Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, wie beispielsweise ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) für Gasentladungslampen, wobei das Betriebsgerät eine Regel- und/oder Steuereinheit aufweist, der analoge, im Gerät selbst abgegriffene Betriebsparametersignale wie beispielsweise Lampenstrom und/oder Lampenspannung sowie extern zugeführte Steuersignale zuführbar sind, wobei die Signale durch einen Analog/Digital-Wandler zur Weiterverarbeitung aufbereitet (umgesetzt) werden.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Regel- und/oder Steuereinheit zur Verwendung in einem derartigen Betriebsgerät, auf ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Betriebsgeräts für Leuchtmittel sowie auf ein Computersof tware-Programmprodukt zur Implementierung derartiger Verfahren.
Insbesondere im Bereich elektronischer Vorschaltgeräte (EVGs) für Gasentladungslampen (Niederdruck- und Hochdrucklampen), aber auch im Bereich anderer Betriebsgeräte für Leuchtmittel (Leuchtdioden, Halogenlampen etc.) wird eine fortschreitende Digitalisierung und entsprechend zur Verringerung des analogen Anteils der Bauelemente in einem derartigen Betriebsgerät angestrebt. Der Grund dafür sind die Vorteile digitaler Schaltungen bezüglich einer robusteren und definierten Steuerung sowie einer einfachen Umsetzung vom Entwurf hin zur Implementierung. Weiterhin können derartige Digitalschaltungen Software-Simulationen nahezu mit 100 % Zuverlässigkeit vorab getestet werden. Erst wenn ein solcher Softwaretest erfolgreich ist, wird dann die Schaltung mit einem entsprechenden Kostenaufwand beispielsweise in einem ASIC implementiert. Einmal aufgefundene schaltungstechnische Lösungen auf diesem Bereich können auch leicht auf nächstfolgende Chipgenerationen übertragen werden.
Ein großer Bestandteil an analogen Bauteilen besteht zur Zeit noch im Bereich von elektronischen Vorschaltgeräten im Bereich der Analog/Digital-Wandler (ADC), denen ja jeweils eine analoge Referenzspannung zugeführt werden muß.
Aus der
Die
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen A/D-Wandler zur Verwendung in einem Betriebsgerät für Leuchtmittel noch effektiver einzusetzen.
Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhälngen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
Die Erfindung setzt dabei an der Stelle an, daß durch eine besonders effektive Ausnutzung eines A/D-Wandlers die Anzahl der Analogbauteile sowie der notwendigen analogen Referenzspannungen verwendet werden kann. Die Erfindung zielt dabei insbesondere auf eine Verringerung der notwendigen Anzahl derjenigen A/D-Wandler, die für die Auswertung von intern abgegriffenen Betriebsparametern und/oder extern zugeführten analogen Steuersignalen wie bspw. Dimmwerten notwendig sind. Außerhalb dieses Bereichs kann auch ein erfindungsgemäßes Gerät selbstverständlich weitere Komparatoren ("1 Bit-A/D-Wandler) oder A/D-Wandler aufweisen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein elektronisches Vorschaltgerät für Gasentladungslampen vorgeschlagen. Das Betriebsgerät weist dabei eine Regel- und/oder Steuereinheit auf, der Betriebsparametersignale (einschliesslich zugeführter analoger Steuersignale) zuführbar sind, die durch einen Analog/Digital-Wandler umgesetzt werden. Dabei ist (im Betrieb) wenigstens eine Eigenschaft des Analog/Digital-Wandlers zur Anpassung an die Betriebsparametersignale, die gerade umgesetzt werden sollen, einstellbar.
Dem Analog/Digital-Wandler können eingangsseitig wenigstens zwei unterschiedliche analoge Betriebsparametersignale im Zeitmultiplex-Verfahren zugeführt werde. Der Analog/Digital-Wandler kann dabei zur Anpassung auf diese analogen Betriebsparametersignale einstellbar sein.
Insbesondere kann der Analog/Digital-Wandler hinsichtlich Abtastgeschwindigkeit ("Sampling Rate") und/oder Auflösung einstellbar sein.
Insbesondere können vorab definierte unterschiedliche Kombinationen an Abtastgeschwindigkeit/Auflösung des Analog/Digital-Wandlers (ADC) auswählbar sein.
