EP2918143A2 - Steuervorrichtung und verfahren zur datenübertragung über eine lastleitung - Google Patents

Steuervorrichtung und verfahren zur datenübertragung über eine lastleitung

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Publication number
EP2918143A2
EP2918143A2 EP13815670.8A EP13815670A EP2918143A2 EP 2918143 A2 EP2918143 A2 EP 2918143A2 EP 13815670 A EP13815670 A EP 13815670A EP 2918143 A2 EP2918143 A2 EP 2918143A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching means
control device
control
supply voltage
control circuit
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Withdrawn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
EP13815670.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kai AIRBINGER
Simon Lecker
Roman Ploner
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.)
Tridonic GmbH and Co KG
Original Assignee
Tridonic GmbH and Co KG
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 Tridonic GmbH and Co KG filed Critical Tridonic GmbH and Co KG
Publication of EP2918143A2 publication Critical patent/EP2918143A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • H04B2203/542—Methods of transmitting or receiving signals via power distribution lines using zero crossing information

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for controlling a control device for a lighting device.
  • the invention relates to methods and apparatuses in which a data packet can be transmitted via a load line via which a power supply takes place.
  • Dimmers can be used to control the brightness of lamps.
  • the brightness regulation in the dimmer can take place via a phase angle or phase section of the supply voltage of the luminaire.
  • the power of the lamp is reduced by a short-term interruption of the supply voltage is effected after or before the zero crossing of the supply voltage, so that depending on the duration of the interruption, the power of the lamp is reduced.
  • control devices can be used to transmit control signals to a control device for a light source.
  • An evaluation circuit provided in the operating device evaluates these control signals and adjusts the brightness accordingly.
  • Such a controller can also be used for color control.
  • Such a type of control is particularly suitable for lighting devices which are based on light sources in the form of gas discharge lamps or light-emitting diodes (LEDs).
  • a conduction path between an input exclusion and an output terminal of a control device which is connected between a supply source and a load, can be switched to a high-impedance state.
  • a control signal can be modulated onto a supply voltage of the load.
  • Circuit-based limitations of a power switch such as the integrated diode between the source and drain of a power MOSFET, can make efficient transfer of data bits across the load line difficult.
  • Devices and methods for data transmission via a load line are desirable, in which more than one data bit per full wave of the supply voltage is fundamentally possible during the transmission of a data packet.
  • the object of the invention is to provide a device and a method for data transmission via a load line, which is suitable for use for luminaires based on non-conventional bulbs and allows efficient data transmission via a load line.
  • a control device which is set up for data transmission via a load line.
  • the control device has an input terminal for coupling to a supply source, for example a mains voltage source, and an output terminal for coupling to the load power.
  • the control device comprises first switching means and second switching means connected in series between the input terminal and the output terminal.
  • the control device comprises a control circuit which is coupled to the first switching means and the second switching means and which is arranged to generate a control signal for controlling the first latch and / or the second latch for transmitting data bits.
  • a phase angle and / or a phase section for encoding a data bit can be generated both at a half-wave of the supply voltage with a positive sign and at a half-wave of the supply voltage with a negative sign.
  • Two data bits per full wave of the supply voltage can be transmitted.
  • a data packet can be transmitted with a sequence of half-waves of the supply voltage.
  • a manipulated variable for the operating device for example a target value for a brightness or color, can be coded by the phase intersections or phase sections of several consecutive half-waves.
  • the control device can be used in particular for the transmission of a data packet to an operating device for a lighting means.
  • the data packet may include a brightness value and / or color value.
  • the operating device for the lighting means may perform a brightness or color control or a brightness or color control depending on the control value transmitted in the data packet.
  • the brightness or color specified by the data packet may be maintained by the operating device after the transmission of the data packet has been completed. Unlike conventional phase dimming or phase gating dimming need after transmission of the data packet no further phase cuts or phase sections are generated, for example, to maintain a reduced brightness.
  • the first switching means and the second switching means may be arranged to be in an on state to conductively connect the input terminal to the output terminal when a signal is applied to the input terminal and the control circuit does not generate the control signal.
  • the control circuit must selectively generate the control signal only when phase gating and / or phase sections are generated to transmit a data packet or when another measure, such as zero crossing detection of the supply voltage, requires switching to the high impedance state.
  • the first switching means and the second switching means may be power switches.
  • the first switching means and the second switching means may be insulated gate power semiconductor devices such as MOSFETs.
  • the control circuit may be configured to affect a potential at a gate of the first switching means and at a gate of the second switching means only when the control device outputs the control signal.
  • the control circuit may cause a potential change at the gates of the first switching means and the second switching means with which the resistance of the series connection is increased. As a result, a supply voltage provided to the load can be briefly reduced to produce a phase angle or phase section.
  • the control device may include circuit components coupled to the input terminal for charging a gate of the first switching means and a gate of the second switching means.
  • the circuit components may form a charging circuit that charges the gate of the first switching means and the gate of the second switching means such that both switching means are in an on state and allow current to flow between the input terminal and the output terminal.
  • the control circuit may be configured to cause discharge of the gate of the first switching means and the gate of the second switching means by generating the control signal.
  • the control circuit may control a pull-down circuit via which a potential at the gates of the first switching means and the second switching means is changed.
  • the control circuit may be configured to supply the control signal Gate of a transistor connected in series with a pull-down resistor.
  • the control device may include at least one energy storage means arranged to charge a gate of the first switching means and a gate of the second switching means.
  • the energy storage device can be coupled via a first diode to the input terminal and via a second diode to the output terminal of the control device.
  • Such energy storage means which may comprise, for example, a capacitor or a plurality of capacitors, helps to rapidly switch the series connection of the first switching means and the second switching means back to an on state.
  • the control circuit may be arranged to control a further switching means which is connected between the energy storage means and the gates of the first switching means and the second switching means.
  • the control circuit may be configured to repeatedly switch the series connection of the first switching means and the second switching means for transmitting a sequence of data bits to a high-impedance state.
  • the control circuit may be configured to generate phase cuts and / or phase sections depending on data to be transmitted in order to transmit the sequence of data bits.
  • the control circuit may be configured to detect a phase position of a supply voltage of the supply source and to generate the control signal in predefined time windows before or after zero crossings of the supply voltage.
  • the control circuit may be arranged to initiate a procedure for detecting a zero crossing of the supply voltage of the supply source when a data packet is to be transmitted.
  • the control circuit may be configured to switch the series circuit of the first switching means and the second switching means to an off state and to monitor a voltage detected in the control device while the series circuit is switched to the off state to detect the zero crossing of the supply voltage ,
  • the control circuit may be configured to switch the series connection of the first switching means and the second switching means to the off state at a time at which a current flowing from the supply source via the control device to the load has a zero crossing.
  • the control circuit may be configured to switch the series connection of the first switching means and the second switching means per full wave of the supply voltage twice in the high-resistance state.
  • the control device can be set up to switch the series connection of the first switching means and the second switching means both in the case of a half-wave of the supply voltage with a positive sign and in the case of a half-wave of the supply voltage with a negative sign into the high-resistance state.
  • the control device may comprise an adjustment.
  • the control circuit may be configured to monitor an actuation of an adjustment element of the control device.
  • the adjusting element may comprise, for example, one or more buttons, a rotatable adjusting element or other actuatable elements.
  • the control circuit may selectively initiate a procedure for transmitting a data packet including switching the series connection of the first and second switching means to a high-resistance state when an operation of the adjustment element has been detected.
  • An internal supply voltage for the operation of the control circuit can be generated from the voltage dropping between the input terminal and the output terminal of the control device.
  • the control device can be equipped such that a supply of energy to the control circuit selectively takes place only when an actuation of the adjustment element is detected.
  • the control device may be a dimmer with which a brightness value can be set.
  • a method for data transmission from a control device to a load is specified.
  • phase cuts and / or phase sections for half-waves of a supply voltage are generated by the control device according to an embodiment in order to code a sequence of data bits.
  • the method can be used in particular for the transmission of a data packet to an operating device for a light source.
  • a lighting system comprises at least one operating device for a lighting device and a control device according to an embodiment.
  • the control device is coupled via a load line to the at least one operating device.
  • the at least one operating device may comprise an evaluation circuit which supplies a supply voltage for the presence of phase cuts and / or phase shifts. cut checked.
  • the evaluation circuit may be configured to check both half-waves of the supply voltage with a positive sign and half-waves of the supply voltage with a negative sign on the presence of a phase angle and / or phase portion.
  • the evaluation circuit can be set up to determine a dimming value and / or a color value from a sequence of phase sections and / or phase sections which are modulated onto a sequence of half-waves of the supply voltage.
  • the evaluation circuit can be set up to read out in each case one data bit of a data packet per half-wave of a sequence of half-waves.
  • the evaluation circuit of the operating device can be set up to make a brightness change and / or color change depending on the sequence of phase cuts and / or phase sections after the data packet has been transmitted.
  • the at least one operating device may comprise at least one LED converter.
  • Fig. 1 shows a lighting system with a control device according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a flowchart of a method according to an embodiment.
  • FIG. 3 shows a time-dependent profile of a supply voltage when a control device according to an exemplary embodiment generates phase sections for transmitting a data packet.
  • 4 is a circuit diagram of a control apparatus according to an embodiment.
  • Fig. 5 shows circuit components of a control apparatus according to an embodiment.
  • Fig. 6 is a circuit diagram of a control device according to an embodiment.
  • Fig. 7 shows circuit components of a control device according to an embodiment for explaining the operation of the control circuit.
  • 8 is a circuit diagram of a control apparatus according to an embodiment for explaining a zero-crossing detection of a supply voltage.
  • 9 is a flowchart of a method according to an embodiment.
  • Fig. 1 illustrates a lighting system with a control device 00 according to an embodiment of the invention.
  • the lighting system comprises the control device 100, a supply source 10, for example a mains voltage source, and a luminaire 50 or several luminaires 50.
  • the luminaire 50 is controlled by the control device 100.
  • the control device 100 transmits a data packet via a load line.
  • the supply voltage is influenced in a coordinated manner by the control device 100 with zero crossings of the supply voltage, for example for generating phase slices or phase sections of the supply voltage.
  • the control device 100 serves to control the brightness of the lighting device 50, ie, is designed as a dimmer.
  • the control device 100 can also be used for alternative or additional control operations, for example for color control.
  • the luminaire 50 comprises an operating device 52 and a luminous means 54.
  • the luminous means 54 may comprise one or more light-emitting diodes (LEDs). Accordingly, the operating device 52 may be designed as an LED converter. It goes without saying that the lighting means 54 can be implemented in various ways, for example by one or more inorganic LEDs, organic LEDs, gas discharge lamps or other light sources. In addition, a combination of the aforementioned types of lamps can be used. By way of the operating device 52, a suitable operation of the respective luminous means 54 takes place.
  • the operating device 52 may, for example, comprise a power supply which generates a suitable voltage and / or a suitable current from a supply voltage supplied to the luminaire for operating the luminous means 54.
  • the driver 52 is a non-resistive load.
  • a noise suppression capacitor 56 connected to the inputs of the driver 52 may cause a phase shift between current and supply voltage.
  • An outgoing from the mains voltage source 10 mains voltage conductor 20 is connected to the lamp 50.
  • Another mains voltage conductor 30 emanating from the mains voltage source 10 is connected to the control device 100.
  • the mains voltage conductor 20 may be a neutral conductor, while the mains voltage conductor 30 is a phase conductor.
  • the control device 100 is connected to the light 50 via a load line 40.
  • the luminaire 50 is coupled to the mains voltage conductor 20 and the load line 40 and receives its supply voltage via the load line 40 and the mains voltage conductor 20.
  • the supply voltage of the operating device is thus supplied to the latter on the one hand via the mains voltage conductor 20 and on the other hand via the mains voltage conductor 30, the load line 40 and the control device 100 coupled therebetween.
  • the control device 100 is connected directly to one of the mains voltage conductors 20, 30 directly. A connection of the control device 100 to the neutral conductor is not required, which reduces the installation effort.
  • the control device 100 comprises a control circuit 110 and an adjustment element 105.
  • the control circuit 110 has the task of selectively influencing a supply voltage for the light 50 such that a plurality of data bits of a data packet are transmitted via the load line 40. For example, half-waves with phase cuts and / or phase sections can be generated for this purpose.
  • the control circuit 1 10 may for this purpose comprise a first switching means 121 and a second switching means 122 in a series circuit.
  • the first switching means 121 and the second switching means 122 may be configured as power switches, for example as MOSFETs or other power semiconductor components.
  • the switching means 121, 122 may be provided so that a source terminal of the first switching means 121 is coupled to a source terminal of the second switching means 122.
  • the control circuit 110 can control the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122 by generating a control signal ctrl such that at least one of the two switching means 121, 122 is switched to a high-resistance state. A current flow through the series circuit can be so strongly suppressed or substantially eliminated when the control circuit 1 10 generates the control signal ctrl.
  • the control circuit 110 may control the first switching means 121 and the second switching means 122 in order to supply a supply voltage provided to the luminaire 50 during an operation. nes predetermined time window of a half-period of the supply voltage to reduce.
