Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung richtet sich auf elektronische Vorschaltgeräte für Lampen, also etwa
Vorschaltgeräte für Entladungslampen oder auch LEDs (die hier unter dem Begriff "Lampe"
subsumiert werden) oder Transformatoren oder Relais für Glühlampen. Sie bezieht sich
ferner daneben oder in Kombination damit auch auf Steuergeräte zur Ansteuerung von
elektronischen Vorschaltgeräten für Lampen. Das Vorschaltgerät bzw. das Steuergerät
sollen für eine digitale Kommunikation ausgelegt sein, das Vorschaltgerät soll also
digital unter Verwendung eines Kommunikationsprotokolls ansteuerbar sein und das Steuergerät
für eine digitale Ansteuerung eines Vorschaltgeräts mit einem Kommunikationsprotokoll
ausgelegt sein.
Stand der Technik
[0002] Solche Vorschaltgeräte und Steuergeräte sind an sich bekannt. Insbesondere haben
verschiedene Hersteller sich jüngst auf ein gemeinsames Kommunikationsprotokoll unter
der Bezeichnung "digital addressable lighting interface" (= "DALI") geeinigt.
[0003] Die entsprechenden Vorschaltgeräte, auch in Kombination mit einer Lampe verbaut,
etwa als Energiesparlampe, und Steuergeräte sind insbesondere in größeren Lichtanlagen
einsetzbar, in denen komplexe Steuerfunktionen durch digitale Adressierung erzielt
werden können.
Darstellung der Erfindung
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zu Grunde, ein verbessertes
Vorschaltgerät und ein verbessertes Steuergerät anzugeben, die für eine digitale Steuerkommunikation
mit einem Kommunikationsprotokoll ausgelegt sind.
[0005] Die Erfindung richtet sich auf ein elektronisches Vorschaltgerät und ein Steuergerät
zur Steuerung eines elektronischen Vorschaltgerät, die jeweils für eine digitale Ansteuerung
des Vorschaltgeräts mit einem zweiten zusätzlichen Kommunikationsprotokoll ausgelegt
sind.
[0006] Der Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, dass es besondere Vorteile bietet,
die erwähnten Geräte, wobei der Begriff Gerät im Folgenden sowohl das Steuergerät
als auch das Vorschaltgerät gemäß der Erfindung meint, auf zwei verschiedene Kommunikationsprotokolle
hin auszulegen. Neben einem vorgegebenen Protokoll, etwa dem erwähnten DALI-Protokoll,
kann ein erfindungsgemäßes Gerät dann also über ein zusätzliches Protokoll kommunizieren
und entsprechend weitere Informationen austauschen.
[0007] Neben der schieren Erweiterung der Kommunikationsmöglichkeiten über die durch das
erste Kommunikationsprotokoll gegebene Steigerung der technischen Leistungsfähigkeit
hinaus, hat die Erfindung dabei den erheblichen Vorteil, dass diese Leistungssteigerung
ohne ein Abweichen von einem vorgegebenen und in der Praxis womöglich stark verbreiteten
bzw. durch eine gewisse Standardisierung festgelegten Protokoll erzielt werden kann.
Die erfindungsgemäßen Geräte bleiben nämlich weiterhin mit dem ersten Protokoll kompatibel.
Ein zusätzlicher Aspekt kann darin liegen, dass das zweite Kommunikationsprotokoll
im Gegensatz zu einem nach Herstellerübereinkunft oder in anderer Weise standardisierten
ersten Protokoll herstellerspezifisch oder im Einzelfall sogar anwendungsspezifisch
oder kundenspezifisch festgelegt werden kann und möglicherweise auch mit geringerem
Aufwand oder kürzeren Zeitabständen geändert und insbesondere erweitert werden kann.
[0008] Dabei bleibt es jedoch bei einer uneingeschränkten Funktionsfähigkeit der Kommunikation
über das erste Protokoll, also insbesondere bei einer einwandfreien Erstellbarkeit
bzw. Verständlichkeit der zugehörigen Befehle. Statt der technisch im Grunde einfacheren
und direkteren Ersetzung eines abzuwandelnden oder zu erweiternden Protokolls durch
ein anderes, geht die Erfindung also den Weg einer "zweigleisigen" Kommunikation zwischen
den Geräten.
[0009] Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Geräte natürlich in Kombination vorhanden.
Die Erfindung richtet sich also insbesondere auch auf Lichtanlagen, in denen sowohl
die Vorschaltgeräte als auch Steuergeräte erfindungsgemäß ausgestaltet sind. Andererseits
werden bereits Vorteile erzielt, wenn nur ein einzelnes Gerät der Erfindung entspricht
bzw. wenn in einer Lichtanlage nur die Vorschaltgeräte oder Steuergeräte oder ein
Teil derselben der Erfindung entsprechen. Zum einen ergibt sich dadurch eine erweiterte
Nachrüstbarkeit und Funktionserweiterung durch späteren Anschluss passender erfindungsgemäßer
Geräte (Steuergeräte zu vorhandenen Vorschaltgeräten oder umgekehrt). Zum Zweiten
lassen sich die einzelnen Geräte durch ein externes, auf das zweite Kommunikationsprotokoll
ausgelegte Servicegerät auslesen oder umprogrammieren, ohne dabei durch das erste
Protokoll eingeschränkt zu sein.
[0010] Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Einzelmerkmale beziehen sich dabei sowohl auf die Vorrichtungskategorie als auch
die Verfahrenskategorie der Erfindung.
