AUSWERTUNG DER VERSORGUNGSSPANNUNG VON BETRIEBSGERÄTEN FÜR LEUCHTMITTEL

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Betriebsgeräte für Leuchtmittel (Gasentladungslampen, Halogen, LED, OLED) und insbesondere die Auswertung der Versorgungsspannung dieser Betriebsgeräte.

[0002] Grundlage dieser "Auswertung" ist dabei stets ein ausgehend von der Versorgungsspannung gespeister Zweig, der zusätzlich zu dem Zweig vorliegt, mittels dem die Leuchtmittel mit Leistung versorgt werden.

[0003] Aus der EP 0 939 476 B1 ist eine Einrichtung mit einem Brückengleichrichter, der in einem ersten Zustand eines Notbetriebes in einen Sicherheitsstromversorgungszweig eingeschaltet wird. Die Einrichtung enthält Schaltelemente, die bestimmte, nur für den Notbetrieb vorgesehene Leuchten nur dann mit der am Eingang anliegenden Versorgungsspannung verbinden, wenn die Versorgungsspannung eine konstante oder nur aus positiven Halbwellen bestehende Gleichspannung ist, nicht aber, wenn die Versorgungsspannung eine Wechselspannung ist. Eine genaue Differenzierung unterschiedlicher Versorgungsspannungen im Gleich- und Wechselspannungsbereich ist nicht möglich.

[0004] Weiter ist aus der DE 10 2007 040 555 A1 ein Verfahren und eine Schaltung zum Identifizieren der Art einer Spannung V_mains bekannt, die in zwei von drei verschiedenen zeitlichen Spannungs-Verlaufsformen vorliegt. Die Schaltung enthält einen Brückengleichrichter, von dem zwei Messstromkreise ausgehen, wobei in dem einen Messtromkreis positive Stromanteile und in dem anderen negative Stromanteile fließen. Die Identifizierung der Art der anliegenden Spannung erfolgt durch einen Auswerteschaltungsteil.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Auswertung der Versorgungsspannung zusätzlich zu der Weiterleitung der Versorgungsspannung zu den Leuchtmitteln bereitzustellen.

[0006] Unter "Auswertung" gemäss der Erfindung ist dabei einer oder mehrere der folgenden Aspekte zu verstehen:

• Erfassung wenigstens eines Parameters der Versorgungsspannung (Polarität, AC/DC-Erkennung, Amplitude, Frequenz ...),
• Erfassung von eingehenden Signalen, die die Versorgungsspannung als Träger verwenden, und/oder
• Bereitstellung einer Spannungsversorgung.

[0007] Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.

[0008] Die Erfindung geht dabei von der DE 10 2007 040 555 A1 aus und entwickelt diese dahingehend weiter, dass eine Analyseschaltung vorgesehen ist, welche die Ströme der beiden Messstromkreise aus der DE 10 2007 040 555 A1 bspw. zur Ermittlung der gewünschten Parameters der anliegenden Spannung weiter auswertet und analysiert.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0009] In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Vorschaltgerät bereit mit separaten Messkreisen, um eine von einem Gleichrichtungsmittel gleichgerichtete Spannung in eine positive und eine negative Spannungskomponente zerlegen, wobei die Spannung z. B. als Wechselspannung, als pulsierende Gleichspannung oder als konstante Gleichspannung vorliegen kann, einer Auswerteschaltung, welcher die Spannungskomponenten der beiden Messstromkreise zur Identifizierung der Art der anliegenden Spannung auswertet, und einer Analyseschaltung, die über einen AD-Wandler die Spannungskomponenten analysiert, und weitere Merkmale der Spannung berechnet , z.B. ein Vorliegen einer Überspannung insbesondere durch Verpolung, eines Amplitudenwerts, eines Mittelwerts der Spannung und/oder einer auf die Spannung aufmodulierten Information.

[0010] Die Analyseschaltung kann eine Frequenz der Spannung oder einen Spannungswert ermitteln.

[0011] Der AD-Wandler kann adaptiv sein und aufgrund einer Frequenz der Spannung ein Zeitfenster für eine Messung der Spannungskomponenten vorgeben.

[0012] Die Analyseschaltung kann die Spannungskomponenten über eine Periode der Spannung messen.

[0013] Die Analyseschaltung für die Berechnung abhängig von der Erkannten Spannung unterschiedliche Faktoren verwenden kann.

[0014] Die Faktoren können davon abhängen, ob eine Klemmung vorgesehen ist.

[0015] Die Analyseschaltung die Nulldurchgänge der Spannung ermitteln kann.

[0016] In der Analyseschaltung kann mindestens ein Schwellwert vorgesehen sein und die Analyseschaltung kann die anliegende Spannung aufgrund ihres Verhaltens im Bezug auf den mindestens einen Schwellwert erkennen.

