EP2837269A1 - Signalisierungseinheit mit signalausgabe-dauer abhängig von betätigungs-dauer, für leuchtmittel-betriebsgeräte - Google Patents

Signalisierungseinheit mit signalausgabe-dauer abhängig von betätigungs-dauer, für leuchtmittel-betriebsgeräte

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Publication number
EP2837269A1
EP2837269A1 EP13717747.3A EP13717747A EP2837269A1 EP 2837269 A1 EP2837269 A1 EP 2837269A1 EP 13717747 A EP13717747 A EP 13717747A EP 2837269 A1 EP2837269 A1 EP 2837269A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signaling unit
control signal
operating device
period
actuation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13717747.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lukas MOOSBRUGGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ledon Lamp GmbH
Original Assignee
Ledon Lamp GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ledon Lamp GmbH filed Critical Ledon Lamp GmbH
Publication of EP2837269A1 publication Critical patent/EP2837269A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an operating device and to a method for influencing or changing at least one parameter of a mains voltage (AC voltage) operated light source, in particular an LED lamp, by means of control information, or a parameter of an operating device for such a light source.
  • control information e.g. for dimming luminaires there are different approaches, e.g. Powerline method, coding method using phase angle, short-term power interruptions
  • Retrofit LED lamps are lamps that use one or more LEDs as the light source, but are designed for mechanical and electrical connection so that they can be used as a substitute for other bulbs, such as incandescent or halogen lamps. Retrofit lamps are equipped with screw or bayonet sockets, which match the versions designed for incandescent lamps. However, this mechanical adjustment alone is not sufficient for replacement. Because of the different modes of operation of incandescent lamps, the
  • phase angle dimmers For lighting systems with conventional incandescent lamps, phase angle dimmers have largely prevailed. This is particularly because they work largely lossless.
  • Said communication technique by selective rectification does not preclude, in principle, that further logical states can be present on the AC supply line in addition to the states mentioned.
  • phase section dimming or gating dimming as well as a
  • Amplitude modulation can be implemented in addition to the states mentioned.
  • signal transmission to the operating device is preferably effected.
  • the AC line voltage which must anyway be supplied to the operating device for its operation, is thus modified so that it contains the control information for influencing or changing at least one parameter of the light source.
  • This is achieved by changing the polarity of selected mains half-waves, more precisely, by reversing them.
  • the polarity of each second mains half-wave is reversed in a sequence of mains half-waves, so that the sequence consists only of mains half-waves of the same polarity. So it forms a pulsating DC voltage in this phase.
  • control information is modified.
  • the number of successive mains voltage half-waves of the same polarity or their total time length can be a measure of a degree of dimming. Additional information lies in the polarity of the modified mains voltage half-waves, which can be selected as positive or negative.
  • the polarity of a series of mains voltage half waves of the same polarity can, for example, a dimming direction or a
  • dimming speed A predetermined sequence of polarities of mains voltage half-waves can for example trigger a predetermined dimming jump. It is understood that the lighting means must have corresponding means to evaluate the control information.
  • the changeover switch is omitted. Instead, one half-wave is faded out or filtered out (see pulsating DC voltage Ua in Fig. 2 below, resulting from the one-way rectified AC voltage Ue).
  • the temporary hiding individual half-waves of a certain polarity is detected by the consumer, in particular the operating device of a retrofit lamp, and interpreted to the effect that, for example, an adjustment of the brightness, but also, for example the color temperature and / or color of the LEDs to be operated should be made.
  • a corresponding change in the supply voltage provided is detected by the operating device, and e.g. interpreted as dimming signal.
  • the operating device is usually designed such that the first time concern of the dimming signal, so for example when pressing a corresponding button, the brightness is increased or decreased depending on the period of generation of the dimming signal. In the event of a subsequent or the next actuation of the button, the brightness is in turn reduced or increased in accordance with the duration of the dimming signal.
  • the AC voltage (alternating voltage) is supplied to a lighting means, for example an LED module or a retrofit LED lamp, via a phase conductor.
  • the light source is powered by the phase conductor.
  • the lighting means may be an LED module or an LED track and in particular is a retrofit LED lamp.
  • an actuating element preferably a dimming switch and a switch (power switch) are provided in series connection. Parallel to the actuating element, a diode is connected, which can be selectively bridged by the actuating element.
  • the lighting means is supplied with an AC voltage with half-waves of alternating polarity. This is shown for example in Fig. 4 above. ird, eg by actuation of the actuator, the bridging canceled, for example by the actuator against a force of a (not shown) depressed spring and a pair of contacts Tal / Ta2 is opened, so there is only a supply of half-waves of a polarity, for example, positive polarity (such eg shown in Fig. 4 below), depending on the forward direction or orientation of the diode.
  • the lighting means are again supplied to the AC voltage half-waves with the predetermined polarity of the network, ie with alternating polarity (see Fig. 4 above) ,
  • the invention provides a
  • Signaling unit for generating one by one Operating device evaluable control signal ready, wherein the signaling unit by a user
  • the signaling unit Upon actuation by the user, the signaling unit generates the control signal for a predetermined period of time when an actuation time is below a predetermined time
  • Threshold is.
  • the signaling unit generates the control signal for the actuation period when the
  • the control signal may be a dimming signal, a signal to
  • the threshold can be in the range of 100 to 300 ms, in particular in the range of 125 ms to 250 ms.