[0011] Ein erfindungsgemäßes Vorschaltgerät ist vorzugsweise so ausgestattet, dass es bei
Empfang eines Ansteuersignals selbständig feststellen kann, zu welchem Kommunikationsprotokoll
das Ansteuersignal gehört, und sich entsprechend auf eine Auswertung dieses Ansteuersignals
einstellen kann. Im Prinzip wäre die Erfindung jedoch auch so ausführbar, dass das
Vorschaltgerät durch ein externes Signal oder einen Schalter an dem Vorschaltgerät
oder in ähnlicher Weise von dem ersten auf das zweite Kommunikationsprotokoll umgeschaltet
werden kann oder umgekehrt.
[0012] Ein erfindungsgemäßes Steuergerät wiederum ist vorzugsweise so ausgestattet, dass
es Ansteuersignale entsprechend dem ersten Kommunikationsprotokoll und weitere Ansteuersignale
entsprechend dem zweiten Kommunikationsprotokoll "zeitgleich" versenden kann. Hierbei
meint "zeitgleich", dass das Versenden ohne Umschalten durch Außeneinwirkung erfolgt,
also entweder tatsächlich parallel, etwa auf unterschiedlichen Trägerfrequenzen, oder
in irgendeiner Weise zeitverschachtelt, also mit Wechsel nach bestimmten Bitzahlen
oder bestimmten Befehlszahlen. Insbesondere ist bevorzugt, dass das Steuergerät zeitverschachtelt
Ansteuersignale gemäß beiden Kommunikationsprotokollen versendet, wobei sich die Signale
ohne fest vorgegebene Alternierungsreihenfolge befehlsweise abwechseln. Das Abwechseln
erfolgt dabei bedarfsabhängig. Es werden also beispielsweise Befehle des zweiten Protokolls
nach Bedarf zwischen Befehle des ersten Protokolls zwischengeschoben. Dabei kann das
bereits erwähnte bevorzugte Vorschaltgerät selbständig eine Zuordnung zu den Protokollen
vornehmen.
[0013] Eine bevorzugte Möglichkeit der Unterscheidung zwischen den Protokollen besteht darin,
dass die entsprechenden Befehlsworte unterschiedliche Wortlängen aufweisen. Vorzugsweise
weisen die Befehlsworte jedoch identische Startbits auf, um zunächst eine Synchronisierung
oder Triggerung zu ermöglichen. Ferner kann alternativ zu den verschiedenen Wortlängen
oder zusätzlich dazu vorgesehen sein, dass sich die Kommunikationsprotokolle in ihren
Stoppbits unterscheiden. Bei gleichzeitiger Verwendung der beiden Unterscheidungsmöglichkeiten
wird eine erhöhte Erkennungssicherheit gewährleistet.
[0014] Ferner sind die erfindungsgemäßen Kommunikationsprotokolle vorzugsweise biphasencodiert.
Dies bedeutet, dass die logische 1 und die logische 0 nicht einem elektrischen Niedrigpegel
oder Hochpegel oder umgekehrt entsprechen sondern einem vorgegebenen Pegelwechsel.
Beispielsweise kann ein aufsteigender Pegelsprung eine logische 0 und ein abfallender
Pegelsprung eine logische 1 bedeuten und umgekehrt. Dies hat den Vorteil, dass das
Vorliegen eines Bits eindeutig erkannt werden kann. Hierzu wird ergänzend auf die
EP 1 069 690 verwiesen.
[0015] Eine besondere Nutzanwendung der Erfindung besteht darin, erfindungsgemäße Geräte
unter Ausnutzung des zweiten, beispielsweise herstellerspezifischen Kommunikationsprotokolls
im Hinblick auf Defektanalyse oder Betriebsvorgeschichte auslesen und im Hinblick
auf Wartung bzw. Update umprogrammieren zu können. Insbesondere kann der Inhalt eines
elektronischen Speichers einer Mikrocontrollersteuerung beispielsweise auf Betriebsstundenzahl
oder Fehlermeldungen ausgelesen werden oder mit einer aktuelleren Betriebssoftware
oder einer an einen neu eingesetzten Lampentyp angepassten Betriebssoftware beschrieben
werden.
[0016] Bei der vorliegenden Erfindung geht es bei einem weiteren Aspekt spezieller um eine
Lichtanlage, in der zumindest eine Gasentladungslampe mit vorheizbaren Elektroden
enthalten ist. Bei vielen Entladungslampentypen sind Elektroden vorheizbar, um die
Zündbedingungen zu verbessern und die Lebensdauer der Entladungslampe zu verlängern.
Ein Einschalten einer solchen Entladungslampe geschieht über einen Vorheizvorgang
und darauf folgenden Zündvorgang in der Lampe.
[0017] Die Erfindung sieht diesbezüglich vor, durch das Steuergerät an das Vorschaltgerät
einen Bereitschaftsbefehl zu schicken, auf den hin das Vorschaltgerät die Entladungslampe
in der Weise betreibt, dass es die Elektroden bei nicht brennender Entladungslampe
weiterheizt, so dass das Steuergerät durch einen Einschaltbefehl die Entladungslampe,
deren Elektroden geheizt sind, ohne Verzögerung durch ein Vorheizzeit wieder zünden
kann.
