DE102006008040A1

DE102006008040A1 - Elektronisches Vorschaltgerät zur Lampenstrommodulation

Info

Publication number: DE102006008040A1
Application number: DE200610008040
Authority: DE
Inventors: Olaf Busse; Markus Heckmann; Reinhard Lecheler; Alfons Lechner; Siegfried Mayer; Thomas Pollischansky; Bernd Rudolph; Bernhard Schemmel; Kay Dr. Schmidtmann; Harald Schmitt; Thomas Dr. Siegmund; Arwed Storm; Horst Werni
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2007-08-23
Also published as: CN101056492A

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb einer angeschlossenen Lampe (LL), welches dazu ausgelegt ist, den Lampenstrom zu modulieren. Dabei wird der Lampenstrom so moduliert, dass dessen zeitlicher Verlauf zumindest einen Teil der Daten des Vorschaltgeräts, der angeschlossenen Lampe (LL) und des Betriebes darstellt. Die Modulation des Lampenstromes wirkt sich in einer Modulation des Lichtstromes aus, so dass über die Lichtstrommodulation Informationen übertragen werden können.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb einer angeschlossenen Lampe, welches dazu ausgelegt ist, den Lampenstrom zu modulieren.

Stand der Technik

Elektronische Vorschaltgeräte zum Betrieb einer Lampe sind bekannt. Es gibt verschiedene Ausführungsformen für unterschiedliche Lampentypen mit jeweils verschiedenen Nennleistungen oder Betriebsweisen. Eine angeschlossene Lampe kann beispielsweise eine Glühlampe, Halogenglühlampe, Entladungslampe oder Niederdruckentladungslampe sein.

Elektronische Vorschaltgeräte generieren den zum Betrieb der angeschlossenen Lampe notwendigen Lampenstrom. Im einfachsten Fall kann der Lampenstrom lediglich ein- oder ausgeschaltet werden. Bei komplexeren elektronischen Vorschaltgeräten kann etwa auch der in die Lampe eingekoppelte Strom oder auch die Leistung eingestellt werden.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes elektronisches Vorschaltgerät mit erweiterter Funktion anzugeben.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb einer angeschlossenen Lampe, welches eine Vorrichtung zur Steuerung des Lampenstromes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu ausgelegt ist, den Lampenstrom über die Steuervorrichtung so zu modulieren, dass dessen zeitlicher Verlauf zumindest einen Teil der Daten des Vorschaltgerätes und der angeschlossenen Lampe darstellt.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden im Folgenden erläutert.

Der Erfindung liegt die Feststellung zugrunde, dass es nach der Montage einer Lampe in ihrer Fassung schwierig oder nicht möglich ist, interessierende Daten über diese Lampe oder ein diese Lampe betreibendes elektronisches Vorschaltgerät zu erhalten. Von außen kann nach der Montage etwa eine ggf. auf der Lampe und/oder dem Vorschaltgerät aufgebrachte Aufschrift Auskunft über die Lampe und das verwendete elektronische Vorschaltgerät geben, wobei die Aufschrift auf dem Vorschaltgerät häufig auch durch die Leuchte verdeckt ist.

Typischerweise enthalten solche Aufschriften recht allgemeine Informationen über den Hersteller, die Nennleistung und/oder den Markennamen der Lampe bzw. des elektronischen Vorschaltgerätes. Um mehr Informationen über die Lampe oder das Vorschaltgerät zu erhalten, wird üblicherweise die Lampe oder das Vorschaltgerät aus der jeweiligen Leuchte ausgebaut. An der ausgebauten Lampe und dem ausgebauten Vorschaltgerät können dann Messungen durchgeführt oder diese zur Einsichtnahme demontiert werden.

Verfügt das elektronische Vorschaltgerät über einen Informationsspeicher, in dem Informationen über das elektronische Vorschaltgerät und ggf. auch Informationen über vergangene Betriebszustände abgelegt sind, und über eine entsprechende Ausleseschnittstelle, so muss das elektronische Vorschaltgerät kontaktiert werden, um diese Informationen auszulesen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Modulation des Lampenstromes zu einer Modulation des von der Lampe abgegebenen Lichtstromes führt und die Modulation des Lichtstromes zur Informationsübertragung genutzt werden kann.