  • the signaling unit can during the
  • the threshold value can be adjustable depending on the operating devices to be operated.
  • the signaling unit can generate the control signal by phase gating.
  • the invention provides a system, in particular a lighting system, with at least one operating device for evaluating a control signal, comprising a control unit which is configured to evaluate whether the control signal applied to the input of the operating device has a bipolar, a rectified and / or a one-way rectified AC voltage, and a signaling unit
  • the operating device may be an operating device for one or more LEDs, wherein preferably at least one LED emits white.
  • the invention provides a method of operating a signaling unit, comprising the steps of: detecting an actuation of a signaling unit
  • Actuator of the signaling unit by a user generating a control signal for a
  • Fig. 1 is an evaluation of different types of voltage
  • FIG. 2 shows an example of an AC voltage and a one-way rectified (pulsating) DC voltage.
  • Fig. 3 shows schematically an embodiment of a
  • Fig. 4 shows a possible curve for the AC voltage and resulting voltage half-waves.
  • Fig. 5 is an exemplary illustration of a
  • a control unit is provided, which is realized by an evaluation electronics (for example, microcontroller and / or ASIC).
  • the control unit can thus detect the states “regular AC supply voltage", “rectified” and / or “one-way rectified AC voltage” and possibly also the polarity of the rectification, in order then to further forward the AC voltage to the energy supply and, secondly, a control signal Depending on the detected signal, this control signal is preferably a dimming signal.
  • Retrofit LED lamps 1 are LED lamps, which are designed in terms of electrical and mechanical connections such that they can be used as a replacement for existing other lamps ⁇ light bulb, halogen lamp, gas discharge lamps, etc.).
  • (one-way) rectification for example, during the rectification, upward and downward dimming may be performed cyclically until the user stops the manual operation and thus the one-way rectification again.
  • the duration of the rectification can also be evaluated.
  • the simplest state, as stated above, is cyclic up and down dimming for the duration of the rectification he follows.
  • a short period of one-way rectification could mean a first signal state and a longer period of (one-way) rectification a second signal state.
  • the invention solves this problem in that a signaling unit, which is responsible for generating the control signal, that is, for the corresponding adjustment of the supply voltage, is designed such that upon actuation of the corresponding actuating element of the signaling unit, the control signal in any case for a certain period is transmitted.
  • the critical period is a very short-term operation of about 250ms, so at one brief tapping of the corresponding actuator of the signaling unit by the user. Since the electronics of the operating devices - as mentioned above - in this case may not recognize the signal, it is now ensured that, for example, the control signal in each case for a predetermined period of time, in this case a longer period of about 300- 500ms, in particular 400ms generated becomes. This ensures that all operating devices connected to the system actually detect this.
  • FIG. 5 shows a circuit of a signaling unit in which, in accordance with the inventive concept, the half-waves are rectified to a specific polarity for at least a period of 400 ms in order to generate a control signal.
  • the function of rectifying the half-waves takes over in the circuit of FIG. 5, the full-wave rectifier, rectifier 'of the power unit (power unit).
  • the temporary rectification is effected by the relays RL1, RL2 and RL3.
  • the further relay RL4 triggers a closing or opening of the relays RL1, RL2 and RL3, when the operating element Switch is actuated.
  • the switch actuator is connected to the signaling unit via the Switch (N) input.
  • the tripping of the relay RL4 is by the further circuit of the Signaling unit influenced, as will be explained later.
  • the concept can also be applied to other ways to generate control signals.
  • the half-waves of a certain polarity are hidden, it may be provided that this takes place over a minimum time span, regardless of how long the corresponding switch has actually been actuated by the user.
  • the threshold value of the signaling unit may therefore be, for example, 250 ms.
  • a switching unit such as a switch or button, is required, no matter how short it is activated, for example by pressing an actuator, a minimum on-time of more than has a critical 250ms. In the circuit of Fig. 5, this time is 400 ms, which, however, can easily be changed by varying the resistance R4. However, if the actuator of the signaling unit is pressed longer than the 400ms, there must be no delay, ie the operating time must not be automatically extended by a further 400ms. Such a "follow-up" would be distracting to the user as it would always be dimmed 400ms longer than the actuator was operated.
  • Actuator is pressed for longer than 400ms.
  • diode Dl The function of the components diode Dl, resistor Rl, capacitor Cl, resistor R2 and diode D5 is shown in Fig. 5, the provision of 24 volts DC as a low-voltage supply for the coil of the relay RL4.1. Via diode D2, diode D4 and resistor R3, the capacitor C3 charges to about 15 volts, whereby the FET Ql is permanently switched through.
  • the capacitor C3 begins to discharge via the resistor R4. It takes about 400ms until the voltage across the capacitor C3 becomes so small that FET Ql opens. The time depends on the dimensioning of the capacitor C3.
  • phase gating it is also possible to generate a dimming signal by phase gating.
  • the phase angle of the section is not evaluated, but merely recorded over what period of time a phase angle has taken place.
  • the phase control is performed at least for the minimum time span of, for example, 400 ms.
  • the signaling unit circuit shown in Fig. 5 can be used in particular in a lamp with which flicker-free dimming is possible even in large installations (for example, up to 100 lamps).