[0018] Bei manchen Anwendungen hat es sich herausgestellt, dass die durch die Vorheizzeit
bedingte Verzögerung zwischen einem Einschaltbefehl und der tatsächlichen Lichterzeugung
nachteilig sein kann. Dies betrifft insbesondere den Bereich der Bühnen- und Effektbeleuchtung,
kann jedoch auch in anderen Zusammenhängen vor allem bei komplexeren zeitlichen Steuerungsschemen
von Interesse sein.
[0019] Die Erfindung sieht dementsprechend einen Bereitschaftszustand des Vorschaltgeräts
und folglich der Entladungslampe vor, in dem die Elektroden weitergeheizt bleiben.
Das Weiterheizen erfolgt zumindest in dem Umfang, dass ein neuer Start ohne Schädigung
der Lampe und quasi ohne Zeitverzögerung möglich ist. Dieser Bereitschaftszustand
wird dadurch hervorgerufen, dass ein hierzu vorgesehener Bereitschaftsbefehl von dem
Steuergerät an das Vorschaltgerät geschickt wird. Der Bereitschaftsbefehl kann zum
einen zur Folge haben, dass das Vorschaltgerät einen nachfolgenden Ausschaltbefehl
nicht im Sinne eines vollständigen Ausschaltens sondern im Sinne eines Übergangs in
den Bereitschaftszustand umsetzt, also die Elektroden bei nicht brennender Entladungslampe
weiterheizt. Zum anderen kann der Bereitschaftsbefehl aber auch bei ausgeschalteter
Lampe empfangen werden und ein Vorheizen bzw. Heizen der Elektroden bis zum nächsten
Einschaltbefehl mit entsprechendem Sofortstart zur Folge haben. Zum Dritten, und diese
Variante ist bei der Erfindung bevorzugt, ist der Bereitschaftsbefehl gleichzeitig
ein Ausschaltbefehl, wird also an ein Vorschaltgerät einer brennenden Entladungslampe
geschickt, worauf hin die Entladungslampe erlischt, jedoch die Elektroden weitergeheizt
bleiben.
[0020] Die Erfindung hat also insgesamt den Vorteil, durch Einführen eines weiteren Befehls
und eines entsprechenden Bereitschaftszustands bei Bedarf einen quasi instantanen
Sofortstart von Entladungslampen in Lichtanlagen zu ermöglichen.
[0021] Ferner kann vorgesehen sein, dass der auf den Bereitschaftsbefehl folgende Bereitschaftszustand
bzw. Elektrodenheizvorgang zeitlich begrenzt ist und wieder abgeschaltet wird, wenn
nach einer vorgegebenen Zeit kein Einschaltbefehl oder auch erneuernder weiterer Bereitschaftsbefehl
eingegangen ist. Damit kann verhindert werden, dass der Bereitschaftzustand im Fall
einer Fehlsteuerung oder eines unerwarteten Betriebsendes der Lichtanlage unnötig
oder sogar unbegrenzt lang andauert.
[0022] Diese zeitliche Begrenzung erfolgt vorzugsweise durch das Vorschaltgerät und nicht
durch das Steuergerät. In diesem Zusammenhang kann ferner vorgesehen sein, dass bei
einem Einschaltbefehl bei dem Vorschaltgerät abgefragt wird, ob der Bereitschaftszustand,
also der Elektrodenheizvorgang, noch andauert. Dann kann abhängig von dem Ergebnis
der Abfrage vor einem Neustart ein Vorheizvorgang eingeschoben werden oder nicht.
Auch diese Abfrage erfolgt vorzugsweise durch das Vorschaltgerät selbst, es prüft
also den Zustand der von ihm betriebenen Lampe bzw. den eigenen Betriebszustand.
[0023] Ferner kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass der Bereitschaftszustand auch
vor Ablauf der zeitlichen Begrenzung oder, falls dieses Merkmal nicht vorgesehen ist,
überhaupt durch einen Bereitschafts-Aus-Befehl beendet werden kann.
[0024] Ein erfindungsgemäßes Vorschaltgerät ist entsprechend ausgestaltet, also dazu eingerichtet,
auf den erfindungsgemäßen Bereitschaftsbefehl in der geschilderten Weise zu reagieren.
[0025] Ein erfindungsgemäßes Steuergerät wiederum ist dazu ausgelegt, einen beschriebenen
Bereitschaftsbefehl abschicken zu können, sieht also den einschlägigen zusätzlichen
Befehl vor. Ferner weist eine erfindungsgemäße Lichtanlage zumindest ein entsprechendes
Vorschaltgerät und zumindest ein entsprechendes Steuergerät auf, um entsprechend dem
geschilderten Verfahren arbeiten zu können.
[0026] Bei der Installation einer erfindungsgemäßen Lichtanlage muss eine Zuordnung zwischen
den Positionen der einzelnen Lampen bzw. von einem gemeinsamen Betriebsgerät betriebenen
Lampengruppen und ihrer Adresse vorgenommen werden. Anschaulich gesprochen muss das
Steuergerät also wissen, welche Adresse anzusteuern ist, wenn eine bestimmte Lampe
oder Lampengruppe in ihrer Funktion beeinflusst werden soll.
[0027] Die Erfindung beinhaltet diesbezüglich ferner den Aspekt, dass die Vorschaltgeräte
vor der Installation in der Lichtanlage mit für die jeweiligen Vorschaltgeräte individuellen,
von außen signaltechnisch ansprechbaren Codes versehen sind, diese Codes während der
Installation der Lichtanlage ausgelesen und dem Steuergerät eingegeben werden, so
dass sie durch das Steuergerät den Installationspositionen der jeweiligen Vorschaltgeräte
zuzuordnen sind, das Steuergerät den jeweiligen Vorschaltgeräten jeweilige Ansteueradressen
zur Ansteuerung zuweist und das Steuergerät die Vorschaltgeräte unter Benutzung der
Ansteueradressen steuert.
