y , and the central control unit 12 are part of an LED
  • the bus line 6 is designed as a two-wire data line, which transmits a digital signal with a low DC voltage as the control command.
  • a digital signal with a low DC voltage as the control command.
  • Control commands via the bus line 6 does not have to be wired, but it can, for example, wirelessly via a radio link or via a power line
  • the central control unit 12 can optionally control one or several operating devices 1 of lighting devices via a bus line 6, wherein they can receive and also send digital control commands.
  • the central control unit 12 can control a plurality of independent operating devices 1 and at the same time supply them with a supply voltage (the central control unit 12 assumes the function of a
  • the independent operating devices 1 can by
  • the supply by the central control unit 12 may, for example, by a stabilized
  • the central control unit 12 also includes a potential separation such as. A transformer and preferably also an active power factor correction circuit.
  • the central control unit 12 can be connected to a mains voltage (for example 230 V AC).
  • Lighting system (as with ongoing supply by the central control unit 12) to connect individual operating devices to the central control unit 12 or to separate.
  • central control unit 12 via directly connected buttons or switches, by a
  • Interface to a programming device through a touch screen or other adjustment options can also be configured and controlled directly by a user. Due to the direct control possibility, the user can also control commands such as brightness values
  • the light sources which are supplied and controlled by at least one operating device 1, 1 ', 1 ", V x , V y depending on commands of a central control unit 12, can have an address.
  • the assignment of the operating devices 1, ⁇ , 1 '', x , 1 ' y to be given address A (also called short address A) can be due to the temporally determined load behavior of the operating devices (1, 1', 1 '' ..) ..
  • address A also called short address A
  • Preset address L be stored.
  • default address L also called Long Address L
  • each operating device 1, V, V ', V *, 1' y or each bulb has a unique, only once assigned address.
  • a terminal detection for an LED lighting system (BA) is proposed, wherein LED (8) as, lighting means by at least one operating device (1, V, V '..) are controlled depending on commands of a central control unit (12) marked through the
  • the modular circuit concept according to the invention has a first module 12, which is preferably supplied with the input voltage 9, in particular mains alternating voltage. This input voltage 9 is supplied to a first sub-module A, the
  • Input voltage 9 is applied AC voltage, in which case the rectified AC voltage of an actively clocked PFC (Power Factor Correction) circuit of the sub-module A, if present, is supplied.
  • PFC Power Factor Correction
  • the output voltage of the first submodule A is a DC voltage, referred to below as "VBus", which is supplied to a second submodule B of the first module 12.
  • the second sub-module B has essentially the function of a galvanic isolation (insulation) and can, for example, have as a galvanic separating element a transformer.
  • the second sub-module B serves to provide a stabilized DC voltage, the DC supply voltage 5.
  • the submodule G denotes a control unit of the module 12, which may be implemented in particular as an integrated circuit, such as ASIC or microprocessor or hybrid thereof. As shown schematically in Figure 1, this control unit G controls active
  • a half-bridge for example, a half-bridge driver and two switches in series, see below Fig. 2
  • the control unit G may have programming inputs, whereby a Programming or calibration programming of
  • Control unit G is possible. For the connections of the control unit G on the board of the second
  • Submodule B are led out to allow programming of this sub-module B and thus the control unit G even after delivery of the sub-module B.
  • Control unit G of the module 12 communicates with the submodule D as an interface circuit.
  • Interface circuit D may comprise a data interface 11, which may be designed in particular for connecting an external analog or digital bus 10, for example in accordance with the DALI industry standard.
  • unidirectional or bidirectional signals are transmitted to this data interface 11 or interface circuit D according to other standards. Furthermore, it is alternatively or additionally possible to receive signals at this data interface 11 or interface circuit D which, on the basis of a data interface 11 or interface circuit D, themselves or externally
  • the essential functions of the first module 12 are thus the provision (at the output of the second
  • Submodule B) of a DC voltage (by rectifying the output voltage of the transformer 19 of the second
  • Submodule B with the rectifier 22 starting from a supplied input voltage 9 and the external Communication via the data interface 11 or
  • a second module 1 is provided as a circuit module.
  • This second module 1 essentially has the function of the so-called lamp management x , which means that this second module 1, on the one hand supplies the connected lighting means (here the LED track 8 with one or more LEDs) with constant current and, on the other hand, feedback variables (schematically with 13
  • the DC supply voltage 5 at the output of the second submodule B of the first module 12 thus becomes a further submodule C, as a controllable / controllable
  • the second module 1 can be several converter stages (several further submodules C as
  • each isolated (independent) LED routes 8 can control.
  • the further sub-module C can be both clocked
  • Constant current source ie as, for example
  • Buck converter also called Buck converter or
  • insulated flyback converter also flyback converter called) or as a linear regulator (realized with transistors or integrated circuits) executed.
  • the second module 1 has its own
  • Control unit E which in turn acts as a microcontroller, ASIC or hybrid thereof may be formed.
  • Control unit E of the second module 1 thus contains
  • the control unit E controls the one or more other sub-module C in the second module 1.
  • the current is controlled by the LED section 8, it can be detected and monitored for correct operation of the LEDs and error detection but also other feedback variables and how
  • the LED voltage or the temperature for example, the LED voltage or the temperature.
  • Submodule C designed as a clocked constant current source, said submodule C having at least one actively clocked switch SWl as part of the clocked constant current source.
  • a driver block controlled by the control unit E.
  • the use of a clocked constant current source enables flexible operation of different LED modules F.
  • the clocked constant current source can set and adjust both the voltage and the current through the LED module F.
  • Constant current source is an actively clocked DC-DC converter, which receives the DC supply voltage 5 and the LED module F accordingly with the desired LED current and / or LED voltage feeds, preferably by a control by the control unit E due to this control unit E supplied feedback variables.
  • the clocked constant current source further offers the advantage that the operating mode of the submodule C can be adapted to the respective current operating mode. So can the kind of the clocking of the clocked
  • Constant current source can be adjusted, for example, the switch S 1 with a frequency modulated
  • Pre-frequency modulated and pulse width modulated signal can be controlled.
  • the current operating mode may differ, for example, for operation at high brightness of the LED track 8 and at low brightness.
  • Constant current sources for feeding the LED sections 8, 8 ', 8' 'via the outputs 7, ⁇ , ⁇ ' are present.
  • the switches SWl, SWl ', SW1' 'of the individual clocked constant current sources are independently controllable by the control unit E.
  • the control unit E This makes it possible that for each LED sections 8, 8 ', 8' 'each individually required LED currents and LED voltages via the outputs 7, ⁇ , ⁇ ' can be supplied. It is also possible that in each case a separate control unit E, E ', E "for each of the clocked constant current sources with the switches SWL, SWL', SWL '' is present.
  • control unit E via a
  • Bus line 6 which is designed in addition to the DC supply voltage 5, with the control unit G of the first module 12 are unidirectional or bidirectional in data communication *
  • the bus 6 can also be used to transmit the low-voltage supply ⁇ it then takes both a
  • the bus line 6 can also be integrated into the DC supply voltage 5, for example, the polarity of the DC supply voltage 5 can be switched or a
  • Carrier signal to the DC supply voltage 5 are modulated.
  • control unit E can also
  • an error message and preferably also information about the nature of
  • the second module here as a lamp management module, preferably housed in a common housing 42 with the actual LED module F.
  • the LED module F may have its own memory 4, for example in the form of an EPROM.
  • the reference numeral 3 is schematic indicates that the control unit E of the second module 1 can access this memory 4 of the LED module F.
  • the PFC circuit is optional only.
  • Circuit topology must reflect.
  • the advantage of the modular construction according to FIG. 1 is, for example, that the first module 12 or the second module 1 can be produced by different manufacturers.
  • the modular design also allows the corresponding lower modules and in particular the second module 1 to be exchanged while retaining the remaining components. If the second module 1 is housed in a common housing 42 with the actual LED module F, there is the advantage that this combination of the second module 1 and LED module F can be adjusted in itself, so that, for example, their radiation characteristics,
  • the first module 12 and also the user can thus have one or more matched systems, which can then be controlled at the same time and behave accordingly.
  • This internal balancing of the combination of the second module 1 and the LED module F can take place, for example, using one of the following methods:
  • Commands or queries are supplied to the first module 12 as shown.
  • This can thus be referred to as external data communication, in contrast to the internal data communication via the bus line 6 between the first module 12 and the second module 1.
  • This has the advantage that for adaptation to different external buses 10 only the first module 12 is to be adapted, while the structure and the data protocol for the second module 1 remain unaffected.