[0017] In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Schaltung zum Analysieren einer Spannung, insbesondere der einem Vorschaltgerät zugeführten Versorgungsspannung bereit, die in mindestens zwei von mindestens drei verschiedenen zeitlichen Verlaufsformen, wie z. B. als Wechselspannung, als pulsierende Gleichspannung oder als konstante Gleichspannung vorliegen kann, mit Gleichrichtungsmitteln für die vorliegende Spannung, wobei die Gleichrichtungsmittel so ausgebildet sind, dass sie die vorliegende Spannung in eine positive und eine negative Spannungskomponente zerlegen, dass jede der beiden Spannungskomponenten eine Spannungsquelle für einen separaten Messstromkreis bildet, und einer Auswerteschaltung, welche die Ströme der beiden Messstromkreise zur Identifizierung der Art der anliegenden Spannung auswertet, wobei die Schaltung eine Analyseschaltung umfasst, die über einen AD-Wandler die Spannungskomponenten analysiert, und weitere Merkmale der Spannung berechnet , z.B. ein Vorliegen einer Überspannung insbesondere durch Verpolung, eines Amplitudenwerts, eines Mittelwerts der Spannung und/oder einer auf die Spannung aufmodulierten Information.

[0018] In noch einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Verfahren zum Analysieren einer Spannung bereit, die mindestens in zwei von mindestens drei verschiedenen zeitlichen Verlaufsformen, wie z. B. als Wechselspannung, als pulsierende Gleichspannung oder als konstante Gleichspannung vorliegen kann, wobei die vorliegende Spannung gleichgerichtet wird, derart, dass sie in eine positive und eine negative Spannungskomponente zerlegt wird, dass die beiden Spannungskomponenten als Spannungsquellen für zwei Messstromkreise verwendet werden, und dass die Ströme in den beiden Messstromkreisen zur Identifizierung der Art der vorliegenden Spannung ausgewertet werden, wobei eine Analyseschaltung über einen AD-Wandler die Spannungskomponenten analysiert, und weitere Merkmale der Spannung berechnet, z.B. ein Vorliegen einer Überspannung insbesondere durch Verpolung, eines Amplitudenwerts, eines Mittelwerts der Spannung und/oder einer auf die Spannung aufmodulierten Information.

[0019] Weitere Aspekte der Erfindung werden mit Blick auf die Zeichnungen im Folgenden beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0020] 

Fig. 1

zeigt ein Schaltbild einer Schaltung nach der Erfindung.

Fig. 2

zeigt Spannungsverläufe an einzelnen Punkten der Schaltung bei den unterschiedlichen Versorgungsspannungsarten.

Fig. 3

zeigt ein Schaltbild einer Schaltung nach der Erfindung.

Fig. 4

veranschaulicht verschiedene Faktoren für Berechnungen zur Spannung V_mains.

Fig. 5

veranschaulicht Faktoren zur Berechnung für Berechnungen V_mains, wenn eine Klemmung vorliegt.

Figs. 6-10

zeigen Spannungsverläufe an verschiedenen Punkten der Schaltung bei unterschiedlichen Versorgungsspannungsarten.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0021] Zunächst soll die Fig. 1 nach dem Stand der Technik beschrieben werden, von dem die Erfindung ausgeht.

[0022] Die auszuwertende Versorgungsspannung V_mains liegt am Eingang der Schaltung an, die Teil eines elektronischen Vorschaltgerätes (EVG) ist. Sie kann als Wechselspannung mit aufeinander folgenden Halbwellen unterschiedlicher Polarität, als pulsierende Gleichspannung mit aufeinander folgenden Halbwellen gleicher Polarität, als konstante Gleichspannung (positive/negative) oder als Nullspannung (keine Spannung) vorliegen.

[0023] Anhand der Schaltung aus Fig. 1 soll zunächst erklärt werden, wie die Art der Spannung identifiziert werden kann. Die Spannung passiert zunächst ein Störfilter, der aus zwei symmetrischen Drosseln/Induktivitäten L1 und L2 und einem Kondensator C1 besteht, der die parallelen Drosseln verbindet. Der Ausgang des Störfilters liegt an Anschlüssen 1 und 2 der einen Diagonalen eines Brückengleichrichters B an, der von vier Brückendioden D1, D2, D3 und D4 gebildet ist. Ein Anschluss 4 der anderen Diagonalen des Brückengleichrichters B liegt an Masse M. Der andere Anschluss 3 der anderen Brückendiagonalen führt eine Spannung, die weiterverarbeitet wird, wobei es hier unwichtig, in welcher Weise die Weiterverarbeitung erfolgt.

[0024] Für die nachfolgende Beschreibung und die entsprechenden Darstellungen in den einzelnen Figuren sei der Einfachheit angenommen, dass die am Eingang des Störfilters anliegende Versorgungsspannung V_mains durch den Störfilter keine Veränderung erfährt, dass also die Versorgungsspannung V_mains auch an den Anschlüssen 1 und 2 des Brückengleichrichters B anliegt.

[0025] Die Schaltung enthält zwei Messstromkreise M1 und M2. Der erste Messstromkreis M1 ist in strichpunktierten Linien dargestellt; der zweite Messstromkreis M2 ist in gestrichelten Linien dargestellt.

