DE19936867A1 - Procedure to control electronic ballast apparatus for lamps by external control contact, evaluating information supplied via control contact by phase recognition of applied potential undertaken in analogue and digital fashion - Google Patents
Procedure to control electronic ballast apparatus for lamps by external control contact, evaluating information supplied via control contact by phase recognition of applied potential undertaken in analogue and digital fashionInfo
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Abstract
Das Verfahren zum Steuern eines EVG für Lampen mittels eines externen Steuerkontaktes zeichnet sich dadurch aus, daß die über den Steuerkontakt zugeführte Information durch eine Phasenerkennung des anliegenden Potentials ausgewertet wird.The method for controlling an electronic ballast for lamps by means of an external control contact is characterized in that the information supplied via the control contact is evaluated by phase detection of the potential present.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Steuern eines EVG gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung für die Erhöhung der Zuverlässigkeit und die Er weiterung der möglichen Auswahlzustände von Umschaltanschlüssen an elektroni schen Vorschaltgeräten (EVG).The invention is based on a method for controlling an electronic ballast according to the Preamble of claim 1. It is in particular a method and a circuit arrangement for increasing the reliability and the Er Extension of the possible selection states of changeover connections to electronic ballasts (EVG).
Entladungslampen finden wegen ihrer guten Lichtausbeute zunehmend Verbreitung in allen Bereichen der Beleuchtungstechnik. Bedingt durch ihre negative Kennlinien charakteristik sind diese aber nur in Verbindung mit Strombegrenzungselementen (beispielsweise eine Drossel in KVGs (konventionellen Vorschaltgeräten)) zu betrei ben. In letzter Zeit setzen sich immer mehr elektronische Lösungen (EVG) durch. Bedingt durch die besonderen Eigenschaften dieser Systeme ist hierbei u. U. die gezielte Veränderung von Parametern möglich, beispielsweise des Lichtstroms (Dimmung), der Farbtemperatur, und die Auswahl des Lampentyps durch den Kun den.Discharge lamps are becoming increasingly popular due to their good luminous efficacy in all areas of lighting technology. Due to their negative characteristics these are characteristic only in connection with current limiting elements (for example, a choke in KVGs (conventional ballasts)) ben. Recently, more and more electronic solutions (ECGs) have become established. Due to the special properties of these systems, U. the targeted change of parameters possible, for example the luminous flux (Dimming), the color temperature, and the choice of lamp type by the customer the.
Für diese Möglichkeit besitzen entsprechend ausgestattete EVGs einen (oder auch mehrere) Steueranschlüsse. Beispielsweise kann bei Natriumhochdrucklampen ein Kontakt zur Umschaltung der Farbtemperatur vorhanden sein (EP-A 607 600) oder ein Kontakt dient zur Lichtstromreduzierung [Dimmung] etc.).For this option, appropriately equipped electronic ballasts have a (or several) control connections. For example, a high pressure sodium lamp Contact for switching the color temperature is available (EP-A 607 600) or a contact serves to reduce the luminous flux [dimming] etc.).
Bedingt durch ihre Ausführung besitzen diese Systeme nur die Möglichkeit über einen Steueranschluß S die Umschaltung eines Zustandes (Anschluß kontaktiert = 1/nicht kontaktiert = 0) zu bewerkstelligen, siehe Fig. 4. Hierbei sind u. U. rein elektronische Lösungen nicht für die Überbrückung von größeren Steuerleitungslän gen geeignet, weil sonst die Gefahr der Einstreuung von Störimpulsen besteht, ins besondere durch die Steuerleitung im offenen Zustand ("nicht kontaktiert"). Zur Überbrückung größerer Steuerleitungslängen ist dann ein (zusätzliches) relaisge steuertes System (oder ähnliches System mit erhöhter Steuerleistung) notwendig. Des weiteren ist die Beeinflussung solcher Systeme untereinander (insbesondere bei Installation im 3-Phasen-Netz) problematisch. Due to their design, these systems only have the possibility of switching over a state (connection contacted = 1 / not contacted = 0) via a control connection S, see FIG . U. purely electronic solutions are not suitable for bridging larger control line lengths, because otherwise there is a risk of interference from interference, in particular through the control line in the open state ("not contacted"). An (additional) relay-controlled system (or similar system with increased control output) is then required to bridge longer control line lengths. Furthermore, influencing such systems with each other (especially when installed in a 3-phase network) is problematic.