Die Einstellung des Analog/Digital-Wandlers kann durch die Regel- und/oder Steuereinheit erfolgen, die gegebenenfalls auch die Ansteuerung des eingangsseitigen Zeitmultiplex-Betriebs des Analog/Digital-Wandlers übernehmen kann.
Insbesondere kann ein einziger Analog/Digital-Wandler für die Verarbeitung sämtlicher Betriebsparametersignale und/oder extern zugeführten Steuersignalen des Betriebsgerät vorgesehen sein.
Die Regel- und/oder Steuereinheit kann funktionell mit einem Speicher verbunden sein, in dem Steuerdaten abgelegt sind.
Das Betriebsgerät kann eine Schnittstelle zur drahtlosen und/oder drahtgebundenen Programmierung aufweisen.
Im übrigen ist der Aspekt, daß ein einziger Analog/Digital-Wandler für die Verarbeitung sämtlicher Betriebsparametersignale des Betriebsgeräts zuständig ist, unabhängig von der Einstellbarkeit des Analog/DigitalWandlers zu betrachten.
Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sollen nunmehr bezugnehmend auf die einzige Figur der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.
Wie in der Figur dargestellt kann das erfindungsgemäße Betriebsmittel für Leuchtmittel bspw. ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) mit einem eingangsseitigen HF-Filter und Gleichrichter 1 sein. In an sich bekannter Weise kann die gefilterte, gleichgerichtete eingangsseitige Spannung dann durch einen Hochsetzsteller aufweisend einen steuerbaren Schalter 2 sowie eine Diode 3 auf eine im Vergleich zur eingangsseitigen Spannung höhere DC-Busspannung 4 umgesetzt werden. Das Ein-/Ausschaltverhalten des steuerbaren Schalters 2, der beispielsweise ein MOSFET sein kann, wird durch ein Steuersignal 23 von einer Regel-/Steuereinheit 12 angesteuert, die weiter unten im Detail erläutert werden wird.
Zur Glättung der Busspannung 4 ist üblicherweise ein Speicherkondensator 11 vorgesehen. Die an diesem Speicherkondensator 11 anliegende geglättete Busspannung wird von einem Wechselrichter mit zwei ansteuerbaren Schaltern 5, 6 auf eine hochfrequente Wechselspannung umgesetzt. Die hochfrequente Wechselspannung wird dabei am Mittenpunkt 7 des Wechselrichters, d.h. am Verbindungspunkt zwischen der beiden Schaltern 5, 6 abgegriffen, die wie gesagt abwechselnd getaktet werden und dazu von der Regel-/Steuereineheit 12 mit entsprechend getakteten Ansteuersignalen 24 bzw. 25 versorgt werden.
Die beiden Schalter 5, 6 bilden also eine Halbbrückenschaltung. Die an dem Mittenabgriff des Wechselrichters 5, 6 entstehende hochfrequente Wechselspannung wird dann einem Lastkreis aufweisend eine Serienschaltung aus einem Induktivität 8 und einem Kondensator 9 zugeführt, wobei dieser Serienresonanzschaltung das Leuchtmittel, wie beispielsweise die Gasentladungslampe 10, parallel geschaltet ist.
Wie aus dem Stand der Technik an sich bekannt können bei einem derartigen Vorschaltgerät analoge Betriebsparametersignale an einer Vielzahl an Punkten abgegriffen werden. Diese Punkte sind in der Figur mit bis H gekennzeichnet. Diese Punkte stellen nichtbeschränkende Beispiele dar. Weiterhin müssen in einer erfindungsgemässen Schaltung natürlich auch nicht alle potentiell möglichen Betriebsparametersignale vorliegen.
Mit A ist dabei die Stromaufnahme bei eingeschaltetem Schalter 2 des Hochsetzstellers gekennzeichnet.
Mit B ist die Busspannung (Zwischenkreisspalnnung) bezeichnet.
Mit C ist die gleichgerichtete und gefilterte eingangsseitige Netzspannung bezeichnet.
Mit D ist der Strom durch den Wechselrichter bezeichnet.
Mit E ist die Mittelpunktspannung an den Wechselrichter bezeichnet.
Mit F ist der Strom durch die Leuchtmittel (Gasentladungslampe) gekennzeichnet.
Mit G ist die Spannung an dem Leuchtmittel (Lampenspannung) bezeichnet.
