WO2008071544A1 - Halbnachtschaltungsschnittstelle für ein elektronisches vorschaltgerät - Google Patents

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WO2008071544A1
WO2008071544A1 PCT/EP2007/062922 EP2007062922W WO2008071544A1 WO 2008071544 A1 WO2008071544 A1 WO 2008071544A1 EP 2007062922 W EP2007062922 W EP 2007062922W WO 2008071544 A1 WO2008071544 A1 WO 2008071544A1
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signal
circuit
electronic ballast
night
interface
Prior art date
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PCT/EP2007/062922
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Rossmanith
Maximilian Schmidl
Original Assignee
Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
    • H05B41/40—Controlling the intensity of light discontinuously
    • H05B41/42—Controlling the intensity of light discontinuously in two steps only

Definitions

  • the invention relates to an interface circuit for an electronic ballast.
  • the invention also relates to an electronic ballast with such an interface circuit and a method for controlling an electronic ballast.
  • dimming control For electronic ballasts, there are nowadays various interface descriptions for dimming control. Here would be e.g. to call analogue methods such as the 1-IOV interface, in which the dimming stage is set based on the set input voltage at the interface.
  • analogue methods such as the 1-IOV interface
  • the dimming stage is set based on the set input voltage at the interface.
  • the dimming control there are e.g. the DALI interface (DALI stands for Digital Addressable Lighting Interface), which is a digital interface, or the LON fieldbus (LON stands for Local Operating Network), which is also digital.
  • DALI Digital Addressable Lighting Interface
  • LON LON stands for Local Operating Network
  • Gas discharge lamps for street lighting are for the most part still operated with conventional ballasts, so-called chokes. Recently, in recent installations, the energy saving idea has prevailed, therefore, at night time late, the light output of the discharge lamps is reduced to 50%.
  • this so-called half-night circuit is activated by means of a control line, which activates a center tap of the throttle by means of relays.
  • the control signal corresponds to a 230v / 50Hz signal.
  • the known interfaces for electronic ballasts can not be controlled with a 230V signal. In order to be able to use the known advantages of electronic ballasts in street lighting and at the same time to be able to use the existing infrastructure of the 230V control lines for half-night switching, a corresponding interface for an electronic ballast is required.
  • Fig. 1 The block diagram of an interface circuit according to the invention
  • Fig. 2 An interface circuit according to the invention.
  • Fig. 3 Some relevant signals that occur when not switched control line.
  • Fig. 4 Some relevant signals that occur when the control line is switched on
  • Fig. 1 shows an interface circuit according to the invention, which consists of a primary circuit (1) and a secondary circuit (2).
  • the primary circuit forms from the 230V input voltage (U E ) a suitable low voltage, which is applied to the input of a coupling element (3).
  • the output of the coupling element is connected to the secondary circuit (2).
  • the following secondary circuit converts the output signal of the coupling element into a signal U DIM for the dimming control of the electronic ballast.
  • Fig. 2 shows a preferred embodiment of the interface circuit according to the invention.
  • a fuse Fl is inserted in the phase line (1) of the input terminal.
  • a so-called surge protection device (SPD) is inserted between the input terminals L and N after the fuse, which reduces voltage spikes.
  • SPD surge protection device
  • Parallel to the SPD is the series connection of a resistor Rl and a diode Dl, wherein the cathode of the diode is connected to the resistor. The resistance is chosen that the maximum input current of the coupling element is not exceeded.
  • Parallel to the diode the input of the coupling element is connected, wherein the coupling element preferably consists of an optocoupler (Ul).
  • the input of the opto-coupler is connected so that its internal LED is connected in anti-parallel to the diode Dl.
  • the diode D1 is required in order not to load the input of the optocoupler Ul with the peak value of the input voltage U E.
  • the optocoupler ensures galvanic isolation between the primary and secondary circuits.
  • the output of the optocoupler consists of the collector and the emitter of a phototransistor, wherein the collector is connected to an internal power supply V cc , and the emitter to a voltage divider of two resistors R 2 and R4. The other end of the voltage divider is connected to ground.
  • the voltage divider is used to set the threshold that must exceed the input voltage in order to be recognized as a control signal. Also, the dark current of the optocoupler via R2 and R4 is derived, so that no false signal can occur.
  • the anode of a diode D 2 is connected.
  • the cathode of this diode is connected to a resistor R6, a resistor R3 and a capacitor Cl.
  • the capacitor Cl and the resistor R6 are connected in parallel, and are connected to ground with their other terminal.
  • the resistor R3 is connected at its other end to the base of a transistor Ql.
  • the diode D2 and the capacitor Cl form a peak rectifier. This ensures that the transistor is turned on during the missing half periods of the input voltage remains.
  • the resistor R6 discharges the capacitor Cl and thus prevents unintentional opening when the Q1 is switched off.
  • the emitter of the transistor Ql is grounded, the collector is connected to the anode of a Zener diode D3.
  • the cathode of the diode is connected to a resistor R5 whose other end is in turn connected to the internal supply voltage.
  • a capacitor C2 is connected between ground and the connection point of the diode D3 with the resistor R5.
  • Fig. 3 shows some relevant signals that arise when the control input a sinusoidal signal (U 1n ) is applied with 230V nominal voltage.
  • the voltage is half-wave rectified by the opto-coupler and is now divided down at the resistor R4 (U R4 ).
  • This voltage charges via the diode D2 to the capacitor Cl, whose voltage waveform is designated U c i.
  • the capacitor is charged periodically with the half-waves and discharged again between these half-waves through the resistor and the transistor through. The tension is so high at any time that the
  • the turned-on transistor now allows a current to flow through the series connection of R5 and D3, as a result of which the zener voltage, in FIG. 3, approximately 1.8V, is present at the output U Out .
  • Fig. 4 time the same signals that arise when a voltage (U 1n ) is input to the input, which is below the threshold voltage.
  • the voltage U (R4) at the voltage divider is substantially smaller and is in the order of magnitude of the forward voltage of the diode D2.
  • the voltage U across the capacitor C i is close to zero.
  • the transistor Q1 does not turn on, and the output is turned on Potential of the internal power supply V cc pulled.
  • the output voltage is about 5V.
  • any other voltages between ground and V cc can be set.