  • the signaling unit can be manually / automatically operable (eg, also a switch, button, rotary dimmer, etc.) or non-manual control signals supplied to an interface or generates these itself (eg., Sensor, such as. Daylight sensor , Color sensor etc.). It can also be one Relay can be used, which is triggered for example by a button.
  • a signal for performing an action can also be transmitted electronically to the signal generator.
  • the signaling unit is thus basically designed to selectively rectify a supplied bipolar AC voltage, which it further drives as a supply voltage to one or more operating devices, to rectify (one-way) selectively.
  • the time for which the signaling unit generates a signal is adjustable.
  • another time can be specified, for which the signal is generated.
  • this can also be done depending on the number of consumers to be controlled. For example, at the signaling unit for a
  • Selection device may be provided, which specifies a number of predetermined production times. When installing or changing the system, a corresponding time can then be selected or set.
  • a minimum time is also predetermined for a signal that is not present. This means that the time span between two signals to be transmitted in succession may also have a minimum duration. Further, it should be understood that the invention also solves the analog problem that occurs when a control signal is interrupted for a short time. For this purpose, a minimum time is implemented for both applied signals, ie a minimum time for an applied control signal and a minimum time for a non-applied control signal.
  • the signaling unit can also generate other control signals, e.g. for changing the color and / or color temperature of a light source.
  • the invention is not limited to the control of bulbs. For example, too
  • Building services equipment such as Actuators for shading devices, for windows or similar, are controlled.

Landscapes

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

Abstract

Signalisierungseinheit, zur Erzeugung eines durch ein Betriebsgerät auswertbaren Steuersignals, wobei die Signalisierungseinheit ein durch einen Benutzer betätigbares Betätigungselement aufweist, und bei Betätigung durch den Benutzer das Steuersignal für eine vorbestimmte Zeitdauer erzeugt, wenn eine Betätigungsdauer unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts liegt, und für die Betätigungsdauer erzeugt, wenn die Betätigungsdauer über dem Schwellwert und/oder der vorbestimmten Zeitdauer liegt.

Description

Signalisierungseinheit für Bstriebsgeräte von
Leuchtmitteln
Die Erfindung betrifft ein Betriebsgerät und ein Verfahren zum Beeinflussen oder Verändern mindestens eines Parameters eines mit NetzwechselSpannung (AC- Spannung) betriebenen Leuchtmittels, insbesondere einer LED-Lampe, mittels Steuerinformationen, bzw. eines Parameters eines Betriebsgeräts für ein solches Leuchtmittel. Für die Übertragung von Steuerinformationen z.B. zum Dimmen von Leuchten gibt es unterschiedliche Ansätze, wie z.B. Powerline-Verfahren, Codierungsverfahren mittels Phasenwinkel, kurzzeitige Netzunterbrechungen
(„double click ) , Funksteuerungen usw.
Seit einigen Jahren ist man vor allem aus Gründen der Energie-Einsparung dazu übergegangen, die bis dahin hauptsächlich verwendeten Glühlampen durch neue Lampen- Typen zu ersetzen, insbesondere durch LED-Lampen, vorzugsweise durch Retrofit LED-Lampen.
Unter Retrofit LED-Lampen sind Lampen zu verstehen, die als Leuchtmittel eine oder mehrere LEDs verwenden, aber zur mechanischen und elektrischen Verbindung derart ausgebildet sind, dass sie als Ersatzmittel für andere Leuchtmittel, wie bspw. Glühlampen oder Halogenlampen verwendbar sind. Retrofit-Lampen sind mit Schraub- oder Bajonett -Sockeln versehen, die zu den für Glühlampen entwickelten Fassungen passen. Diese mechanische Anpassung allein ist jedoch für den Ersatz noch nicht ausreichend. Wegen der unterschiedlichen Betriebsweisen von Glühlampen, die
Wechselspannungshalbwellen mit beiden Polaritäten verarbeiten, einerseits und LEDs, die in Retrofit Lampen zum Einsatz kommen und nur bei Wechselspannungshalbwellen einer bestimmten Polarität wirksam sind, andererseits, sind zusätzlich noch elektrische Anpassungsmaßnahmen erforderlich. Letztere betreffen insbesondere auch die Art des Dimmens.
Für Beleuchtungssysteme mit herkömmlichen Glühlampen haben sich weitgehend Phasenanschnittsdimmer durchgesetzt. Dies insbesondere deshalb, weil sie weitgehend verlustfrei arbeiten.
Aus der DE 10 2011 003 593 ist eine Möglichkeit bekannt, wie eine Signalübertragung hin zu einem mit AC-Spannung versorgten elektrischen Leuchtmittel erfolgen kann. Die Signalübertragung hin zu dem Leuchtmittel, insbesondere einem Betriebsgerät für Leuchtmittel, kann dadurch erfolgen, dass die Signalzustände
„gleichgerichtete AC-Spannung" und „nicht gleichgerichtete, also bipolare AC-Spannung" ausgewertet werden. Auch die Polarität der gleichgerichteten AC- Spannung können ermittelt werden, also die Polarität der Halbwellen bei Gleichrichtung. Ausgehend von diesen logischen Zuständen lassen sich analoge oder digitale Signalprotokolle implementieren. Analog ist bspw. eine Auswertung durch eine Steuereinheit im Betriebsgerät des Leuchtmittels, z.B. bezüglich der Dauer und/oder einer Wiederholrate des jeweiligen logischen Zustands . Ein Beispiel für eine solche Auswertung ist in Fig. 1 schematisch gezeigt.