[0026] Der Strom des ersten Messstromkreises M1 geht vom Anschluss 1 des Brückengleichrichters B aus und fließt weiter durch einen separaten Widerstand R1, einen beiden Stromkreisen gemeinsamen Vorwiderstand R3, einen ebenfalls beiden Stromkreisen gemeinsamen Messwiderstand R4, über Masse M, durch die Brückendiode D3 zu dem Anschluss 2 des Brückengleichrichters.

[0027] Der Strom des zweiten Messstromkreises M2 geht von dem Anschluss 2 des Brückengleichrichters B aus und fließt weiter durch den separaten Widerstand R2, den gemeinsamen Vorwiderstand R3, den gemeinsamen Messwiderstand R4, über Masse M, durch die Brückendiode D4 zu dem Anschluss 1 des Brückengleichrichters B.

[0028] An den Anschlüssen 1 und 2 der einen Brückendiagonalen entstehen zwei Teilspannungen unterschiedlicher Polarität, die die Spannungsquellen für die beiden Messstromkreise M1 und M2 bilden und Ursache für den Fluss der Ströme in den beiden Messstromkreisen sind.

[0029] In dem Messstromkreis M1 fließt Strom, solange der Anschluss 1 positiv ist und der Anschluss 2 negativ. Umgekehrt fließt in dem Messstromkreis M2 Strom, wenn der Anschluss 2 positiv und der Anschluss 1 negativ ist.

[0030] Wenn V_mains eine Wechselspannung mit wechselnden positiven und negativen Netzhalbwellen ist, so ergibt die Betrachtung, dass ein Strom während der positiven Netzhalbwelle durch den Messstromkreis M1 fließt, während durch den Messstromkreis M2 ein Strom während der negativen Netzhalbwelle fließt. Beide Ströme fließen allerdings - wie die Pfeile andeuten - durch den Vorwiderstand R3 und den Messwiderstand R4 in gleicher Richtung. Um die durch den Messwiderstand R4 fließenden Ströme danach unterscheiden zu können, ob sie zum Messstromkreis M1 oder zum Messstromkreis M2 gehören, sind die Widerstandswerte der separaten Widerstände R1 und R2 unterschiedlich gewählt. Dadurch sind auch die Ströme der beiden Messstromkreise M1 und M2 unterschiedlich, denn der Widerstand R1 gehört nur zum Messstromkreis M1 und der Widerstand R2 nur zum Messstromkreis M2.

[0031] Der Spannungsabfall über den Messwiderstand R4 wird durch eine Auswerteschaltung ausgewertet, die einen Entstör-Kondensator C2 und zwei Komparatoren K1 und K2 umfasst. Die an dem Messwiderstand R4 abfallende Spannung ist mit V_ac/dc bezeichnet. Dem Komparator 1 wird einerseits die über R4 abfallende Messspannung zugeführt und andererseits als Schwellwert die Spannung V_ref/high. Dem Komparator K2 wird ebenfalls die über den Messwiderstand R4 abfallende Messspannung V_ac/dc zugeführt und dazu als Schwellwert die Spannung V_ref/low.

[0032] Für die weiteren Betrachtungen wird vorausgesetzt, dass der separate Widerstand R2 grösser als der separate Widerstand R1 ist. Das bedeutet, dass der Strom in den ersten Messstromkreis M1 grösser ist, als der Strom in dem zweiten Messstromkreis M2.

[0033] In Fig. 2 sind im oberen Teil verschiedene Fälle für Arten der Versorgungsspannung V_mains gezeigt. Im unteren Teil sind die am Messwiderstand R4 abfallenden Spannungen dargestellt.

[0034] In Abschnitt A von Fig. 2 (oben) besteht die Versorgungsspannung V_mains aus positiven und negativen Netzhalbwellen. An dem Messwiderstand R4 fällt dadurch eine Spannung ab, die aus positiven Halbwellen besteht, und zwar wechselweise aus solchen mit höherer und solchen mit niedrigerer Amplitude. Die Halbwellen mit höherer Amplitude sind kennzeichnend für den Strom in dem zweiten Messstromkreis M1, während die Halbwellen mit niedrigerer Amplitude kennzeichnend für den Strom im ersten Messstromkreis M2 sind. Dies Abschnitt A von Fig. 2 unten dargestellt.

[0035] Die Bewertung des Spannungsverlaufes in den beiden Komparatoren K1 und K2 erfolgt dadurch, dass der Komparator K2 mit dem niedrigeren Schwellwert V_ref/low an seinem Ausgang eine Impulsfolge entstehen lässt, die derjenigen der Netzhalbwellen entspricht. Dagegen können am Ausgang des Komparators K1 mit dem höheren Schwellwert V_ref/high nur die Halbwellen mit der höheren Amplitude eine Reaktion hervorrufen, so dass nur jede zweite Halbwelle, und zwar die mit der höheren Amplitude, einen Ausgangsimpuls produziert. Wenn z.B. die Versorgungsspannung V_mains eine gewöhnliche Netzspannung mit der Frequenz von 50 Hz ist, so treten am Ausgang des Komparators K1 Impulse mit der Pulsfolgefrequenz von z.B. 50 Hz auf, während am Ausgang des Komparators K2 Impulse mit der Pulsfolgefrequenz von z.B. 100 Hz auftreten. Diese Kombination erlaubt es also, eine gewöhnliche Netzspannung als Versorgungsspannung zu identifizieren.