[0028] Daneben bezieht sich die Erfindung aber auch auf eine entsprechend hergestellte und
in Betrieb genommene Lichtanlage sowie schließlich auf ein Herstellungsverfahren für
ein Vorschaltgerät, bei dem das Vorschaltgerät in einer an die Erfindung angepassten
Weise mit einem von außen signaltechnisch ansprechbaren Code versehen wird.
[0029] Der wesentliche Punkt liegt hier in der individuellen Codierung von Vorschaitgeräten,
um sie beim Installieren der Lichtanlage voneinander unterscheidbar zu machen. Konventionellerweise
sind die Vorschaltgeräte - ob nun für sich oder bereits als Modul mit Lampe ausgeführt
- untereinander im Prinzip ununterscheidbar. Daher muss der Installateur beispielsweise
bei der Zuordnung einer Vorschaltgerätadresse in dem Steuergerät über das Steuergerät
das entsprechende Vorschaltgerät ansteuern und tatsächlich prüfen, welche Lampe oder
Lampen eingeschaltet worden ist/sind. Erst darüber kann die Zuordnung zwischen Adresse
und Position in der Lichtanlage erfolgen.
[0030] Dies kann bei größeren Lichtanlagen oder bei über mehrere Räume oder gar Gebäude
verteilten Lichtanlagen außerordentlich mühsam sein.
[0031] Demgegenüber sieht die Erfindung vor, dass während der Installation der Lichtanlage,
d. h. während der Montage des Vorschaltgeräts, der Code ausgelesen, also in irgendeiner
Weise erfasst wird, um ihn zusammen mit der Installationsposition dem Steuergerät
eingeben zu können. Beispielsweise kann der Installateur bei der Montage des Vorschaltgeräts
einen darauf geschriebenen Code abschreiben und einen entsprechend mit Codes bezifferten
Installationsplan erstellen, der während der Programmierung des Steuergeräts verwendet
werden kann. Er kann jedoch auch den Code in eine Datei abtippen oder beispielsweise
mit einem Barcodeleser auslesen oder in anderer Weise datentechnisch oder elektrisch
erfassen. Wenn nun das Steuergerät programmiert wird, existiert bereits eine Zuordnung
zwischen den Codes der Vorschaltgeräte und ihren Positionen in der Lichtanlage, weil
der Installateur diese Zuordnung bereits bei der Montage der Vorschaltgeräte, also
zu diesem Zeitpunkt in Kenntnis der Positionen der Lichtanlage, vorgenommen hat.
[0032] Das Steuergerät muss nunmehr den jeweiligen Vorschaltgeräten lediglich Ansteueradressen
zuweisen, welche auch die Codes selbst sein könnten und künftig die Vorschaltgeräte
mit diesen Ansteueradressen adressieren und steuern.
[0033] Vorstehend wurde von Vorschaltgeräten und nicht von Lampen gesprochen, obwohl in
der Lichtanlage letztlich der Lampenbetrieb gesteuert werden soll. Allerdings sind
reine Lampen ohne Vorschaltgerät per se nicht adressierbar. Es wird davon ausgegangen,
dass der Begriff Vorschaltgerät hier die sozusagen unmittelbar den Lampen zugeordneten
Betriebsgeräte meint, also solche Geräte, die lediglich über elektrische Leitungen
oder andere einfache elektrische Einrichtungen ohne eigene datentechnische Funktion
und Bedeutung, an die Lampen angeschlossen sind. In diesem Sinn ist also von direkt
an die Lampen angeschlossenen Vorschaltgeräten die Rede.
[0034] Dem steht nicht im Wege, dass auch indirekt an die Lampen angeschlossene Geräte,
also solche, die ihrerseits wiederum über Vorschaltgeräte mit den Lampen verbunden
sind, adressiert und in der erfindungsgemäßen Weise codiert werden können.
[0035] Die Verbindungen zwischen dem Steuergerät und den Vorschaltgeräten können im Übrigen
leitungslos sein, also etwa auf Funkstrecken beruhen. Ferner ist der Begriff Lichtanlage
hier sehr allgemein zu verstehen und beschränkt sich nicht auf Beleuchtungen im klassischen
Sinn, also die eingangs erwähnten Beispiele der Raum- oder Außenbeleuchtung mit konventionellen
Lampen. Vielmehr können z. B. auch LED-Anwendungen erfindungsgemäß installiert werden,
sofern entsprechende Steuergeräte und Vorschaltgeräte vorliegen. Der Begriff "von
außen signaltechnisch ansprechbar" ist ebenfalls allgemein zu verstehen und kann zum
einen bedeuten, dass die Codes in den Vorschaltgeräten von außen ausgelesen werden
können, so dass das Steuergerät oder ein Servicegerät abfragen kann, welchen Code
ein Vorschaltgerät hat. "Ansprechbar" kann aber auch bedeuten, dass die Vorschaltgeräte
codespezifisch selektierbar sind, sich also das entsprechende Vorschaltgerät "angesprochen
fühlt", wenn ein Ansteuerbefehl mit dem zutreffenden Code empfangen wird.