  • the communication via the internal bus line 6 is therefore also standardized, since it is independent of
  • the communication via the internal bus 6 combined with the modular design of the system provides the advantage that the operating data for the optimal feeding of the second module 1 can be transmitted from the second module 1.
  • the second module 1 (preferably of the
  • Operating data can be read out of the second module 1.
  • Examples of the feedback quantities 13 from the LED track 8 are the directly or indirectly measured LED current and / or the voltage across the LED track 8.
  • operating data for the LEDs of the LED track 8 can be stored, for example, at the manufacturer.
  • This data in this memory 4 may thus be, for example, characteristic values, the permissible maximum values for current and / or voltage, temperature dependence of electrical or optical (spectra) parameters of the LEDs, etc.
  • These operating data for the LEDs (for example, data from the memory 4) can be transmitted via the internal bus 6 to the first module 12.
  • a first module 12 in the sense of a master can supply a plurality of second modules 1. This means that a single first module 12 not only supplies a plurality of second modules 1 with a DC supply voltage 5, but also communicates with these bidirectionally in the sense of an internal bus line 6.
  • Control unit G or preferably also a further control unit (not shown) can also regulate the operation of the PFC of the first submodule A, i. H. For example, drive the switch of the PFCs of the sub-module A and for signals from the range of the PFC, such as the input voltage, the current through an inductance of the PFCs, the current through the switch of the PFC, the
  • the PFC may be a
  • Hpchsetzsteller boost converter
  • flyback converter buck-boost converter
  • isolated flyback converter flyback converter
  • SEPIC converter SEPIC converter
  • this is the output voltage
  • the DC supply voltage 5 is at a lower level than the voltages internally prevailing in the first module 12, which is for the
  • a second output voltage for example a DC low-voltage supply for the second module 1, can be generated in the first module 12 and provided to the second module 1.
  • An advantage of the modular design with internal bus line 6 as described above is that the second module 1 (or in the presence of a plurality of second modules 1 at least some of these) can be switched off, while the first module 12 is still responsive to the bus line 6 or possibly . can also send 6 messages via the bus line.
  • control unit G for example as
  • Hibernation can be powered only via the external bus 10, when the idle state of the external bus 10 (as for example in DALI) is not equal to 0 volts.
  • the control circuit G in particular as
  • Wake-up signal is sent, which is a starting energy as a power for short-term supply for the
  • Control circuit G or a low-voltage supply circuit provides.
  • the first module 12 can be completely put into a resting state without energy consumption.
  • the on ecksignal can also be a
  • a passive or preferably active, in particular controlled by the control unit E coolant 40 is connected, for example.
  • the second module 1 (lamp management module) can also be an additional module
  • This additional interface can be, for example
  • data from the second module 1 are read, in particular to
  • Maintenance purposes such as the replacement of a second module 1. It can also be an update of the data or control software via this additional interface, especially in a wireless communication. It may also be possible to read in particular data from this second module 1 via the additional interface, even in the absence of the DC supply voltage 5 ⁇ power transmission) for the second module 1.
  • the additional interface Preferably, the additional
  • bus line to 6 (internal bus) will be explained referred to between the first module 1 and one or more second modules 1, 1 ⁇ as lamp management modules or operating devices.
  • the central control unit 12 may also be referred to as a central unit or master.
  • bus line 6 which is provided in addition to the DC supply voltage 5.
  • Standardized means that the protocol of bus 6 is independent of the protocol of external communication via the data interface 11 of the first module 12.
  • the communication over the bus 6 is bidirectional and can be done, for example, according to an SPI protocol (Serial Peripheral Interface Bus).
  • SPI protocol Serial Peripheral Interface Bus
  • Internal bus is preferably electrically isolated, for example using optocouplers or transformers. For example, when using one or more transformers for one
  • Data communication via the internal bus is that data that are stored in one of the second modules 1, 1 ', via the internal bus ⁇ bus 6) can be transmitted to the control unit G of the first module 12.
  • This is advantageous in that the data storage in the second modules 1, 1 'is closer to the LED track 8, so that there takes place a higher heating, which leads to a possibly irreproducible loss of data storage in the area of the lamp management modules ( second modules 2, 2 ') can follow. Even by the transmission via the bus line 6 to the first module 1, these data can then be the first module 12 in the sense of a backup again stored.
  • Examples of these data transmitted via the bus 6 are operating data for the LED route 8, such as temperatures, operating times,
  • Data interface 11 connected bus 10 are read out.
  • a further analysis of the operating data for example a failure analysis, an aging compensation depending on the transmitted operating time duration of the LED route 8, etc., take place.
  • Lamp management modules (second modules 1, V ⁇ can be exchanged in a simple way.
  • the feed in a lamp module to be replaced (second modules 1, V) stored data we can already see above
  • Lamp management module is replaced, the stored in the first module 12 operating data can be transferred back to the newly installed lamp management module, so that this then replaced the same
  • Lamp management module is configured.
  • Load changes or special operating states or comparable events can also be transmitted via the bus line 6 from a second module 1, V via the bus line 6 to the first module 12. It can thus be a Vorabsignaltechnisch of expected load changes or operating state changes, so that the
  • Adapt the controller properties for controlling the PFC in the first submodule A Adapt the controller properties for controlling the PFC in the first submodule A.
  • a kind of preliminary information can be reversed, ie from the first module 1 to the second modules 1 > 1 '. If, for example, the first module 12 receives dimming commands via the external bus 10 and the data interface 11 or the interface circuit D, which indicate a load change of the LED route 8, such information or a signal representing the operating state change can be transmitted via the bus or the bus line 6 are transmitted to the second modules 1, 1 ', so that also in the second modules 1, 1' provided
  • Control unit E control parameters, for example, for the Konstantst omario (further sub-module C) can adjust according to the expected load change.
  • the master / slave system shown in Figure 2 also has advantages in terms of reducing electrical
  • Interface circuit D can monitor.
  • the master / slave system illustrated in FIG. 2 can preferably be addressed only via the bus 10 connected to the data interface 11 or the interface module D of the first module 12. However, it can be an internal hierarchical distribution, if necessary inclusive
  • a corresponding control command is transmitted via the bus line 6 and the second modules 1, 1 'adjust according to their operation. For example, to achieve a lower basic brightness and thus a
  • the bus line 6 can also be used to transmit the
  • Low-voltage supply can be used (it then takes both a data communication and a
  • Bus line 6 shown. There is a channel CLK for the transmission of signals for the output of a clock signal and another channel for transmission, the transmission channel SD,
  • a return channel BCK is present, via which the connected operating devices 1 can emit a return signal.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the sequence of a signal transmission in normal operation, in which case no error feedback of an operating device takes place.
  • a clock signal (CLK) is regularly emitted by the central control unit 12 on an internal bus (6), via which the operating devices (1, 1 ', V' ..) are controlled by means of commands from a central control unit (12).
  • the operating devices send back the clock signal on a back channel (BCK) of the internal bus, provided there is no error.
  • CLK clock signal
  • BCK back channel
  • the signals transmitted on the internal bus are formed, for example, from pulse packets which are composed of several high-frequency pulses.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the sequence of an assignment of addresses according to the invention, wherein an error first occurs.
  • Control unit (12) can now recognize this return signal as an error signal.
  • Operating device (1, 1 ', 1''..) the. Delay time for switching on or off based on a random number determines and the connection or disconnection by the central control unit (12) is detected and assigning addresses (A) for the operating devices (1, V, V '..) by the central Control unit (12), wherein the allocation of the addresses (A) of the detected order in the connection or disconnection of the operating devices (1,, 1 '' ..) depends. For example, a simultaneous feedback of two operating devices can take place at the first feedback.
  • the central control unit 12 will poll the possible addresses A and check whether more than one operating device 1, V, V ', I' x , V Y sends a return message for a specific address.
  • This method can be used to detect address conflicts. Now the testing process for the
  • the central control unit 12 can query and check the possible addresses A until no more than one is available for all possible addresses
  • Control unit 12 evaluate the responses and check for transmission errors.
  • the central control unit 12 may have an interface 10 and communicate via this interface, for example, according to the DALI standard.
  • the central control unit 12 can query the possible addresses A and check whether more than one operating device 1, V, V ', x , V y sends a response for a specific address.

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

Abstract

LED Beleuchtungssystem (BA) mit mindestens einem Leuchtmittel, wobei die Leuchtmittel durch zumindest ein Betriebsgerät (1, 1', 1''.. ) abhängig von Befehlen einer zentralen Steuereinheit (12) angesteuert werden, die Betriebsgeräte (1, 1', 1''.. ) durch die zentralen Steuereinheit (12) mit einer Spannung versorgt werden und die Betriebsgeräte (1, 1', 1''..) eine Adresse (A) aufweisen, gekennzeichnet dadurch, dass die Zuweisung der dem Betriebsgerät (1, 1', 1''.. ) zu vergebenden Adresse (A) aufgrund eines zeitlich bestimmten Lastverhaltens des Betriebsgerätes (1, 1', 1''..) erfolgt.