[0036] Abschnitt B von Fig. 2 (oben) zeigt nun eine Versorgungsspannung V_mains, die nur aus positiven Netzhalbwellen besteht. Eine solche Versorgungsspannung wird beispielsweise durch einen Brückengleichrichter erzeugt. Die nur positiven Netzhalbwellen bewirken, dass nur in dem Messstromkreis M1 mit dem größeren Widerstand R1 ein Strom fließt, und zwar aufgrund beider Halbwellen. In dem Messstromkreis M2 fliesst dagegen kein Strom. Die über den Messwiderstand R4 abfallende Messspannung ist in Abschnitt B von Fig. 2 unten gezeigt. Am Ausgang beider Komparatoren K1 und K2 treten dann z.B. Impulse mit einer Pulsfolgefrequenz von 100 Hz auf. Dieses Spannungsmuster ist kennzeichnend für die in Abschnitt B von Fig. 2 (oben) gezeigte Versorgungsspannung V_mains.

[0037] In Abschnitt C von Fig. 2 (oben) ist nun der Fall gezeigt, dass die Versorgungsspannung V_mains nur aus negativen Netzhalbwellen besteht. Abschnitt C von Fig. 2 (unten) zeigt die Messspannung Vac/dc, die über dem Messwiderstand R4 abfällt. Diese besteht aus nur positiven Halbwellen, die alle eine geringe Amplitude haben, die durch den größeren Widerstand R2 bestimmt ist. Am Ausgang des Komparators K1 mit dem höheren Schwellenwert V_ref/high tritt dann keine Spannung auf, während die Ausgangsspannung des Komparators K2 mit dem niedrigeren Schwellenwert V_ref/low aus Impulsen mit der Pulsfolgefrequenz von z.B. 100 Hz besteht. Dieses Spannungsmuster ist kennzeichnend für die in Abschnitt C von Fig. 2 (oben) gezeigte Versorgungsspannung V_mains.

[0038] Gemäß Abschnitt D von Fig. 2 (oben) besteht die Versorgungsspannung V_mains aus einer konstanten positiven Gleichspannung. Gemäß Abschnitt D von Fig. 2 (unten) hat dies an dem Messwiderstand R4 einen konstanten Spannungsabfall V_ac/dc zur Folge. Dieser ist höher als die beiden Schwellwerte V_ref/low und V_ref/high für die Komparatoren K1 und K2. Dementsprechend tritt am Ausgang beider Komparatoren eine konstante Gleichspannung auf. Die beiden Gleichspannungen sind gleich. Dieses Spannungsmuster ist demnach kennzeichnend für die in Abschnitt D von Fig. 2 (oben) gezeigte Versorgungsspannung V_mains.

[0039] Abschnitt E von Fig. 2 (oben) zeigt den Fall, dass die Versorgungsspannung eine negative konstante Gleichspannung V_mains ist. Diese hat gemäß Abschnitt E von Fig. 2 (unten) an dem Messwiderstand R4 einen Spannungsabfall V_ac/dc zur Folge, der ebenfalls eine konstante Gleichspannung ist. Dieser ist niedriger als der höhere Schwellwert V_ref/high für den Komparator K1, aber höher als der niedrigere Schwellwert V_ref/low für den Komparator K2. Das hat zur Folge, dass am Ausgang des Komparators K2 eine konstante Gleichspannung auftritt, während am Ausgang des Komparators K1 keine Spannung auftritt. Dieses Spannungsmuster ist demnach kennzeichnend für die in Abschnitt E von Fig. 2 (oben) gezeigte Versorgungsspannung V_mains.

[0040] Ist V_mains Null, so hat dies zur Folge, dass auch an dem Messwiderstand R4 der Spannungsabfall V_ac/dc gleich Null ist. Dementsprechend ist auch die Spannung am Ausgang beider Komparatoren Null. Dieses Spannungsmuster ist demnach kennzeichnend für den Fall, dass am Eingang der Prüfschaltung keine Versorgungsspannung vorhanden ist. Wenn die Versorgungsspannung abgeschaltet ist, gilt dies für den Fall, dass sich noch genügend Energie in der Zwischenkreisspannung des EVG befindet, um dieses weiter zu betreiben. Als Reaktion auf die Feststellung, dass die Versorgungsspannung abgeschaltet wurde, werden in der Regel alle wichtigen Daten gespeichert, bevor die Energie im Zwischenkreis ebenfalls gegen Null geht.