[0036] Das erfindungsgemäße Verfahren hat somit den Vorteil einer klaren und vergleichsweise
wenig arbeitsaufwendigen Installation und Adresszuordnung. Diese Vorteile gelten natürlich
auch für die entsprechend hergestellte und in Betrieb genommenen Lichtanlage. Durch
ihre Anwendbarkeit in dem geschilderten Herstellungsverfahren übertragen sich diese
Vorteile ferner auf die passenden Vorschaltgeräte und damit auf ein Herstellungsverfahren
für ein Vorschaltgerät bei dem ein in der oben stehenden Weise in einer adressbehaftet
gesteuerte Lichtanlage integrierbares Vorschaltgerät mit einem von außen signaltechnisch
ansprechbaren Code im oben stehenden Sinn versehen wird.
[0037] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Codes der Vorschaltgeräte
über Leitungen an den Vorschaltgeräten von außen ansprechbar sind, welche Leitungen
die Vorschaltgeräte an dem Steuergerät anschließen. Diese Leitungen können neben klassischen
elektrischen Leitungen allerdings auch optische Leitungen, etwa Glasfaserleitungen,
sein.
[0038] Die in den Vorschaltgeräten enthaltenen Codes können dort vorzugsweise in einem Halbleiterspeicher
abgelegt sein. Ferner können sie erfindungsgemäß vorzugsweise optisch ablesbar auf
dem Vorschaltgerät angebracht sein, also etwa in der beschriebenen Weise als Barcodeaufdruck
oder -aufkleber oder als alphanumerische Beschriftung.
[0039] Ein besonders bevorzugter Anwendungsfall der Erfindung sieht Entladungslampen und/oder
LEDs als Lampen vor, wobei natürlich daneben auch andere Lampentypen auftreten können.
Entladungslampen und LEDs bzw. LED-Module sind innerhalb von Lichtanlagen i. d. R.
nicht ohne Vorschaltgeräte betreibbar. Allerdings können auch Relais oder Dimmer für
Glühlampen Vorschaltgeräte im Sinne der Erfindung sein.
[0040] Komplexere Steuermöglichkeiten bei Lichtanlagen sind vor allem im Bereich der Innenraumbeleuchtung
gefragt, so dass sich die Erfindung bevorzugt auf diesen Bereich richtet. Beispiele
sind Konferenz- und Veranstaltungsräume, Theater und dgl..
[0041] Die erfindungsgemäße Lichtanlage kann ihrerseits Teil eines größeren Systems sein,
das Steuergerät kann also seinerseits an ein Gebäudesteuersystem im Sinn einer allgemeineren
Haustechniksteuerung angeschlossen und durch dieses System gesteuert sein. Die mit
der erwähnten Adressierung verbundenen Funktionsbefehle können dabei natürlich letztlich
durch das Gebäudesteuersystem erzeugt und durch das Lichtanlagensteuergerät lediglich
in die Lichtanlage eingegeben werden.
[0042] Die Erfindung ermöglicht es auch in besonders einfacher Weise, eine bestehende Lichtanlage
aufzurüsten. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst also auch den Fall, dass eine
bestehende Lichtanlage durch Hinzufügen zumindest eines Vorschaltgeräts erweitert
und damit in der erweiterten Form hergestellt wird. Dabei ist sowohl der Fall denkbar,
dass die vorherige kleinere Lichtanlage bereits erfindungsgemäß konzipiert war, als
auch der Fall, dass durch entsprechende Nachrüstung oder Ersetzung des Steuergeräts
eine konventionelle Lichtanlage mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kompatibel gemacht
wird. Die konventionelle kleinere Lichtanlage verfügt dann ja bereits über eine Adresszuordnung,
so dass die Vorteile der Erfindung für die vorliegende oder auch zukünftige Erweiterungsstufen
genutzt werden können.
[0043] Eine einfache und gerade im Fall von späteren Fehlersuchen, Reklamationen oder von
statistischer Datenerfassung vorteilhafte Art der Codierung der Vorschaltgeräte besteht
darin, dass der Code Datum und/oder Ort der Fertigung des Vorschaltgeräts und/oder
Angaben über den Vorschaltgerätetyp, den anschließbaren Lampentyp oder die anschließbare
Lampenanzahl enthält oder auch nur ausschließlich aus diesen Angaben besteht. Auch
beim späteren Nachrüsten beispielsweise von Softwareupdates in Mikrocontrollersteuerungen
oder bei der Suche von auszutauschenden oder zu überprüfenden Anlagenteilen können
in dieser Weise die betroffenen Vorschaltgeräte besonders einfach selektiert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0044]
- Fig. 1
- zeigt ein schematisches Blockschaltbilds eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts.
- Fig. 2
- zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Lichtanlage.
- Fig. 3
- zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lichtanlage.
- Fig. 4
- zeigt das Vorschaltgerät aus Fig. 1 von außen.
- Fig. 5a - 5c
- zeigt schematisch den Wortaufbau von Steuerbefehlen gemäß der Erfindung.
- Fig. 6
- zeigt schematische Zeitverlaufsdiagramme zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Bereitschaftszustands.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
[0045] Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines anschaulichen Ausführungsbeispiels näher
erläutert, wobei auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen wird. Dabei bezieht sich
die Offenbarung, wie auch die vorstehende Beschreibung bereits, sowohl auf den Vorrichtungscharakter
als auch auf den Verfahrenscharakter der Erfindung. Die Einzelmerkmale können auch
in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
[0046] Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts
für eine Entladungslampe in einer Lichtanlage.