Über den modulierten Lichtstrom können nun etwa statische Informationen über das elektronische Vorschaltgerät, wie Hersteller, Leistungsbereich, verwendete Bauteile, Seriennummer oder ähnliche Informationen, ausgegeben werden. Das elektronische Vorschaltgerät kann beispielsweise über eine Lampentyperkennung auch statische Informationen über die Lampe, wie etwa den Lampentyp, die Nennleistung oder den Hersteller, feststellen und über Lichtstrommodulation ausgeben. Weiter können aber auch aktuelle Informationen über die Betriebsparameter des elektronischen Vorschaltgerätes und der angeschlossenen Lampe versendet werden, wie beispielsweise die aktuelle Leistung, die Netzspannung oder die Temperatur bestimmter Bauteile. Weist das elektronische Vorschaltgerät einen Informationsspeicher auf, so kann auch dessen Inhalt über den modulierten Lichtstrom versendet werden.

Die Daten können über Lichtstrommodulation während des gesamten Betriebes versendet werden. Wenn die Modulation zu Lichtstromschwankungen führt, die für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar sind, kann dies ohne Beeinträchtigung der Beleuchtungsfunktion der Lampe erfolgen.

Die Lampenstrommodulation kann allerdings auch durch bestimmte Ereignisse gestartet werden. Beispielsweise kann mit dem Einschalten des elektronischen Vorschaltgerätes oder mit dem Einschalten der Netzversorgung für das elektronische Vorschaltgerät direkt mit der Lampenstrommodulation begonnen werden. Ebenso ist es möglich, dass die Lichtstrommodulation erst nach Ablauf einer festen Zeitspanne nach dem Einschalten startet, um zum Beispiel das Empfangsgerät nach dem Einschalten der Beleuchtung an einer geeigneten Stelle positionieren zu können. Sind alle Daten versendet, so wird die Lampenstrommodulation eingestellt. Die Lampenstrommodulation kann auch durch einen sog. Rundsteuerimpuls gestartet werden. Bei einem Rundsteuerimpuls wird die Netzspannung auf eine fest definierte Weise verändert. Üblicherweise werden damit dafür geeignete Geräte ein-, aus- oder umgeschaltet. Beim sog. "Relamping" werden Lampen ausgewechselt, ohne vorher das die Lampe betreibende Vorschaltgerät auszuschalten. Anschließend wird eine andere Lampe in das weiterhin eingeschaltete elektronische Vorschaltgerät eingesetzt. Diese Vorgehensweise ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn ein Monteur viele Lampen auswechseln muss, unmittelbar eine Rückmeldung bzgl. des Funktionierens der gerade ausgewechselten Lampe haben möchte, und er nicht jedes Mal einen eventuell weit entfernten Schalter bedienen möchte. Auch durch dieses Relamping kann die Lichtstrommodulation gestartet werden.

Der Lampenstrom kann auch intermittierend mit festen Zeitabständen oder zu vorgegebenen Zeiten moduliert werden.

Eine Phase der Lampenstrommodulation kann mit einem festgelegten Muster beginnen, welches den Start der Modulation signalisiert. Auch der Abschluss der Lampenstrommodulation kann durch ein festgelegtes Muster zur Kennzeichnung des Abschlusses der Datenübertragung bestimmt sein. Zwischen diesen anfänglichen und abschließenden Modulationssequenzen können die interessierenden Daten wiedergegeben werden, beispielsweise auch in segmentierter Form, wobei jedes Segment einen spezifischen Datentyp, etwa statische Informationen, aktuelle Betriebsparameter oder auch historische Betriebsparameter enthält (mehr dazu im Ausführungsbeispiel).

Die an das elektronische Vorschaltgerät angeschlossene Lampe kann etwa eine Glühlampe, eine Halogenglühlampe und eine Entladungslampe, insbesondere eine Niederdruckentladungslampe, sein.

Elektronische Vorschaltgeräte weisen einen Inverter auf, welcher die Versorgungsleistung für das elektronische Vorschaltgerät in eine der angeschlossenen Lampe angemessene Versorgungsleistung umwandelt. Üblicherweise wird ein solcher Inverter aus einem Hauptenergiespeicher des elektronischen Vorschaltgerätes mittels einer über dem Hauptenergiespeicher abfallenden Zwischenkreisspannung versorgt. Die durch den Inverter in die Lampe eingekoppelte Leistung kann von der Zwischenkreisspannung abhängen, wie beispielsweise bei einem Halbbrückeninverter (s. Ausführungsbeispiel). Bei einem Halbbrückeninverter nimmt die in die Lampe eingekoppelte Leistung mit zunehmender Zwischenkreisspannung zu, entsprechend gilt das Gegenteil für eine abnehmende Zwischenkreisspannung.