[0041] Ergänzend zu Fig. 1 sei bemerkt, dass es nicht erforderlich ist, für die Auswerteschaltung zwei Komparatoren vorzusehen. Es ist auch möglich, statt der beiden Komparatoren K1 und K2 einen einzigen vorzusehen, dessen Eingang für die Bezugsspannung über einen Umschalter wechselweise eine höhere und eine niedrigere Bezugsspannung V_ref/high bzw. V_ref/low zugeführt wird. Um die Ausgangsspannung des einzigen Komparators auszuwerten zu können, muss dann zusätzlich noch die Umschaltfrequenz des Umschalters berücksichtigt werden. Dieser Fall ist in den Zeichnungen nicht dargestellt.

[0042] Die erfinderische Schaltung, die in Fig. 3 gezeigt ist, entspricht vom Aufbau her weitgehend der Schaltung aus Fig. 1, weshalb in der Folge nur die Teile beschrieben werden sollen, in denen Sie vom Stand der Technik abweicht.

[0043] Der Spannungsabfall über den Messwiderstand R4 wird durch eine Auswerteschaltung ausgewertet, die einen Kondensator C2a, eine AC/DC-Auswerteschaltung, einen AD-Wandler und eine Analyseschaltung mit einer Logik für die Versorgungsspannungsanalyse aufweist. Die an dem Messwiderstand R4 abfallende Spannung ist mit V_ac/dc bezeichnet. Die AC/DC-Auswerteschaltung wird die über R4 abfallende Messspannung zugeführt. Der Analyseschaltung wird ebenfalls die über den Messwiderstand R4 abfallende Messspannung V_ac/dc über den AD-Wandler zugeführt. Die Analyseschaltung gibt das Ergebnis Versorgungsspannungsanalyse als V_{mains_out} aus.

[0044] Während beim Stand der Technik die Diskriminierung zwischen AC- und DC-Versorgungsspannung im Vordergrund steht, zielt die vorliegende Erfindung auf eine spezifischere Auswertung der Versorgungsspannung, z.B. auf Überspannung (beispielsweise durch Verpolung), Amplitude, Mittelwert der AC-Spannung oder Erfassung von auf die AC-Versorgungsspannung aufmodulierten Informationen ab. Auch die eigentliche Erfassung des Spannungswertes ist Ziel der Erfindung.

[0045] In Fig. 3 sind die Komparatoren aus Fig. 1 durch eine Auswerteschaltung ersetzt, mit der die verschiedenen Versorgungsspannungen voneinander unterschieden werden können. Ihr Aufbau kann dabei von der mit Blick auf Fig. 1 beschrieben Komparatoren-Anordnung abweichen. Beispielweise können die Spannungen auch durch Einsatz eines µC oder einer ASIC bestimmt werden. Wichtig ist letztlich nur, dass die Auswerteschaltung die verschiedenen Spannungen V_mains unterscheiden kann und entsprechende Ausgabesignale erzeugen kann.

[0046] Durch die Analyse der Versorgungsspannung durch die Analyseschaltung, die aus einem µC oder einer ASIC bestehen kann und die digitale Signale von dem AD-Wandler erhält, können weitere Auswertungen der Spannung V_ac/dc erfolgen. Die Auswerteschaltung und die Analyseschaltung können auch durch einen einem µC oder einer ASIC verwirklicht sein.

[0047] In einem Aspekt kann der AD-Wandler dabei ein adaptiver AD-Wandler sein, für den ein dynamisches Zeitfenster für die Messung/Wandlung bestimmt wird. Dafür werden z.B. die Nulldurchgänge der Spannung ermittelt, wodurch die Frequenz der Spannung V_mains bestimmt werden kann. Darauf basierend kann ein Zeitfenster für eine Signalmessung bestimmt werden. Das Signal könnte zwar auch in einem festen Zeitfenster gemessen werden. Dies würde die Messung allerdings ungenauer machen. Die Erfindung schlägt vor, die Spannung V_mains oder ihre Frequenz über den AD-Wandler z.B. über eine Periode der Spannung V_mains zu messen. Der integrierte Wert entspricht dann dem Spannungswert der Spannung V_mains.

[0048] Zur Berechnung der gewünschten Parameter der Spannung V_mains sind dabei unter Berücksichtigung der verschieden Spannungsarten verschiedene Faktoren zu verwenden. Dies ist schematisch in Fig. 4 gezeigt. Eine Klemmung (clamping) wirkt sich auf diese Faktoren aus. Ist also der Punkt der Messung der Spannung V_ac/dc mit einer Klemmung (clamping) versehen, erschwert dies die Berechnung. In Fig. 5 ist exemplarisch für eine Wechselspannung (AC) gezeigt, wie sich eine Klemmung der positiven Halbwelle (clamping of pos. halfwave), der negativen Halbwelle (clamping of neg. halfwave) sowie einer Voll-Klemmung (full clamping) auswirkt. Wenn die Schaltung mit einer Klemmung gestaltet ist, muss das in der Berechnung Berücksichtigt werden. Die Berechnung kann auch mit einer Look-Up-Tabelle erfolgen.

[0049] Darüber hinaus kann auch der RMS-Wert (Root Mean Square-Wert /Effektivwert) beispielsweise der AC-Versorgungsspannung ermittelt werden, um abhängig davon Parameter in dem Betriebsgerät einzustellen, beispielsweise den Betrieb der durch die gleichgerichtete AC-Spannung versorgten PFC-Schaltung.