[0047] Die mit 2 bezifferte Entladungslampe wird durch das mit 1 bezifferte eiektronische
Vorschaltgerät gestartet und betrieben und weist insbesondere vorheizbare Elektroden
auf. Das elektronische Vorschaltgerät (im Folgenden der Kürze halber EVG) weist einerseits
einen Netzanschluss 31 zum Anschließen einer Netzversorgungsleitung 32 und andererseits
einen Steueranschluss 41 zum Anschließen einer Steuerleitung 42 auf.
[0048] Im Folgenden werden an sich konventionelle Einrichtungen nur kursorisch beschrieben,
weil der Fachmann ihren technischen Aufbau ohnehin kennt und sie für das Verständnis
der Erfindung nur von untergeordneter Bedeutung sind.
[0049] Der Netzanschluss 31 führt über ein Funkschutzfilter 11 und einen Gleichrichter mit
Leistungsfaktorkorrekturschaltung (PFC-Schaltung) zu einem Glättungskondensator 13,
der einen Wechselrichter 14, etwa mit Halbbrückentopologie, mit Gleichspannungsleistung
versorgt. Der Wechselrichter 14 enthält im Wesentlichen die Funktionsblöcke Lampenschaltung
14a und Heizschaltung 14b und ist über einen Transformator 15 mit Abgriffen für das
Heizen der Elektroden (wie grafisch angedeutet) an die Lampe 2 angeschlossen.
[0050] Andererseits ist der Steueranschluss 41 an eine digitale elektronische Schnittstelle
17 angeschlossen und liefert über diese ein Steuersignal an einen Mikrocontroller
16 mit Speicher 16a. Dieser Mikrocontroller 16 dient zur Steuerung des Wechselrichters,
d. h. letztlich zur Steuerung des Lampenbetriebs einschl. Vorheizen, Zündung und Dimmfunktion.
[0051] Fig. 2 zeigt wiederum in schematisierter Weise eine erfindungsgemäße Lichtanlage,
wobei mit 1-11 bis 1-n und 1-21 bis 1-m EVGs des in Fig. 1 dargestellten Typs und
mit 2-11 bis 2-n und 2-21 bis 2-m daran angeschlossene Entladungslampen entsprechend
der Lampe 2 aus Fig. 1 bezeichnet sind. Die etwa in der Mitte der Fig. 2 eingezeichnete
gestrichelte Horizontale teilt symbolisch einen darüber befindlichen ersten Raum von
einem darunter befindlichen zweiten Raum. Ein Teil der EVGs und Lampen befindet sich
aiso in dem ersten und ein anderer Teil in dem zweiten Raum. In der Realität sind
natürlich weitere Räume und ggf. auch weitere EVGs und Lampen vorgesehen, so dass
man sich Fig. 2 nach unten fortgesetzt denken kann. Im linken Bereich sind mit 7a
und 7b Bedienelemente zur Bedienung der Lichtanlage vorgesehen, wobei die Bedienelemente
an zwei Steuergeräte 3a und 3b angeschlossen sind. Beide Steuergeräte befinden sich
bei diesem Beispiel in dem ersten Raum. Dort befinden sich auch die Bedienelemente
7a und 7b oben links. Jedoch findet sich ein gleichartiges zweites Bedienelement 7a,
das mit dem oberen Bedienelement 7a zusammengeschaltet ist und identische Funktionen
aufweist, weiterhin auch in dem zweiten Raum. Das Steuergerät 3a erfüllt also Funktionen,
die von beiden Räumen aus bedient werden können, während das Steuergerät 3b nur im
ersten Raum zugänglich ist.
[0052] Die Steuergeräte 3a und 3b sind mit Steuersignalausgängen an zwei Bussignalleitungen
42 angeschlossen, deren Abzweige der in Fig. 1 eingezeichneten Steuerleitung 42 entsprechen.
Die Steuersignalleitung 42 ist also zweipolig und als reine Busleitung ausgeführt,
weil an ihr beide Steuergeräte 3a und 3b sowie sämtliche EVGs angeschlossen sind.
Die jeweilige Netzleistungversorgung 32 der EVGs ist in Fig. 2 nicht eingezeichnet
und erfolgt nach für die Erfindung nicht interessierenden Prinzipien lokal. Damit
ist klar, dass über die Bedienelemente und Steuergeräte Funktionen der einzelnen Lampen
bzw. EVGs rein signaltechnisch über eine Busleitung 42 steuerbar sind, wobei auf die
Steuersignale im Einzelnen noch näher eingegangen wird.
[0053] Fig. 3 zeigt eine Alternative zu Fig. 2, wobei identische Bezugsziffern entsprechende
Elemente bezeichnen. Der Unterschied zu der Ausführungsform aus Fig. 2 besteht darin,
dass hier ein Steuergerät 3 zur Eingabe von Steuerbefehlen in die Steuersignalleitung
42 verwendet wird, das seinerseits Befehle über ein Bussystem in Form der symbolischen
Leitung 6 eines allgemeineren Gebäudetechniksteuerungssystems empfängt. Das Steuergerät
3 bezeichnet hier also die Schnittstelle bzw. das Gateway zwischen dem links davon
durch die Leitung 6 dargestellten Gebäudetechniksteuerungssystem und der eigentlichen
mit dem Steuergerät 3 beginnenden Lichtanlage. Die Konstruktion des Gebäudetechniksteuerungssystems
und insbesondere die Befehlseingabe sind hier nicht näher dargestellt; es geht lediglich
darum, zu demonstrieren, dass die erfindungsgemäße Lichtanlage in ein solches System
integriert sein kann.