Vorzugsweise ist das elektronische Vorschaltgerät nun so ausgelegt, dass die Modulation des Lampenstromes über eine Veränderung der an dem Hauptenergiespeicher abfallenden Zwischenkreisspannung erfolgt.

Üblicherweise ist dieser Hauptenergiespeicher ein so genannter Zwischenkreiskondensator, welcher mit einer dafür geeigneten Schaltung, wie beispielsweise einer Hochsetzstellerschaltung oder einer Pumpschaltung, geladen wird. Unterschiedliche Aufladungen des Kondensators führen zu unterschiedlich hohen Zwischenkreisspannungen über dem Zwischenkreiskondensator. Beispielsweise kann der Ladungszustand des Zwischenkreiskondensators durch die Betriebsfrequenz eines den Zwischenkreiskondensator ladenden Hochsetzstellers eingestellt werden. Dies ist im Ausführungsbeispiel näher ausgeführt.

Vorzugsweise ist das elektronische Vorschaltgerät so ausgelegt, dass bei angeschlossener Lampe die Modulation des Lampenstromes über eine Veränderung der Betriebsfrequenz erfolgt. Die Leistung zum Betrieb der angeschlossenen Lampe kann über einen Resonanzkreis zugeführt werden. Zu diesem Resonanzkreis gehören üblicherweise eine Induktivität und ein Kondensator. Die angeschlossene Lampe schließt den Resonanzkreis und das elektronische Vorschaltgerät versetzt den Resonanzkreis in Schwingung. Der Strom durch die Lampe ist eine Funktion der Betriebsfrequenz des Resonanzkreises. In der Nähe der Resonanzfrequenz ist der Lampenstrom besonders groß; entfernt sich die Betriebsfrequenz des Resonanzkreises von der Resonanzfrequenz, so nimmt der Lampenstrom ab. Der Lampenstrom kann also durch eine Veränderung der Betriebsfrequenz moduliert werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das elektronische Vorschaltgerät Lampenanschlüsse auf, welche so mit einer Impedanz verschaltet sind, dass der bei angeschlossener Lampe fließende Lampenstrom durch eine Veränderung der Impedanz moduliert werden kann. Beispielsweise kann eine zuschaltbare Impedanz in Serie zu einem der Lampenanschlüsse oder parallel zu den Lampenanschlüssen geschaltet sein. Die Impedanz zur Modulation des Lampenstromes kann ein Widerstand, eine Induktivität oder eine Kapazität bzw. eine Kombination entsprechender Bauteile sein. Einmal verändert die Impedanz den Lampenstrom dadurch, dass eine Spannung über dieser abfällt, weiter verändert die Impedanz auch die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises. Die bevorzugte Ausführungsform aus dem vorangehenden Absatz kann etwa durch eine solche Impedanz ausgeführt werden.

Werden die Daten über zwei Zustände des Lampenstromverlaufs dargestellt und entspricht ein erster der beiden Zustände einem niedrigen Strompegel und ein zweiter der beiden Zustände einem höheren Strompegel, so kann es bei der Übertragung der Daten über den modulierten Lichtstrom zu Problemen kommen. Werden Daten übertragen, bei denen mehrfach hintereinander der gleiche Zustand des Lampenstromes vorliegt, so findet währenddessen keine Modulation des Lampenstromes bzw. des Lichtstromes statt. Da der Lichtstrom dann keine zeitliche Variation aufweist, ist ein Empfangsgerät dazu gezwungen, die Dauer der Phasen mit gleich bleibendem Lichtstrom zu messen und aus dieser auf den Inhalt der übertragenen Daten zu schließen. Kleine Ungenauigkeiten in der Zeitmessung, Ungenauigkeiten in der Variation des Lampenstromes oder auch Schwankungen in der Entfernung zu einem Empfangsgerät können so die Informationsübertragung korrumpieren.

Vorzugsweise ist das elektronische Vorschaltgerät dazu ausgelegt, die Daten über zwei Zustandsänderungen des Lampenstromverlaufs darzustellen. Eine erste der beiden Zustandsänderungen entspricht dabei einem zunehmenden Lampenstrom und eine zweite der beiden Zustandsänderungen einem abnehmenden Lampenstrom.