Die genannte Kommunikationstechnik durch selektives Gleichrichten schließt grundsätzlich nicht aus, dass auf der AC-Versorgungsleitung weitere logische Zustände zusätzlich zu den genannten Zuständen vorliegen können.
Diese können bspw. eine PLOModulation, eine zeitweise
Unterdrückung der AC-Spannung sein. Auch Phasenabschnittsdimmen oder -anschnittsdimmen sowie eine
Amplitudenmodulation lassen sich zusätzlich zu den genannten Zuständen implementieren.
Vorzugsweise erfolgt also durch selektives Gleichrichten der AC-Versorgungsspannung eine Signalübertragung hin zum Betriebsgerät .
Die Netzwechselspannung, die dem Betriebsgerät ohnehin für dessen Betrieb zugeführt werden muss, wird also so modifiziert, dass sie die Steuerinformationen zum Beeinflussen oder Verändern mindestens eines Parameters des Leuchtmittels enthält. Dies gelingt dadurch, dass die Polarität ausgewählter Netzspannungshalbwellen verändert, genauer gesagt, umgekehrt wird. Vorzugsweise wird in einer Folge von Netzspannungshalbwellen die Polarität jeder zweiten Netzspannungshalbwelle umgekehrt, so dass die Folge nur aus Netzspannungshalbwellen gleicher Polarität besteht. Sie bildet also in dieser Phase eine pulsierende Gleichspannung. Durch Festlegung der Zahl der Netzspannungshalbwellen in der genannten Folge bzw. der zeitlichen Gesamtlänge derselben, werden Steuerinformationen modifiziert. Beispielsweise kann die Zahl aufeinanderfolgender Netzspannungshalbwellen gleicher Polarität bzw. deren zeitliche Gesamtlänge ein Maß für einen Dimmgrad sein. Eine zusätzliche Information steckt in der Polarität der modifizierten Netzspannungshalbwellen, die positiv oder negativ gewählt werden kann. Die Polarität einer Folge von Netzspannungshalbwellen gleicher Polarität kann beispielsweise eine Dimmrichtung oder eine
Dimmgeschwindigkeit festlegen. Eine vorgegebene Abfolge von Polaritäten von Netzspannungshalbwellen kann zum Beispiel einen vorgegebenen Dimmsprung auslösen. Es versteht sich, dass das Leuchtmittel entsprechende Mittel aufweisen muss, um die Steuerinformationen auszuwerten.
Aus der DE 10 2011 089 821 ist bekannt, dass das oben beschriebene Verfahren auch in Schaltungen eingesetzt werden kann, bei denen lediglich der Phasenleiter geschaltet/zugänglich ist, der Neutralleiter aber nicht. Dies kommt z.B. bei Installationen in den USA und anderen Ländern häufig vor .
In diesem Fall wird auf die Wechselschalter verzichtet. Stattdessen wird jeweils eine Halbwelle ausgeblendet oder ausgefiltert (vgl. pulsierende Gleichspannung Ua in Fig. 2 unten, die aus der Einweg-gleichgerichteten AC-Spannung Ue resultiert) . Das vorübergehende Ausblenden einzelner Halbwellen einer bestimmten Polarität wird von dem Verbraucher, insbesondere dem Betriebsgerät einer Retrofit-Lampe, erkannt und dahingehend interpretiert, dass z.B. eine Anpassung der Helligkeit, aber z.B. auch der Farbtemperatur und/oder Farbe der zu betreibenden LEDs vorgenommen werden soll .
Von dem Betriebsgerät wird also in beiden Fällen eine entsprechende Veränderung der zur Verfügung gestellten Versorgungsspannung erkannt und z.B. als Dimmsignal interpretiert. Dabei ist das Betriebsgerät in der Regel derart ausgeführt, dass beim erstmaligen Anliegen des Dimmsignals, also beispielsweise bei einem Betätigen eines entsprechenden Tasters, die Helligkeit abhängig von dem Zeitraum des Generierens des Dimmsignals erhöht oder erniedrigt wird. Bei einem späteren bzw. dem nächsten Betätigen des Tasters wird wiederum entsprechend der Zeitdauer des Dimmsignals die Helligkeit reduziert oder erhöht.