  • the control circuit 110 can switch one of the switching means 121, 122 to a high-impedance state in order to generate a phase angle and / or phase section of a half-wave of the supply voltage with a positive sign.
  • the control circuit 110 can supply the other of the switching means 121, 122 in FIG switch a high-impedance state to produce a phase angle and / or phase portion of a half-wave of the supply voltage with a negative sign.
  • control circuit 110 may perform a method of zero crossing detection of the supply voltage.
  • control circuit 110 can likewise control the switching means 121, 122 such that the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122 has a high resistance and a current flow between an input terminal 101 and an output terminal 102 of the control device 100 for a Time interval interrupts.
  • the control circuit 10 can modulate a plurality of half-wave phase cuts and / or phase sections in order to transmit a data packet via the load line 40.
  • the corresponding data packet with which the control device 100 controls the light 50 can be influenced by actuation of the insertion element 105.
  • the setting element 105 may, for example, comprise a push-button.
  • a sequence of half-waves with phase angle and / or phase section can be generated in order to transmit a data packet which causes the luminaire 50 to change brightness.
  • the brightness can be increased by one level until a maximum brightness is reached, and then by operating the setting element 105, the brightness can again be reduced by one level until a minimum brightness is reached.
  • the brightness can be automatically changed periodically and the brightness set when the adjustment member 105 is released can be maintained.
  • the adjustment element 105 may also include, for example, a potentiometer coupled to a turret over which the desired brightness is adjustable.
  • the control device 100 can detect the position of the potentiometer upon actuation of the setting element 105 and generate by the control circuit 110 a data packet for setting the corresponding brightness and transmit it to the light 50.
  • FIG. 2 is a flowchart of a method 200 that may be performed automatically by the controller 100. In the method, it is monitored in step 201 whether the setting element 105 of the control device 100 is actuated.
  • step 202 If an actuation of the setting element 105 is detected, a procedure is carried out in step 202, with which a time is determined at which the supply voltage has a zero crossing. As a result, a phase position of the supply voltage can be determined.
  • the determination of the zero crossing of the supply voltage carried out in step 202 enables a reliable transmission of a data packet even if a non-ohmic load is connected to the load line.
  • the supply voltage is selectively affected to transmit a data packet. For example, phase cuts and / or phase sections can be generated at predetermined time intervals after or before a zero crossing of the supply voltage.
  • the data packet may include a value coded in a bit sequence, for example a dimming value and / or a color value. The data packet can be generated as a function of a dimming value or color value set with the setting element 105.
  • an actuation of the setting element 105 at step 201 triggers the determination of the phase position of the supply voltage and the transmission of a data packet
  • the execution of the method can also be triggered by other events. This may be the case, for example, with automatic dimming or automatic color control according to a time schedule.
  • Fig. 3 illustrates how the data transfer control device 100 generates phase sections.
  • the control circuit 1 10 switches in each case at least one of the first switching means 121 and the second switching means 122 coordinated in time with the zero crossings of the supply voltage in an off state.
  • a supply voltage 230 provided to the operating device 52 of the luminaire has a plurality of half-waves 231-238. Several of the half-waves have phase sections.
  • the phase sections are generated by the control device 100 such that a logical "0" or a logic "1" can be coded, for example, by the presence or absence of a phase section in the case of a half-wave.
  • a first half cycle 231 of the series of half waves may have a phase section 241.
  • a start bit of a data packet can be coded.
  • At least one half cycle 238 of the series of half waves may include a phase section 248 to indicate the end of the data packet.
  • Phase segments are selectively generated to transmit a dimming value, a color value or another bit sequence.
  • phase values 242, 243, 244, and 246 of half-waves 232, 233, 234, and 236 may each encode a bit value, eg, a logic "1.” By omitting phase portions 245 and 247 at the other half-waves 235 and 237 In each case, another bit value, for example a logical "0", can be coded.
  • Other embodiments are possible.
  • phase sections or phase cuts can be generated both for half-waves with a positive sign and for half-waves with a negative sign. This allows the transmission of two bits of data per full wave of the supply voltage while the data packet is being transmitted. In further embodiments, less than two bits of data per full wave can be transmitted. The transmission of the data packet takes place in a period of time 239.
  • a control of the light output of the Leuchtmitteis according to the transmitted command in the data packet is carried out by the operating device of the light source after the end of the period 239, ie after transmission of the data packet.
  • the operating device 50 has an evaluation circuit which monitors the received supply voltage for the presence of phase gates and / or phase sections.
  • the evaluation circuit can detect the start of a data packet based on at least one phase control or phase section.
  • the evaluation circuit can determine the control command transmitted with the data packet, for example a target value of a manipulated variable.
  • the operating device sets the control command, for example by approaching the target value of the manipulated variable with a cross-fading time. If an instruction for incrementing or decrementing the manipulated variable is transmitted with the data packet, which is coded in a sequence of phase intersections and / or phase sections, the operating device can also perform a corresponding cross-fading process.
  • An implementation of the command contained in the data packet by the operating device 52 can begin after the data packet has been completely received by the operating device 52.
  • a data packet with a target value for a manipulated variable only needs to be transmitted when the target value changes.
  • the control device 10 does not have to continue phase cuts and / or phase sections modulate on the supply voltage, so that the bulb is operated, for example, with reduced brightness.
  • the control circuit 110 may control the first switching means 121 and the second switching means 122 such that, independently of the respective phase position of the supply voltage, one of the switching means 121, 122 is in a high-resistance state, while the control circuit 110 generates a corresponding control signal ctrl in order to switch the conduction path between the input terminal 101 and the output terminal 02 to high impedance.
  • the series connection of the first and second switching means 121, 122 may include two normal-blocking n-channel MOSFETs coupled together at their source terminals.
  • the control circuit 10 may cause the gates of the MOSFETs to discharge in order to switch the series connection into a high-resistance state independently of the direction of current flow through the MOSFETs.
  • the control device 100 may comprise a series circuit having a first switching means and a second switching means, which is connected between the input terminal 101 and the output terminal 102 of the control device.
  • the first switching means and the second switching means may each be a power MOSFET or comprise a power MOSFET.
  • the power MOSFETs may be coupled together at their source terminals or at their drain terminals.
  • Such embodiments allow in a particularly simple manner, by two circuit breakers in a series circuit phase cuts or phase sections both for half-waves of the supply voltage with a positive sign and for half-waves of the supply voltage with a negative sign to produce.
  • Embodiments of such control devices will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 7. In this case, similar reference numerals designate similar elements or assemblies.
  • the control apparatus 100 includes a first switching means 121 and a second switching means 122.
  • the first switching means 121 and the second switching means 122 are connected in series between the input terminal 101 and the output terminal 102 of the control apparatus 100.
  • the control device 00 comprises a control circuit 140, which is set up to switch at least one of the two switching means 121, 122 into an off state.
  • the first switching means 121 and the second switching means 122 may each be configured as a power MOSFET. Other power switches, particularly insulated gate power semiconductor devices, may be used.
  • the first switching means 121 and the second switching means 122 may in this case be connected such that the forward directions of the principally integrated diodes of the power MOSFETs for the two switching means 121, 122 are opposite to each other.
  • the first switching means 121 and the second switching means 122 may each be formed as an n-channel MOSFET.
  • the source terminals of the two n-channel MOSFETs may be coupled together.
  • the first switching means 121 and the second switching means 122 may be in an on state when a signal is received from the supply source at the input terminal 101 and a control circuit 140 is not discharging the gates of the power MOSFETs.
  • a charging circuit 130 may be used to charge the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122.
  • the charging circuit 130 may be coupled to the input terminal 101 and the output terminal 02.
  • the charging circuit 130 may operate in the manner of a pull-up circuit with which the potential at the gates of the power MOSFETs is raised to a certain value.
  • the charging circuit 110 may be configured to charge the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122 to switch both switching means 121, 122 to an on state.
  • the charging circuit 130 may include a capacitor or other energy storage means to relatively quickly recharge the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122. In this way, phase cuts or phase sections with relatively steep voltage edges can be generated.
  • the control circuit 140 may be coupled to the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122 to control discharge of the gates. Thereby, the series connection of first switching means 121 and second switching means 122 can be selectively switched to a high-resistance state. As described with reference to FIGS. 1 to 3, the control circuit 140 may switch the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122 to an off-state in time windows shorter than a half-period of the supply voltage in order to detect phase intersections and / or to generate phase sections. Moreover, the control circuit 140 may switch the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122 to an off state to perform a procedure for determining a zero crossing of the supply voltage.
  • control circuit 140 a discharge of the gates of the first switching means 121 and the second Switch means 122 to turn off a flow of current through the control device, as will be described in more detail with reference to Fig. 8 to Fig. 10.
  • control circuit 140 may comprise at least one logic circuit which may be designed as an integrated circuit.
  • the control circuit 140 may include at least one microprocessor or controller to perform said functions.
  • An internal supply voltage for the control circuit 140 may be generated from the voltage dropped in the control device.
  • a supply circuit 150 for supplying power to the control circuit 140 may be provided.
  • the supply circuit 150 may include a plurality of Zener diodes to provide the internal supply voltage to the control circuit 140.
  • the control device 100 may also be configured such that a bridging contact 106 of the adjusting element 105 bridges the input terminal 101 and the output terminal 102 as long as the adjusting element 105 is not actuated. In this way, it can be achieved that a voltage supply of the control circuit 140 takes place only when the adjustment element 105 is actuated, so that a power consumption of the control device 100 is reduced.
  • the operation of the control device 100 in generating phase slices and / or phase sections for transmitting a sequence of data bits corresponds to the operation described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 5 shows an embodiment of circuit components which can be used in control devices according to exemplary embodiments in order to switch the first switching means 121 and the second switching means 122 to an on state.
  • the illustrated circuit components may be used as the charging circuit 130 in the control device 100 of FIG. 4.
  • the gates are supplied with charge via a node 139.
  • a diode 133 is connected to the input terminal 101.
  • Another diode 134 is connected to the output terminal. Via the diode 133 or the diode 134, the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122 can be charged via a resistor 132.
  • the charging circuit may include a capacitor 131, which is charged via the diode 133 and the further diode 134.
  • the capacitor 31 stores charge for rapidly charging the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122, for example, at the end of a phase cut or a phase portion.
  • Another terminal of the capacitor 131 may be connected to a ground potential PO.
  • 6 is a circuit diagram of a control device 100 according to an embodiment.
  • the control device 100 comprises a first switching means 121, a second switching means 122 and a control circuit, which may be designed as described with reference to FIG. 4.
  • Fig. 7 shows an embodiment of circuit components that can be used in control devices according to embodiments, to switch the series connection of first switching means 121 and second switching means 122 in an off state. Such a configuration is also used in the control device 100 of FIG. 6.
  • the control circuit is arranged to increase a resistance of the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122, for example by switching the series circuit into an off state.
  • the resistance of the line path through the series connection of first switching means 121 and second switching means 122 is thereby increased.
  • the control circuit can establish a connection between the gates and a ground, for example by driving a switch 142, which can be designed as a transistor 142.
  • the control circuit for discharging the gates may switch another switch 136, which may be configured as another transistor, between the capacitor 131 and the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122 in a blocking state to reload the gates temporarily to prevent.
  • the power supply to the control circuit may be through a supply circuit comprising at least two zener diodes.
  • a zener diode 151 and a power MOSFET 153 and a further zener diode 155 and another power MOSFET 154 are provided to power the control circuit.
  • Other embodiments are possible to generate an internal supply voltage for the control circuit.
  • a voltage drop across the second switching means 122 can be measured to determine the zero crossing of the supply voltage. Such a measurement may be performed while the series connection of first switching means 121 and second switching means 122 is in a high resistance state.
  • control circuit can detect, for example, the voltage drop across the second switching means 122 while controlling the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122 so that the resistance of the series connection is increased to a reference Zero crossing of the thus detected voltage to determine a zero crossing of the supply voltage.
  • the control circuit with which the resistance of the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122 can be increased comprises, in the illustrated embodiment, an integrated circuit 141, a transistor 142 and a resistor 143.
  • the integrated circuit 141 can act as a processor, microcontroller , Controller or other integrated circuit.
  • the control device 100 may be configured such that the gates of the switching means 121, 122 are charged when a signal of the supply source is present at the input terminal 101.
  • the integrated circuit 141 may generate and output a control signal ctrl to turn on the transistor 142.
  • Resistor 144 acts as a pulldown resistor.
  • the potential at the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122 is drawn in the direction of a ground potential PO.
  • the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122 can discharge via a diode 145, the resistor 144 and the transistor 142.
  • the control circuit 110 can prevent reloading of the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122 while the control signal ctrl is being output.
  • a further transistor 136 which is connected between the capacitor 131 and the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122, pass into a blocking state.
  • a potential at the gate of the further transistor 136 is influenced via a voltage divider with the resistor 144 and a further resistor 143 so that the further transistor 136 blocks, while the control signal ctrl the transistor 142 turns on.
  • the transistor 142 blocks. Charge for reloading the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122 is possible the capacitor 131 may be provided.