Aus der EP-A 548 342 ist bereits ein Verfahren zum Steuern eines EVG bekannt, mit dem Entladungslampen (bevorzugt Natriumhochdrucklampen) gesteuert werden können.A method for controlling an electronic ballast is already known from EP-A 548 342, with which discharge lamps (preferably high pressure sodium lamps) are controlled can.
Ein elektronisches Vorschaltgerät für Entladungslampen, bei dem mittels eines Steueranschlusses mehr als zwei Betriebzustände gesteuert werden können (z. B. Zustand 1: Full, Zustand 2: Dimm, Zustand 3: zeitgesteuerter Betrieb) ist aber noch nicht bekannt. Hierfür sind bisher immer zusätzliche Komponenten erforderlich.An electronic ballast for discharge lamps, in which more than two operating states can be controlled by means of a control connection (e.g. state 1 : full, state 2 : dimming, state 3 : time-controlled operation) is not yet known. So far, additional components have always been required for this.
Das Problem der Einstreuungen am Steuerkontakt bei größeren Leitungslängen sowie der gegenseitigen Beeinflussung der einzelnen Systeme wird üblicherweise durch die zusätzliche (externe) Installation eines Hilfsrelais (für jedes angeschlosse ne EVG wird ein Relais benötigt) für den Steuerkreis gelöst.The problem of interference at the control contact with longer cable lengths and the mutual influence of the individual systems is usually through the additional (external) installation of an auxiliary relay (for each connected A relay is required for the control circuit.
Die bestehenden Systeme arbeiten alle mit einer Spannungserkennung am Steuer
kontakt:
The existing systems all work with voltage detection at the control contact:
- - Zustand 1: Steuerspannung liegt bei geschlossenem Schalter an (niederohmi ger definierter Zustand);- State 1 : control voltage is present when the switch is closed (low-resistance defined state);
- - Zustand 2: Steuerspannung liegt bei offenem Schalter nicht an (hochohmiger undefinierter Zustand, der sehr empfindlich gegen Einstreuungen durch lange Steuerleitungen ist).- State 2 : Control voltage is not present when the switch is open (high-resistance undefined state, which is very sensitive to interference from long control lines).
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines EVG gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, das die Zuverlässigkeit des Betriebs erhöht.The object of the present invention is a method for controlling an electronic ballast according to the preamble of claim 1 to provide reliability of operations increased.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the characterizing features of claim 1. Particularly advantageous configurations can be found in the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird ein System vorgestellt, welches mit nur einem Steueran schluß die Beeinflussung von mindestens zwei, bevorzugt wenigstens drei, oder auch mehr Zuständen ermöglicht. Vorteilhaft wird durch das erfindungsgemäße Verfahren auch der Einfluß von Störungen minimiert. Beispielsweise lassen sich fünf mögliche Schaltzustände realisieren im Drei-Phasen-Netz. Dabei wird auf jede der drei Phasen ein Schaltzustand gegen Null gelegt, und zusätzlich ein Steueranschluß auf den Nulleiter; ein weiterer Anschluß ist unbelegt. Dieses Verfahren läßt sich auch für nur zwei Schaltzustände anwenden, da keine undefinierten bzw. hochohmigen (und daher störanfälligen) Zustände auftreten.According to the invention, a system is presented which uses only one control finally influencing at least two, preferably at least three, or also allows more states. The advantage of the invention Procedure also minimizes the influence of interference. For example, five possible switching states are realized in a three-phase network. Each of the three phases set a switching state to zero, and in addition a control connection on the neutral conductor; another connection is unoccupied. This procedure can be also apply for only two switching states, since no undefined or high impedance (and therefore susceptible to faults) occur.
Möglich ist auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Allgemein beleuchtungssystemen.It is also possible to use the method according to the invention in general lighting systems.
Erfindungsgemäß wurde ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung entwickelt, das es ermöglicht, mittels (z. B. bei einem EVG) eines Steuerkontakts mehr als zwei Betriebzustände zu steuern. Des weiteren treten bei angeschlossener Steuerleitung für mindestens zwei Betriebszustände keine hochohmigen Zustände auf, wobei aber auch der hochohmige Zustand unempfindlicher gegenüber elektrischen Störsignalen ist als der Stand der Technik.According to the invention, a method and a circuit arrangement were developed that enables more than two by means of one control contact (e.g. with an ECG) To control operating states. Furthermore, when the control line is connected no high-resistance states for at least two operating states, although the high-resistance state is also less sensitive to electrical interference signals is as the state of the art.