Werden die Zustände über solche steigenden bzw. fallenden Flanken kodiert, so können keine längeren Phasen mit konstantem Lampenstrom bzw. Lichtstrom auftreten; eine zusätzliche Zeitmessung auf Seiten des Empfangsgerätes erübrigt sich. Die Daten sind dann also so kodiert, dass der Übertragungstakt im Lichtstrom enthalten ist, auch wenn eine längere Folge von Nullen oder Einsen übertragen wird.

Vorzugsweise dient das elektronische Vorschaltgerät zum Betrieb einer Entladungslampe, insbesondere einer Niederdruckentladungslampe. Entsprechende elektronische Vorschaltgeräte weisen standardmäßig einen Inverter, einen Zwischenkreiskondensator, eine Steuervorrichtung für den Lampenstrom und einen durch Lampenanschlüsse unterbrochenen Resonanzkreis auf, so dass der Umbau zu einem erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgerät besonders einfach ist.

Zum Empfang bzw. zur Dekodierung der in den Lichtstrom hinein modulierten Daten wird ein entsprechendes Empfangs- bzw. Dekodiergerät benutzt. Das Empfangsgerät detektiert die Lichtstromschwankungen lediglich und zeichnet sie ggf. auf, während ein Dekodiergerät den Lichtstromschwankungen auch wieder die Daten entnimmt.

Vorzugsweise wird zum Auslesen der in dem Lichtstrom versandten Daten ein Dekodiergerät verwendet, welches einen Lichtempfangsdetektor zur Messung der Lichtintensität, ein Linsensystem, um Licht dem Lichtempfangsdetektor zuzuführen, und einen Wandler, welcher das Ausgangssignal des Lichtempfangsdetektors in binäre Daten umformt, aufweist. Dabei ist das Dekodiergerät dazu ausgelegt, die Daten auch darzustellen, und nur auf Licht aus einem Raumwinkelbereich mit einem Öffnungswinkel kleiner/gleich 30 Grad anzusprechen. Zunehmend bevorzugt sind Öffnungswinkel von höchstens 20 Grad, 10 Grad, 5 Grad und 2 Grad.

Empfängt das Dekodiergerät Licht aus nur einem kleinen Raumwinkelbereich, können störende Einflüsse von weiteren Lichtquellen eingedämmt bzw. sogar ausgeschlossen werden. Die Qualität. der Informationsübertragung kann dadurch verbessert werden. Das Dekodiergerät kann die Daten, oder einen Teil der Daten, beispielsweise auf einem Bildschirm darstellen. Dies ermöglicht eine Begutachtung der Daten bei dem oder direkt im Anschluss an das Auslesen.

Zusätzlich kann das Dekodiergerät auch einen Speicher aufweisen, in dem die Daten abgelegt werden. Nachdem eine Bedienperson dann etwa mehrere Datensätze gesammelt hat, kann diese die Daten dann von dem Speicher des Dekodiergerätes in einen Standardcomputer übertragen und mit einer entsprechenden Software weiterverarbeiten.

Vorzugsweise weist das Dekodiergerät einen Laser auf. Mithilfe des von diesem Laser emittierten Strahls kann das Dekodiergerät so auf eine auszulesende Lampe ausgerichtet werden. Der Laser kann dabei derart mit dem Rest des Dekodiergerätes verbunden sein, dass das Licht der auszulesenden Lampe auf den Lichtempfangsdetektor fällt, wenn der Laserstrahl auf die Lampe zeigt. So lässt sich sicherstellen, dass das Dekodiergerät auch Licht von der auszulesenden Lampe empfängt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Dekodiergerät Licht nur aus einem kleinen Raumwinkelbereich aufnimmt.

Weiter bezieht sich die Erfindung auf ein System aus einem erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgerät und einem wie eben beschriebenen Dekodiergerät. Die vorstehende und die nachfolgende Beschreibung der einzelnen Merkmale bezieht sich auf das elektronische Vorschaltgerät, das Dekodiergerät und das System aus elektronischem Vorschaltgerät und Dekodiergerät. Weiter bezieht sie sich auch auf ein der Erfindung entsprechendes Verfahren zum Versenden von Daten mittels Lampenstrommodulation und ein Verfahren zur Dekodierung von zeitlichen Änderungen von Lichtströmen. Dies gilt auch, ohne dass es im Einzelnen noch explizit erwähnt wird.