In Fig. 3 wird die AC-Spannung (WechselSpannung) einem Leuchtmittel, z.B. einem LED-Modul oder einer Retrofit LED-Lampe, über einen Phasenleiter zugeführt. Das Leuchtmittel wird ausgehend von dem Phasenleiter mit Leistung versorgt. Es ist natürlich zu verstehen, dass das Leuchtmittel ein LED-Modul bzw. eine LED-Strecke sein kann und insbesondere eine Retrofit LED-Lampe ist. In dem Stromkreis nach Fig. 3 ist z.B. in einer Phasenleiter-Leuchtmittel -Neutralleiter (Nullleiter entspricht Erde) -Schaltung phasenseitig vom Leuchtmittel ein Betätigungselement, vorzugsweise ein Dimmtaster und ein Schalter (Netzschalter) in Serienschaltung vorgesehen. Parallel zu dem Betätigungselement ist eine Diode geschaltet, die selektiv von dem Betätigungselement überbrückt werden kann. Wird die Diode durch das Betätigungselement überbrückt, so wird dem Leuchtmittel eine AC-Spannung mit Halbwellen alternierender Polarität zugeführt. Dies ist z.B. in Fig. 4 oben gezeigt. ird, z.B. durch Betätigung des Betätigungselements, die Überbrückung aufgehoben, z.B. indem das Betätigungselement entgegen einer Kraft einer (nicht dargestellten) Feder niedergedrückt und ein Kontaktpaar Tal/Ta2 geöffnet wird, so erfolgt lediglich eine Zuführung mit Halbwellen einer Polarität, beispielsweise positiver Polarität (wie z.B. in Fig. 4 unten gezeigt), abhängig von der Durchlassrichtung bzw. Orientierung der Diode. Nach einem Rücksteilen des Betätigungselements, z.B. nach einem Loslassen des Betätigungselements, und einem Schließen des Kontaktpaars Tal/Ta2, werden dem Leuchtmittel wieder die AC- Spannungshalbwellen mit der von dem Netz vorgegebenen Polarität zugeführt, also mit wechselnder Polarität (siehe Fig. 4 oben) .
Es besteht nunmehr ein Problem dahingehend, dass, wenn eine Vielzahl von Retrofit-Lampen gedimmt werden soll, aufgrund der entsprechenden Elektronik zum Erkennen des Dimmsignals in den Betriebsgeräten, ein kurzzeitig übermitteltes Dimmsignals nicht von allen Betriebsgeräten zuverlässig erkannt wird.
Dieses Problem wird nunmehr durch die Kombination der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung vorteilhaft weiter.
In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung eine
Signalisierungseinheit , zur Erzeugung eines durch ein Betriebsgerät auswertbaren Steuersignals bereit, wobei die Signalisierungseinheit ein durch einen Benutzer
betätigbares Betätigungselement aufweist. Bei Betätigung durch den Benutzer erzeugt die Signalisierungseinheit das Steuersignal für eine vorbestimmte Zeitdauer, wenn eine Betätigungsdauer unterhalb eines vorbestimmten
Schwellwerts liegt. Die Signalisierungseinheit erzeugt das Steuersignal für die Betätigungsdauer, wenn die
Betätigungsdauer über dem Schwellwert und/oder der
vorbestimmten Zeitdauer liegt.
Das Steuersignal kann ein Dimmsignal, ein Signal zur
Parbänderung und/oder ein Signal zur
Farbtemperaturänderung sein.
Der Schwellwert kann im Bereich von 100 bis 300ms liegen, insbesondere im Bereich von 125ms bis 250ms.
Die Signalisierungseinheit kann während der
Steuersignalerzeugung eine Gleichrichtung einer
WechselSpannung durchführen und insbesondere eine Einweg- Gleichrichtung .
Der Schwellwert kann abhängig von den zu betreibenden Betriebsgeräten einstellbar sein.
Die Signalisierungseinheit kann das Steuersignal durch Phasenanschnitt erzeugen.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein System, insbesondere Beleuchtungssystem, mit mindestens einem Betriebsgerät zur Auswertung eines Steuersignals bereit, aufweisend eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, auszuwerten, ob das an dem Eingang des Betriebsgeräts anliegende Steuersignal eine bipolare, eine gleichgerichtete und/oder eine Einweg-gleichgerichtete AC- Spannung ist, und einer Signalisierungseinheit nach
Anspruch 1 zur Erzeugung eines solchen Steuersignals. Bei dem System kann das Betriebsgerät ein Betriebsgerät für eine oder mehrere LEDs sein, wobei vorzugsweise wenigstens eine LED weiss emittiert.
Es können Retrofit LED-Lampen an das Betriebsgerät
angeschlossen sein.
In noch einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Signalisierungseinheit bereit, mit den Schritten: Erkennen einer Betätigung eines
Betätigungselements der Signalisierungseinheit durch einen Benutzer, Erzeugen eines Steuersignals für eine
vorbestimmte Zeitdauer, wenn eine Betätigungsdauer
unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts liegt, und Erzeugen des Steuersignals für die Betätigungsdauer, wenn die Betätigungsdauer über dem Schwellwert und/oder
vorbestimmten Zeitdauer liegt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Auswertung verschiedener Spannungsarten
nach dem Stand der Technik.
Fig. 2 beispielhaft eine AC- Spannung und eine Einweg- gleichgerichtete (pulsierende) Gleichspannung.
Fig. 3 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer
Schaltungsanordnung. Fig. 4 einen möglichen Verlauf für die AC-Spannung und resultierende Spannungs-halbwellen. Fig. 5 eine beispielhafte Darstellung einer
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung .
In dem Leuchtmittel, z.B. einer Retrofit LED-Lampe, bzw. in dem Betriebsgerät, ist eine Steuereinheit vorgesehen, die durch eine Auswerteelektronik (z.B. auch Mikrocontroller und/oder ASIC) realisiert ist. Die Steuereinheit kann also die Zustände „reguläre AC- Versorgungsspannung", „gleichgerichtete" und/oder „Einweg- gleichgerichtete AC-Spannung" und gegebenenfalls auch die Polarität der Gleichrichtung detektieren, um dann einerseits die AC-Spannung zur Energieversorgung weiterzuschleifen und andererseits ein Steuersignal abhängig von dem detektierten Signal zustand zu erzeugen. Vorzugsweise ist dieses Steuersignal ein Dimmsignal .