Landscapes

  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Halbnachtschaltungsschnittstelle für ein Elektronisches Vorschaltgerät, wobei die Schnittstelle einen Eingang für ein 230V Signal bereitstellt und bei Anliegen besagten Signals ein Ausgangssignal bereitstellt, so das ein mit dem Ausgangssignal gekoppeltes elektronisches Vorschaltgerät dimmbar ist.

Description

Beschreibung
Halbnachtschaltungsschnittstelle für ein Elektronisches Vorschaltgerät .
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Schnittstellenschaltung für ein Elektronisches Vorschaltgerät. Die Erfindung betrifft ebenso ein Elektronisches Vorschaltgerät mit solch einer Schnittstellenschaltung und ein Verfahren zur Steuerung eines Elektronischen Vorschaltgeräts .
Stand der Technik
Für Elektronische Vorschaltgeräte gibt es heutzutage verschiedene Schnittstellenbeschreibungen zur Dimmsteuerung. Hier wären z.B. analoge Verfahren wie die 1-lOV Schnittstelle zu nennen, bei der die Dimmstufe aufgrund der eingestellten Eingangsspannung an der Schnittstelle eingestellt wird. Für komplexere Aufgaben, die nicht nur die Dimmsteuerung umfassen gibt es z.B. die DALI- Schnittstelle (DALI steht für Digital Adressable Lighting Interface) , die eine digitale Schnittstelle ist, oder den LON Feldbus (LON steht für Local Operating Network) , der ebenfalls digital ist.
Gasentladungslampen für die Straßenbeleuchtung werden zum Großteil noch mit konventionellen Vorschaltgeräten, sog. Drosseln betrieben. In jüngerer Zeit hat sich bei neueren Installationen der Energiespargedanke durchgesetzt, daher wird zu später Nachtstunde die Lichtleistung der Entladungslampen auf 50% reduziert. Bei den hier eingesetzten konventionellen Vorschaltgeräten wird diese sogenannte Halbnachtschaltung mittels einer Steuerleitung aktiviert, welche mittels Relais eine Mittelanzapfung der Drossel aktiviert. Das Steuersignal entspricht einem 230v/50Hz Signal. Die bekannten Schnittstellen für Elektronische Vorschaltgeräte können nicht mit einem 230V-Signal ange- steuert werden. Um nun auch in der Straßenbeleuchtung die bekannten Vorteile von Elektronischen Vorschaltgeräten nutzen zu können und gleichzeitig die vorhandene Infrastruktur der 230V-Steuerleitungen für die Halbnachtschaltung verwenden zu können wird eine entsprechende Schnitt- stelle für ein Elektronisches Vorschaltgerät benötigt.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schnittstelle für ein Elektronisches Vorschaltgerät bereitzustellen, die mit der vorhandenen Infrastruktur der Straßenbeleuchtungsanlagen kompatibel ist. Es ist ebenfalls Aufgabe der Erfin- düng, ein Elektronisches Vorschaltgerät mit einer solchen Schnittstelle anzugeben.
Die Aufgabe wird durch eine Schaltung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und 7 und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen :
Fig. 1: Das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schnittstellenschaltung Fig. 2: Eine erfindungsgemäße Schnittstellenschaltung.
Fig. 3: Einige relevante Signale , die bei einer nicht eingeschalteten Steuerleitung auftreten.
Fig. 4: Einige relevante Signale , die bei einer einge- schalteten Steuerleitung auftreten
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schnittstellenschaltung, die aus einem Primärkreis (1) und einem Sekundärkreis (2) besteht. Der Primärkreis formt aus der 230V Eingangsspannung (UE) eine geeignete Niederspannung, die an den Eingang eines Koppelelements (3) angelegt wird. Der Ausgang des Koppelelements ist mit dem Sekundärkreis (2) verbunden. Der nun folgende Sekundärkreis wandelt das Ausgangssignal des Koppelelementes in ein Signal UDIM für die Dimmsteuerung des Elektronischen Vorschaltgerätes um.