Description

Anschlußerkennung von LED Einheiten
Die Erfindung betrifft eine Anschlußerkennung für
Leuchtmittel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Verfahren zur Anschlußerkennung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 und ein Beleuchtungsanlage mit mindestens einem Leuchtmittel gemä dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10. Technisches Gebiet
Derartige Verfahren werden zur Ansteuerung von
Betriebsgeräten für Leuchtmittel genutzt und werden in Beleuchtungssystemen verwendet, um Leuchtmittel mit Hilfe einer zentralen Steuereinheit ein- und auszuschalten und in der Helligkeit einzustellen. Üblicherweise werden dabei die Leuchtmittel von Betriebsgeräten angesteuert. Die Betriebsgeräte werden in Gruppen zusammengefasst und können von einer oder auch mehreren zentralen
Steuereinheiten gesteuert werden. Mit dem Begriff
Leuchtmittel werden sowohl Gasentladungslampen als auch Halogenlampen oder Leuchtdioden (LED) bezeichnet. Ein derartiges Leuchtmittel kann einzeln oder gemeinsam mit weiteren Leuchtmitteln in einer Leuchte angeordnet sein, die auch das Betriebsgerät enthalten kann.
Stand der Technik
Gemäß dem Stand der Technik werden Betriebsgeräte dadurch adressiert, dass die Verbindung zwischen Leuchtmittel und Betriebsgerät unterbrochen wird. Diese Unterbrechung wird vom den Betriebsgerät erkannt und dieses Betriebsgerät übernimmt die aktuell von der zentralen Steuereinheit zu vergebende Adresse. Diese Art der Adressierung erfordert einen hohen Zeit- und Arbeitsaufwand, da während der Installation bei der gesamten Beleuchtungsanlage jedes einzelne Leuchtmittel getrennt werden muß.
Es existieren zwar bereits Methoden zur automatischen Adressevergabe, beispielsweise per Zufallszahl, aber bei großen Beleuchtungsanlagen erfordern diese einen hohen; Zeitaufwand und es kann zu vielen Doppeladressierungen kommen. Die Vermeidung dieser Doppeladressierungen erfordert nach dem bekannten Stand der Technik einen hohen Zeit- und Rechenaufwand.
Darstellung der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung wird für ein Verfahren
erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und für eine gattungsgemäße Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 7 gelöst. Besonders vorteilhafte
Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Auf diese Weise ist es möglich, ein Adressierungsverfahren für ein Leuchtmittel bereitzustellen, das auf einfache und schnelle Weise durchgeführt werden kann.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 zeigt eine Ausgestaltung einer LED
Beleuchtungssystems Pig. 2 zeigt einen Teil einer Ausgestaltung einer LED Beleuchtungssystems
Fig. 3 zeigt einen Teil einer Ausgestaltung einer LED BeleuchtungsSystems
Fig. 4 zeigt eine Ausgestaltung der Signalübertragung im Normalbetrieb
Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung des Ablaufs einer erfindungsgemäßen Adressierung Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels eines LED Beleuchtungssystems erklärt .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels einer LED Beleuchtungssystems BA mit einer zentralen Steuereinheit 12 und den Betriebsgeräten 1, V , 1", V x, Γ y erläutert .
Die vorliegende Erfindung kann bei sämtlichen Arten von Betriebsgeräten für Leuchtmittel eingesetzt werden. Dabei ist die Anwendung von ganz verschiedenen Leuchtmitteln möglich, es können insbesondere anorganische ode
organische Leuchtdioden eingesetzt werden. Das Betriebsgeräte 1, Γ , V ' , V x, V y, und die zentrale Steuereinheit 12 sind Bestandteil eines LED
Beleuchtungssystems BA.
Die Busleitung 6 ist als zweidrahtige Datenleitung ausgebildet, die als Steuerbefehl ein Digitalsignal mit einer niedrigen Gleichspannung überträgt. Über die Busleitung 6 wird beispielweise eine
Datenübertragung gemäß einer digitalen Kommunikation übertragen. Anzumerken ist, dass die Datenübertragung der
Steuerbefehle über die Busleitung 6 nicht drahtgebunden erfolgen muß, sondern sie kann beispielsweise drahtlos über eine Funkverbindung oder über eine Power Line
Communication (PLC) über das Versorgungsnetz 5 übertragen werden. Für die genannten Übertragungsvarianten
existieren jeweils auch standardisierte
Übertragungsverfahren für drahtgebundene Datenübertragung, wobei gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine
abgeänderte Datenübertragung über die gleiche Busleitung 6 erfolgen kann.
Die zentrale Steuereinheit.12 kann optional über eine Busleitung 6 einzelne oder mehrere Betriebsgeräte 1 von Leuchtmitteln steuern, wobei sie digitale Steuerbefehle empfangen und auch aussenden kann.
Die zentrale Steuereinheit 12 kann mehrere voneinander unabhängige Betriebsgeräte 1 ansteuern und gleichzeitig mit einer VersorgungsSpannung versorgen (die zentrale Steuereinheit 12 übernimmt die Funktion einer
Energiespeisung für die Betriebsgeräte 1) . Die voneinander unabhängigen Betriebsgeräte 1 können durch
unterschiedliche Adressen voneinander unterschieden werden. Die Versorgung durch die zentrale Steuereinheit 12 kann beispielsweise durch eine stabilisierte
Gleichspannung (bspw. 48V) erfolgen. Vorzugsweise weist die zentrale Steuereinheit 12 auch eine Potentialtrennung wie bspw. einen Transformator auf sowie vorzugsweise auch eine aktive Leistungsfaktorkorrekturschaltung. Die zentrale Steuereinheit 12 kann an eine Netzspannung (bsp. 230 V AC) angeschlossen werden.
Es ist dabei möglich, im Betrieb des LED
Beleuchtungssystems (als bei laufender Speisung durch die zentrale Steuereinheit 12) einzelne Betriebsgeräte an die zentrale Steuereinheit 12 anzuschließen oder auch zu trennen.
Weiterhin kann die zentrale Steuereinheit 12 auch über direkt verbundene Taster oder Schalter, durch eine
Schnittstelle zu einem Programmiergerät, durch einen Touchscreen oder andere Einstellmöglichkeiten auch direkt durch einen Benutzer konfiguriert und gesteuert werden. Durch die direkte Steuermöglichkeit kann der Benutzer auch Steuerbefehle wie beispielsweise Helligkeitswerte
vorgeben.
Innerhalb des LED BeleuchtungsSystems BA mit mindestens einem Leuchtmittel können die Leuchtmittel, die durch zumindest ein Betriebsgerät 1, 1' , 1' ' , V x, V y abhängig von Befehlen einer zentralen Steuereinheit 12 versorgt und angesteuert werden, eine Adresse aufweisen. Die Zuweisung der den Betriebsgeräten 1, Γ , 1' ' , x, 1' y zu vergebenden Adresse A (auch Kurzadresse A genannt) kann aufgrund des zeitlich bestimmten Lastverhaltens der Betriebsgeräte (1, 1' , 1' ' .. ) erfolgen. Bereits bei Auslieferung der
Betriebsgeräte 1, 1' , 1" , 1'*, V y kann in den
Betriebsgeräte 1, 1', 1'', 1' x, 1' y jeweils eine
voreingestellte Adresse L abgelegt sein. Diese
voreingestellte Adresse L (auch Langadresse L genannt) kann jedoch für mehrere Betriebsgeräte 1, V , V ' , V , 1' y vergeben worden sein oder auch für die Kommunikation auf der Busleitung 6 ungeeignet sein. Für eine störungsfreie und benutzerfreundliche Ansteuerung der LED Beleuchtungssystems BA ist es erforderlich, dass jedes Betriebsgerät 1, V , V ' , V *, 1' y bzw. jedes Leuchtmittel eine eindeutige, nur einmal vergebene Adresse aufweist.
Der mögliche Ablauf einer Adressierung wird anhand der Figuren 2 bis 5 beschrieben.