  • the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122 may be charged via the further transistor 136 and a resistor 137 when a signal is provided at the input terminal 101 from the supply source and the integrated circuit 141 does not control the transistor 42 so that the potential at the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122 is influenced to increase the resistance of the series connection.
  • a series circuit of resistors 11 1, 1 12 may be connected between the input terminal and the output terminal to perform a voltage measurement. As will be described in more detail with reference to FIGS. 8 to 10, such a zero crossing of the supply voltage can be detected while the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122 is switched to an off state.
  • the control device 100 comprises a first switching means 121, a second switching means 122 and a control circuit, which may be designed as described with reference to FIG. 7.
  • the control circuit comprises an integrated circuit 141.
  • the control device comprises a charging circuit for charging the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122.
  • the charging circuit comprises a capacitor 131 and diodes 133, 134. The capacitor 131 is charged via the diodes 133, 134 when the supply source supplies a supply voltage.
  • the charging circuit further includes a transistor 136 connected to the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122.
  • the charging circuit holds the series connection of first switching means 121 and second switching means 122 in an on state, i. in a low-resistance state when a signal is present at the input terminal 101 and the control circuit does not discharge the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122.
  • the integrated circuit 141 controls a transistor 142.
  • An output signal of the integrated circuit 141 controls a potential at the gate of the transistor 142.
  • the gate voltage of the transistor 136 is pulled toward ground potential via a voltage divider with resistors 143 and 144.
  • the transistor 136 becomes blocking. In this way, reloading of the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122 by the capacitor 131 is suppressed.
  • the gates of the first switching means 121 and of the second switching means 122 discharge, for example via a diode 45 and via the transistor 142.
  • the integrated circuit 141 In order to terminate the selective switching of the series connection of first switching means 121 and second switching means 122 in the off state, the integrated circuit 141 outputs no signal to the gate electrode of the transistor 142 more.
  • the transistor 142 blocks.
  • the gates of the first switching means 121 and the second switching means 122 are charged by the capacitor 131 via the transistor 136. Accordingly, the series connection of first switching means 121 and second switching means 122 returns to an on state in which it has a lower resistance. By using the capacitor 131, a quick return to the on state can be achieved.
  • the conduction path between the input connection and the output connection is switched to high impedance in certain time windows.
  • the respective time slots are in a predetermined temporal relationship to zero crossings of the supply voltage.
  • the control device 100 may be configured to automatically determine the time at which a zero crossing of the supply voltage occurs. If the control device 00 also has a connection for the neutral conductor 20, a zero crossing can be determined directly by measuring the voltage between the input connection 101 and the neutral conductor 20.
  • control device 100 may perform a procedure for determining the zero crossing of the supply voltage before a data packet is transmitted via the load line 40.
  • An implementation of such a procedure will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 10.
  • the control device 100 may be configured such that a conduction path between the input terminal 101 and the output terminal 102 of the control device 100 is specifically switched to a high-resistance state for a time interval. A current flow from the input terminal 101 to the lamp 50 via the load line 40 can be interrupted or greatly reduced. During this time interval, a voltage drop in the control device 100 is monitored. A zero crossing of this voltage corresponds to a zero crossing of the supply voltage provided by the supply source.
  • Fig. 8 is a circuit diagram of the control apparatus 100 according to an embodiment for explaining detection of the zero crossing.
  • a series connection of a first switching means 121 and a second switching means 122 is connected between the input terminal 01 and the output terminal 102 of the control device 100.
  • the control circuit 10 controls the first switching means 121 and the second switching means 122 in such a way that at least one of the switching means 121, 122 is in a high-resistance state.
  • the conduction path between the input terminal 101 and the output terminal 102 is switched to a high-resistance state. If the operating device of the luminaire, which is supplied with energy via the output terminal 02, has an interference suppression capacitor, it can now discharge.
  • the suppression capacitor of the operating device can be discharged in particular via the lighting means.
  • the control circuit 110 may be configured to detect a zero crossing of a voltage in the control device 100 while the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122 is switched to the off state. For this purpose, for example, at a measuring point 1 13, the voltage can be monitored, which drops at a Zener diode 1 12 or at a resistor 1 12 in the control device 100.
  • the zener diode or resistor 1 2 may be connected in series with a resistor 11 1 between the input terminal 101 and the output terminal 102.
  • the voltage measurement can also be done on the design-integrated diode of one of the switching means. As the suppression capacitor of the operating device discharges, the detected voltage approaches the supply voltage.
  • a zero crossing of the voltage detected in the control device 100 while the series circuit of the first switching means 121 and the second switching means 122 is switched to the off state corresponds to a zero crossing of the supply voltage.
  • the control circuit 1 10 ends the control process, with which the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122 has been switched to the off state.
  • both MOSFETs may return to a conducting state.
  • the resistance of the conduction path between the input terminal 101 and the output terminal 102 is reduced so as to allow a current flow between the supply source 10 and the lamp 50 via the control device 100.
  • the control circuit 110 can switch into the off state in a predetermined time window in order to generate phase cuts or phase sections of half-waves of the supply voltage and thus transmit a sequence of data bits.
  • Controlling the series connection of first switching means 121 and second switching means 122 such that it is switched to a high-resistance state for determining the zero crossing of the supply voltage can be coordinated with the current flowing via the load line 40.
  • the control circuit 1 10 the power monitor.
  • the control circuit 110 can switch the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122 to the off state at a zero crossing of the current and then determine the instant at which the voltage detected in the control device has a first zero crossing.
  • the detection of the zero crossing of the supply voltage can be carried out in a time interval which is determined depending on a zero crossing of the current.
  • the detection of the zero crossing of the supply voltage can be carried out in particular in a time interval whose beginning is at a zero crossing of the current flowing through the control device to the operating device of the lighting means.
  • FIG. 9 is a flowchart of a method 210 for data transmission over a load line.
  • the method 210 may be performed automatically by the controller 100.
  • an event may be monitored that triggers the execution of the data transfer procedure. For example, as explained with reference to FIG. 8, the operation of a setting member may be monitored.
  • Once an event is detected that triggers the transmission of a data packet over the load line it is monitored at step 211 when the current flowing over the load line 40 has a zero crossing.
  • a zero crossing of the current triggers a control in step 212 such that the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122 is switched to an off state.
  • a MOSFET can be switched to a high-resistance state for this purpose.
  • step 213 it is monitored when a voltage drop in the controller 100 has a zero crossing.
  • a voltage drop across the zener diode 12 or resistor 12 can be detected and the zero crossing of this voltage can be detected, as described with reference to FIG. 8.
  • the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122 remains switched to the off state until the zero crossing of the voltage detected in the control device 100 is detected. This time corresponds to a zero crossing of the supply voltage.
  • the transmission of a plurality of data bits takes place in step 214.
  • phase cuts and / or phase sections of half-waves of the supply voltage can be generated.
  • the time windows in which the switching means 106 are respectively switched to the off state to generate a phase angle and / or phase portion are selected to be in a predetermined time relationship depending on the zero crossing of the supply voltage detected at step 213 to zero crossings of the supply supply voltage.
  • the data packet may comprise, for example, ten bits of data or more than ten bits of data. During the transmission of a data packet, for example, in five full waves of the supply voltage, no re-determination of the zero crossing of the supply voltage must be made.
  • the procedure for determining the phase position of the supply voltage can be repeated, for example, when a new data packet is transmitted or when the time elapsed since the last determination of the zero crossing of the supply voltage exceeds a threshold value.
  • 10 is a diagram for further explaining the operation of the control device according to embodiments in determining the zero crossing of the supply voltage. After an event that triggers the procedure for determining the zero crossing of the supply voltage, a zero crossing 222 of a current 221 is detected, which flows via the load line 40. At the zero crossing 222 of the current 221, the control circuit 110 controls the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122 to become high-resistance.
  • the conduction path between the input terminal 101 and the output terminal 102 of the control device 100 thereby becomes high-impedance.
  • a time interval 226 in which the series connection of the first switching means 121 and the second switching means 122 remains switched to the off state, the first zero crossing of a voltage 223 is detected.
  • the suppression capacitor of the operating device of the lighting device discharges.
  • the voltage detected in the control device 223, which initially has a phase shift to the supply voltage approaches with the discharge of the suppression capacitor of the operating device of the supply voltage.
  • the supply voltage also has a zero crossing.
  • the time 225 thus determined may be used to generate phase cuts or phase sections for a sequence of half-waves of the supply voltage.
  • the switching means may be switched back to the on state at time 225.
  • the operating device may include a charging capacitor.
  • the charging capacitor may be designed so that it can maintain operation of the lamp at 100% brightness during a discharge time of the suppression capacitor of the operating device.
  • control devices and methods of embodiments have been described in detail with reference to the figures, modifications may be made in further embodiments.
  • controllable circuit breakers instead of power MOSFETs other controllable circuit breakers are used.
  • n-channel MOSFETs which are switched by discharging the gates in a high-impedance state, also p-channel MOSFETs can be used. Accordingly, the control circuit would charge the gates of the switching means to increase the resistance of the line path between the input terminal and the output terminal.
  • control device may comprise two switching means in a series circuit, which are designed to generate a phase angle both at half-waves of the supply voltage with positive sign as well as half-waves with a negative sign
  • the data transmission in further exemplary embodiments may be such that a phase angle or phase section is generated only for half-waves with a specific sign.
  • Bipolar transistors described with reference to some embodiments may also be replaced by other controllable switching means.
  • control devices and methods of embodiments may be used to transmit dimming commands and / or color control, target values for other manipulated variables may also be transmitted.
  • the data transmission can take place after the light source already emits light. The data transmission can take place via the load line without the light source extinguishing.
  • a change in the brightness, color or other manipulated variable can be performed by the operating device after the data packet has been completely transmitted and while no more phase cuts and / or phase sections must be modulated to the supply voltage.
  • the supply voltage may also be otherwise affected to transmit a sequence of data bits having a sequence of halfwaves of the supply voltage.
  • the supply voltage provided by the control device to the operating device can also be lowered substantially to zero during a time window, which is neither at the beginning nor at the end of a half-wave of the supply voltage.
  • a bridging contact of the adjustment member may bypass the input port and the output port of the control device as long as the adjustment member is not actuated. In this way it can be achieved that a voltage supply of the control circuit takes place only upon actuation of the adjusting element, so that a power consumption of the control device can be reduced.
  • Devices and methods according to exemplary embodiments may be used in particular for controlling luminaires which comprise LEDs, without being limited thereto.

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Abstract

Eine Datenübertragung von einer Steuervorrichtung (100) an eine Last (52) erfolgt über eine Lastleitung (40). Die Steuervorrichtung (100) umfasst ein erstes Schaltmittel (121) und ein zweites Schaltmittel (122), die in einer Reihenschaltung zwischen einen Eingangsanschluss (101) und einen Ausgangsanschluss (102) der Steuervorrichtung (100) geschaltet sind. Eine Steuerschaltung (110) ist mit dem ersten Schaltmittel (121) und dem zweiten Schaltmittel (122) gekoppelt und eingerichtet, um zum Übertragen von Datenbits ein Steuersignal (ctrl) zum Steuern des ersten Schaltmittels (121) und/oder des zweiten Schaltmittels (122) zu erzeugen.

Description

Beschreibung
Steuervorrichtung und Verfahren zur Datenübertragung über eine Lastleitung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Betriebsgeräts für ein Leuchtmittel. Die Erfindung betrifft insbesondere Verfahren und Vorrichtungen, bei denen ein Datenpaket über eine Lastleitung übertragen werden kann, über die eine Energieversorgung erfolgt.
Zur Helligkeitssteuerung von Leuchtmitteln können Dimmer eingesetzt werden. Bei auf Grundlage von herkömmlichen Leuchtmitteln wie Glühbirnen arbeitenden Leuchten kann die Helligkeitsregelung im Dimmer über einen Phasenanschnitt oder Phasenabschnitt der Versorgungsspannung der Leuchte erfolgen. Dabei wird die Leistung der Leuchte verringert, indem nach bzw. vor dem Nulldurchgang der Versorgungsspannung eine kurzzeitige Unterbrechung der Versorgungsspannung bewirkt wird, so dass abhängig von der Zeitdauer der Unterbrechung die Leistung der Leuchte reduziert wird.
Zur Heiiigkeits- oder Farbsteuerung können Steuervorrichtungen eingesetzt werden, um Steuersignale an ein Betriebsgerät für ein Leuchtmittel zu übermitteln. Eine in dem Betriebsgerät vorgesehene Auswerteschaltung wertet diese Steuersignale aus und stellt die Helligkeit entsprechend ein. Eine derartige Steuerung kann auch zur Farbsteuerung eingesetzt werden. Eine solche Art der Steuerung eignet sich insbesondere für Leuchtgeräte, welche auf Leuchtmitteln in Form von Gasentladungslampen oder Leuchtdioden (LEDs) basieren.