Die Erfindung bezieht sich grundsätzlich also auch auf ein Verfahren zum Versenden von Daten aus einer an ein elektronisches Vorschaltgerät angeschlossenen Lampe mit den Schritten: Erzeugen eines Lampenstromes mit dem elektronischen Vorschaltgerät zum Betrieb der angeschlossenen Lampe und Modulieren des Lampenstromes mit einer Steuervorrichtung des elektronischen Vorschaltgerätes, wobei die Steuervorrichtung den Lampenstrom so moduliert, dass dessen zeitlicher Verlauf zumindest einen Teil der Daten des Vorschaltgerätes und der angeschlossenen Lampe darstellt.

Weiter bezieht sich die Erfindung grundsätzlich auch auf ein Verfahren zum Dekodieren von mit obigem Verfahren erzeugten Daten mit den Schritten: Zuführen des Lichtes zu einem Lichtempfangsdetektor mit Hilfe eines Linsensystems, Messen der Lichtintensität mit dem Lichtempfangsdetektor und Umformen des Ausgangssignals mit einem Wandler in binäre Daten und Darstellen der Daten, wobei das Linsensystem nur Licht aus einem Raumwinkelbereich mit einem Öffnungswinkel kleiner/gleich 30 Grad aufnimmt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die dabei offenbarten Einzelmerkmale können auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
1 zeigt ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgerätes als erstes Ausführungsbeispiel.
2 zeigt ein Schaltbild eines weiteren erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgerätes als zweites Ausführungsbeispiel.
3 zeigt schematisch den von einer mit einem erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgerät betriebenen Lampe abgegebenen Lichtstrom als Funktion der Zeit.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Dekodiergerätes.
5 zeigt schematisch eine Reihenfolge von zur Übermittlung vorgesehenen Daten.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
1 zeigt das Schaltbild eines elektronischen Vorschaltgerätes mit einer angeschlossenen Niederdruckentladungslampe LL.
An der Schaltung liegt links eine Wechselspannungsnetzversorgung an einem Gleichrichter GL an. Der Gleichrichter weist zwei Gleichspannungsausgänge auf. Parallel zu den beiden Gleichspannungsausgängen ist ein Funkentstörkondensator CF geschaltet.
Das elektronische Vorschaltgerät weist einen Hochsetzsteller aus einer Speicherspule L1, einer Diode D1, einem Schalter S1 und einem Zwischenkreiskondensator CZ auf. Dabei sind die Speicherspule L1, die Diode D1 und der Zwischenkreiskondensator CZ in dieser Reihenfolge in Serie zwischen den ersten und den zweiten Gleichspannungsausgang des Gleichrichters GL geschaltet. Parallel zu den beiden Gleichspannungsausgängen des Gleichrichters GL und der Speicherspule L1 ist eine Serienschaltung aus dem Schalter S1 und einem Widerstand R1 geschaltet.
Der Schalter S1 sorgt im eingeschalteten Zustand für einen ansteigenden Strom in der Speicherspule L1 bis zu einem einstellbaren maximalen Wert. Dabei wird die Speicherspule L1 aufmagnetisiert. Beim Erreichen des maximalen Wertes sperrt der Schalter S1 und die Diode D1 leitet nach dem Ausschalten des Schalters S1 den in der Speicherspule L1 eingeprägten Strom in den Zwischenkreiskondensator CZ. Ist die Speicherspule L1 vollständig abmagnetisiert, so fließt kein Strom mehr durch diese und die Diode D1 sperrt. Dann wird der Schalter S1 wieder eingeschaltet und der Strom durch die Speicherspule L1 steigt wieder an. Auf diese Weise kann der Zwischenkreiskondensator CZ auf einen vorgebbaren Spannungswert, die Zwischenkreisspannung UCZ, geladen werden.
Die Zwischenkreisspannung UCZ wird nämlich über die Schaltfrequenz des Schalters S1 eingestellt. Dazu wird der Schalter S1 von einer Steuervorrichtung K über einen ihrer Ausgänge A1 angesteuert. Über einen Eingang E1 der Steuervorrichtung K kann die Steuervorrichtung K die über dem Widerstand R1 abfallende Spannung messen und so den durch den Schalter S1 fließenden Strom bestimmen. Versorgungsleitungen der Steuervorrichtung K sind zwischen das positive Versorgungspotential und das Bezugspotential geschaltet.
Weiter ist parallel zu dem Zwischenkreiskondensator CZ ein Halbbrückeninverter aus zwei Schaltelementen S2 und S3 geschaltet. Durch hochfrequentes abwechselndes Schalten der Schalter S2 und S3 wird zwischen einem zwischen den beiden Schaltern S2 und S3 liegenden Wechselspannungsausgang WA und dem Bezugspotential eine hochfrequente Wechselspannung erzeugt. Die beiden Schalter S2 und S3 werden jeweils über einen von zwei Steuerausgänge A2 und A3 der Steuervorrichtung K angesteuert. Zwischen den Schalter S3 und das Bezugspotential ist ein Widerstand R2 geschaltet. Über diesen Widerstand R2 kann die Steuervorrichtung K den Strom durch den Halbbrückeninverter bestimmen.