Gemäß der Erfindung wird ein Anschlußerkennung für ein LED Beleuchtungssystem (BA) vorgeschlagen, wobei LED (8} als, Leuchtmittel durch zumindest ein Betriebsgerät (1, V , V ' .. ) abhängig von Befehlen einer zentralen Steuereinheit (12) angesteuert werden, gekennzeichnet durch die
folgenden Schritte:
- Versorgen der Betriebsgeräte {1, V , 1" ..) mit Spannung durch die zentrale Steuereinheit (12) ,
- Aussenden eines Taktsignals (CLK) auf einem internen Bus, über den die Betriebsgeräte (1, V , V ' .. ) mittels Befehlen einer zentralen Steuereinheit (12) angesteuert werden, wobei die Betriebsgeräte das Taktsignal auf einem Rück-Kanal des internen Busses zurücksenden,
- Zuschalten eines weiteren Betriebsgerätes (la) an die zentrale Steuereinheit (12) ,
- Aussenden eines Fehler-Signals auf dem Rück-Kanal (BCK) des internen Busses durch das zugeschaltete Betriebsgerät
(la) , wobei dieses Fehler-Signal nicht synchron zu dem Taktsignal (CLK) gesendet wird,
- Erkennen des Fehler-Signals durch die zentrale
Steuereinheit (12) ,
- Zuweisen von Adressen (A) für das zugeschaltete
Betriebsgerät (la) durch die zentrale Steuereinheit (12) . Wie in Figur lb ersichtlich, weist das erfindungsgemäße modulare Schaltungskonzept ein erstes Modul 12 auf, das vorzugsweise mit der EingangsSpannung 9, insbesondere Netz-WechselSpannung, versorgt ist. Diese Eingangsspannung 9 wird einem ersten Untermodul A zugeführt, das
typischerweise eine Gleichrichtung der als
EingangsSpannung 9 zugeführten Wechselspannung ausführt, wobei dann die gleichgerichtete Wechselspannung einer aktiv getakteten PFC (Power Factor Correction) -Schaltung des Untermoduls A, falls vorhanden, zugeführt wird.
Die AusgangsSpannung des ersten Untermoduls A ist eine DC- Spannung, im Folgenden Ausspannung, VBus ' genannt, die einem zweiten Untermodul B des ersten Moduls 12 zugeführt wird. Das zweite Untermodul B weist im Wesentlichen die Funktion einer galvanischen Trennung (Isolierung) auf und kann dazu beispielsweise als galvanisches Trennelement einen Transformator aufweisen. Zusätzlich dient das zweite Untermodul B zur Bereitstellung einer stabilisierten Gleichspannung, der DC-Versorgungsspannung 5.
Mit dem Untermodul G ist eine Steuereinheit des Moduls 12 bezeichnet, die insbesondere als integrierte Schaltung, wie beispielsweise ASIC oder Mikroprozessor bzw. Hybrid davon implementiert sein kann. Wie schematisch in Figur 1 gezeigt, steuert diese Steuereinheit G aktive
Schaltelemente des zweiten Untermoduls B an, die
beispielsweise in Form einer Halbbrücke (beispielsweise eines Halbbrückentreibers und zweier Schalter in Serie, siehe im Folgenden Fig. 2) ausgestaltet sein können, der eine den Transformator 19 des zweiten Untermoduls B zugeführte WechselSpannung erzeugt. Die Steuereinheit G kann über Programmiereingänge verfügen, wodurch eine Programmierung oder Kalibrierungsprogrammierung der
Steuereinheit G möglich ist. Dafür können die Anschlüsse der Steuereinheit G auf die Platine des zweiten
Untermoduls B herausgeführt werden, um eine Programmierung dieses Untermoduls B und somit der Steuereinheit G auch nach Auslieferung des Untermoduls B zu ermöglichen.
Mit dem zweiten Untermodul B des ersten Moduls 12 ist eine galvanische Entkopplung bezeichnet, über die die
Steuereinheit G des Moduls 12 mit dem Untermodul D als Schnittstellenschaltung kommuniziert. Diese
Schnittstellenschaltung D kann eine Datenschnittstelle 11 aufweisen, die insbesondere zur Anbindung eines externen analogen oder digitalen Busses 10, beispielsweise gemäß dem DALI- Industriestandard, ausgebildet sein kann.
Alternativ oder zusätzlich können aber auch
unidirektionale oder bidirektionale Signale an dieser Datenschnittstelle 11 bzw. Schnittstellenschaltung D gemäß anderen Standards übertragen werden. Weiterhin können an dieser Datenschnittstelle 11 bzw. Schnittstellenschaltung D alternativ oder zusätzlich Signale empfangen werden, die ausgehend von einem durch die Datenschnittstelle 11 bzw. Schnittstellenschaltung D selbst oder extern
(beispielsweise ebenfalls über die EingangsSpannung 9) versorgten manuell zu betätigenden Taster oder Schalter erzeugt werden.
Die wesentlichen Funktionen des ersten Moduls 12 sind somit die Bereitstellung (am Ausgang des zweiten
Untermoduls B) einer DC-Spannung (durch Gleichrichtung der Ausgangsspannung des Transformators 19 des zweiten
Untermoduls B mit dem Gleichrichter 22) ausgehend von einer zugeführten EingangsSpannung 9 sowie die externe Kommunikation über die Datenschnittstelle 11 bzw.
Schnittstellenschaltung D.
Vorzugsweise räumlich getrennt von dem genannten ersten Modul 12 ist ein zweites Modul 1 als Schaltungsmodul vorgesehen. Dieses zweite Modul 1 hat im Wesentlichen die Funktion des sogenannten Lampenmanagements x , was bedeutet, dass dieses zweite Modul 1 einerseits die angeschlossenen Leuchtmittel (hier die LED-Strecke 8 mit einer oder mehreren LEDs) mit Konstantstrom versorgt und andererseits Rückführgrößen (schematisch mit 13
bezeichnet) aus dem Bereich der LED-Strecke 8 erhält.
Die DC-Versorgungsspannung 5 am Ausgang des zweiten Untermoduls B des ersten Moduls 12 wird also einem weiteres Untermodul C, als Steuer-/regelbaren
Konstantstromquelle, zugeführt. Dieses weitere Untermodul C versorgt also über einen Ausgang 7 die LED-Strecke mit Konstantstrom. Das zweite Modul 1 kann dabei mehrere Konverterstufen (mehrere weitere Untermodule C als
Konstantstromquellen) enthalten, wobei diese
Konverterstufen (weitere Untermodule C als
Konstantst omquellen) jeweils voneinander getrennte (unabhängige) LED-Strecken 8 ansteuern können.
Das weitere Untermodul C kann sowohl als getaktete
r
Konstantstromquelle (also beispielsweise als
Tiefsetzsteller auch Buck-Konverter genannt oder
isolierter Sperrwandler auch Flyback-Konverter genannt) oder als Linearregler (realisiert mit Transistoren oder integrierten Schaltkreisen) ausgeführt sein.
Weiterhin weist das zweite Modul 1 eine eigene
Steuereinheit E auf, die wiederum als Mikrocontroller, ASIC oder Hybrid davon ausgebildet sein kann. Diese
Steuereinheit E des zweiten Moduls 1 enthält also
Rückführgrößen 13 aus den» Bereich der LED-Strecke 8. Die Steuereinheit E steuert die eine oder mehreren weiteren Untermodule C im zweiten Modul 1 an. Dabei wird der Strom durch die LED-Strecke 8 geregelt, es können zum korrekten Betrieb der LEDs und zur Fehlererkennung aber auch weitere Rückführgrößen erfasst und überwacht werden wie
beispielsweise die LED-Spannung oder die Temperatur.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das weitere
Untermodul C als .getaktete Konstantstromquelle ausgeführt, wobei dieses Untermodul C zumindest einen aktiv getakteten Schalter SWl als Teil der getakteten Konstantstromquelle aufweist.
Der aktiv getaktete Schalter der getakteten
Konstantstromquelle wird dabei direkt oder indirekt
(beispielsweise über einen Treiberbaustein) durch die Steuereinheit E angesteuert. Der Einsatz einer getakteten Konstantstromquelle ermöglicht im Unterschied zu einem Linearregler einen flexiblen Betrieb von unterschiedlichen LED-Modulen F. Die getaktete KonstantStromquelle kann sowohl die Spannung als auch den Strom durch das LED-Modul F einstellen und anpassen. Die getaktete
Konstantstromquelle stellt einen aktiv getakten DC-DC- Wandler dar, der die DC-Versorgungsspannung 5 aufnimmt und das LED-Modul F entsprechend mit dem gewünschten LED-Strom und / oder LED-Spannung speist, vorzugsweise durch eine Ansteuerung durch die Steuereinheit E aufgrund der dieser Steuereinheit E zugeführten Rückführgrößen. Die getaktete Konstantstromquelle bietet weiterhin den Vorteil, dass der Betriebsmodus des Untermoduls C an die jeweilige aktuelle Betriebsart angepaßt werden kann. So kann die Art der Taktung der getakteten
Konstantstromquelle angepasst werden, beispielsweise kann der Schalter S 1 mit einem frequenzmoduliertem,
pulsweitenmodulierten oder einer Kombination von
Prequenzmoduliertem und pulsweitenmodulierten Signal angesteuert werden. Die aktuelle Betriebsart kann sich beispielsweise für einen Betrieb bei hoher Helligkeit der LED-Strecke 8 und bei niedriger Helligkeit unterscheiden.