Für eine Datenübertragung über die Lastleitung kann ein Leitungspfad zwischen einem Eingangsausschluss und einem Ausgangsanschluss einer Steuervorrichtung, die zwischen eine Versorgungsquelle und eine Last geschaltet ist, in einen hochohmigen Zu- stand geschaltet werden. Dadurch kann ein Steuersignal auf eine Versorgungsspannung der Last aufmoduliert werden. Prinzipbedingte Beschränkungen eines Leistungsschalters, wie die integrierte Diode zwischen Source und Drain eines Power-MOSFETs, können eine effiziente Übertragung von Datenbits über die Lastleitung erschweren. Vorrichtungen und Verfahren zur Datenübertragung über eine Lastleitung sind wünschens- wert, bei denen während der Übertragung eines Datenpakets auch mehr als ein Datenbit pro Vollwelle der Versorgungsspannung grundsätzlich möglich ist. Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Datenübertragung über eine Lastleitung bereitzustellen, welches bzw. welches zur Verwendung für auf nicht herkömmlichen Leuchtmitteln basierende Leuchten geeignet ist und eine effiziente Datenübertragung über eine Lastleitung erlaubt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steuervorrichtung, ein Verfahren und ein Beleuchtungssystem mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen. Die abhängigen Patentansprüche definieren Weiterbildungen der Erfindung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Steuervorrichtung angegeben, die zur Datenübertragung über eine Lastleitung eingerichtet ist. Die Steuervorrichtung weist einen Eingangsanschluss zur Kopplung mit einer Versorgungsquelle, beispielsweise einer Netzspannungsquelle, und einen Ausgangsanschluss zur Kopplung mit der Lastleistung auf. Die Steuervorrichtung umfasst ein erstes Schaltmittel und ein zweites Schaltmittel, die in einer Reihenschaltung zwischen den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet sind. Die Steuervorrichtung umfasst eine Steuerschaltung, die mit dem ersten Schaltmittel und dem zweiten Schaltmittel gekoppelt ist und die eingerichtet ist, um zum Übertragen von Datenbits ein Steuersignal zum Steuern des ersten SchaWr ttels und/oder des zweften Schavtmrtte\s zu erzeugen.
Durch die Verwendung von zwei Schaltmitteln kann ein Phasenanschnitt und/oder ein Phasenabschnitt zur Kodierung eines Datenbits sowohl bei einer Halbwelle der Versorgungsspannung mit positivem Vorzeichen als auch bei einer Halbwelle der Versorgungsspannung mit negativem Vorzeichen erzeugt werden. Es können zwei Datenbits pro Vollwelle der Versorgungsspannung übertragen werden. Ein Datenpaket kann mit einer Folge von Halbwellen der Versorgungsspannung übertragen werden. Dabei kann ein Stellwert für das Betriebsgerät, beispielsweise ein Zielwert für eine Helligkeit oder Farbe, durch die Phasenanschnitte oder Phasenabschnitte mehrerer aufeinanderfolgender Halbwellen kodiert werden.
Die Steuervorrichtung kann insbesondere zur Übertragung eines Datenpakets an ein Betriebsgerät für ein Leuchtmittel eingesetzt werden. Das Datenpaket kann einen Helligkeitswert und/oder Farbwert umfassen. Das Betriebsgerät für das Leuchtmittel kann eine Helligkeits- oder Farbsteuerung oder eine Helligkeits- oder Farbregelung abhängig von dem in dem Daten paket übertragenen Stellwert durchführen. Die durch das Datenpaket vorgegebene Helligkeit oder Farbe kann von dem Betriebsgerät aufrecht erhalten werden, nachdem die Übertragung des Datenpakets abgeschlossen ist. Anders als bei herkömmlichem Phasenabschnittsdimmen oder Phasenanschnittsdimmen müssen nach Übertragung des Datenpakets keine weiteren Phasenanschnitte oder Phasenabschnitte erzeugt werden, um beispielsweise eine reduzierte Helligkeit beizubehalten.
Das erste Schaltmittel und das zweite Schaltmittel können so eingerichtet sein, dass sie sich in einem Ein-Zustand befinden, um den Eingangsanschluss leitend mit dem Aus- gangsanschluss zu verbinden, wenn ein Signal an dem Eingangsanschluss anliegt und die Steuerschaltung das Steuersignal nicht erzeugt. Die Steuerschaltung muss das Steuersignal selektiv nur erzeugen, wenn Phasenanschnitte und/oder Phasenabschnitte erzeugt werden, um ein Daten paket zu übertragen oder wenn eine andere Maßnahme, beispielsweise eine Nulldurchgangserkennung der Versorgungsspannung, ein Schalten in den hochohmigen Zustand erfordert.
Das erste Schaltmittel und das zweite Schaltmittel können Leistungsschalter sein. Das erste Schaltmittel und das zweite Schaltmittel können Leistungshalbleiterbauelemente mit isolierter Gateelektrode, beispielsweise MOSFETs sein.
Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um ein Potenzial an einem Gate des ersten Schaltmittels und an einem Gate des zweiten Schaltmittels nur zu beeinflussen, wenn die Steuervorrichtung das Steuersignal ausgibt. Die Steuerschaitung kann durch Erzeu- gen des Steuersignals eine Potenzialänderung an den Gates des ersten Schaltmittels und des zweiten Schaltmittels hervorrufen, mit der der Widerstand der Reihenschaltung erhöht wird. Dadurch kann eine an die Last bereitgestellte Versorgungsspannung kurzzeitig abgesenkt werden, um einen Phasenanschnitt oder Phasenabschnitt zu erzeugen.
Die Steuervorrichtung kann mit dem Eingangsanschluss gekoppelte Schaltungskomponenten zum Laden eines Gates des ersten Schaltmittels und eines Gates des zweiten Schaltmittels umfassen. Die Schaltungskomponenten können eine Ladeschaltung bilden, die das Gate des ersten Schaltmittels und das Gate des zweiten Schaltmittels so lädt, dass beide Schaltmittel in einem Ein-Zustand sind und einen Stromfluss zwischen Eingangsanschluss und Ausgangsanschluss erlauben.
Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um durch Erzeugen des Steuersignals ein Entladen des Gates des ersten Schaltmittels und des Gates des zweiten Schaltmittels zu verursachen. Die Steuerschaltung kann eine Pulldown-Schaltung steuern, über die ein Potenzial an den Gates des ersten Schaltmittels und des zweiten Schaltmittels geändert wird. Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um das Steuersignal einem Gate eines Transistors zuzuführen, der mit einem Pulldown-Widerstand in Reihe geschaltet ist.
Die Steuervorrichtung kann wenigstens ein Energiespeichermittel umfassen, das einge- richtet ist, um ein Gate des ersten Schaltmittels und ein Gate des zweiten Schaltmittels zu laden. Das Energiespeichermittel kann über eine erste Diode mit dem Eingangsan- schluss und über eine zweite Diode mit dem Ausgangsanschluss der Steuervorrichtung gekoppelt sein. Ein derartiges Energiespeichermittel, das beispielsweise einen Kondensator oder mehrere Kondensatoren umfassen kann, hilft, die Reihenschaltung von ers- tem Schaltmittel und zweitem Schaltmittel rasch wieder in einen Ein-Zustand zu schalten. Die Steuerschaltung kann zum Steuern eines weiteren Schaltmittels eingerichtet sein, das zwischen das Energiespeichermittel und die Gates des ersten Schaltmittels und des zweiten Schaltmittels geschaltet ist. Dadurch kann ein Laden der Gates des ersten Schaltmittels und des zweiten Schaltmittels unterbunden werden, wenn die Rei- henschaltung in einen hochohmigen Zustand geschaltet werden soll.
Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel und zweitem Schaltmittel zum Übertragen einer Folge von Daten bits mehrfach in einen hochohmigen Zustand zu schalten. Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um abhängig von zu übertragenden Daten Phasenanschnitte und/oder Phasenabschnitte zu erzeugen, um die Folge von Datenbits zu übertragen.
Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um eine Phasenlage einer Versorgungsspannung der Versorgungsquelle zu erkennen und um das Steuersignal in vorgegebe- nen Zeitfenstern vor oder nach Nulldurchgängen der Versorgungsspannung zu erzeugen. Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um eine Prozedur zur Erkennung eines Nulldurchgangs der Versorgungsspannung der Versorgungsquelle einzuleiten, wenn ein Datenpaket übertragen werden soll. Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel und zweitem Schaltmittel in einen Aus-Zustand zu schalten und eine in der Steuervorrichtung erfasste Spannung zu überwachen, während die Reihenschaltung in den Aus-Zustand geschaltet ist, um den Nulldurchgang der Versorgungsspannung zu erkennen. Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel und zweitem Schaltmittel zu einem Zeitpunkt in den Aus-Zustand zu schalten, an dem ein von der Versor- gungsquelle über die Steuervorrichtung zur Last fließender Strom einen Nulldurchgang aufweist. Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel und zweitem Schaltmittel pro Vollwelle der Versorgungsspannung zweimal in den hochohmigen Zustand zu schalten. Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel und zweitem Schaltmittel sowohl bei einer Halbwelle der Versorgungsspannung mit positivem Vorzeichen als auch bei einer Halbwelle der Versorgungsspannung mit negativem Vorzeichen in den hochohmigen Zustand zu schalten. Dadurch kann pro Halbwelle der Versorgungsspannung ein Datenbit kodiert werden. Die Steuervorrichtung kann ein Einstellelement umfassen. Die Steuerschaltung kann eingerichtet sein, um eine Betätigung eines Einstellelements der Steuervorrichtung zu überwachen. Das Einstellelement kann beispielsweise einen Taster oder mehrere Taster, ein drehbares Einstellelement oder andere betätigbare Elemente umfassen. Die Steuerschaltung kann eine Prozedur zur Übertragung eines Datenpakets, die das Schalten der Reihenschaltung von erstem und zweitem Schaltmittel in einen hochohmigen Zustand beinhaltet, selektiv einleiten, wenn eine Betätigung des Einstellelements erkannt wurde. Eine interne Versorgungsspannung für den Betrieb der Steuerschaltung kann aus der zwischen Eingangsanschluss und Ausgangsanschluss der Steuervorrichtung abfallenden Spannung erzeugt werden. Die Steuervorrichtung kann so ausgestai- tet sein, dass eine Versorgung der Steuerschaltung mit Energie selektiv nur dann erfolgt, wenn eine Betätigung des Einstellelements erkannt wird.
Die Steuervorrichtung kann ein Dimmer sein, mit dem ein Helligkeitswert einstellbar ist. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Verfahren zur Datenübertragung von einer Steuervorrichtung an eine Last angegeben. Bei dem Verfahren werden Phasenanschnitte und/oder Phasenabschnitte für Halbwellen einer Versorgungsspannung mit der Steuervorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel erzeugt, um eine Folge von Datenbits zu kodieren. Das Verfahren kann insbesondere zur Übertra- gung eines Datenpakets an ein Betriebsgerät für ein Leuchtmittel verwendet werden.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Beleuchtungssystem angegeben. Das Beleuchtungssystem umfasst wenigstens ein Betriebsgerät für ein Leuchtmittel und eine Steuervorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. Die Steuervorrichtung ist über eine Lastleitung mit dem wenigstens einen Betriebsgerät gekoppelt.
Das wenigstens eine Betriebsgerät kann eine Auswerteschaltung umfassen, die eine Versorgungsspannung auf ein Vorliegen von Phasenanschnitten und/oder Phasenab- schnitten überprüft. Die Auswerteschaltung kann eingerichtet sein, um sowohl Halbwellen der Versorgungsspannung mit positivem Vorzeichen als auch Halbwellen der Versorgungsspannung mit negativem Vorzeichen auf das Vorliegen eines Phasenanschnitts und/oder Phasenabschnitts zu überprüfen. Die Auswerteschaltung kann einge- richtet sein, um aus einer Sequenz von Phasenanschnitten und/oder Phasenabschnitten, die einer Folge von Halbwellen der Versorgungsspannung aufmoduliert sind, einen Dimmwert und/oder einen Farbwert zu bestimmen. Die Auswerteschaltung kann eingerichtet sein, um jeweils ein Datenbit eines Datenpakets pro Halbwelle einer Folge von Halbwellen auszulesen. Die Auswerteschaltung des Betriebsgeräts kann eingerichtet sein, um eine Helligkeitsänderung und/oder Farbänderung abhängig von der Sequenz von Phasenanschnitten und/oder Phasenabschnitten vorzunehmen, nachdem das Datenpaket übertragen wurde.
Das wenigstens eine Betriebsgerät kann wenigstens einen LED-Konverter umfassen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Funktionen von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche oder ähnliche Bezugszeichen Einheiten mit gleicher oder ähnlicher Funktion bezeichnen.
Fig. 1 zeigt ein Beleuchtungssystem mit einer Steuervorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 zeigt einen zeitabhängigen Verlauf einer Versorgungsspannung, wenn eine Steuervorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel zur Übertragung eines Datenpakets Phasenabschnitte erzeugt. Fig. 4 ist ein Schaltbild einer Steuervorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 5 zeigt Schaltungskomponenten einer Steuervorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel. Fig. 6 ist ein Schaltbild einer Steuervorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 7 zeigt Schaltungskomponenten einer Steuervorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel zur Erläuterung der Funktionsweise der Steuerschaltung. Fig. 8 ist ein Schaltbild einer Steuervorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel zur Erläuterung einer Nulldurchgangserkennung einer Versorgungsspannung. Fig. 9 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 10 zeigt einen zeitabhängigen Verlauf eines durch die Steuervorrichtung zur Last fließenden Stroms und einer erfassten Spannung zur Erläuterung der Funktionsweise der Steuervorrichtung.