Zwischen dem Wechselspannungsausgang WA und dem Bezugspotential befindet sich bei angeschlossener Niederdruckentladungslampe LL eine Serienschaltung aus einer Lampendrossel LD, einem Koppelkondensator CC und der Niederdruckentladungslampe LL. Parallel zu der Niederdruckentladungslampe LL ist ein Resonanzkondensator CR geschaltet. Die Schaltung zwischen dem Wechselspannungsausgang WA und dem Bezugspotential – ist bei angeschlossener Niederdruckentladungslampe LL schwingungsfähig.
Die Betriebsfrequenz wird dabei durch die Schaltfrequenz des Halbbrückeninverters S2, S3 bestimmt.
Eine erste Möglichkeit, den Lampenstrom in einer solchen Schaltungsanordnung zu modulieren, besteht darin, die Zwischenkreisspannung UCZ zu verändern. Die Amplitude der hochfrequenten Wechselspannung zwischen dem Wechselspannungsausgang WA und dem Bezugspotential ist nämlich u. a. durch die Zwischenkreisspannung UCZ bestimmt, weil das Potential an dem Wechselspannungsausgang WA zwischen dem Wert der Zwischenkreisspannung UCZ und dem Bezugspotential hin und her springt. Verändert sich also die Zwischenkreisspannung UCZ, so verändert sich auch die Amplitude der hochfrequenten Wechselspannung, was natürlich auch zu einer Veränderung des Lampenstromes führt.
Der hier gezeigte Hochsetzsteller L1, S1, D1 arbeitet im sog. "Discontinuous Conduction Mode", bei dem mit dem erneuten Schließen des Schalters S1 bis zur vollständigen Abmagnetisierung der Speicherspule L1 gewartet wird. Der Hochsetzsteller könnte aber auch im "Continous Conduction Mode", bei dem nicht bis zur vollständigen Abmagnetisierung der Speicherspule gewartet wird, oder aber auch im "Critical Conduction Mode", bei dem im Übergang zwischen den zwei vorangehenden Modi geschaltet wird, arbeiten; entscheidend ist, dass die Zwischenkreisspannung UCZ von der Steuervorrichtung K eingestellt und damit moduliert werden kann. Die Zwischenkreisspannung UCZ kann dann über die Betriebsfrequenz des Hochsetzstellers L1, S1, D1 eingestellt werden. Da der Halbbrückeninverter S2, S3 dem Zwischenkreiskondensator CZ während des Betriebes laufend eine Leistung entnimmt, sinkt oder steigt die Zwischenkreisspannung UCZ, wenn das Tastverhältnis des Schalters S1 verändert wird.
Eine zweite Möglichkeit den Lampenstrom zu modulieren besteht darin, die Betriebsfrequenz des Halbbrückeninverters S2, S3 zu verändern. Die Schaltung aus der Lampendrossel LD, dem Koppelkondensator CC der Niederdruckentladungslampe LL und dem Resonanzkondensator CR zwischen dem Wechselspannungsausgang WA und dem Bezugspotential, wie oben bereits festgestellt, ist ein schwingungsfähiges System. In der Nähe der Resonanz kann durch den Halbbrückeninverter S2, S3 eine besonders große Leistung in die Niederdruckentladungslampe LL eingekoppelt werden. Bei gegebener Zwischenkreisspannung UCZ ist also der Lampenstrom besonders groß. Wird die Betriebsfrequenz des Halbbrückeninverters S2, S3 verändert, so ändert sich auch die Betriebsfrequenz des Resonanzkreises LD, CC, LL, CR. Mit zunehmender Entfernung von der Resonanz nimmt dabei der Lampenstrom ab.
2 zeigt das Schaltbild eines zweiten erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgerätes. Dieses stellt eine Variation des in 1 gezeigten elektronischen Vorschaltgerätes dar. Zahlreiche Bauteile sind genauso verschaltet, haben die gleiche Funktion wie in dem elektronischen Vorschaltgerät aus 1 und sind hier auch genauso benannt. Auch hier ist eine Niederdruckentladungslampe LL angeschlossen.
In 1 ist ein Anschluss der Niederdruckentladungslampe LL direkt mit dem Bezugspotential verschaltet. In 2 ist im Unterschied dazu zwischen die Niederdruckentladungslampe LL und das Bezugspotential eine Parallelschaltung aus einem Schalter S4 und einer Impedanz RCL geschaltet.
Die Impedanz RCL kann dabei ein Widerstand, ein Kondensator, eine Spule oder eine Schaltung aus mehreren solcher Bauteile sein. Hier ist es ein ohmscher Widerstand RCL. Der Schalter S4 wird über einen Ausgang A4 der Steuervorrichtung K angesteuert. Ist der Schalter S4 geschlossen, so ist der Strompfad parallel zu dem Widerstand RCL im Vergleich zu diesem niederohmig und der Lampenstrom kann unbeeinflusst durch den Widerstand RCL und durch die Niederdruckentladungslampe LL fließen, genau wie in 1. Ist der Schalter S4 jedoch geöffnet, so fließt der Lampenstrom durch den Widerstand RCL.