[0050] Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Auswertung der Spannung V_mains dahingehend erfolgt, dass auf die Netzspannung aufmodulierte Signale (Powerline, Dauer und/oder Wiederholrate einer Taster- oder Schalterbetätigung) zur Informationsauswertung erfasst werden können.

[0051] Eine noch weitere Möglichkeit, diesen Spannungspfad auszunutzen, ist die Generierung einer DC-Versorgungsspannung bspw. für einen Controller (Mikrocontroller, ASIC, etc.) durch Gleichrichten der durch diesen Pfad bereitgestellten AC-Spannung.

[0052] Der Kondensator C2a kann auch größer dimensioniert sein als der Kondensator C2 aus Fig. 1, der im Stand der Technik zur HF-Filterung des anliegenden Signals dient und dementsprechend dimensioniert ist. Der erfindungsgemäß vorgesehene Kondensator C2a kann somit z.B. zur Integration des anliegenden Signals genutzt werden.

[0053] Eine Möglichkeit, die Messung bzw. Analyse der Spannung mit dem Anlaufen zu verbinden ist folgende: Durch die Analyse kann festgestellt werden, ob die Amplitude der anliegenden Spannung V_mains ausreichend hoch ist, um ein Anlaufen durchführen zu können. Insbesondere wird das Anlaufen nicht durchgeführt, wenn aufgrund der Amplitude der Spannung V_mains zu erwarten ist, dass beispielsweise ein Starten der Leistungsbauteile wie beispielsweise des Halbbrücken-Wechselrichters die anliegende Spannung V_mains überfordern würde.
Als weitere Verbesserung zum Stand der Technik ist vorgesehen, eine genauere Spannungserkennung von V_mains zu ermöglichen, wenn keine Erkennung der Nulldurchgänge erfolgt. Dies ist in den Figs. 4-8 exemplarisch gezeigt.

[0054] Die Erfindung sieht nun zwei Erfassungsschwellen ES1, ES2 vor, die in den Figs. 6-10 durch durchgezogene Linien angezeigt sind.

[0055] Wenn eine AC-Versorgungsspannung V_mains mit einer Amplitude eingangsseitig anliegt, wird der sich ergebende Signalverlauf der Spannung V_ac/dc periodisch alternierend z.B. die Erfassungsschwelle ES1 unter- bzw. überschreiten, was als "toggle" bezeichnet wird. Dies ist in Fig. 6 für eine Wechselspannung von z.B. 170V gezeigt. Fig. 7 zeigt das Verhalten bei einer Wechselspannung von 300V. Das "toggle" verhalten ist folglich kennzeichnend für die AC-Versorgungsspannung.

[0056] Figs. 8 und 9 zeigen ein Verhalten für eine positiv gleichgerichtete AC-Spannung V_mains. Der erfindungsgemäße Messpfad ergibt nunmehr das gezeigte V_ac/dc-Signal das immer über der Erfassungsschwelle ES2 und unterhalb der Erfassungsschwelle ES1 liegt. Somit wird keine Schwelle gekreuzt (kein "Toggle"), was für gleichgerichtete AC-Spannung kennzeichnend ist. Die Lage zu den Erfassungsschwellen ES1, ES2 ist dann insbesondere kennzeichnend für die positiv gleichgerichtete AC-Spannung. Fig. 8 zeigt ein beispielhaftes Verhalten bei einer positiv gleichgerichteten AC-Spannung V_mains von 170V, Fig. 9 in beispielhaftes Verhalten bei einer positiv gleichgerichteten AC-Spannung V_mains von 290V.

[0057] Fig. 10 zeigt ein Verhalten für eine negativ gleichgerichtete AC-Spannung V_mains. Der erfindungsgemäße Messpfad ergibt nunmehr das gezeigte V_ac/dc-Signal das immer über der Erfassungsschwelle ES1. Somit wird ebenfalls keine Schwelle gekreuzt (kein Toggle). Die Lage zu den Erfassungsschwellen ES1, ES2 ist dann insbesondere kennzeichnend für die negativ gleichgerichtete AC-Spannung. Fig. 10 zeigt ein beispielhaftes Verhalten bei einer negativ gleichgerichteten AC-Spannung V_mains von 170V. Höhere Spannungen verschieben die Spannung V_mains nur noch weiter über die Erfassungsschwelle ES1.

[0058] Wenn dagegen das sich über dem Messpfad ergebende Signal konstant unterhalb der Erfassungsschwelle ES2 liegt, wird auf einen Zustand "no mains" geschlossen. Unter "no mains" ist dabei zu verstehen, dass die Spannung V_mains eine nicht ausreichende Amplitude aufweist, oder aber tatsächlich keine Spannung V_mains anliegt. Bei nicht anliegender Spannung V_mains kann sich aufgrund in dem Kondensator gespeicherter Energie immer noch ein Signal in diesem Pfad ergeben, das wie gesagt deutlich unter der Auswerteschwelle liegen wird.