Fig. 1 veranschaulicht ein Beleuchtungssystem mit einer Steuervorrichtung 00 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Beleuchtungssystem umfasst die Steuervorrichtung 100, eine Versorgungsquelle 10, beispielsweise eine Netspannungsquelle, und eine Leuchte 50 oder mehrere Leuchten 50. Die Leuchte 50 wird durch die Steu- ervorrichtung 100 gesteuert. Dazu überträgt die Steuervorrichtung 100 ein Datenpaket über eine Lastleitung. Zur Übertragen mehrerer Datenbits des Datenpakets wird die Versorgungsspannung durch die Steuervorrichtung 100 zeitlich koordiniert mit Nulldurchgängen der Versorgungsspannung beeinflusst, beispielsweise zum Erzeugen von Phasenanschnitten oder Phasenabschnitten von Halbweilen der Versorgungsspannung . Bei den nachfolgenden Erläuterungen soll davon ausgegangen werden, dass die Steuervorrichtung 100 zur Helligkeitssteuerung des Beleuchtungsgeräts 50 dient, d.h. als Dimmer ausgestaltet ist. Die Steuervorrichtung 100 kann auch für alternative oder zusätzliche Steuervorgänge einsetzbar ist, beispielsweise für eine Farbsteuerung. Die Leuchte 50 umfasst ein Betriebsgerät 52 und ein Leuchtmittel 54. Das Leuchtmittel 54 kann eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs) umfassen. Entsprechend kann das Betriebsgerät 52 als LED-Konverter ausgestaltet sein. Es versteht sich dabei, dass die Leuchtmittel 54 auf verschiedene Weisen implementiert sein können, z.B. durch eine oder mehrere anorganische LEDs, organische LEDs, Gasentladungslampen oder ande- re Leuchtmittel. Darüber hinaus kann auch eine Kombination der genannten Leuchtmittelarten zum Einsatz kommen. Über das Betriebsgerät 52 erfolgt ein geeigneter Betrieb des jeweiligen Leuchtmittels 54. Zu diesem Zweck kann das Betriebsgerät 52 beispielsweise ein Netzteil umfassen, welches aus einer der Leuchte zugeführten Versorgungsspannung zum Betrieb des Leuchtmittels 54 eine geeignete Spannung und/oder einen geeigneten Strom erzeugt. Für nicht konventionelle Leuchtmittel, beispielsweise für LEDs, stellt das Betriebsgerät 52 eine nicht ohmsche Last dar. Beispielsweise kann ein Entstörkondensator 56, der mit den Eingängen des Betriebsgeräts 52 verbunden ist, eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Versorgungsspannung hervorrufen. Ein von der Netzspannungsquelle 10 ausgehender Netzspannungsleiter 20 ist mit der Leuchte 50 verbunden. Ein weiterer von der Netzspannungsquelle 10 ausgehender Netzspannungsleiter 30 ist mit der Steuervorrichtung 100 verbunden. Bei dem Netz- spannungsleiter 20 kann es sich um einen Nullleiter handeln, während es sich bei dem Netzspannungsleiter 30 um einen Phasenleiter handelt. Die Steuervorrichtung 100 ist über eine Lastleitung 40 mit der Leuchte 50 verbunden. Die Leuchte 50 ist mit dem Netzspannungsleiter 20 und der Lastleitung 40 gekoppelt und nimmt ihre Versorgungsspannung über die Lastleitung 40 und den Netzspannungsleiter 20 auf. Die Versor- gungsspannung des Betriebsgeräts wird diesen folglich über einerseits den Netzspannungsleiter 20 und andererseits über den Netzspannungsleiter 30, die Lastleitung 40 und die dazwischen gekoppelte Steuervorrichtung 100 zugeführt. Die Steuervorrichtung 100 ist lediglich mit einem der Netzspannungsleiter 20, 30 direkt verbunden. Eine Verbindung der Steuervorrichtung 100 mit dem Nullleiter ist nicht erforderlich, was den In- stallationsaufwand verringert.
Die Steuervorrichtung 100 umfasst eine Steuerschaltung 1 10 und ein Einstellelement 105. Die Steuerschaltung 1 10 hat die Aufgabe, eine Versorgungsspannung für die Leuchte 50 gezielt so zu beeinflussen, dass mehrere Datenbits eines Datenpakets über die Lastleitung 40 übertragen werden. Dazu können beispielsweise Halbwellen mit Phasenanschnitten und/oder Phasenabschnitten erzeugt werden. Die Steuerschaltung 1 10 kann dazu ein erstes Schaltmittel 121 und ein zweites Schaltmittel 122 in einer Reihenschaltung umfassen. Das erste Schaltmittel 121 und das zweite Schaltmittel 122 können als Leistungsschalter, beispielsweise als MOSFETs oder andere Leistungshalb- leiterbauelemente ausgestaltet sein. Wenn das ersten Schaltmittel 121 ein erstes MOSFET und das zweite Schaltmittel 122 ein zweites MOSFET ist, können die Schaltmittel 121 , 122 so vorgesehen sein, dass ein Source-Anschluss des ersten Schaltmittels 121 mit einem Source-Anschluss des zweiten Schaltmittels 122 gekoppelt ist. Die Steuerschaltung 1 10 kann die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zwei- tem Schaltmittel 122 durch Erzeugen eines Steuersignals ctrl so ansteuern, dass wenigstens eines der zwei Schaltmittel 121 , 122 in einen hochohmigen Zustand geschaltet wird. Ein Stromfluss durch die Reihenschaltung kann so stark unterdrückt oder im Wesentlichen vollständig eliminiert werden, wenn die Steuerschaltung 1 10 das Steuersignal ctrl erzeugt.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis Fig. 10 noch ausführlicher beschrieben wird, kann die Steuerschaltung 1 10 das erste Schaltmittel 121 und das zweite Schaltmittel 122 steuern, um eine an die Leuchte 50 bereitgestellte Versorgungsspannung während ei- nes vorgegebenen Zeitfensters einer Halbperiode der Versorgungsspannung zu verringern. Insbesondere kann die Steuerschaltung 1 10 eines der Schaltmittel 121 , 122 in einen hochohmigen Zustand schalten, um einen Phasenanschnitt und/oder Phasenabschnitt einer Halbwelle der Versorgungsspannung mit positiven Vorzeichen zu erzeu- gen. Die Steuerschaltung 1 10 kann das andere der Schaltmittel 121 , 122 in einen hochohmigen Zustand schalten, um einen Phasenanschnitt und/oder Phasenabschnitt einer Halbwelle der Versorgungsspannung mit negativem Vorzeichen zu erzeugen. Darüber hinaus kann die Steuerschaltung 110 ein Verfahren zur Nulldurchgangserkennung der Versorgungsspannung ausführen. Dazu kann die Steuerschaltung 1 10 eben- falls die Schaltmittel 121 , 122 so steuern, dass die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 einen hohen Widerstand aufweist und einen Stromfluss zwischen einem Eingangsanschluss 101 und einem Ausgangsan- schluss 102 der Steuervorrichtung 100 für ein Zeitintervall unterbricht. Basierend auf dem Ergebnis der Nulldurchgangserkennung der Versorgungsspannung kann die Steu- erschaltung 1 10 mehreren Halbwellen Phasenanschnitte und/oder Phasenabschnitte aufmodulieren, um ein Datenpaket über die Lastleitung 40 zu übertragen.
Das entsprechende Datenpaket, mit dem die Steuervorrichtung 100 die Leuchte 50 steuert, ist durch Betätigung des Einsteiieiements 105 beeinflussbar. Das Einsteilele- ment 105 kann beispielsweise einen Taster umfassen. Bei Betätigung des Einstellelements 105 kann eine Folge von Halbwellen mit Phasenanschnitt und/oder Phasenabschnitt erzeugt werden, um ein Daten pake t zu übertragen, das die Leuchte 50 zu einer Helligkeitsänderung veranlasst. Beispielsweise kann durch Betätigungen des Einstellelements 105 die Helligkeit um jeweils eine Stufe erhöht werden, bis eine maximale Helligkeit erreicht ist, und anschließend kann durch Betätigungen des Einstellelements 105 die Helligkeit wiederum um jeweils eine Stufe verringert werden, bis eine minimale Helligkeit erreicht ist. Weiterhin kann bei dauerhafter Betätigung des Einstellelements 105 die Helligkeit automatisch auf periodische Weise verändert werden und die bei Loslassen des Einstellelements 105 eingestellte Helligkeit beibehalten werden. Es versteht sich, dass darüber hinaus vielfältige weitere Möglichkeiten zur Steuerung der Leuchten 50 über das Einstellelement 105 bestehen. Das Einstellelement 105 kann beispielsweise auch ein Potentiometer umfassen, das mit einem Drehkopf gekoppelt ist, über welchen die gewünschte Helligkeit einstellbar ist. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 100 bei Betätigung des Einstellelements 105 die Stellung des Potentiometers erfassen und durch die Steuerschaltung 110 ein Datenpaket zur Einstellung der entsprechenden Helligkeit erzeugen und an die Leuchte 50 übermitteln. Fig. 2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200, das von der Steuervorrichtung 100 automatisch ausgeführt werden kann. Bei dem Verfahren wird bei Schritt 201 überwacht, ob das Einstellelement 105 der Steuervorrichtung 100 betätigt wird. Wenn eine Betätigung des Einstellelements 105 erkannt wird, wird bei Schritt 202 eine Prozedur ausgeführt, mit der ein Zeitpunkt ermittelt wird, bei der die Versorgungsspannung einen Nulldurchgang aufweist. Dadurch kann eine Phasenlage der Versorgungsspannung bestimmt werden. Durch die bei Schritt 202 ausgeführte Bestimmung des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung wird eine zuverlässige Übertragung eines Datenpakets auch dann möglich, wenn eine nicht ohmsche Last mit der Lastleitung verbunden ist. Bei Schritt 203 wird unter Verwendung des bei Schritt 202 erkannten Nulldurchgangs der Versorgungsspannung die Versorgungsspannung gezielt beeinflusst, um ein Datenpaket zu übertragen. Beispielsweise können Phasenanschnitte und/oder Phasenabschnitte in vorgegebenen Zeitintervallen nach oder vor einem Nulldurchgang der Versorgungsspannung erzeugt werden. Das Datenpaket kann einen in einer Bitfolge ko- dierten Wert, beispielsweise einen Dimmwert und/oder einen Farbwert, beinhalten. Das Datenpaket kann abhängig von einem mit dem Einstellelement 105 gesetzten Dimmwert oder Farbwert erzeugt werden.
Während in Fig. 2 schematisch ein Verfahren dargestellt ist, bei dem eine Betätigung des Einstellelements 105 bei Schritt 201 die Bestimmung der Phasenlage der Versorgungsspannung und die Übertragung eines Datenpakets auslöst, kann die Durchführung des Verfahrens auch durch andere Ereignisse ausgelöst werden. Dies kann beispielsweise bei einem automatischen Dimmen oder einer automatischen Farbsteuerung gemäß einem Zeitablaufplan der Fall sein.