„Retrofit LED-Lampen1" sind LED-Lampen, die hinsichtlich der elektrischen und mechanischen Anschlüsse derart ausgebildet sind, dass sie als Ersatz für bestehende andere Leuchtmittel {Glühbirne, Halogenlampe, Gasentladungslampen, etc.) verwendbar sind.
Bei einer (Einweg- ) Gleichrichtung kann beispielsweise während der Gleichrichtung zyklisch ein Aufwärts-, und Abwärtsdimmen durchgeführt werden, bis der Benutzer die manuelle Betätigung und somit die Einweg-Gleichrichtung wieder stoppt . Insbesondere kann auch die Dauer der Gleichrichtung ausgewertet werden. Der einfachste Zustand ist, wie oben ausgeführt, dass während der Dauer der Gleichrichtung ein zyklisches Aufwärts- und Abwärtsdimmen erfolgt. Darüber hinaus könnte ein kurzer Zeitraum der Einweg-Gleichrichtung einen ersten Signalzustand und ein längerer Zeitraum der (Einweg-) Gleichrichtung einen zweiten Signalzustand bedeuten.
Wird jedoch ein Signal bzw. eine Gleichrichtung nur kurz, d.h. für einen relativ kurzen Zeitraum, ausgelöst, so kann es in einer Anordnung mit einer Vielzahl von Leuchtmitteln dazu kommen, dass nicht alle Leuchtmittel das Signal auswerten. Das führt dann dazu, dass einige Leuchtmittel ihre Betriebsparameter entsprechend dem Signal verändern, während andere ohne Änderung betrieben werden.
Dies ist auch insofern problematisch, als ein Dimmen von einem vorherigen Dimmvorgang abhängen kann. Führen die Betriebsgeräte ein Dimmen also abhängig davon aus, ob sie das vorherige Steuersignal erkannt haben oder nicht, also die Helligkeit angehoben oder reduziert haben, so kann es geschehen, dass die Helligkeitsanpassung durch einzelne Betriebsgeräte gegenläufig erfolgt. Dies soll selbstverständlich verhindert werden, da ein synchrones Verhalten aller Geräte gewünscht ist.
Die Erfindung löst dieses Problem dadurch, dass eine Signalisierungseinheit , welche für das Erzeugen des Steuersignals, also für das entsprechende Anpassen der Versorgungspannung verantwortlich ist, derart ausgeführt ist, dass bei einem Betätigen des entsprechenden Betätigungselements der Signalisierungseinheit das Steuersignal auf jeden Fall für einen bestimmten Zeitraum übermittelt wird.
Der kritische Zeitraum liegt hierbei bei einer sehr kurzfristigen Betätigung von ca. 250ms, also bei einem kurzen Antippen des entsprechenden Betätigungselements der Signalisierungseinheit durch den Benutzer. Da die Elektronik der Betriebsgeräte - wie oben erwähnt - in diesem Fall möglicherweise das Signal nicht erkennt, wird nunmehr sichergestellt, dass beispielsweise das Steuersignal in jedem Fall für eine vorbestimmte Zeitdauer, in diesem Fall längeren Zeitraum von etwa 300- 500ms, insbesondere 400ms, generiert wird. So wird sichergestellt, dass tatsächlich alle an das System angeschlossenen Betriebsgeräte dies erkennen.
Es ist dementsprechend gewährleistet, dass das Verändern bzw. die Richtung der Helligkeitsveränderung bei allen Geräten bei edem Übermitteln eines Steuersignals immer gleich ist. Ein Auseinanderlaufen der Helligkeiten der Lichtquellen wird auf diese Weise vermieden.
Fig. 5 zeigt eine Schaltung einer Signalisierungseinheit, bei der entsprechend dem erfindungsgemäßen Gedanken ein Gleichrichten der Halbwellen zu einer bestimmten Polarität für mindestens einen Zeitraum von 400ms erfolgt, um ein Steuersignal zu erzeugen.
Die Funktion der Gleichrichtung der Halbwellen übernimmt bei der Schaltung gemäß Fig. 5 der Vollweggleichrichter ,Rectifier' des Leistungsteils (Power Unit). Die zeitweise Gleichrichtung wird durch die Relais RL1 , RL2 und RL3 bewirkt. Das weitere Relais RL4 löst ein Schließen bzw. Öffnen der Relais RL1, RL2 und RL3 aus, wenn das Betätigungselement Switch betätigt wird. . Das Betätigungselement Switch ist über den Eingang Switch (N) mit der Signalisierungseinheit verbunden. Die Auslösung des Relais RL4 wird durch die weitere Schaltung der Signalisierungseinheit beeinflusst , wie dies später erläutert werden soll .
Wie bereits erwähnt, kann das Konzept allerdings auch auf andere Möglichkeiten zur Generierung von Steuersignalen angewendet werden. Insbesondere kann auch bei der Variante, bei der die Halbwellen einer bestimmten Polarität ausgeblendet werden, vorgesehen sein, dass dies über einen Mindestzeiträum hinweg erfolgt, unabhängig davon, wie lange der entsprechende Schalter durch den Benutzer tatsächlich betätigt wurde.