[0059] Wenn eine gleichgerichtete AC-Spannung als Eingangsspannung erkannt wird, kann dies als Notlichtfall interpretiert werden und eine entsprechende Notlichtbeleuchtung veranlasst werden. Weiter ist es durch die Analyse der Analyseschaltung möglich, Spannungen verschiedener Länder zu unterscheiden und länderspezifische Einstellungen vorzunehmen. So kann z.B. das Vorschaltgerät Parameter/Betriebsparameter einstellen, die lokalen Vorschriften genügen.

Ansprüche

1. Betriebsgerät für Leuchtmittel mit:

- Separaten Messkreisen (M1, M2), um eine von einem Gleichrichtungsmittel gleichgerichtete Spannung (V_mains) in eine positive und eine negative Spannungskomponente zu zerlegen, wobei die Spannung (V_mains) als Wechselspannung, als pulsierende Gleichspannung, als konstante Gleichspannung oder als Nullspannung vorliegt, gekennzeichnet dadurch, dass das Betriebsgerät ferner aufweist:

- eine Auswerteschaltung, welche die Spannungskomponenten (V_ac/dc) der beiden Messstromkreise (M1, M2) zur Identifizierung der Art der anliegenden Spannung auswertet, und

- eine Analyseschaltung, die über einen AD-Wandler die Spannungskomponenten (V_ac/dc) analysiert und weitere Merkmale der Spannung (V_mains) berechnet, z.B. ein Vorliegen einer Überspannung insbesondere durch Verpolung, eines Amplitudenwerts, eines Mittelwerts der Spannung (V_mains) und/oder einer auf die Spannung aufmodulierten Information.

2. Betriebsgerät für Leuchtmittel nach Anspruch 1, wobei die Analyseschaltung eine Frequenz der Spannung oder einen Spannungswert ermittelt.

3. Betriebsgerät für Leuchtmittel nach Anspruch 1 oder 2, wobei der AD-Wandler adaptiv ist und aufgrund einer Frequenz der Spannung (V_mains) ein Zeitfenster für eine Messung der Spannungskomponenten (V_ac/dc) vorgegeben ist.

4. Betriebsgerät für Leuchtmittel nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Analyseschaltung die Spannungskomponenten (V_ac/dc) über eine Periode der Spannung (V_mains) misst.

5. Betriebsgerät für Leuchtmittel nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Analyseschaltung für die Berechnung abhängig von der Erkannten Spannung (V_mains) unterschiedliche Faktoren verwendet.

6. Betriebsgerät für Leuchtmittel nach Anspruch 5, wobei die Faktoren davon abhängen, ob eine Klemmung vorgesehen ist.

7. Betriebsgerät für Leuchtmittel nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Analyseschaltung die Nulldurchgänge der Spannung (V_mains) ermittelt.

8. Betriebsgerät für Leuchtmittel nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei in der Analyseschaltung mindestens ein Schwellwert (ES1, ES2) vorgesehen ist und die Analyseschaltung die anliegende Spannung (V_mains) aufgrund ihres Verhaltens im Bezug auf den mindestens einen Schwellwert erkennt.

9. Verfahren zum Auswerten einer einem Betriebsgerät für Leuchtmittel zugeführten Versorgungsspannung (V_mains), die als Wechselspannung, als pulsierende Gleichspannung, als konstante Gleichspannung oder als Nullspannung vorliegt, wobei die vorliegende Spannung gleichgerichtet wird, derart, dass sie in eine positive und eine negative Spannungskomponente zerlegt wird, dass die beiden Spannungskomponenten als Spannungsquellen für zwei Messstromkreise (M1, M2) verwendet werden, und dass die Ströme in den beiden Messstromkreisen zur Identifizierung der Art der vorliegenden Spannung ausgewertet werden, wobei eine Analyseschaltung über einen AD-Wandler die Spannungskomponenten (V_ac/dc) analysiert, und weitere Merkmale der Spannung (V_mains) berechnet, z.B. ein Vorliegen einer Überspannung insbesondere durch Verpolung, eines Amplitudenwerts, eines Mittelwerts der Spannung (V_mains) und/oder einer auf die Spannung aufmodulierten Information.

Claims

1. An operating device for luminous means having:

- Separate measuring circuits (M1, M2), in order to break down a voltage V_mains) rectified by a rectifying means into a positive and a negative voltage component, where in

- the voltage (V_mains) can be present as alternating voltage, a pulsing direct voltage, a constant direct voltage or as zero voltage,

characterized in that the operating device further has:

- an evaluating circuit, which evaluates the voltage components (V_ac/dc) of the two measuring circuits (M1, M2) in order to identify the type of the applied voltage, and an analyzing circuit, which analyzes the voltage components (V_ac/dc) by means of an AD converter and calculates additional characteristics of the voltage (V_mains), for example, a presence of an overvoltage, in particular due to reverse polarity, an amplitude value, an average of the voltage (V_mains) and/or a piece of information modulated upon the voltage.

2. An operating device for luminous means according to Claim 1, wherein the analyzing circuit determines a frequency of the voltage or a voltage value.