Fig. 3 veranschaulicht, wie die Steuervorrichtung 100 zur Datenübertragung Phasenabschnitte erzeugt. Dazu schaltet die Steuerschaltung 1 10 jeweils wenigstens eines von dem ersten Schaltmittel 121 und dem zweiten Schaltmittel 122 zeitlich koordiniert mit den Nulldurchgängen der Versorgungsspannung in einen Aus-Zustand. Eine an das Betriebsgerät 52 der Leuchte bereitgestellte Versorgungsspannung 230 weist mehrere Halbwellen 231 -238 auf. Mehrere der Halbwellen weisen Phasenabschnitte auf. Die Phasenabschnitte werden von der Steuervorrichtung 100 so erzeugt, dass beispielsweise durch Anwesenheit oder Abwesenheit eines Phasenabschnitts bei einer Halbwelle eine logische„0" oder ein logisches„1 " kodiert werden kann. Eine erste Halbwelle 231 der Folge von Halbwellen kann einen Phasenabschnitt 241 aufweisen. Dadurch kann ein Startbit eines Datenpakets kodiert werden. Wenigstens eine Halbwelle 238 der Folge von Halbwellen kann einen Phasenabschnitt 248 aufweisen, um das Ende des Datenpakets anzuzeigen. Für die dazwischen liegenden Halbwellen 232-237 können selektiv Phasenabschnitte erzeugt werden, um einen Dimmwert, einen Farbwert oder eine andere Bitfolge zu übertragen. Beispielsweise kann mit den Phasenabschnitten 242, 243, 244 und 246 der Halbwellen 232, 233, 234 und 236 jeweils ein Bitwert, z.B. eine logische„1 ", kodiert werden. Durch das Fehlen von Phasenabschnitten 245 und 247 bei den anderen Halbwellen 235 und 237 kann jeweils ein anderer Bitwert, z.B. eine logische„0", kodiert werden. Andere Ausgestaltungen sind möglich. Beispielsweise kann anstelle eines Zielwerts für eine Helligkeit oder eine Farbe, der in einem Überblendvorgang durch das Betriebsgerät angefahren werden soll, auch nur Information darüber in dem Datenpaket übermittelt werden, ob ein Helligkeitswert, ein Farbwert oder eine andere Stellgröße inkrementiert oder dekrementiert werden soll. Wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, können bei der Übertragung des Datenpakets Phasenabschnitte oder Phasenanschnitte sowohl für Halbwellen mit positivem Vorzeichen als auch für Halbwellen mit negativem Vorzeichen erzeugt werden. Dies erlaubt die Übertragung von zwei Datenbits pro Vollwelle der Versorgungsspannung, während das Datenpaket übertragen wird. Bei weiteren Ausgestaltungen können auch weniger als zwei Datenbits pro Vollwelle übertragen werden. Die Übertragung des Datenpakets erfolgt in einer Zeitdauer 239. Anschließend müssen so lange keine weiteren Phasenanschnitte und/oder Phasenabschnitte erzeugt werden, bis beispielsweise erneut ein Datenpaket gesendet werden muss. Eine Steuerung der Lichtabgabe des Leuchtmitteis gemäß dem im Datenpaket übermittelten Befehl erfolgt durch das Betriebsgerät des Leuchtmittels nach Ende der Zeitdauer 239, d.h. nach Übertragung des Datenpakets.
Das Betriebsgerät 50 weist eine Auswerteschaltung auf, die die empfangene Versorgungsspannung auf das Vorliegen von Phasenanschnitten und/oder Phasenabschnitten überwacht. Die Auswerteschaltung kann den Start eines Datenpakets basierend auf wenigstens einem Phasenanschnitt oder Phasenabschnitt erkennen. Die Auswerteschaltung kann den mit dem Datenpaket übermittelten Steuerbefehl, beispielsweise einen Zielwert einer Stellgröße, ermitteln. Das Betriebsgerät setzt den Steuerbefehl um, beispielsweise durch Anfahren des Zielwerts der Stellgröße mit einer Überblendzeit. Falls mit dem Datenpaket ein Befehl zum Inkrementieren oder Dekrementieren der Stellgröße übertragen wird, der in einer Folge von Phasenanschnitten und/oder Phasenabschnitten kodiert ist, kann das Betriebsgerät ebenfalls einen entsprechenden Überblendvorgang durchführen. Eine Umsetzung des in dem Datenpaket enthaltenen Befehls durch das Betriebsgerät 52 kann beginnen, nachdem das Datenpaket vollstän- dig von dem Betriebsgerät 52 empfangen wurde. Ein Datenpaket mit einem Zielwert für eine Stellgröße muss nur übermittelt werden, wenn sich der Zielwert ändert. Die Steuervorrichtung 1 10 muss nicht fortgesetzt Phasenanschnitte und/oder Phasenabschnitte auf die Versorgungsspannung aufmodulieren, damit das Leuchtmittel beispielsweise mit reduzierter Helligkeit betrieben wird.
Wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis Fig. 7 noch ausführlicher beschrie- ben wird, kann die Steuerschaltung 1 10 das erste Schaltmittel 121 und das zweite Schaltmittel 122 so steuern, dass unabhängig von der jeweiligen Phasenlage der Versorgungsspannung jeweils eines der Schaltmittel 121 , 122 in einem hochohmigen Zustand ist, während die Steuerschaltung 1 10 ein entsprechendes Steuersignal ctrl erzeugt, um den Leitungspfad zwischen Eingangsanschluss 101 und Ausgangsanschluss 02 hochohmig zu schalten. Beispielsweise kann die Reihenschaltung des ersten und zweiten Schaltmittels 121 , 122 zwei normal sperrende n-Kanal MOSFETs umfassen, die an ihren Source-Anschlüssen miteinander gekoppelt sind. Die Steuerschaltung 1 10 kann ein Entladen der Gates der MOSFETs veranlassen, um die Reihenschaltung unabhängig von der Stromflussrichtung durch die MOSFETs in einen hochohmigen Zu- stand zu schalten.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wurde, kann die Steuervorrichtung 100 eine Reihenschaltung mit einem ersten Schaltmittel und einem zweiten Schaltmittel umfassen, die zwischen den Eingangsanschluss 101 und den Ausgangsanschluss 102 der Steuervorrichtung geschaltet ist. Das erste Schaltmittel und das zweite Schaltmittel kann jeweils ein Power-MOSFET sein oder ein Power-MOSFET umfassen. Die Power- MOSFETs können an ihren Source-Anschlüssen oder an ihren Drain-Anschlüssen miteinander gekoppelt sein. Derartige Ausgestaltungen erlauben auf besonders einfache Weise, durch zwei Leistungsschalter in einer Reihenschaltung Phasenanschnitte oder Phasenabschnitte sowohl für Halbwellen der Versorgungsspannung mit positivem Vorzeichen als auch für Halbwellen der Versorgungsspannung mit negativem Vorzeichen zu erzeugen. Ausgestaltungen derartiger Steuervorrichtungen werden unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis Fig. 7 näher beschrieben. Dabei bezeichnen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente oder Baugruppen.
Fig. 4 ist ein Schaltbild einer Steuervorrichtung 100 nach einem Ausführungsbeispiel. Die Steuervorrichtung 100 umfasst ein erstes Schaltmittel 121 und ein zweites Schaltmittel 122. Das erste Schaltmittel 121 und das zweite Schaltmittel 122 sind in einer Reihenschaltung zwischen den Eingangsanschluss 101 und den Ausgangsanschluss 102 der Steuervorrichtung 100 geschaltet. Die Steuervorrichtung 00 umfasst eine Steuerschaltung 140, die eingerichtet ist, um jeweils mindestens eines der beiden Schaltmittel 121 , 122 in einen Aus-Zustand zu schalten. Das erste Schaltmittel 121 und das zweite Schaltmittel 122 können jeweils als Power- MOSFET ausgestaltet sein. Andere Leistungsschalter, insbesondere Leistungshalbleiterbauelemente mit isolierter Gateelektrode, können verwendet werden. Das erste Schaltmittel 121 und das zweite Schaltmittel 122 können dabei so geschaltet sein, dass die Durchlassrichtungen der prinzipbedingt integrierten Dioden der Power-MOSFETs für die beiden Schaltmittel 121 , 122 entgegengesetzt zueinander sind. Dazu können beispielsweise das erste Schaltmittel 121 und das zweite Schaltmittel 122 jeweils als n- Kanal-MOSFET ausgebildet sein. Die Source-Anschlüsse der beiden n-Kanal- MOSFETs können miteinander gekoppelt sein.
Das erste Schaltmittel 121 und das zweite Schaltmittel 122 können in einem Ein- Zustand sein, wenn an dem Eingangsanschluss 101 ein Signal von der Versorgungsquelle empfangen wird und eine Steuerschaltung 140 die Gates der Power-MOSFETs nicht entlädt. Eine Ladeschaltung 130 kann verwendet werden, um die Gates des ers- ten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 zu laden. Die Ladeschaltung 130 kann mit dem Eingangsanschluss 101 und dem Ausgangsanschluss 02 gekoppelt sein. Die Ladeschaltung 130 kann in Art einer Pullup-Schaltung wirken, mit der das Potenzial an den Gates der Power-MOSFETs auf einen bestimmten Wert angehoben wird. Die Ladeschaltung 1 0 kann eingerichtet sein, um die Gates des ersten Schaltmitteis 121 und des zweiten Schaltmittels 122 zu laden, um beide Schaltmittel 121 , 122 in einen Ein-Zustand zu schalten. Die Ladeschaltung 130 kann einen Kondensator oder ein anderes Energiespeichermittel umfassen, um die Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 relativ rasch wieder zu laden. Auf diese Weise können Phasenanschnitte oder Phasenabschnitte mit relativ steilen Spannungsflanken er- zeugt werden.
Die Steuerschaltung 140 kann mit den Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 gekoppelt sein, um ein Entladen der Gates zu steuern. Dadurch kann die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 selektiv in einen hochohmigen Zustand geschaltet werden. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis Fig. 3 beschrieben, kann die Steuerschaltung 140 die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 in Zeitfenstern, die kürzer als eine Halbperiode der Versorgungsspannung sind, in einen Aus-Zustand schalten, um Phasenanschnitte und/oder Phasenabschnitte zu erzeugen. Darüber hinaus kann die Steuerschaltung 140 die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 in einen Aus-Zustand schalten, um eine Prozedur zur Bestimmung eines Nulldurchgang der Versorgungsspannung durchzuführen. Dazu kann die Steuerschaltung 140 ein Entladen der Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 herbeiführen, um einen Stromfluss durch die Steuervorrichtung auszuschalten, wie unter Bezugnahme auf Fig. 8 bis Fig. 10 noch ausführlicher beschrieben wird. Zur Ausführung der verschiedenen genannten Funktionen kann die Steuerschaltung 140 wenigstens eine Logikschaltung umfassen, die als integrierte Schaltung ausgestaltet sein kann. Die Steuerschaltung 140 kann wenigstens einen Mikroprozessor oder Controller umfassen, um die genannten Funktionen auszuführen.
Eine interne Versorgungsspannung für die Steuerschaltung 140 kann aus der in der Steuervorrichtung abfallenden Spannung erzeugt werden. Dazu kann eine Versor- gungsschaltung 150 zur Energieversorgung der Steuerschaltung 140 vorgesehen sein. Die Versorgungsschaltung 150 kann beispielsweise mehrere Zenerdioden umfassen, um die interne Versorgungsspannung für die Steuerschaltung 140 bereitzustellen. Die Steuervorrichtung 100 kann auch so ausgestaltet sein, dass ein Überbrückungskontakt 106 des Einstellelements 105 den Eingangsanschluss 101 und den Ausgangsanschluss 102 überbrückt, so lange das Einstellelement 105 nicht betätigt wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass eine Spannungsversorgung der Steuerschaltung 140 nur bei Betätigung des Einstellelements 105 erfolgt, so dass eine Leistungsaufnahme der Steuervorrichtung 100 verringert wird. Die Funktionsweise der Steuervorrichtung 100 beim Erzeugen von Phasenanschnitten und/oder Phasenabschnitten zur Übertragung einer Folge von Datenbits entspricht der unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis Fig. 3 beschriebenen Funktionsweise.
Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung von Schaltungskomponenten, die bei Steuervorrichtun- gen nach Ausführungsbeispielen eingesetzt werden können, um das erste Schaltmittel 121 und das zweite Schaltmittel 122 in einen Ein-Zustand zu schalten. Die dargestellten Schaltungskomponenten können als Ladeschaltung 130 bei der Steuervorrichtung 100 von Fig. 4 verwendet werden. Zum Laden der Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 wird den Gates Ladung über einen Knoten 139 zugeführt. Eine Diode 133 ist mit dem Eingangsanschluss 101 verbunden. Eine weitere Diode 134 ist mit dem Ausgangsanschluss verbunden. Über die Diode 133 oder die Diode 134 können die Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 über einen Widerstand 132 geladen werden. Die Ladeschaltung kann einen Kondensator 131 umfassen, der über die Diode 133 und die weitere Diode 134 geladen wird. Der Kondensator 31 speichert Ladung für ein rasches Laden der Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122, beispielsweise am Ende eines Phasenanschnitts oder eines Phasenabschnitts. Ein weiterer Anschluss des Kondensators 131 kann mit einem Massepotenzial PO verbunden sein. Fig. 6 ist ein Schaltbild einer Steuervorrichtung 100 nach einem Ausführungsbeispiel. Die Steuervorrichtung 100 umfasst ein erstes Schaltmittel 121 , ein zweites Schaltmittel 122 und eine Steuerschaltung, die wie unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben aus- gestaltet sein können. Zum Laden der Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 wird die unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläuterte Ausgestaltung verwendet. Fig. 7 zeigt eine Ausgestaltung von Schaltungskomponenten, die bei Steuervorrichtungen nach Ausführungsbeispielen eingesetzt werden können, um die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 in einen Aus-Zustand zu schalten. Eine derartige Ausgestaltung wird auch bei der Steuervorrichtung 100 von Fig. 6 verwendet.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert, ist die Steuerschaltung eingerichtet, um einen Widerstand der Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schalt- mittel 122 zu erhöhen, beispielsweise indem die Reihenschaltung in einen Aus-Zustand geschaltet wird. Der Widerstand des Leitungspfads durch die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 wird dadurch erhöht. Zum Entladen der Gates kann die Steuerschaltung eine Verbindung zwischen den Gates und einer Masse herstellen, beispielsweise durch Ansteuern eines Schalters 142, de als Transis- tor 142 ausgestaltet sein kann. Zusätzlich kann die Steuerschaltung zum Entladen der Gates einen weiteren Schalter 136, der als weiterer Transistor ausgestaltet sein kann, zwischen dem Kondensator 131 und den Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten · Schaltmittels 122 in einen sperrenden Zustand schalten, um ein erneutes Laden der Gates vorübergehend zu verhindern.