Mit H ist als ein Beispiel für ein extern zugeführtes Steuersignal das Signal an dem Schnittstelleneingang 22 bezeichnet.
Weiterhin können alternativ oder zusätzlich analoge Steuersignale von Aussen zuführbar sein.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden wenigstens zwei unterschiedliche der oben angeführten Betriebsparametersignale und/oder Steuersignale eingangsseitig 26 der Regel- und/oder Steuereinheit 12 zugeführt. In der Regel- und/oder Steuereinheit 12 ist ein Zeitmultiplexbaustein vorgesehen, der abhängig von einem Steuersignal 14 einer zentralen Steuereinheit 15 innerhalb der Regel- und/oder Steureinheit 12 dasjenige analoge Betriebsparametersignal S1 ... SN auswählt, das einem Analog/Digital-Wandler 17 zugeführt werden soll.
Der Analog/Digital-Wandler 17 setzt das gerade von dem Zeitmultiplexbaustein 13 angewählte analoge Betriebsparametersignal in ein digitales Signal 19 um und führt dieses der zentralen Steuereinheit 15 zu. Diese zentrale Steuereinheit 15 kann dann die nunmehr digital vorliegenden Betriebsparametersignale bspw. mittels eines Regelalgorithmus verarbeiten und abhängig von der Verarbeitung der digitalisierten Betriebsparametersignale die entsprechend berechneten Steuersignale 23, 24 und 25 ausgeben.
Wie aus der Figur schematisch ersichtlich weist die erfindungsgemäße Schaltung zur Umsetzung der zurückgeführten Betriebsparametersignale des elektronischen Vorschaltgeräts nur noch einen einzigen Analog/Digital-Wandler 17 auf, so daß dementsprechend auch nur eine einzige analoge Referenzspannung 18 für diesen Analog/Digital-Wandler 17 vorgesehen sein muß.
Die zentrale Steuereinheit 15 kann darüber hinaus noch dazu vorgesehen sein, mittels eines Ansteuersignals 16 wenigstens eine Eigenschaft des Analog/Digital-Wandlers 17 einzustellen (Englisch "Performance Scaling"). Es liegt also ein adaptiver Analog/Digital-Wandler 17 vor. Die einzustellende Eigenschaft kann beispielsweise die Abtastgeschwindigkeit, die Reihenfolge der Abtastung und/oder die Auflösung des Analog/Digital-Wandlers 17 sein.
Allgemein erfolgt also eine von dem Betriebszustand der Leuchte abhängige Abtastung der zurückgeführten analogen Betriebsparametersignale.
Als Analog/Digital-Wandler kann insbesondere ein sogenannter Nachführ-Wandler (Engl. "Tracking ADC") verwendet werden, der durch Erhöhen bzw. Erniedrigen eines digitalen Zählers den aktuellen Zählerstand einem anliegenden Analogsignal nachführt, indem der aktuelle Zählerstand wieder in ein analoges Signal umgesetzt, das mit dem eingangseitig anliegenden Analogsignal verglichen wird. Der Zählerstand wird dann abhängig voh dem Vorzeichen des Vergleichergebnis erhöht bzw. erniedrigt.
Derartige Tracking-ADCs sind grundsätzlich bekannt und für weitere Details wird auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass mittels des Ansteuersignals 16 der Messablauf des Analog/DigitalWandlers 17 veränderbar ist. Bspw. kann der Messablauf dahingehend einstellbar sein, dass innerhalb einer laufenden Messung eine andere, kurzzeitige Messung durchgeführt wird, um danach wieder die erstgenannte Messung wieder fortzuführen und abzuschliessen. Bspw. kann eine konstante DC-Spannung mit hoher Genauigkeit und niedriger Geschwindigkeit gemessen werden, wobei in diese Messing, d.h. die A/D-Umwandlung und die Filterung, eine andere, schnelle Messung eingeschoben werden kann. Gleichzeitig mit der Veränderung des Messablaufs können natürlich auch andere Eigenschaften des Analog/DigitalWandlers 17 eingestellt werden, insbesondere die Abtastgeschwindigkeit und/oder die Auflösung.