3. An operating device for luminous means according to Claim 1 or 2, wherein the AD converter is adaptive and a time window is predetermined for a measurement of the voltage components (V_ac/dc) based on a frequency of the voltage (V_mains).

4. An operating device for luminous means according to anyone of the preceding claims, wherein the analyzing circuit measures the voltage components (V_ac/dc) over a period of the voltage (V_mains).

5. An operating device for luminous means according to any one of the preceding claims, wherein the analyzing circuit uses different factors for the calculation depending on the detected voltage.

6. An operating device for luminous means according to Claim 5, wherein the factors thereof depend on whether a clamping is provided.

7. An operating device for luminous means according to any one of the preceding claims, wherein the analyzing circuit detects the zero-crossings of the voltage (V_mains).

8. An operating device for luminous means according to any one of the preceding claims, wherein in the analyzing circuit at least one threshold value (ES1, ES2) is provided and the analyzing circuit detects the applied voltage (V_mains) on the basis of its behavior in respect to the at least one threshold value.

9. A method for evaluating a supply voltage (V_mains) supplied for the luminous means, which is present as alternating voltage, a pulsing direct voltage, a constant direct voltage or as zero voltage,
wherein the voltage present is rectified in such a manner that it is broken down into a positive and a negative voltage component, that the two voltage components are used as voltage sources for two measuring circuits (M1, M2), and that the currents are evaluated in the two measuring circuits in order to identify the type of voltage present, wherein an analyzing circuit analyzes the voltage components (V_ac/dc) by means of an AD converter, and calculates further characteristics of the voltage (V_mains), for example, a presence of an overvoltage, in particular due to reverse polarity, an amplitude value, an average of the voltage (V_mains) and/or a piece of information modulated upon the voltage.

Revendications

1. Dispositif de commande pour moyen d'éclairage avec :

- des circuits de mesure (M1, M2) séparés, afin de décomposer une tension (V_mains) redressée par un moyen de redressement, en une composante de tension positive et une composante de tension négative,

la tension (V_mains) existant sous la forme d'une tension alternative, d'une tension continue pulsante, d'une tension continue constante ou d'une tension nulle,
caractérisé en ce que le dispositif de commande comprend en outre :

- un circuit d'évaluation qui évalue les composantes de tension (V_ac/dc) des deux circuits de mesure (M1, M2) pour l'identification du type de tension appliquée et

- un circuit d'analyse qui analyse les composantes de tension (V_ac/dc) par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique-numérique et qui calcule d'autres caractéristiques de la tension (V_mains), par exemple l'existence d'une surtension, plus particulièrement due à une inversion de la polarité, d'une valeur d'amplitude, d'une valeur moyenne de la tension (V_mains) et/ou d'une information modulée sur la tension.

2. Dispositif de commande pour moyen d'éclairage selon la revendication 1, le circuit d'analyse déterminant une fréquence de la tension ou une valeur de tension.

3. Dispositif de commande pour moyen d'éclairage selon la revendication 1 ou 2, le convertisseur analogique-numérique étant adaptatif et, sur la base d'une fréquence de la tension (V_mains), une fenêtre temporelle est prédéterminée pour une mesure des composantes de tension (V_ac/dc).

4. Dispositif de commande pour moyen d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, le circuit d'analyse mesurant les composantes de tension (V_ac/dc) sur une période de la tension (V_mains).

5. Dispositif de commande pour moyen d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, le circuit d'analyse utilisant différents facteurs pour le calcul en fonction de la tension (V_mains) détectée.

6. Dispositif de commande pour moyen d'éclairage selon la revendication 5, les facteurs dépendent du fait qu'un blocage est prévu ou non.

7. Dispositif de commande pour moyen d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, le circuit d'analyse déterminant les passages à zéro de la tension (Vmains).

8. Dispositif de commande pour moyen d'éclairage selon l'une des revendications précédentes, moyennant quoi, dans le circuit d'analyse, au moins une valeur seuil (ES1, ES2) étant prévue et le circuit d'analyse détectant la tension appliquée (V_mains) sur la en ce qui concerne base de son comportement en ce qui concerne l'au moins une valeur seuil.

9. Procédé d'évaluation d'une tension d'alimentation (V_mains) appliquée à un dispositif de commande pour moyens d'éclairage, existe sous la forme d'une tension alternative, d'une tension continue pulsante, d'une tension continue constante ou d'une tension nulle, la tension existante étant redressée de façon à ce qu'elle soit décomposée en une composante de tension positive et une composante de tension négative, en ce que les deux composantes de tension soient utilisées comme sources de tension pour deux circuits de mesure (M1, M2) et à ce que les courants dans les deux circuits de mesure soient évalués pour l'identification du type de tension appliquée, un circuit d'analyse analysant, par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique-numérique, les composantes de tension (V_ac/dc) et calculant d'autres caractéristiques de la tension (V_mains), par exemple l'existence d'une surtension, plus particulièrement due à une inversion de la polarité, d'une valeur d'amplitude, d'une valeur moyenne de la tension (V_mains) et/ou d'une information modulée sur la tension.

Zeichnung