Die Versorgung der Steuerschaltung mit Energie kann durch eine Versorgungsschaltung erfolgen, die wenigstens zwei Zenerdioden umfasst. Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausgestaltung sind eine Zenerdiode 151 und ein Power-MOSFET 153 sowie eine weitere Zenerdiode 155 und ein weiteres Power-MOSFET 154 vorgesehen, um die Steuer- Schaltung mit Energie zu versorgen. Andere Ausgestaltungen sind möglich, um eine interne Versorgungsspannung für die Steuerschaltung zu erzeugen. Eine über dem zweiten Schaltmittel 122 abfallende Spannung kann zum Bestimmen des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung gemessen werden. Eine derartige Messung kann durchgeführt werden, während die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 in einem hochohmig Zustand. Dazu kann die Steuerschaltung beispielsweise die über dem zweiten Schaltmittel 122 abfallende Spannung erfassen, während sie die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 so steuert, dass der Widerstand der Reihenschaltung erhöht wird, um anhand eines Nulldurchgangs der so erfassten Spannung einen Nulldurchgang der Versorgungsspannung zu bestimmen.
Die Steuerschaltung, mit der der Widerstand der Reihenschaltung von erstem Schalt- mittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 erhöht werden kann, umfasst in der dargestellten Ausführungsform eine integrierte Schaltung 141 , einen Transistor 142 und einen Widerstand 143. Die integrierte Schaltung 141 kann als Prozessor, MikroController, Controller oder andere integrierte Schaltung ausgestaltet sein. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben, kann die Steuervorrichtung 100 so ausgestaltet sein, dass die Gates der Schaltmittel 121 , 122 geladen werden, wenn am Eingangsanschluss 101 ein Signal der Versorgungsquelle anliegt. Die integrierte Schaltung 141 kann ein Steuersignal ctrl erzeugen und ausgeben, um den Transistor 142 leitend zu schalten. Der Widerstand 144 wirkt als Pulldown-Widerstand. Das Potenzial an den Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 wird in Richtung eines Massepo- tenzials PO gezogen. Die Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 können sich über eine Diode 145, den Widerstand 144 und den Transistor 142 entladen.
Die Steuerschaltung 1 0 kann ein erneutes Laden der Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 verhindern, während das Steuersignal ctrl ausgegeben wird. Dazu kann ein weiterer Transistor 136, der zwischen den Kondensator 131 und die Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 geschaltet ist, in einen sperrenden Zustand übergehen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein Potenzial am Gate des weiteren Transistors 136 über einen Span- nungsteiler mit dem Widerstand 144 und einem weiteren Widerstand 143 so beeinflusst, dass der weitere Transistor 136 sperrt, während das Steuersignal ctrl den Transistor 142 leitend schaltet. Wenn das Steuersignal ctrl nicht mehr erzeugt wird, also beispielsweise das Potenzial am entsprechenden Ausgang der integrierten Schaltung 141 auf einen niedrigeren Wert zurückkehrt, sperrt der Transistor 142. Ladung zum erneu- ten Laden der Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 kann durch den Kondensator 131 bereitgestellt werden. Die Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 können über den weiteren Transistor 136 und einen Widerstand 137 geladen werden, wenn von der Versorgungsquelle ein Signal am Eingangsanschluss 101 bereitgestellt wird und die integrierte Schaltung 141 den Transistor 42 nicht so steuert, dass das Potenzial an den Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 beeinflusst wird, um den Widerstand der Reihenschaltung zu erhöhen. Eine Reihenschaltung von Widerständen 11 1 , 1 12 kann zwischen den Eingangsan- schluss und den Ausgangsanschluss geschaltet sein, um eine Spannungsmessung durchzuführen. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 8 bis Fig. 10 noch ausführlicher beschrieben wird, kann so ein Nulldurchgang der Versorgungsspannung erkannt werden, während die Reihenschaltung des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 in einen Aus-Zustand geschaltet ist.
Nachfolgend wird ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung 100 erläutert. Die Steuervorrichtung 100 umfasst ein erstes Schaltmittel 121 , ein zweites Schalt- mittel 122 und eine Steuerschaltung, die wie unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben ausgestaltet sein können. Die Steuerschaltung umfasst eine integrierte Schaltung 141 . Nachfolgend werden nur die Schaltungskomponenten der Steuervorrichtung 100 ausführlich beschrieben, die für das Verständnis der Erfindung relevant sind. Die Steuervorrichtung umfasst eine Ladeschaltung zum Laden der Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122. Die Ladeschaltung umfasst einen Kondensator 131 und Dioden 133, 134. Der Kondensator 131 wird über die Dioden 133, 134 geladen, wenn die Versorgungsquelle eine Versorgungsspannung liefert. Die Ladeschaltung umfasst weiterhin einen Transistor 136, der mit den Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 verbunden ist. Die Ladeschaltung hält die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 in einem Ein-Zustand, d.h. in einem niederohmigen Zustand, wenn ein Signal am Ein- gangsanschluss 101 anliegt und die Steuerschaltung die Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 nicht entlädt.
Um die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 in einen Aus-Zustand zu schalten, steuert die integrierte Schaltung 141 einen Transistor 142. Ein Ausgangssignal der integrierten Schaltung 141 kontrolliert ein Potenzial am Gate des Transistors 142. Wenn der Transistor 142 in einen leitenden Zustand geschal- tet wird, wird über einen Spannungsteiler mit Widerständen 143 und 144 die Gatespannung des Transistors 136 in Richtung Massepotenzial gezogen. Der Transistor 136 wird sperrend. Auf diese Weise wird ein erneutes Laden der Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 durch den Kondensator 131 unterdrückt. Die Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 entladen sich, beispielsweise über eine Diode 45 und über den Transistor 142.
Um das selektive Schalten der Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 in den Aus-Zustand zu beenden, gibt die integrierte Schaltung 141 kein Signal an die Gateelektrode des Transistors 142 mehr aus. Der Transistor 142 sperrt. Die Gates des ersten Schaltmittels 121 und des zweiten Schaltmittels 122 werden von dem Kondensator 131 über den Transistor 136 geladen. Entsprechend kehrt die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 in einen Ein-Zustand zurück, in dem sie einen niedrigeren Widerstand aufweist. Durch die Verwendung des Kondensators 131 kann eine rasche Rückkehr in den Ein-Zustand erreicht werden.
Um Phasenanschnitte und/oder Phasenabschnitte von Halbwellen oder Vollwellen der Versorgungsspannung zu erzeugen, wird der Leitungspfad zwischen Eingangsan- schluss und Ausgangsanschluss in bestimmten Zeitfenstern hochohmig geschaltet. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, stehen die entsprechenden Zeitfenster in einer vorgegebenen zeitlichen Beziehung zu Nulldurchgängen der Versorgungsspannung. Die Steuervorrichtung 100 kann eingerichtet sein, um den Zeitpunkt, bei dem ein Nulldurchgang der Versorgungsspannung auftritt, automatisch zu bestimmen. Falls die Steuervorrichtung 00 auch einen Anschluss für den Nullleiter 20 aufweist, kann ein Nulldurchgang unmittelbar durch Messen der Spannung zwischen dem Eingangsan- schluss 101 und dem Nullleiter 20 bestimmt werden. Falls die Steuervorrichtung 100 keinen Anschluss für den Nuilleiter 20 aufweist, kann die Steuervorrichtung 100 eine Prozedur zur Bestimmung des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung durchführen, bevor ein Datenpaket über die Lastleitung 40 übertragen wird. Eine Realisierung einer derartigen Prozedur wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 bis Fig. 10 näher beschrieben. Allgemein kann die Steuervorrichtung 100 so ausgestaltet sein, dass ein Leitungspfad zwischen dem Eingangsanschluss 101 und dem Ausgangsanschluss 102 der Steuer- Vorrichtung 100 gezielt für ein Zeitintervall in einen hochohmigen Zustand geschaltet wird. Ein Stromfluss vom Eingangsanschluss 101 zur Leuchte 50 über die Lastleitung 40 kann so unterbrochen oder stark reduziert werden. Während dieses Zeitintervalls wird eine in der Steuervorrichtung 100 abfallende Spannung überwacht. Ein Nulldurchgang dieser Spannung entspricht einem Nulldurchgang der Versorgungsspannung, die von der Versorgungsquelle bereitgestellt wird.
Fig. 8 ist ein Schaltbild der Steuervorrichtung 100 nach einem Ausführungsbeispiel zur Erläuterung der Erkennung des Nulldurchgangs. Eine Reihenschaltung von einem ersten Schaltmittel 121 und einem zweiten Schaltmittel 122 ist zwischen den Eingangsan- schluss 01 und den Ausgangsanschluss 102 der Steuervorrichtung 100 geschaltet.
Zur Bestimmung des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung steuert die Steuerschaltung 1 10 das erste Schaltmittel 121 und das zweite Schaltmittel 122 so, dass we- nigstens eines der Schaltmittel 121 , 122 in einem hochohmigen Zustand ist. Der Leitungspfad zwischen dem Eingangsanschluss 101 und dem Ausgangsanschluss 102 wird in einen hochohmigen Zustand geschaltet. Falls das Betriebsgerät der Leuchte, die über den Ausgangsanschluss 02 mit Energie versorgt wird, einen Entstörkondensator aufweist, kann sich dieser nun entladen. Der Entstörkondensator des Betriebsgeräts kann sich insbesondere über das Leuchtmittel entladen.
Die Steuerschaltung 1 10 kann so eingerichtet sein, dass sie einen Nulldurchgang einer Spannung in der Steuervorrichtung 100 erkennt, während die Reihenschaltung von ers- tem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 in den Aus-Zustand geschaltet ist. Dazu kann beispielsweise an einem Messpunkt 1 13 die Spannung überwacht werden, die an einer Zenerdiode 1 12 oder an einem Widerstand 1 12 in der Steuervorrichtung 100 abfällt. Die Zenerdiode oder Widerstand 1 2 kann mit einem Widerstand 11 1 in einer Reihenschaltung zwischen den Eingangsanschluss 101 und den Ausgangsan- schluss 102 geschaltet sein. Die Spannungsmessung kann auch über der bauartbedingt integrierten Diode eines der Schaltmittel erfolgen. Während sich der Entstörkondensator des Betriebsgeräts entlädt, nähert sich die erfasste Spannung der Versorgungsspannung. Ein Nulldurchgang der in der Steuervorrichtung 100 erfassten Spannung, während die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 in den Aus-Zustand geschaltet ist, entspricht einem Nulldurchgang der Versorgungsspannung.
Nachdem der Nulldurchgang der Versorgungsspannung erkannt wurde, beendet die Steuerschaltung 1 10 den Steuervorgang, mit dem die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 in den Aus-Zustand geschaltet wurde. Beispielsweise können dazu beide MOSFETs in einen leitenden Zustand zurückkehren. Der Widerstand des Leitungspfads zwischen dem Eingangsanschluss 101 und dem Ausgangsanschluss 102 wird so verringert, um einen Stromfluss zwischen Versorgungsquelle 10 und Leuchte 50 über die Steuervorrichtung 100 zu erlauben. Die Steu- erschaltung 110 kann für eine Folge von Halbwellen der Versorgungsspannung eines der Schaltmittel 121 , 122 jeweils in einem vorgegebenen Zeitfenster in den Aus- Zustand schalten, um Phasenanschnitte oder Phasenabschnitte von Halbwellen der Versorgungsspannung zu erzeugen und so eine Folge von Datenbits zu übertragen. Das Steuern der Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 derart, dass sie zur Bestimmung des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung in einen hochohmigen Zustand geschaltet wird, kann koordiniert mit dem über die Lastleitung 40 fließenden Strom erfolgen. Dazu kann die Steuerschaltung 1 10 den Strom überwachen. Die Steuerschaltung 1 10 kann die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 bei einem Nulldurchgang des Stroms in den Aus- Zustand schalten und anschließend den Zeitpunkt bestimmen, an dem die in der Steuervorrichtung erfasste Spannung einen ersten Nulldurchgang aufweist. Die Erkennung des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung kann in einem Zeitintervall erfolgen, das abhängig von einem Nulldurchgang des Stroms festgelegt wird. Die Erkennung des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung kann insbesondere in einem Zeitintervall erfolgen, dessen Anfang bei einem Nulldurchgang des Stroms liegt, der durch die Steuervorrichtung zum Betriebsgerät des Leuchtmittels fließt.