Diese Einstellung der Eigenschaften des A/D-Wandlers 17 durch das Steuersignal 16 von der zentralen Steuereinheit 15 kann insbesondere von der Art des gerade ebenfalls durch die zentrale Steuereinheit 15 über den Zeitmultiplexbaustein 13 ausgewählten analogen Betriebsparametersignals ausgewählt werden. Handelt es sich bei diesem anliegenden Betriebsparametersignal um ein sich verhältnismäßig langsam veränderndes Signal, wie beispielsweise die Zwischenkreisspannung (Busspannung) 4, so kann die Steuereinheit 15 zur Energieeinsparung den A/D-Wandler 17 auf eine niedrigere Abtastgeschwindigkeit einstellen.
Anders sieht es natürlich aus, wenn gerade beispielsweise der Strom A durch den Schalter 2 des Hochsetzschalters erfaßt wird, der sich sehr schnell verändern kann, so daß dementsprechend die Steuereinheit 15 bei der Auswahl dieses Betriebsparametersignals den Analog/Digital-Wandler 17 auf eine hohe Abtastrate (Abtastgeschwindigkeit) einstellen wird.
Das Ansteuerverhalten der zentralen Steuereinheit 15 kann dabei durch Daten in einem Speicher 21 vorgegeben sein.
Insbesondere können vorab definierte Kombinationen an Abtastgeschwindigkeit/Auflösung oder Wertekombinationen anderer Eigenschaften des Analog/Digital-Wandlers 17 vorgesehen werden, so daß die zentrale Steuereinheit 15 abhängig von der Art des gerade anliegenden und ausgewählten Betriebsparametersignals die geeignete Kombination an Abtastgeschwindigkeit/Auflösung des A/D-Wandlers 17 auswählen kann.
Im übrigen kann die Einstellung der Eigenschaften des Analog/Digital-Wandlers 17 auch abhängig vom aktuellen Betriebszustand des Betriebsgeräts und/oder der Leuchtmittel erfolgen. Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf Elektronische Vorschaltgeräte (EVGs) für Gasentladungslampen können die Eigenschaften bspw. für die unterschiedlichen Zustände
Erfindungsgemäß kann insbesondere auch vorgesehen sein, daß die Steuer-/Regeleinheit 12 eine Programmierschnittstelle 22 aufweist, mittels der der Inhalt des Speichers 21 drahtlos und/oder drahtgebunden beschreibbar ist. Dazu ist eine Schnittstellen-Steuerschaltung 27 vorgesehen.
Im übrigen kann die Schnittstelle 22 auch als digitaler oder analoger Signaleingang ausgebildet sein, über den bspw. Dimmingsignale oder andere steuerbefehle ("Zünden" etc.) übermittelbar sind. Falls an dieser Stelle eine analoges Signal anliegen sollte, kann es im übrigen auch dem Analog/Digital-Wandler 17 eingangsseitig zugeführt werden. Insofern stellt auch dieses analoge bspw. von einem Bus her übermittelte Signal ein Betriebsparametersignal im Sinne der vorliegenden Erfindung dar.
Somit können unter Umständen auch noch nach Abschluß der Hardwarefertigung durch unterschiedliche Programmierung des Speichers 21 verschiedene Verhaltensweisen der Steuer-/Regeleinheit 12 ausgewählt werden.
Der gesamte mit Bezugszeichen 12 bezeichnete Block der Regel-/Steuereinheit kann im übrigen als "Embedded System" als ASIC oder als IC ausgeführt sein.
Dadurch daß nur ein einziger Analog/Digital-Wandler die Verarbeitung sämtlicher im Betriebsgerät beim eigentlichen Betrieb der zugeordneten Leuchtmittel anfallenden analogen Betriebsparametersignale vorgesehen ist, ist dementsprechend auch nur ein Analogteil und ein Taktgenerator ("System Clock") 20 notwendig.
Erfindungsgemäss kann somit der Analoganteil eines Betriebsgeräts, insbesondere die Anzahl der Referenzspannungen verringert werden. Der adaptive Analog/Digital-Wandler gemäss der vorliegenden Erfindung kann ggf. der einzige zum Betrieb der Leuchtmittel vorgesehen Analog-Baustein der Schaltung sein. Neben diesem Analog/Digital-Wandler könne natürlich noch weitere bspw. für die Funktionen "Power On" oder "Reset" vorgesehen sein, die aber für den eigentlichen Betrieb der Leuchtmittel kein Rolle spielen.
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