[0054] Fig. 4 zeigt ein konkretes Beispiel für ein EVG 1 gemäß den Fig. 1 - 3. Dabei ist
ein quaderförmiges Blechgehäuse dargestellt, in dem die anhand Fig. 1 näher erläuterte
Schaltung untergebracht ist. Links erkennt man den Netzanschluss 31 und den Steueranschluss
41; rechts sind vier Einzelanschlüsse für die Lampe 2 eingezeichnet, jedoch nicht
beziffert. Das EVG 1 kann über links und rechts außen erkennbare Ausnehmungen leicht
in Leuchten befestigt werden.
[0055] Insbesondere weist das EVG 1 aus Fig. 4 einen Aufdruck 8 mit einem Barcode und einer
alphanumerischen Wiedergabe des entsprechenden Codes auf. Hierbei handelt es sich
um die bereits in der Beschreibungseinleitung erläuterte individuelle Codierung des
einzelnen EVGs, die vom Installateur bei der Installation der Lichtanlage aus Fig.
2 oder 3 oder beim Nachrüsten des EVGs 1 in eine bestehende Lichtanlage über einen
Barcodeleser oder durch Abtippen erfasst werden kann. Der entsprechende Code ist in
dem in Fig. 1 dargestellten Halbleiterspeicher 16a des Mikrocontrollers 16 in dem
EVG abgelegt. Er spiegelt Herstellungsort, -zeit und -linie (im Werk) des EVGs wieder
und kann zudem Angaben über den Gerätetyp enthalten, etwa über die Zahl der Lampenausgänge
und betreibbare Lampentypen.
[0056] Der Installateur kann nun in einem entsprechend erzeugten Installationsplan auf Papier
und/oder einer entsprechenden Datei (Einlesen durch einen Barcodeleser oder Eintippen
beispielsweise in ein Notebook) zwischen der durch seine Installation vorgegebenen
Position des einzelnen EVGs 1 in der Lichtanlage gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 (also ob
es sich dort z. B. um das EVG 1-12 zu der Entladungslampe 2-12 beispielsweise hinten
rechts an der Decke des ersten Raums oder um das EVG 1-21 zu der Entladungslampe 2-21
beispielsweise an der flurseitigen Wand des zweiten Raums handelt), und den Codes
8 eine Zuordnung herstellen und diese Datenbasis dem Programmierer der Steuergeräte
3 zur Verfügung stellen. Bei der Programmierung wird nun dem oder den Steuergerät/en
mitgeteilt, welcher EVG-Code 8 welcher Position entspricht. Über den EVG-Code 8 ist
das entsprechende EVG 1 dann signaltechnisch ansprechbar, d. h. reagiert auf entsprechende
Befehle mit der richtigen Codeeingabe oder gibt den Code auf allgemeine Anfrage an
das Steuergerät aus. Das Steuergerät kann daher den jeweiligen EVGs 1 bzw. Codes 8
interne Steueradressen zuweisen (im Prinzip auch die bestehenden Codes 8 als Adressen
verwenden).
[0057] Fig. 5a und 5b zeigen schematisch den Wortaufbau (frame) von Steuerbefehlen zwischen
den Steuergeräten 3 und EVGs 1 gemäß den beiden biphasencodierten Protokollen. In
der Fig. 5c ist die Biphasencodierung erläutert, wobei die linke abfallende Flanke
von dem hochliegenden Pegel zum niedrigen Pegel der logischen 1 und die rechte komplementäre
steigende Flanke der logischen 0 entsprechen soll.
[0058] Das obere Protokoll 1 entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel dem bereits erwähnten
DALI-Protokoll und besteht aus einem Startbit (logisch 1) sowie nachfolgend 16 Informationsbits
Nr. 15-0 sowie schließlich einem Stopbit, das einem über zwei Bitlängen (eingezeichnet
als T
BIT) andauernden Hochpegel entspricht. MSB und LSB stehen dabei für das signifikanteste
bzw. am wenigsten signifikante Bit.
[0059] Darunter ist das zweite Protokoll, nämlich ein im vorliegenden Fall OSRAMspezifisches
Kommunikationsprotokoll, eingezeichnet, das im Startbit dem DALI-Protokoll 1 entspricht,
jedoch eine um ein Bit verlängerte Wortlänge und ein im Pegel inverses Stopbit aufweist.
Die EVGs 1 können also sowohl anhand der Wortlänge als auch anhand der Natur des Stopbits
eindeutig feststellen, ob es sich um einen DALI-Befehl oder um einen OSRAMspezifischen
Befehl handelt.
[0060] Damit ist es insbesondere möglich, unabhängig von dem Funktionieren und Betrieb der
DALI-Kommunikation zwischen den Steuergeräten 3 und EVGs 1 herstellerspezifische Zusatz-Befehle
oder Abfragen sowie Programmierungsvorgänge in den dargestellten Lichtanlagen vorzunehmen.
[0061] Fig. 6 schließlich zeigt eine der verschiedenen Nutzungsmöglichkeiten des zusätzlichen
Kommunikationsprotokolls, nämlich mit einem herstellerspezifischen Bereitschaftsbefehl.