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schnittstellenschaltung. In die Phasenlei- tung (1) der Eingangsklemme ist eine Sicherung Fl eingefügt. Um die nachfolgenden Schaltungsteile zu schützen ist zwischen die Eingangsklemmen L und N nach der Sicherung ein sogenanntes Surge Protection Device (SPD) eingefügt, dass Spannungsspitzen abmildert. Dies kann im ein- fachsten Fall ein geeigneter Varistor sein. Parallel zu dem SPD ist die Reihenschaltung eines Widerstandes Rl und einer Diode Dl, wobei die Kathode der Diode mit dem Widerstand verbunden ist. Der Widerstand ist so gewählt, dass der maximale Eingangsstrom des Koppelelementes nicht überschritten wird. Parallel zur Diode ist der Eingang des Koppelelementes geschaltet, wobei das Koppelelement bevorzugt aus einem Optokoppler (Ul) besteht. Der Eingang des Optokopplers ist so angeschlossen, dass seine interne Leuchtdiode antiparallel zur Diode Dl geschaltet ist. Die Diode Dl wird benötigt, um den Eingang des Optokopplers Ul nicht mit dem Scheitelwert der Eingangsspannung UE zu belasten. Der Optokoppler stellt die galvanische Trennung zwischen Primär- und Sekundärkreis sicher.
Der Ausgang des Optokopplers besteht aus dem Kollektor und dem Emitter eines Phototransistors, wobei der Kollektor an eine interne Spannungsversorgung Vcc, und der Emitter an einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen R2 und R4 angeschlossen ist. Das andere Ende des Spannungsteilers ist an Masse angeschlossen. Mit dem Spannungsteiler wird die Schwelle, die die Eingangsspannung überschreiten muss, um als Steuersignal erkannt zu werden, eingestellt. Auch wird der Dunkelstrom des Optokopplers über R2 und R4 abgeleitet, so dass kein Fehlsignal entstehen kann. An den Verbindungspunkt zwischen R2 und R4 ist die Anode einer Diode D2 angeschlossen. Die Kathode dieser Diode ist mit einem Widerstand R6, einem Widerstand R3 sowie einem Kondensator Cl verbunden. Der Kon- densator Cl und der Widerstand R6 sind parallelgeschaltet, und liegen mit ihrem anderen Anschluss auf Masse. Der Widerstand R3 ist mit seinem anderen Ende mit der Basis eines Transistors Ql verbunden. Die Diode D2 und der Kondensator Cl bilden einen Spitzenwertgleichrichter . Dieser sorgt dafür, dass der Transistor während der fehlenden Halbperioden der Eingangsspannung eingeschaltet bleibt. Der Widerstand R6 entlädt den Kondensator Cl und verhindert so ein unbeabsichtigtes Aufsteuern bei ausgeschaltetem Ql. Der Emitter des Transistors Ql liegt auf Masse, der Kollektor ist mit der Anode einer Zenerdiode D3 Verbunden. Die Kathode der Diode ist mit einem Widerstand R5 verbunden, dessen anderes Ende wiederum mit der internen Versorgungsspannung verbunden ist. Ein Kondensator C2 liegt zwischen Masse und dem Verbindungspunkt der Diode D3 mit dem Widerstands R5.
Fig. 3 zeigt einige relevante Signale, die entstehen, wenn am Steuereingang ein Sinussignal (U1n) mit 230V Nennspannung anliegt. Die Spannung wird durch den Optokoppler halbwellengleichgerichtet und liegt nun heruntergeteilt am Widerstand R4 an (UR4) . Diese Spannung lädt über die Diode D2 den Kondensator Cl auf, dessen Spannungsverlauf mit Uci bezeichnet ist. Wie man sieht wird der Kondensator mit den Halbwellen periodisch aufgeladen und zwischen diesen Halbwellen durch den Widerstand und den durchgeschalteten Transistor wieder entladen. Die Spannung ist aber zu jedem Zeitpunkt so hoch, dass der
Transistor sicher eingeschaltet bleibt. Der eingeschaltete Transistor lässt nun einen Strom durch die Serienschaltung von R5 und D3 fließen, wodurch am Ausgang UOut die Zenerspannung, in Fig. 3 etwa 1,8V, anliegt.
Fig. 4 zeit dieselben Signale, die entstehen wenn am Eingang eine Spannung (U1n) eingegeben wird, die unterhalb der Schwellenspannung liegt. Die Spannung U(R4) am Spannungsteiler ist wesentlich kleiner und liegt in der Größenordnung der Flussspannung der Diode D2. Somit ist die Spannung UCi am Kondensator nahe null. Dadurch schaltet der Transistor Ql nicht auf, und der Ausgang wird auf das Potential der internen Spannungsversorgung Vcc gezogen. Somit ist die Ausgangsspannung in etwa 5V.
Diese Ausgangsspannungen können nun direkt im Elektronischen Vorschaltgerät als Dimmsignal verwendet werden.
Selbstverständlich können durch geeignete Maßnahmen auch beliebige andere Spannungen zwischen Masse und Vcc eingestellt werden.