Es ist möglich, dass mehrere getaktete
Konstantstromquellen zur Speisung der LED-Strecken 8, 8' , 8'' über die Ausgänge 7, Ύ , Ύ ' vorhanden sind.
Vorzugsweise sind die Schalter SWl, SWl' , SW1' ' der einzelnen getaktete Konstantstromquellen unabhängig voneinander durch die Steuereinheit E ansteuerbar. Somit wird ermöglicht, dass für jede LED-Strecken 8, 8' , 8' ' jeweils die individuell erforderlichen LED-Ströme und LED- Spannungen über die Ausgänge 7, Ύ , Ύ ' geliefert werden können. Dabei ist es auch möglich, dass jeweils eine separate Steuereinheit E, E' , E" für jede der getakteten Konstantstromquellen mit den Schaltern SWl, SWl' , SWl' ' vorhanden ist.
Wie bereits erwähnt, kann die Steuereinheit E zum
korrekten Betrieb der LEDs und zur Fehlererkennung
verschiedene Rückführgrößen erfassen (wie beispielsweise die LED-Spannung, den LED-Strom oder die Temperatur) und vorzugsweise bei Erfassung eines Fehlers die getaktete Konstantstromquelle in einen Fehlerbetriebsmodus
umschalten. Dies kann beispielsweise durch einen Wechsel in einen Burst-Modus oder einen Betrieb mit geringer Einschaltzeit des Schalters SW1 erfolgen.
Darüber hinaus kann die Steuereinheit E über eine
Busleitung 6 {Kommunikationsschnittstelle) , die zusätzlich zu der DC-Versorgungsspannung 5 ausgeführt ist, mit der Steuereinheit G des ersten Moduls 12 unidirektional oder bidirektional in Datenkommunikation stehen* Die Busleitung 6 kann auch zur Übertragung der Niedervoltversorgung genutzt werden {es erfolgt dann sowohl eine
-Datenkommunikation als auch eine Energieübertragung) . Die Busleitung 6 kann auch in die DC-Versorgungsspannung 5 integriert sein, beispielsweise kann die Polarität der DC- Versorgungsspannung 5 umgeschaltet werden oder ein
Trägersignal auf die DC-Versorgungsspannung 5 aufmoduliert werden.
' Über die Busleitung 6 kann die Steuereinheit E auch
beispielsweise im Falle einer Fehlererkennung mittels der bidirektionalen Datenkommunikation eine Fehlermeldung und vorzugsweise auch eine Information über die Art des
Fehlers an die Steuereinheit G des ersten Moduls 12 übermitteln. Wie in Figur 1 schematisch dargestellt, ist das zweite Modul 1, hier als Lampenmanagementmodul, vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse 42 mit dem eigentlichen LED- Modul F untergebracht .
Wie in Figur 1 schematisch dargestellt, kann das LED-Modul F einen eigenen Speicher 4, beispielsweise in Form eines Eproms aufweisen. Mit dem Bezugszeichen 3 ist schematisch bezeichnet, dass die Steuereinheit E des zweiten Moduls 1 auf diesen Speicher 4 des LED-Moduls F zugreifen kann.
Hinsichtlich des ersten Moduls 12 ist darauf hinzuweisen, dass die PFC-Schaltung nur fakultativ ist.
Daruber hinaus ist darauf hinzuweisen, dass die
dargestellten Funktionen der Untermodule A, B und C schaltungstechnisch auch integriert sein können, so dass, solange diese Funktionen grundsätzlich vorliegen, diese sich nicht in einem entsprechenden Aufbau der
Schaltungstopologie widerspiegeln müssen.
Der Vorteil des modularen Aufbaus gemäß Fig. 1 ist es, beispielsweise dass das erste Modul 12 bzw. das zweite Modul 1 von unterschiedlichen Herstellern produziert werden können. Darüber hinaus können an ein erstes Modul 12 auch mehrere zweite Module 1 im Sinne eines
Master/Slave-Betriebs angeschlossen werden. Bei einem Einsatz von getakteten Konstantstromquellen als üntermodul C wird somit ein zweistufiges System mit modularem Aufbau geschaffen, wobei mehrere zweite Module 1 an ein erstes Modul 12 angeschlossen werden können und auch ein Betrieb unterschiedlicher LED-Module F und / oder ein
unterschiedlicher Betrieb gleicher LED-Module F abhängig von der über die Busleitung 6 erfolgenden
Datenkommunikation wird ermöglicht.
Schließlich erlaubt der modulare Aufbau auch, dass die entsprechenden üntermodule und insbesondere das zweite Modul 1 unter Beibehaltung der übrigen Bestandteile austauschbar sind. Wenn das zweite Modul 1 in einem gemeinsamen Gehäuse 42 mit dem eigentlichen LED-Modul F untergebracht ist, ergibt sich der Vorteil, dass diese Kombination aus zweitem Modul 1 und LED-Modul F in sich justiert werden kann, sodass beispielsweise deren Abstrahlungscharakteristik,
Lichtmenge, Lichtfarbe -und / oder Lichtlenkung
parametrisiert und somit abgeglichen werden kann. Das erste Modul 12 und auch der Nutzer können somit über ein oder mehrere abgeglichene Systeme verfügen, die bei dann aber gleich ansteuern lassen und auch dementsprechend verhalten. Dieser interne Abgleich der Kombination aus zweitem Modul 1 und LED-Modul F kann beispielsweise über eine der folgenden Methoden erfolgen:
- Abgleich in der Fertigung oder bei der Inbetriebnahme - ein geschlossenes Regelsystem innerhalb dieser
Kombination (beispielsweise mittels eines internen
Sensorsystems)
- Stützwerte
- Verfahren mit LED Charakterisierung
- oder eine Kombination aus den genannten Verfahren.
Die Kommunikation zwischen dem ersten Modul 12 und dem zweiten Modul 1 über die Busleitung 6 erfolgt
dementsprechend vorzugsweise standardisiert.
Von außen beispielsweise über eine Busleitung des externen Busses 10 über die Datenschnittstelle 11 eingehende
Befehle oder Abfragen werden wie dargestellt nur dem ersten Modul 12 zugeführt. Dies kann somit als externe Datenkommunikation bezeichnet werden, im Gegensatz zu der internen Datenkommunikation über die Busleitung 6 zwischen dem ersten Modul 12 und dem zweiten Modul 1. Dies hat den Vorteil, dass zur Anpassung an unterschiedliche externe Busse 10 nur das erste Modul 12 anzupassen ist, während der Aufbau und das Datenprotokoll für das zweite Modul 1 davon unberührt bleibt.
Die Kommunikation über die interne Busleitung 6 ist somit auch standardisiert, da sie unabhängig von
unterschiedlichen an das erste Modul 12 anlegbaren
Busprotokollen oder Steuersignalen ist.
Die Kommunikation über die interne Busleitung 6 kombiniert mit dem modularen Aufbau des Systems ergibt den Vorteil, dass von dem zweiten Modul 1 die Betriebsdaten für die optimale Speisung des zweiten Moduls 1 übertragen werden können. Das zweite Modul 1 (vorzugsweise von der
Steuereinheit E ausgehend) kann die erforderlichen
Betriebsdaten über die interne Busleitung 6 an das erste Modul 12 übermitteln. Dies bietet den Vorteil, dass ein erstes Modul 12 mit vielen verschiedenen zweiten Modulen 1 kombiniert werden kann, wobei die erforderlichen
Betriebsdaten dabei aus dem zweiten Modul 1 ausgelesen werden können.
Beispiele für die Rückführgroßen 13 von der LED-Strecke 8 sind der direkt oder indirekt gemessene LED-Strom und/oder die Spannung über der LED-Strecke 8.
In dem Speicher 4, der dem LED-Modul F zugeordnet ist, können Betriebsdaten für die LEDs der LED-Strecke 8 beispielsweise beim Hersteller abgelegt werden. Diese Daten in diesem Speicher 4 können also beispielsweise Kennwerte sein, die zulässige Maximalwerte für Strom und/oder Spannung, Temperaturabhängigkeit von elektrischen oder optischen (Spektren) Parametern der LEDs, etc. Auch diese Betriebsdaten für die LEDs (beispielsweise Daten aus dem Speicher 4) können über die interne Busleitung 6 an das erste Modul 12 übermittelt werden.