Links sind die Bedeutungen der horizontal laufenden Diagrammlinien eingetragen, wobei
ein hochliegender Pegel der Linie ein "Eingeschaltetsein" und ein tiefliegender Pegel
ein "Ausgeschaltetsein" bedeutet. In dem dargestellten Diagramm beginnt der von links
nach rechts laufende Zeitablauf also mit einem Ausgeschaltetsein des Bereitschaftsmodus.
[0062] Von links beginnend folgt zuerst mit einem Einbefehl ein Wendelvorheizungszustand
für die Zeitdauer T
P, auf welche Zeitdauer eine Zündung und damit ein Lampenbetrieb (unterste waagrechte
Linie im Diagramm springt auf "ein") folgt. Während des nun für eine bestimmte Zeit
dauernden Lampenbetriebs erfolgt ein erfindungsgemäßer Bereitschaftsbefehl (oberste
Linie springt auf "ein"), der den Lampenbetrieb an sich zunächst nicht ändert. Er
hat aber zur Folge, dass der nach einer wiederum unbestimmten, jedoch nicht über einer
bestimmten Maximaldauer liegende Zeit, folgende Ausbefehl zwar zum einen zu einem
Ende des Lampenbetriebs, aber andererseits gleichzeitig zu einem Wiedereinschalten
der Wendelheizung führt. Folgt nun nach einer bestimmten Zeit, wiederum nicht über
einer bestimmten Maximalzeit, ein neuer Einbefehl, so kann die Lampe im Gegensatz
zu dem ersten Einbefehl (ganz links) sofort wieder zünden, ohne eine neue Vorheizphase
T
P abwarten zu müssen.
[0063] In dem dargestellten Beispiel folgt während des Eingeschaltetseins ein neuer Bereitschaftsbefehl,
der wiederum zu einem Übergang in den Bereitschaftszustand, also in die Wendelheizung,
nach dem nächsten Ausbefehl und dem gleichzeitigen Lampenbetriebsende führt. Bei diesem
Beispiel soll jedoch nach einer weiteren bestimmten Zeit der Bereitschaftszustand,
also die Wendelheizung, enden, weil entweder nach dem Bereitschaftsbefehl oder nach
dem Ausbefehl eine über einer bestimmten vorgegebenen Maximalzeit liegende Zeitspanne
abgelaufen ist oder ein Befehl zum Beenden des Bereitschaftszustands empfangen wurde.
Die Wendelheizung erlischt also. Folglich muss, wie ganz rechts eingezeichnet, beim
nächsten Einbefehl wieder eine Wendelvorheizung erfolgen.
[0064] Insgesamt ist die Lichtanlage damit in der Lage, durch Einschalten eines Bereitschaftszustands
durch den mit dem zweiten Protokoll zur Verfügung gestellten Bereitschaftsbefehl einen
sofortigen Neustart der Lampe praktisch ohne Zeitverzögerung zu ermöglichen. Dies
kommt erfindungsgemäßen Lichtanlagen vor allem im Bereich der Effektbeleuchtung zu
Gute.
1. Elektronisches Vorschaltgerät (1) für eine Lampe (2), bei dem der Betrieb der Lampe
(2) durch digitale Ansteuerung des Vorschaltgeräts (1) mit einem Kommunikationsprotokoll
gesteuert werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät (1) zur digitalen Ansteuerung mit wenigstens zwei Kommunikationsprotokollen
ausgelegt ist.
2. Gerät (1) nach Anspruch 1, welches, beim Empfang von Ansteuersignalen feststellen
kann, welchem Kommunikationsprotokoll die Ansteuersignale entsprechen, und die Ansteuersignale
dem festgestellten Kommunikationsprotokoll entsprechend auswerten kann.
3. Steuergerät (3) zur Steuerung von elektronischen Vorschaltgeräten (1) für Lampen (2),
durch welches Steuergerät (3) der Betrieb der Lampe (2) durch digitale Ansteuerung
des Vorschaltgeräts (1) mit einem Kommunikationsprotokoll gesteuert werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3) zur digitalen Ansteuerung mit einem zweiten Kommunikationsprotokoll
ausgelegt ist.
4. Gerät (3) nach Anspruch 3, welches zeitgleich Ansteuersignale entsprechend dem ersten
Kommunikationsprotokoll und Ansteuersignale entsprechend dem zweiten Kommunikationsprctokoll
versenden kann.
5. Gerät (1, 3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das erste und das zweite
Kommunikationsprotokoll ein identisches Startbit aufweisen.
6. Gerät (1, 3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das erste und das zweite
Kommunikationsprotokoll verschiedene Wortlängen aufweisen.
7. Gerät (1, 3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das erste und das zweite
Kommunikationsprotokoll verschiedene Stopbits aufweisen.
8. Gerät (1, 3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das erste und das zweite
Kommunikationsprotokoll biphasen-codiert sind.
9. Lichtanlage mit einem elektronischen Vorschaltgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2 auch
in Verbindung mit einem der Ansprüche 5-8.
10. Lichtanlage mit einem Steuergerät (3) nach Anspruch 3 auch in Verbindung mit einem
der Ansprüche 4-8, und auch in Verbindung mit Anspruch 9.
11. Verfahren zum Programmieren von Geräten (1, 3) nach einem der Ansprüche 1-8, bei dem
mit dem zweiten Kommunikationsprotokoll der Inhalt eines Speichers (16a) des elektronischen
Vorschaltgeräts (1) gelesen und/oder geschrieben wird.