Dadurch verändert sich der Lampenstrom aufgrund von zwei Effekten, einmal verschiebt sich die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises, zum anderen fällt eine Spannung über dem Widerstand RCL ab. Durch An- und Ausschalten des Schalters S4 kann also zwischen zwei Lampenstrompegeln gewechselt werden.
Eine Modulation des Lampenstromes schlägt sich in einer Modulation des Lichtstromes der angeschlossenen Niederdruckentladungslampe LL nieder. In 3 ist der Lichtstrom ϕ als Funktion der Zeit schematisch eingezeichnet. Zum Zeitpunkt t₀ wird das elektronische Vorschaltgerät aus 2 mit angeschlossener Niederdruckentladungslampe LL eingeschaltet. Nach kurzer Zeit hat der Lichtstrom den Wert des stationären Betriebes erreicht. Zum Zeitpunkt t1 fängt die Steuervorrichtung K an, den Schalter S4 ein- und auszuschalten und so den Lampenstrom zu modulieren. Der Lampenstrom springt dabei zwischen zwei Pegeln hin und her. Dies drückt sich auch in dem Hin- und Herspringen des Lichtstromes ϕ zwischen zwei Pegeln aus. So wird der Lampen- bzw. Lichtstrom für eine gewisse Zeit moduliert. Im Zeitpunkt t₂ stellt das elektronische Vorschaltgerät die Modulation des Lampenstromes ein und der Lichtstrom nimmt einen stationären Wert an. Das Hin- und Herspringen des Lichtstromes zwischen zwei Pegeln erlaubt eine Datenübertragung mittels binär kodierter Daten. Hier wird eine Datenübertragungssequenz durch einen Rundsteuerimpuls gestartet.
4 zeigt schematisch den Aufbau einer solchen Sequenz I-V. Zunächst wird ein festgelegtes Muster I aus Lichtstromänderungen übertragen, welche den Anfang der Datenübertragung anzeigen. Im Anschluss daran werden Daten II bzgl. des Übertragungsprotokolls versendet. Das Protokoll II macht nähere Angaben zur Kodierung der später folgenden Daten III, IV und über deren Art und Menge. Im Anschluss daran werden hier zunächst statische Daten III bzgl. des elektronischen Vorschaltgerätes übertragen, konkret Hersteller, Typ des elektronischen Vorschaltgerätes, Seriennummer und Produktionsdatum. Nach diesen allgemeinen Informationen III werden Daten IV über die aktuellen Betriebsparameter übertragen, konkret: effektive Netzspannung, Frequenz des Hochsetzstellers, Zwischenkreisspannung, Frequenz des Halbbrückeninverters und Lampenstrom. Im Anschluss daran folgt eine festgelegte Sequenz V von Lichtstrompegeländerungen, welche das Ende des Datenstromes I-V anzeigen.
Zur Kodierung der binären Daten kann die sogenannte Manchester-Kodierung oder eine andere geeignete Kodierung verwendet werden, die eine Taktrückgewinnung ermöglicht. Die beiden Zustände der darzustellenden Daten werden über steigende und fallende Flanken des Lampenstromes bzw. des Lichtstromes kodiert.
Um die im Lichtstrom vorhandenen Daten auszulesen, kann das in 5 schematisch gezeigte Dekodiergerät verwendet werden. Dieses weist ein Linsensystem 3 auf, welches Licht aus einem rotationssymmetrischen Raumwinkelbereich mit einem Öffnungswinkel von 1,5 Grad auf einen Lichtempfangsdetektor 4 leitet. Weiter weist das Dekodiergerät einen Verstärker 5, eine Steuereinheit 6 und ein Display 7 auf. Der Verstärker 5 verstärkt das Ausgangssignal des Lichtempfangsdetektors 4. Das Dekodiergerät weist dabei einen Laser auf (nicht gezeigt), welcher parallel zu der Symmetrieachse des Raumwinkelbereichs ausgerichtet ist. Mit dem von diesem Laser emittierten Laserstrahl kann das Dekodiergerät auf die auszulesende Lampe ausgerichtet werden. Trifft der Laserstrahl auf die auszulesende Lampe, so fällt das Licht aus der Lampe auf den Lichtempfangsdetektor 4.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 5 wird von einer Recheneinheit 6 interpretiert, welche aus den verstärkten Spannungsschwankungen die Daten herausliest. Das Display 7 stellt die von der Recheneinheit 6 zur Verfügung gestellten Daten dar.
Das Dekodiergerät ist dabei klein genug, um bequem in der Hand gehalten zu werden. Außerdem weist es einen Akku auf (nicht gezeigt), so dass es unabhängig von Kabeln durch den Raum bewegt werden kann. Die Bedien person kann mit dem Dekodiergerät in der Hand das Linsensystem auf eine Niederdruckentladungslampe 1 richten, den von dieser Niederdruckentladungslampe 1 imitierten Lichtstrom 2 in einem kleinen Raumwinkelbereich aufnehmen und auf dem Display die übertragenen Daten betrachten.