Claims

Ansprüche
1. Halbnachtschaltungsschnittstelle für ein Elektronisches Vorschaltgerät, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle einen Eingang für ein 230V Signal bereitstellt und bei Anliegen besagten Signals ein Ausgangssignal bereitstellt, so das ein mit dem Ausgangssignal gekoppeltes elektronisches Vorschaltgerät dimmbar ist.
2. Halbnachtschaltungsschnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Schnittstelle aus einem Primärkreis (1) und einem Sekundärkreis (2) besteht, die über ein Koppelelement (3) zusammengeschaltet sind.
3. Halbnachtschaltungsschnittstelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkreis die Serienschaltung eines Widerstandes (Rl) und einer Diode (Dl) enthält, die über eine Sicherung an die Schnittstellenklemmen angeschlossen ist.
4. Halbnachtschaltungsschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement ein Optokoppler (Ul) ist.
5. Halbnachtschaltungsschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärkreis eine Schwellenschaltung (R2, R4) und einen Spitzenwertgleichrichter (D2, Cl) enthält.
6. Halbnachtschaltungsschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärkreis ein Schaltelement enthält, dass zwischen zwei Ausgangssignalen umschaltet.
7. Elektronisches Vorschaltgerät, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Halbnachtschaltungsschnittstelle enthält.
8. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät die Lampe auf eine Leistung dimmt, die unterhalb der Nominalleistung der Lampe liegt, wenn am Elektronischen Vorschaltgerät ein Halbnachtschaltungssignal anliegt .
9. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät die Lampe auf ihre Nominalleis- tung regelt, wenn am Elektronischen Vorschaltgerät ein Halbnachtschaltungssignal anliegt.
10. Verfahren zur Dimmsteuerung einer Lampe, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Umformen des 230V Halbnachtschaltungssignals in ein Niederspannungssignal
- Galvanisches Entkoppeln des Halbnachtschaltungssignals
- Bereitstellen einer Schaltschwelle für das Halbnachtschaltungssignal - Auswerten des umgeformten Signals und bereitstellen eines Dimmsteuersignals.
PCT/EP2007/062922 2006-12-15 2007-11-28 Halbnachtschaltungsschnittstelle für ein elektronisches vorschaltgerät WO2008071544A1 (de)

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