Das oben geschilderte Problem ergibt sich aus Zeit- Messungs-Toleranzen in den Steuereinheiten der Betriebsgeräte der Lampen, insbesondere der Retrofit LED- Lampen, da softwareseitig am Anfang und am Ende des Betätigens des Betätigungselements eine sog. „blanking time" (Totzeit) von 125ms implementiert ist, in der kein Signal angenommen wird. Das heißt, dass bei einer Auslösezeit von 250ms manche Lampen gerade noch das Signal erkennen und z.B. die Dimm-Richtung ändern, die andern jedoch gerade nicht mehr, wodurch sie ihre Dimm-Richtung beibehalten. In diesem Fall kann der Schwellwert der Signalisierungseinheit also z.B. bei 250ms liegen.
Da dieses Problem mit der Software/Firmware nicht abgefangen werden kann, wird eine Schalteinheit, wie z.B. ein Schalter oder Taster, benötigt, die egal wie kurz sie aktiviert wird, z.B. durch drücken eines Betätigungselements, eine Mindest-Ein-Zeit von mehr als den kritischen 250ms hat. Bei der Schaltung nach Fig. 5 liegt diese Zeit bei 400ms, was jedoch problemlos durch Variation des Widerstandes R4 geändert werden kann. Wenn das Betätigungselement der Signalisierungseinheit allerdings länger als die 400ms gedrückt wird, darf es keine Verzögerung mehr geben, d.h. die Betätigungszeit darf sich nicht automatisch um weitere 400ms verlängern. Ein solches „Nachlaufen" würde vom Benutzer als störend empfunden werden, da immer 400ms länger gedimmt werden würde, als das Betätigungselement betätigt wurde.
Daher ist der Teil der Schaltung der
Signalisierungseinheit, der in Fig. 5 als Bereich „Switching Unit" bezeichnet ist, funktionslos wenn das
Betätigungselement länger als 400ms gedrückt wird.
Die Funktion der Bauteile Diode Dl, Widerstand Rl , Kondensator Cl , Widerstand R2 und Diode D5 ist in Fig. 5 die Bereitstellung von 24 Volt Gleichspannung DC als eine Niedervoltversorgung für die Spule des Relais RL4.1. Über Diode D2, Diode D4 und Widerstand R3 lädt sich der Kondensator C3 auf ca. 15 Volt auf, wodurch der FET Ql dauerhaft durchgeschaltet wird.
Wird jetzt das Betätigungselement Switch aktiviert, schließt ein Relay-kontakt RL4.3 und das Relay bleibt angezogen, auch wenn das Betätigungselement wieder losgelassen werden sollte.
Gleichzeitig beginnt aber der Kondensator C3 sich über den Widerstand R4 zu entladen. Es dauert ca. 400ms bis die Spannung am Kondensator C3 so klein wird, dass FET Ql öffnet. Die Zeit hängt dabei von der Dimensionierung des Kondensators C3 ab .
Dieser Vorgang wird vom FET Q2 noch beschleunigt, der sobald Ql öffnet, die Gate-Source-Spannung von PET Ql noch weiter verkleinert. Dadurch wird nach ca. 400ms die Spule des Relais RL4.1 nicht mehr über FET Ql versorgt, sondern nur noch über das eventuell noch geschlossene Betätigungselement Switch.
In diesem Zusammenhang besteht auch die Möglichkeit, ein Dimmsignal durch Phasenanschnitt zu generieren. Dabei wird analog zu den zuvor beschriebenen Vorgehensweisen nicht der Phasenwinkel des Abschnitts ausgewertet, sondern lediglich erfasst , über welchen Zeitraum hinweg ein Phasenanschnitt stattgefunden hat. Auch in diesem Fall, in dem die Frage ist, über welche Dauer hinweg ein Steuersignal generiert wurde, kann vorgesehen sein, dass bei einem kurzen Betätigen des Betätigungselements der Phasenanschnitt zumindest für den Mindestzeiträum von beispielsweise 400ms vorgenommen wird.
Die in Fig. 5 gezeigte Schaltung für die Signalisierungseinheit kann insbesondere in einer Lampe zum Einsatz kommen, mit der auch in großen Installationen (z.B. bis zu 100 Lampen) ein flackerfreies Dimmen möglich ist .
Es ist zu verstehen, dass die Signalisierungseinheit manuell/automatisch betätigbar sein kann (bspw. auch ein Schalter, Taster, Drehdimmer etc.) oder nicht-manuelle Steuersignale an einer Schnittstelle zugeführt bekommt oder diese selbst erzeugt (bspw. Sensor, wie bspw. Tageslichtsensor, Farbsensor etc.). Es kann auch ein Relais verwendet werden, welches beispielsweise durch einen Taster ausgelöst wird. Ein Signal zum Ausführen einer Aktion kann auch elektronisch an den Signalgeber übermittelt werden.
Die Signalisierungseinheit ist also grundsätzlich dazu ausgebildet, selektiv eine zugeführte bipolare Wechselspannung, die er als Versorgungsspannung zu einem oder mehreren Betriebsgeräten weiterschleift, selektiv (Einweg- ) gleichzurichten .