Claims

Elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb einer angeschlossenen Lampe, welches eine Vorrichtung zur Steuerung des Lampenstromes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu ausgelegt ist, den Lampenstrom über die Steuervorrichtung so zu modulieren, dass dessen zeitlicher Verlauf zumindest einen Teil der Daten des Vorschaltgerätes und der angeschlossenen Lampe darstellt.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1 mit einem Hauptenergiespeicher zur Versorgung eines den Lampenstrom erzeugenden Inverters mit Energie, wobei das elektronische Vorschaltgerät so ausgelegt ist, dass die Modulation des Lampenstromes über eine Veränderung einer an dem Hauptenergiespeicher abfallenden Zwischenkreisspannung erfolgt.
Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche mit Lampenanschlüssen und einem zwischen den Lampenanschlüssen durch die angeschlossene Lampe zu schließenden Resonanzkreis, wobei das elektronische Vorschaltgerät so ausgelegt ist, dass bei angeschlossener Lampe die Modulation des Lampenstromes über eine Veränderung der Betriebsfrequenz des geschlossenen Resonanzkreises erfolgt.
Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche mit Lampenanschlüssen, welche so mit einer Impedanz verschaltet sind, dass der bei angeschlossener Lampe fließende Lampenstrom durch eine Veränderung der Impedanz moduliert werden kann.
Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches dazu ausgelegt ist, die Daten über zwei Zustandsänderungen des Lampenstromverlaufes darzustellen, wobei eine erste der beiden Zustandsänderungen einem zunehmenden Lampenstrom und eine zweite der beiden Zustandsänderungen einem abnehmenden Lampenstrom entspricht.
Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Betrieb einer Entladungslampe, insbesondere einer Niederdruckentladungslampe.
Dekodiergerät zur Dekodierung von zeitlichen Änderungen des Lichtstroms einer an ein elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche angeschlossenen Lampe, welches Dekodiergerät aufweist: – einen Lichtempfangsdetektor zur Messung der Lichtintensität, – ein Linsensystem, um Licht dem Lichtempfangsdetektor zuzuführen und – einen Wandler welcher das Ausgangssignal des Lichtempfangsdetektors in binäre Daten umformt, wobei das Dekodiergerät dazu ausgelegt ist, die Daten darzustellen und nur auf Licht aus einem Raumwinkelbereich mit einem Öffnungswinkel kleiner/gleich 30 Grad anzusprechen.
Dekodiergerät nach Anspruch 7 mit einem Laser zur Ausrichtung.
System aus einem elektronischen Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einem Dekodiergerät nach Anspruch 7 oder 8.