Wie bereits oben kurz ausgeführt, kann ein erstes Modul 12 im Sinne eines Masters mehrere zweite Module 1 versorgen. Dies bedeutet, dass ein einziges erstes Modul 12 mehrere zweite Module 1 nicht nur mit einer DC-VersorgungsSpannung 5 versorgt, sondern auch mit diesen bidirektional im Sinne einer internen Busleitung 6 kommuniziert.
Die Steuereinheit G in dem ersten Modul 12 kann wie oben bereits kurz erläutert das vorzugsweise getaktet
ausgeführte zweite Untermodul B ansteuern. Dieselbe
Steuereinheit G oder vorzugsweise auch eine weitere (nicht dargestellte) Steuereinheit kann auch den Betrieb des PFCs des ersten Untermoduls A regeln, d. h. beispielsweise den Schalter des PFCs des Untermoduls A ansteuern und für Signale aus dem Bereich des PFCs, wie beispielsweise die EingangsSpannung, den Strom durch eine Induktivität des PFCs, den Strom durch den Schalter des PFCs, die
AusgangsSpannung des PFCs, entgegennehmen, wie schematisch durch Pfeile in Fig. 1 dargestellt ist.
Bei dem PFC kann es sich beispielsweise um einen
Hpchsetzsteller (Boost-Konverter) , Sperrwandler (Buck- Boost-Konverter, einen isolierten Sperrwandler (Flyback- Konverter) oder auch SEPIC Konverter handeln.
Typischerweise liegt dabei die Ausgangsspannung
(Busspannung) VBus des PFCs des ersten Untermoduls A in einem Bereich von mehreren hundert Volt DC. Aufgrund des Transformators 19 in dem zweiten Untermodul B kann somit diese DC-Spannung heruntergesetzt werden, beispielsweise auf eine Spannung im Bereich von 20 bis 60 Volt,
vorzugsweise 40 bis 50 Volt DC. Somit ist die DC- Versorgungsspannung 5 nach dem Ausgang des ersten Moduls 12 in einem niedrigeren Pegel als die intern in dem ersten Modul 12 herrschenden Spannungen, was für die
Anforderungen beispielsweise an die Isolierung der DC- Versorgungsspannung 5 an dasdes zweiten Moduls 1 sowie an das zweite Modul 1 selbst niedrigere Ansprüche stellt. Zusätzlich kann optional eine zweite AusgangsSpannung, beispielsweise eine DC-Niedervoltversorgung für das zweite Modul 1, in dem ersten Modul 12 erzeugt werden und dem zweiten Modul 1 bereitgestellt werden.
Ein Vorteil des modularen Aufbaus mit interner Busleitung 6 wie oben geschildert ist, dass das zweite Modul 1 (oder bei dem Vorhandensein mehrerer zweiter Module 1 zumindest einzelne dieser) abgeschaltet werden kann, während das erste Modul 12 weiterhin für die Busleitung 6 ansprechbar ist oder ggf. auch über die Busleitung 6 Meldungen absenden kann. Somit kann das erste Modul 12 eine
Notlichterkennung ausführen {Umschalten von AC auf DC- Versorgung oder gleichgerichtete AC-Versorgung) . Darüber hinaus kann die Steuereinheit G, beispielsweise als
Mikrocontroller, des ersten Moduls 12 in diesem
Ruhezustand nur über den externen Bus 10 mit Leistung versorgt werden, wenn der Ruhezustand des externen Bus 10 (wie beispielsweise bei DALI) ungleich 0 Volt ist. Es kann also eine über den externen Bus 10 übertragene Energie zur Versorgung der Steuerschaltung G (insbesondere als
Anlaufenergie für die Steuerschaltung G oder eine
Niedervolt-Vversorgungsschaltung) genutzt werden. Somit kann die eigentliche Spannungsversorgung des ersten Moduls 12 in diesem Ruhezustand abgeschaltet werden. Es ist auch möglich, dass über den externen Bus 10 nur ein
Aufwecksignal gesendet wird, welches eine Anlaufenergie als Leistung zur kurzzeitigen Versorgung für die
Steuerschaltung G oder eine Niedervoltversorgungsschaltung bereitstellt. In diesem Fall kann auch das erste Modul 12 komplett in einen Ruhezustand ohne Energieaufnahme versetzt werden. Das Auf ecksignal kann auch eine
Datenübertragung oder ein kurzzeitiges Zuschalten einer Spannung sein.
Wenn mehrere zweite Module 1 durch ein erstes Modul 12 (Zentralmodul) versorgt werden, können natürlich selektiv ausgewählte dieser mehreren zweiten Module 1 abgeschaltet werden. Auch dies führt zu einer Einsparung von
elektrischen Verlusten. Beispielsweise im Notlichtfall kann vorgesehen sein, dass zum Erreichen der geringeren Grundhelligkeit für den Notlichtbetrieb nur eines bzw. eine Untergruppe der mehreren von dem ersten Modul 12 versorgten zweiten Module 1 betrieben wird.
Mit dem gemeinsamen Gehäuse 42 ist ein passives oder vorzugsweise aktives, insbesondere von der Steuereinheit E angesteuertes Kühlmittel 40 verbunden, bspw. ein
Ventilator oder eine Kühleinheit .
Zusätzlich zu der Busleitung 6 kann das zweite Modul 1 (Lampenmanagement-Modul) auch eine zusätzliche
Schnittstelle (nicht dargestellt) aufweisen. Diese zusätzliche Schnittstelle kann beispielsweise
drahtgebunden oder auch drahtlos ausgelegt sein. Über diese Schnittstelle können beispielsweise Daten von dem zweiten Modul 1 ausgelesen werden, insbesondere zu
Wartungszwecken, wie beispielsweise dem Austausch eines zweiten Moduls 1. Es kann aber auch eine Aktualisierung der Daten oder Steuersoftware über diese zusätzliche Schnittstelle erfolgen, insbesondere bei einer drahtlosen Kommunikation. Es kann auch möglich sein, über diese zusätzliche Schnittstelle auch bei fehlender DC- Versorgungsspannung 5 {Leistungsübertragung) für das zweite Modul 1 insbesondere Daten aus diesem zweiten Modul 1 auszulesen. Vorzugsweise ist die zusätzliche
Schnittstelle auf dem zweiten Modul 1 räumlich getrennt von der Busleitung 6 angeordnet.
Bezug nehmend auf Figur 2 soll nunmehr die Busleitung 6 (interner Bus) zwischen dem ersten Modul 1 und einem oder mehreren zweiten Module 1, 1Λ als Lampenmanagement-Module oder auch Betriebsgeräte genannt erläutert werden.
Aufgrund der Tatsache, dass über den internen Bus mehrere zweiten Module 1, 11 nicht nur mit Leistung
(Übertragungsstrecke 5), sondern auch unidirektionalen oder bidirektionalen mit Datenaustausch in Verbindung stehen (Busleitung 6) , kann die zentrale Steuereinheit (auch genannt erstes Modul) 12 auch als Zentraleinheit oder auch Master bezeichnet werden. Die zweiten Module 1, 1' können als Slaves bezeichnet werden.
Wie bereits eingangs erwähnt liegt hinsichtlich des internen Busses für die Busleitung 6 eine vorzugsweise standardisierte Kommunikation vor, die zusätzlich zu der DC-Versorgungsspannung 5 vorgesehen ist. Unter
„Standardisiert" ist zu verstehen, dass das Protokoll der Busleitung 6 unabhängig ist von dem Protokoll der externen Kommunikation über die Datenschnittstelle 11 des ersten Moduls 12.
Vorzugsweise ist die Kommunikation über die^ Busleitung 6 bidirektional und kann beispielsweise gemäß dem einem SPI- Protokoll (Serial Pe ipheral Interface Bus) erfolgen.