Es kann vorgesehen sein, dass die Zeit, für die die Signalisierungseinheit ein Signal erzeugt einstellbar ist. So kann z.B. vorgesehen sein, dass je nach verwendeten Leuchtmitteln/Lampen/Betriebsgeräten, die Angesteuert werden sollen, eine andere Zeit vorgegeben werden kann, für die das Signal erzeugt wird. Dies kann dann selbstverständlich auch abhängig von der Anzahl der anzusteuernden Verbraucher erfolgen. Beispielsweise kann dafür an der Signalisierungseinheit eine
Auswahlvorrichtung vorgesehenen sein, die eine Anzahl von vorbestimmten Erzeugungszeiten vorgibt. Bei der Installation oder bei einer Veränderung des Systems kann dann eine entsprechende Zeit ausgewählt bzw. eingestellt werden.
Um fehlerhafte Zustände aufgrund von kurzzeitigen Unterbrechungen zu vermeiden, kann es auch vorgesehen sein, dass auch für ein nicht anliegendes Signal eine Mindestzeit vorgegeben ist. Dies bedeutet, dass die Zeitspanne zwischen zwei hintereinander zu übertragenden Signalen auch eine MindestZeitdauer aufweisen kann. Weiter ist zu verstehen, dass durch die Erfindung auch das das analoge Problem gelöst wird, das auftritt wenn ein Steuersignal für eine kurze Zeit unterbrochen wird. Dazu wird eine Mindestzeit für beide anliegenden Signale implementiert, also eine Mindestzeit für ein anliegendes Steuersignal und eine Mindestzeit für ein nicht anliegendes Steuersignal.
Zudem können von der Signalisierungseinheit auch andere Steuersignale erzeugt werden, z.B. zur Änderung der Farbe und/oder Farbtemperatur eines Leuchtmittels. Auch ist die Erfindung nicht auf die Ansteuerung von Leuchtmitteln beschränkt. So können beispielweise auch
Gebäudetechnikgeräte, wie z.B. Aktuatoren für Beschattungseinrichtungen, für Fenster o.ä., angesteuert werden .

Claims

Ansprüche
Signalisierungseinheit zur Erzeugung eines durch ein Betriebsgerät für Leuchtmittel , insbesondere LED(s), auswertbaren Steuersignals, wobei die
Signalisierungseinheit ein durch einen Benutzer betätigbares Betätigungselement aufweist, bei dessen Betätigung
- das Steuersignal für eine vorbestimmte Zeitdauer erzeugt wird, wenn eine Betä igungsdauer unterhalb eines vorbestimmten zeitlichen Schwellenwerts liegt, bzw .
- das Steuersignal für die Betätigungsdauer erzeugt wird, wenn die Betätigungsdauer über dem Schwellenwert und/oder der vorbestimmten Zeitdauer liegt.
2. Signalisierungseinheit nach Anspruch 1, wobei das
Steuersignal ein Dimmsignal, ein Signal zur
Farbänderung und/oder ein Signal zur
Farbtemperaturänderung von Leuchtmitteln ist, die von einem mit der Signalisierungseinheit verbindbaren Betriebsgeräts ansteuerbar sind.
3. Signalisierungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schwellenwert im Bereich von 100 bis 300ms, insbesondere im Bereich von 125ms bis 250ms liegt.
4. Signalisierungseinheit nach einem der vorgehenden
Ansprüche, wobei die Signalisierungseinheit während der Steuersignalerzeugung eine Gleichrichtung einer Wechselspannung, insbesondere eine Einweg- Gleichrichtung durchführt .
5. Signalisierungseinheit nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der Schwellenwert in der
Signalisierungseinheit abhängig von den
anzuschliessenden Betriebsgeräten einstellbar ist.
6. Signalisierungseinheit nach einem der vorgehenden
Ansprüche, wobei die Signalisierungseinheit das
Steuersignal durch Phasenanschnitt erzeugt.
7. System, insbesondere Beleuchtungssystem, mit
mindestens einem Betriebsgerät, insbesondere für
Leuchtmittel wie bspw. LED(s), zur Auswertung eines Steuersignals, aufweisend eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, auszuwerten, ob das an dem Eingang des Betriebsgeräts anliegende Steuersignal eine bipolare, eine gleichgerichtete und/oder eine Einweg- gleichgerichtete AC-Spannung ist, und einer
Signalisierungseinheit nach Anspruch 1 zur Erzeugung eines solchen Steuersignals.
8. System nach Anspruch 7,
bei dem das Betriebsgerät ein Betriebsgerät für eine oder mehrere LEDs ist, wobei vorzugsweise wenigstens eine LED weiss emittiert.
9. System nach Anspruch 7 oder 8,
bei dem Retrofit LED-Lampen an das Betriebsgerät angeschlossen sind.
10. Verfahren zum Betrieb einer Signalisierungseinheit, mit den Schritten
- Erkennen einer Betätigung eines Betätigungselements der Signalisierungseinheit durch einen Benutzer, - Erzeugen eines Steuersignals für eine vorbestimmte Zeitdauer, wenn eine Betätigungsdauer unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts liegt, und
- Erzeugen des Steuersignals für die
Betätigungsdauer, wenn die Betätigungsdauer über dem Schwellwert und/oder vorbestimmten Zeitdauer liegt .
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