Fig. 9 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 210 zur Datenübertragung über eine Lastleitung. Das Verfahren 210 kann von der Steuervorrichtung 100 automatisch ausgeführt werden. Bei Schritt 201 kann ein Ereignis überwacht werden, das die Durchführung des Verfahrens zur Datenübertragung auslöst. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert, kann beispielsweise die Betätigung eines Einstellelements überwacht werden. Sobald ein Ereignis erkannt wird, das die Übertragung eines Datenpakets über die Lastleitung auslöst, wird bei Schritt 211 überwacht, wann der über die Lastleitung 40 fließende Strom einen Nulldurchgang aufweist. Ein Nulldurchgang des Stroms löst bei Schritt 212 eine Steuerung derart aus, dass die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 in einen Aus-Zustand geschaltet wird. Beispielsweise kann hierzu ein MOSFET in einen hoch- ohmigen Zustand geschaltet werden. Bei Schritt 213 wird überwacht, wann eine in der Steuervorrichtung 100 abfallende Spannung einen Nulldurchgang aufweist. Dazu kann beispielsweise eine über die Zenerdiode 1 12 oder Widerstand 1 12 abfallende Spannung erfasst und der Nulldurchgang dieser Spannung erkannt werden, wie unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben wurde. Die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 bleibt in den Aus-Zustand geschaltet, bis der Nulldurchgang der in der Steuervorrichtung 100 erfassten Spannung erkannt wird. Dieser Zeitpunkt entspricht einem Nulldurchgang der Versorgungsspannung.
Nach dem Bestimmen des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung erfolgt bei Schritt 214 die Übertragung mehrerer Datenbits. Dazu können Phasenanschnitte und/oder Phasenabschnitte von Halbwellen der Versorgungsspannung erzeugt werden. Die Zeit- fenster, in denen das Schaltmittel 106 jeweils in den Aus-Zustand geschaltet wird, um einen Phasenanschnitt und/oder Phasenabschnitt zu erzeugen, werden abhängig von dem bei Schritt 213 erkannten Nulldurchgang der Versorgungsspannung so gewählt, dass sie in einer vorgegebenen zeitlichen Beziehung zu Nulldurchgängen der Versor- gungsspannung liegen. Das Datenpaket kann beispielsweise zehn Datenbits oder mehr als zehn Datenbits umfassen. Während der Übertragung eines Datenpakets, beispielsweise in fünf Vollwellen der Versorgungsspannung, muss keine erneute Bestimmung des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung erfolgen. Die Prozedur zur Bestimmung der Phasenlage der Versorgungsspannung kann beispielsweise wiederholt werden, wenn ein neues Datenpaket übertragen wird oder wenn die seit der letzten Bestimmung des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung verstrichene Zeit einen Schwellenwert übersteigt. Fig. 10 ist ein Diagramm zur weiteren Erläuterung der Funktionsweise der Steuervorrichtung nach Ausführungsbeispielen bei der Bestimmung des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung. Nach einem Ereignis, das die Prozedur zur Bestimmung des Nulldurchgangs der Versorgungsspannung auslöst, wird ein Nulldurchgang 222 eines Stroms 221 erkannt, der über die Lastleitung 40 fließt. Bei dem Nulldurchgang 222 des Stroms 221 steuert die Steuerschaltung 110 die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 so, dass sie hochohmig wird. Der Leitungspfad zwischen Eingangsanschluss 101 und Ausgangsanschluss 102 der Steuervorrichtung 100 wird dadurch hochohmig. In einem Zeitintervall 226, in dem die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel 121 und zweitem Schaltmittel 122 in den Aus-Zustand gesc al- tet bleibt, wird der erste Nulldurchgang einer Spannung 223 erkannt. Während des Zeitintervalls 226 entlädt sich der Entstörkondensator des Betriebsgeräts des Leuchtmittels. Die in der Steuervorrichtung erfasste Spannung 223, die anfangs eine Phasenverschiebung zur Versorgungsspannung aufweist, nähert sich mit dem Entladen des Entstörkondensators des Betriebsgeräts der Versorgungsspannung. Bei dem Nulldurchgang 224 der Spannung 223 weist auch die Versorgungsspannung einen Nulldurchgang auf. Der so bestimmten Zeitpunkt 225 kann verwendet werden, um Phasenanschnitte oder Phasenabschnitte für eine Folge von Halbwellen der Versorgungsspannung zu erzeugen. Das Schaltmittel kann an dem Zeitpunkt 225 wieder in den Ein-Zustand geschaltet werden.
Um ein Verlöschen des Leuchtmittels während des Zeitintervalls 226 zu vermeiden, kann das Betriebsgerät einen Ladekondensator aufweisen. Der Ladekondensator kann so ausgelegt sein, dass er während einer Entladezeit des Entstörkondensators des Betriebsgeräts einen Betrieb des Leuchtmittels bei 100% Helligkeit aufrecht erhalten kann.
Während Steuervorrichtungen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben wurden, können Abwandlungen bei weiteren Ausgestaltungen realisiert werden. Beispielsweise können anstelle von Power- MOSFETs andere steuerbare Leistungsschalter verwendet werden. Anstelle von n- Kanal-MOSFETs, die durch Entladen der Gates in einen hochohmigen Zustand geschaltet werden, können auch p-Kanal-MOSFETs verwendet werden. Entsprechend würde die Steuerschaltung ein Laden der Gates der Schaltmittel bewirken, um den Wi- derstand des Leitungspfads zwischen Eingangsanschluss und Ausgangsanschluss zu erhöhen. Während die Steuervorrichtung zwei Schaltmittel in einer Reihenschaltung umfassen kann, die ausgestaltet sind, um einen Phasenanschnitt sowohl bei Halbwellen der Versorgungsspannung mit positivem Vorzeichen als auch bei Halbwellen mit negativem Vorzeichen zu erzeugen, kann die Datenübertragung bei weiteren Ausführungs- beispielen so erfolgen, dass ein Phasenanschnitt oder Phasenabschnitt nur für Halbwellen mit einem bestimmten Vorzeichen erzeugt wird. Bipolartransistoren, die unter Bezugnahme auf einige Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, können auch durch andere steuerbare Schaltmittel ersetzt werden. Während Steuervorrichtungen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen zur Übertragung von Dimmbefehlen und/oder zur Farbsteuerung verwendet werden können, können auch Zielwerte für andere Stellgrößen übertragen werden. Bei allen Ausführungsbeispielen kann die Datenübertragung erfolgen, nachdem das Leuchtmittel bereits Licht abgibt. Die Datenübertragung kann über die Lastleitung erfolgen, ohne dass das Leuchtmittel verlischt. Eine Änderung der Helligkeit, Farbe oder anderen Stellgröße kann von dem Betriebsgerät durchgeführt werden, nachdem das Datenpaket vollständig übertragen wurde und während keinerlei Phasenanschnitte und/oder Phasenabschnitte mehr auf die Versorgungsspannung moduliert werden müssen. Während die Kodierung von Datenbits durch Erzeugen eines Phasenanschnitts oder Phasenabschnitts beschrieben wurde, kann die Versorgungsspannung auch anderweitig beeinflusst werden, um eine Folge von Datenbits mit einer Folge von Halbwellen der Versorgungsspannung zu übertragen. Beispielsweise kann die von der Steuervorrichtung an das Betriebsgerät bereitgestellte Versorgungsspannung auch während eines Zeitfensters im Wesentlichen bis auf Null abgesenkt werden, das weder am Anfang noch am Ende einer Halbwelle der Versorgungsspannung liegt.
Bei allen Ausführungsformen kann ein Überbrückungskontakt des Einstellelements den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss der Steuervorrichtung überbrücken, so lange das Einstellelement nicht betätigt wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass eine Spannungsversorgung der Steuerschaltung nur bei Betätigung des Einstellelements erfolgt, so dass eine Leistungsaufnahme der Steuervorrichtung verringert werden kann. Vorrichtungen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen können insbesondere zum Steuern von Leuchten, die LEDs umfassen, eingesetzt werden, ohne darauf beschränkt zu sein.

Claims

Patentansprüche
1. Steuervorrichtung zur Datenübertragung über eine Lastleitung (40) an eine Last (52), insbesondere zur Übertragung eines Datenpakets an ein Betriebsgerät (52) für ein
Leuchtmittel (54), wobei die Steuervorrichtung (100) einen Eingangsanschluss (101 ) zur Kopplung mit einer Versorgungsquelle (10) und einen Ausgangsanschluss (102) zur Kopplung mit der Lastleitung (40) aufweist, wobei die Steuervorrichtung (100) umfasst: ein erstes Schaltmittel (121 ) und ein zweites Schaltmittel (122), die in einer Reihen- Schaltung zwischen den Eingangsanschluss (101 ) und den Ausgangsanschluss (102) geschaltet sind, und
eine Steuerschaltung (110; 140; 141-145), die mit dem ersten Schaltmittel (121 ) und dem zweiten Schaltmittel (122) gekoppelt ist und die eingerichtet ist, um zum Übertragen von Datenbits ein Steuersignal (ctrl) zum Steuern des ersten Schaltmittels (121 ) und/oder des zweiten Schaltmittels (122) zu erzeugen.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 ,
wobei das erste Schaltmittel (121 ) und das zweite Schaltmittel (122) eingerichtet sind, um den Eingangsanschluss (101) leitend mit dem Ausgangsanschluss (102) zu verbin- den, wenn ein Signal an dem Eingangsanschluss (101 ) anliegt und die Steuerschaltung (110; 140; 141-145) das Steuersignal (ctrl) nicht erzeugt.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2,
wobei die Steuerschaltung (110; 140; 141-145) eingerichtet ist, um ein Potenzial an ei- nem Gate des ersten Schaltmittels (121 ) und an einem Gate des zweiten Schaltmittels (122) nur zu beeinflussen, wenn die Steuervorrichtung (100) das Steuersignal (ctrl) erzeugt.
4. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mit dem Eingangsanschluss (101) gekoppelte Schaltungskomponenten (130; 131-134) zum Laden eines Gates des ersten Schaltmittels (121 ) und eines Gates des zweiten Schaltmittels (122).
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4,
wobei die Steuerschaltung (110; 140; 141-145) eingerichtet ist, um durch Erzeugen des Steuersignals (ctrl) ein Entladen des Gates des ersten Schaltmittels (121 ) und des Gates des zweiten Schaltmittels (122) zu verursachen.
6. Steuervorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5,
wobei die Steuerschaltung (1 10; 140; 141 -145) eingerichtet ist, um ein Entladen des Gates des ersten Schaltmittels (121 ) und des Gates des zweiten Schaltmittels (122) über einen Pulldown-Widerstand (144) zu steuern.
7. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens ein Energiespeichermittel (131 ), das eingerichtet ist, um ein Gate des ersten Schaltmittels (121 ) und ein Gate des zweiten Schaltmittels (122) zu laden.
8. Steuervorrichtung nach Anspruch 7,
wobei die Steuerschaltung (1 10; 140; 141-145) zum Steuern eines weiteren Schaltmittels (136) eingerichtet ist, das zwischen das Energiespeichermittel (131 ) und die Gates des ersten Schaltmittels (121 ) und des zweiten Schaltmittels (122) geschaltet ist.
9. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Steuerschaltung (110; 140; 141 -145) eingerichtet ist, um die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel (121 ) und zweitem Schaltmittel (122) zum Übertragen einer Folge von Datenbits mehrfach in einen hochohmigen Zustand zu schalten.
10. Steuervorrichtung nach Anspruch 9,
wobei die Steuerschaltung (1 10; 140; 141-145) eingerichtet ist, um eine Phasenlage einer Versorgungsspannung (220; 230) einer Versorgungsquelle (10) zu erkennen und um das Steuersignal (ctrl) in vorgegebenen Zeitfenstem vor oder nach Nulldurchgängen der Versorgungsspannung (220; 230) zu erzeugen.
11 . Steuervorrichtung nach Anspruch 10,
wobei die Steuerschaltung (1 10; 140; 141 -145) eingerichtet ist, um die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel (121 ) und zweitem Schaltmittel (122) pro Vollwelle der Versorgungsspannung (220; 230) zweimal in den hochohmigen Zustand zu schalten.
12. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 ,
wobei die Steuerschaltung eingerichtet ist, um die Reihenschaltung von erstem Schaltmittel (121 ) und zweitem Schaltmittel (122) sowohl bei einer Halbwelle (231 , 233) der Versorgungsspannung mit positivem Vorzeichen als auch bei einer Halbwelle (232, 234, 236, 238) der Versorgungsspannung mit negativem Vorzeichen in den hochohmigen Zustand zu schalten.
13. Verfahren zur Datenübertragung von einer Steuervorrichtung (100) an eine Last (52), insbesondere zur Übertragung eines Datenpakets an ein Betriebsgerät (52) für ein Leuchtmittel (54),
wobei Phasenanschnitte und/oder Phasenabschnitte (241 -244, 246, 248) von Halbwel- len (231-234, 236, 238) einer Versorgungsspannung mit der Steuervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 erzeugt werden.
14. Beleuchtungssystem, umfassend:
wenigstens ein Betriebsgerät (52) für ein Leuchtmittel (54), und
eine Steuervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die über eine Lastleitung (40) mit dem wenigstens einen Betriebsgerät (52) gekoppelt ist.
15. Beleuchtungssystem nach Anspruch 14,
wobei das wenigstens eine Betriebsgerät (52) wenigstens einen LED-Konverter um- fasst.
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