Auch die Datenkommunikation über die Busleitung 6
(internen Bus) erfolgt vorzugsweise potentialgetrennt, beispielsweise unter Verwendung von Optokopplern oder Transformatoren. Beispielsweise kann bei der Verwendung von einem oder mehreren Transformatoren für eine
potentialgetrennte Busleitung 6 der Transformator
hochfrequent getaktet werden und somit Daten über Pakete hochfrequenter Takte übertragen. Durch den Einsatz einer potentialgetrennten Busleitung 6 kann der Benutzer und auch die angeschlossenen weiteren Module vor möglichen Überspannungen, beispielsweise aufgrund eines Defekts in einem der Module, geschützt werden. Auch wird durch die potentialgetrennte Ausführung der Busleitung 6 die
Robustheit des Beleuchtungssystems erhöht, beispielsweise wird die Abtrennung und der Austausch eines zweiten Moduls 1 erleichtert. Eine grundsätzliche Funktion der Busleitung 6 kann die
Weitergabe von Dimmbefehlen von dem ersten Modul 12 an die zweiten Module 2 sein, welche beispielsweise über den externen Bus 10 empfangen worden sind. Dabei können auch aus den über den externen Bus 10 empfangenen Dimmbefehlen neue Steuerinformationen oder Befehle für die zweiten Module 1 abgeleitet werden. Ein Anwendungsfall für die bidirektionale
Datenkommunikation über den internen Bus (Busleitüng 6) ist es, dass Daten, die in einem der zweiten Module 1, 1' abgespeichert sind, über den internen Bus {Busleitung 6) zu der Steuereinheit G des ersten Moduls 12 übertragen werden können. Dies ist insofern von Vorteil, als das die Datenspeicherung in den zweiten Modulen 1, 1' näher an der LED-Strecke 8 liegt, so dass dort eine höhere Erwärmung stattfindet, die zu einem gegebenenfalls nicht wieder herstellbaren Datenverlust der Speicherung im Bereich der Lampenmanagementmodule (zweiten Modulen 2, 2' ) folgen kann. Auch durch die Übertragung über die Busleitung 6 zu dem ersten Modul 1 können diese Daten dann dem ersten Modul 12 im Sinne eines Backups nochmals gespeichert werden.
Beispiele für diese über die Busleitung 6 übertragenen Daten sind Betriebsdaten für die LED-Strecke 8, wie beispielsweise Temperaturen, Betriebszeitdauern,
elektrische Parameter etc.
Nachdem die Daten von einem der Lampenmanagementmodule (zweite Module 1, 1' , In' ) zum ersten Modul 12
übertragen sind, können sie natürlich gegebenenfalls weiter verarbeitet auch über den externen an der
Datenschnittstelle 11 angeschlossenen Bus 10 ausgelesen werden. Somit kann über den externen Bus 10 eine weitere Analyse der Betriebsdaten, beispielsweise eine Ausfalls- Analyse, eine Alterungskompensation abhängig von der übertragenen Betriebszeitdauer der LED-Strecke 8, etc. erfolgen. Der standardisierte Ansatz für den internen Bus
{Busleitung 6) hat auch den Vorteil, dass
Lampenmanagement-Module (zweite Module 1, V } in einfacher Weise ausgetauscht werden können. Die Zuführ in einer auszutauschenden Lampenmanagement-Modul (zweite Module 1, V ) abgespeicherte Daten können wir oben bereits
beschrieben nach Übertragung über die Busleitung 6 in dem ersten Modul 12 abgespeichert werden. Wenn dann das
Lampenmanagement-Modul ausgetauscht ist, können die in dem ersten Modul 12 abgelegten Betriebsdaten wieder zu dem neu eingesetzten Lampenmanagement-Modul übertragen werden, so dass dieses dann identisch zu dem ersetzten
Lampenmanagement-Modul konfiguriert ist.
Weitere Beispiele für derartige Betriebsdaten sind
Farbkpordinaten, Farbort oder andere das Spektrum der LED- Strecke 8 beeinflussende Parameter.
Über die Busleitung 6 können auch Lastwechsel oder besondere Betriebszustände oder vergleichbare Ereignisse von einem zweiten Modul 1, V über die Busleitung 6 an das erste Modul 12 übertragen werden. Es kann damit eine Vorabsignalisierung von zu erwartenden Lastwechseln oder Betriebszustandsänderungen erfolgen, so dass die
Steuereinheit G im ersten Modul 12 die Ansteuerung des PFCs im ersten Untermodul A und/oder die Ansteuerung des zweiten Untermodul B entsprechend adaptiv anpasst.
Beispielsweise kann abhängig von einem über die Busleitung 6 von einem zweiten Modul 1, 1' übertragenen zu
erwartenden Lastwechsel oder Betriebszustandswechsel die Steuereinheit G des ersten Moduls 12 Parameter für den in Figur 2 dargestellten Wechselrichter 14 und/oder
Reglereigenschaften für die Ansteuerung des PFCs im erBten Untermodul A anpassen. Natürlich kann auch eine Art Vorabinformation umgekehrt, d.h. von dem ersten Modul 1 hin zu den zweiten Modulen 1> 1' erfolgen. Wenn beispielsweise das erste Modul 12 über den externen Bus 10 und die Datenschnittstelle 11 bzw. die Schnittstellenschaltung D Dimmbefehle erhält, die einen Lastwechsel der LED-Strecke 8 bedeuten, können derartige Informationen bzw. ein den Betriebszustandswechsel wiedergebendes Signal über den Bus bzw. die Busleitung 6 an die zweiten Modulen 1, 1' übertragen werden, so dass auch die in den zweiten Modulen 1, 1' vorgesehene
Steuereinheit E Steuerparameter, beispielsweise für die Konstantst omquelle (weiteres Untermodul C) entsprechend dem zu erwartenden Lastwechsel anpassen können.
Das in Figur 2 gezeigte Master/Slave-System hat auch Vorteile hinsichtlich der Verringerung elektrischer
Verluste, da eine Art Standby-Betrieb vorgesehen sein kann, in dem eines, mehrere, oder auch alle der an einem ersten Modul 12 angeschlossenen zweiten Module 1, 1' abgeschaltet werden, während zumindest die Steuereinheit G des ersten Moduls 12 weiterhin den extern angeschlossenen Bus 10 über die Datenschnittstelle 11 bzw. die
Schnittstellenschaltung D überwachen kann.
Extern ist das in der Figur 2 dargestellte Master/Slave- System vorzugsweise nur über den an der Datenschnittstelle 11 bzw. die SchnittStellenschaltung D des ersten Moduls 12 angeschlossenen Bus 10 ansprechbar. Indessen kann es eine interne hierarchische Aufteilung, ggf. inklusive
Adressierung über den internen Bus (Busleitung 6) hin zu den mehreren anschließbaren zweiten Modulen 1, 1' geben. Somit kann einerseits eine adressierte Kommunikation hin zu den zweiten Modulen 1, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann indessen auch ein Broadcast-Modus
vorgesehen sein, d.h. eine nicht andressierte
Datenübermittlung von dem ersten Modul 12 an alle
angeschlossenen zweiten Module 1, V . In diesem Broadcast- Modus wird ein von dem erste Modul 1 über den internen Bus (Busleitung 6) ausgesandter Befehl von allen zweiten Modulen 1, V empfangen und ausgewertet.
Im Notlichtfall kann vorgesehen sein, dass sobald durch das erste Modul 12 eine Notlichterkennung erfolgt ist, über die Busleitung 6 ein entsprechender Steuerbefehl übertragen wird und die zweiten Module 1, 1' entsprechend ihren Betreib anpassen. Beispielsweise kann zum Erreichen einer geringeren Grundhelligkeit und somit eines
geringeren Energieverbrauchs für den Notlichtbetrieb nur eines bzw. eine Untergruppe der mehreren von dem ersten Modul 12 versorgten zweiten Module 1 betrieben werden.
Die Busleitung 6 kann auch zur Übertragung der
Niedervoltversorgung genutzt werden (es erfolgt dann sowohl eine Datenkommunikation als auch eine
Energieübertragung, beispielsweise über die
sekundärseitige DC-Niedervoltspannungsversorgung VCCs) . Beispielsweise kann eine sogenannte Active Low
Datenübertragung genutzt werden, wobei im Ruhezustand ein Pegel von einigen Volt, beispielsweise 12V, anliegt. Bei einer Kopplung beispielsweise über Transformatoren könnte somit auch bei einer galvanischen Trennung der Busleitung 6 trotzdem auch Energie übertragen werden. In der Fig. 3 ist eine mögliche Ausgestaltung der
Busleitung 6 gezeigt. Dort ist zum Senden von Signalen ein Kanal CLK für die Ausgabe eines Taktsignals und ein weiterer Kanal zum Aussenden, der Sendekanal SD,
vorhanden. Weiterhin ist ein Rückkanal BCK vorhanden, über den die angeschlossenen Betriebsgeräte 1 ein Rücksignal aussenden können.
An diese Busleitüng 6 können auch im Betrieb weitere Betriebsgeräte wie beispielhaft das Betriebsgerät la, angeschlossen werden.
In der Fig. 4 wird eine Ausgestaltung der Abfolge einer Signalübertragung im normalen Betrieb gezeigt, wobei hier keine Fehler-Rückmeldung eines Betriebsgerätes erfolgt. Es erfolgt regelmäßig ein Aussenden eines Taktsignals (CLK) durch die zentrale Steuereinheit 12 auf einem internen Bus (6), Über den die Betriebsgeräte (1, 1' , V' ..) mittels Befehlen einer zentralen Steuereinheit (12) angesteuert werden. Die Betriebsgeräte senden das Taktsignal auf einem Rück-Kanal (BCK) des internen Busses zurück, sofern kein Fehler vorliegt.
Die auf dem internen Bus gesendeten Signale werden beispielsweise aus Pulspaketen gebildet, die aus mehreren hochfrequenten Pulsen zusammengesetzt sind.
In der Fig. 5 wird eine Ausgestaltung der Abfolge einer erfindungsgemäßen Zuweisung der Adressen gezeigt, wobei zuerst ein Fehler auftritt.
Im Falle eines Zuschalten eines weiteren Betriebsgerätes (la) an die zentrale Steuereinheit (12) erfolgt ein
Aussenden eines Fehler-Signals auf dem Rück-Kanal (BCK) des internen Busses durch das zugeschaltete Betriebsgerät (la) , wobei dieses Fehler-Signal nicht synchron zu dem Taktsignal (CLK) gesendet wird. Die zentrale
Steuereinheit (12) kann nunmehr diese Rücksignal als Fehler-Signal erkennen.
Da somit erkannt wurde, dass ein neues Betriebsgerät angeschlossen wurde, welches noch nicht über eine Adresse verfügt, kann nunmehr das Zuweisen von Adressen (A) für das zugeschaltete Betriebsgerät (la) durch die zentrale Steuereinheit (12) beginnen.
Es kann dabei auch ein Neustart des LED
Beleuchtungssystems erfolgen und eine Adressvergabe für alle angeschlossenen Betriebsgeräte (1, la) erfolgen.
Dabei kann auch eine Adressierung mittels
Kollisionsdetektion erfolgen, wobei die einzelnen
Betriebsgeräte sich abhängig von einer intern generierten Zufallszahl an dem internen Bus 6 zuschalten oder
abschalten oder auch zurückmelden. Beispielsweise kann auch ein Belasten der zentralen Steuereinheit (12) durch Zuschalten der Betriebsgeräte (1, V , Γ ' .. ) erfolgen, wobei ein verzögertes Zu- oder Abschalten der
Betriebsgeräte (1, 1', 1' ' .. ) erfolgt, wobei jedes
Betriebsgerät (1, 1' , 1' ' .. ) die. Verzögerungszeit für das Zu- oder Abschalten anhand einer Zufallszahl festlegt und das Zu- oder Abschalten durch die zentrale Steuereinheit (12) erfasst wird und das Zuweisen von Adressen (A) für die Betriebsgeräte (1, V , V ' .. ) durch die zentrale Steuereinheit (12) , wobei die Vergabe der Adressen (A) von der erfassten Reihenfolge bei der Zu- oder Abschaltung der Betriebsgeräte (1, , 1'' ..) abhängig ist. Beispielsweise kann bei der ersten Rückmeldung eine gleichzeitige Rückmeldung zweier Betriebsgeräte erfolgen. In einem weiteren Schritt wird die zentrale Steuereinheit 12 die möglichen Adressen A abfragen und prüfen, ob für eine bestimmte Adresse mehr als ein Betriebsgerät 1, V , V ' , l'x, V Y eine Rückmeldung sendet.
Dieses Verfahren kann zur Erkennung von Adresskonflikten genutzt werden. Nun wird der Prüfvorgang für die
restlichen Adressen A nach demselben Verfahren
durchgeführt. Weiterhin kann die zentrale Steuereinheit 12 die möglichen Adressen A solange abfragen und prüfen, bis für alle möglichen Adressen nicht mehr als ein
Betriebsgerät 1, 1' , V ' , V x, Γ* eine Rückmeldung sendet . In einem weiteren Schritt kann die zentrale
Steuereinheit 12 die Rückantworten auswerten und auf Übertragungsfehler überprüfen.
Die zentrale Steuereinheit 12 kann über eine Schnittstelle 10 verfügen und über diese Schnittstelle beispielsweise nach dem DALI Standard kommunizieren.
Die zentrale Steuereinheit 12 kann die möglichen Adressen A abfragen und prüfen, ob für eine bestimmte Adresse mehr als ein Betriebsgerät 1, V , V ' , x, V y eine Rückmeldung sendet .

Claims

Anschlüßerkennung für ein LED Beleuchtungssystem, wobei LED als Leuchtmittel durch zumindest ein
Betriebsgerät (1, V , V ' .. ) abhängig von Befehlen einer zentralen Steuereinheit (12) angesteuert werden, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Versorgen de Betriebsgeräte (1, V , V ' .. ) mit Spannung durch die zentrale Steuereinheit (12) ,
- Aussenden eines Taktsignals (CLK) auf einem internen Bus, über den die Betriebsgeräte (1, 1' , 1' ' .. ) mittels Befehlen einer zentralen
Steuereinheit (12) angesteuert werden, wobei die Betriebsgeräte das Taktsignal auf einem Rück-Kanal des internen Busses zurücksenden,
- Zuschalten eines weiteren Betriebsgerätes (la) an die zentrale Steuereinheit (12) ,
- Aussenden eines Fehler-Signals auf dem Rück-Kanal (BCK) des internen Busses durch das zugeschaltete Betriefc>sgerät (la) , wobei dieses Fehler-Signal nicht synchron zu dem Taktsignal (CLK) gesendet wird,
- Erkennen des Fehler-Signals durch die zentrale Steuereinheit (12) ,
- Zuweisen von Adressen (A) für das zugeschaltete Betriebsgerät (la) durch die zentrale Steuereinheit (12).
Verfahren zur Anschlußerkennung für ein LED
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zentrale Steuereinheit (12) die
Betriebsgeräte (1, V , V' ...) in einen
Adressierungsmodus versetzt und daraufhin die Vergabe von Adressen zumindest für das zugeschaltete Betriebsgerät (la) startet.
Verfahren für ein LED Beleuchtungssystem nach
Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zentrale Steuereinheit (12) die möglichen Adressen (A) solange abfragt und prüft, bis für alle möglichen Betriebsgerät (1, V , V ' .. ) eine Adresse (A) zugeordnet worden ist.
Verfahren für ein LED Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Betriebsgerät, welchem als Erstem eine Adresse (A) zugewiesen wurde, der Status eines Master zugewiesen wird.
Verfahren für ein LED Beleuchtungssystem nach
Anspruch 4 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß den weiteren Betriebsgeräten, welchen nicht als Erste eine Adresse (A) zugewiesen wurde, der Status eines Slave zugewiesen wird.
Verfahren für ein LED Beleuchtungssystem nach
Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betriebsgeräte (1, 1' , V ' .. ) eine
Überwachung durchführen, ob eine Kollision bei der Rückmeldung zur Adressierung erfolgt ist. LED Beleuchtungssystem (BA) mit mindestens einem Leuchtmittel, wobei die Leuchtmittel durch zumindest ein Betriebsgerät (1, V , V ' .. ) abhängig von
Befehlen einer zentralen Steuereinheit (12)
angesteuert werden, die Betriebsgeräte (1, 1' , 1' ' ..) durch die zentralen Steuereinheit (12) mit einer Spannung versorgt werden und die
Betriebsgeräte (1, V , V ' .. ) eine Adresse (A) aufweisen,
aufweisend einen internen Bus, über den die
Betriebsgeräte (1, 1' , 1'' mittels Befehlen der zentralen Steuereinheit (12) angesteuert werden, wobei die zentralen Steuereinheit (12) ein
Taktsignal (CLK) aussendet und die Betriebsgeräte das Taktsignal auf einem Rück-Kanal des internen Busses zurücksenden,
gekennzeichnet dadurch,
dass eine erneute Zuweisung der dem Betriebsgerät (1, Γ , 1' ' ..) zu vergebenden Adresse (A) erfolgt, sobald ein Fehler-Signal auf dem Rück-Kanal des internen Busses durch das zugeschaltete
Betriebsgerät (la) ausgesendet wird.
LED Beleuchtungssystem (BA) mit mindestens einem Leuchtmittel nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch,
dass das Aussenden eines Fehler-Signals auf dem Rück-Kanal des internen Busses als ein nicht zu dem Taktsignal (CLK) synchrones Signal gesendet wird,
9. LED Beleuchtungssystem (BA) mit mindestens einem Leuchtmittel nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet dadurch, dass das nach dem Empfang eines Fehler-Signals auf dem Rück-Kanal des internen Busses die zentrale Steuereinheit (12) einen Neustart durchführt . 10. LED Beleuchtungssystem (BA) mit mindestens einem Leuchtmittel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet dadurch,
daß die die auf dem internen Bus gesendeten Signale aus Pulspaketen gebildet aus mehreren hochfrebuenten Pulsen sind.
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