Gelungen ist dies, indem erfindungsgemäß von einer sonst üblichen Spannungser
kennung auf eine Erkennung der Phasenlage des Steuersignales übergegangen
wurde. Im einfachsten Fall sind hierbei drei Zustände unterscheidbar:
This has been achieved in that, according to the invention, a transition from an otherwise usual voltage detection to a detection of the phase position of the control signal has been made. In the simplest case, three states can be distinguished:
- - Steuerkontakt nicht kontaktiert;- control contact not contacted;
- - Steuerkontakt mit Phasenlage 0° kontaktiert;- Control contact contacted with phase angle 0 °;
- - Steuerkontakt mit Phasenlage 180° kontaktiert.- Control contact contacted with phase angle 180 °.
Durch die Auswertung der Phasenlage wird eine Verringerung der Empfindlichkeit gegenüber Störimpulsen, Einkopplungen etc. erzielt. Weiterer Vorteil ist die relativ leistungsarme Steuerung. Bei mehr als drei (vier oder fünf) Zuständen kann bei spielsweise im Drei-Phasen-Netz die Phasenlage 0°, 120° und 240° detektiert wer den, außerdem "Kontaktierung mit Rückleiter" und evtl. "unkontaktiert".By evaluating the phase position, the sensitivity is reduced against interference, coupling etc. Another advantage is the relative low-power control. With more than three (four or five) states, at For example, the phase angle 0 °, 120 ° and 240 ° is detected in the three-phase network the, also "contact with return conductor" and possibly "uncontacted".
Für die Auswertung der Phaseninformation benötigt die Anordnung (z. B. EVG) eine interne Bezugsphase. Dieses kann bevorzugt der Nulleiter sein. Hierbei spielt es keine Rolle, ob eine gesamte Periode oder nur ein Teil (z. B. Halbwelle) ausgewertet wird. Es genügt auch die Aufnahme einer definierten Anzahl von Meßpunkten mit definiert festgelegtem Zeitbezug, welche innerhalb eines Toleranzfensters einem bestimmten Spannungswert genügen müssen. Im Idealfall besitzen alle zeitlich glei chen Meßpunkte bei gleicher Phasenlage in etwa denselben Spannungswert. Bei ungleicher Phasenlage ergeben sich von der Bezugsmessung abweichende Span nungswerte. Die Genauigkeit der Auswertung steigt mit der Anzahl der Meßpunkte. The arrangement (e.g. electronic ballast) requires one to evaluate the phase information internal reference phase. This can preferably be the neutral conductor. Here it plays no matter whether an entire period or only a part (e.g. half wave) is evaluated becomes. It is also sufficient to include a defined number of measuring points defines a defined time reference, which is within a tolerance window certain voltage value must meet. Ideally, they all have the same time Chen measuring points with the same phase position in about the same voltage value. At If the phase angle is not the same, the chip deviates from the reference measurement values. The accuracy of the evaluation increases with the number of measuring points.
Besonders zuverlässig ist die analoge Differenzbildung zwischen Bezugsphase und Signal des Steuerkontaktes.The analog difference between reference phase and Control contact signal.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment become. Show it:
Fig. 1 das Prinzip der Funktionsweise, Fig. 1 shows the principle of the operation,
Fig. 2 das Prinzip der zugehörigen Schaltungsanordnung, Fig. 2 shows the principle of the associated circuitry,
Fig. 3 die entsprechenden Phasensignale, Fig. 3, the corresponding phase signals,
Fig. 4 ein Steuerschalter mit zwei Zuständen gemäß dem Stand der Tech nik. Fig. 4 is a control switch with two states according to the prior art technology.
Die prinzipielle Funktionsweise zeigt Fig. 1. Dort ist die Phasenlage verschiedener Signale verglichen. Als Bezugsphase wird der Nulleiter N verwendet (Fig. 1a). Ist der Steuerkontakt mit der Phase L verbunden, verschiebt sich die Phase des Si gnals um 180° (Fig. 1b). Ist der Steuerkontakt mit dem Nulleiter verbunden, tritt keine Phasenverschiebung auf (Phase 0°), siehe Fig. 1c. Ist der Steuerkontakt offen, ist die Phasenlage undefiniert (Fig. 1d).The basic mode of operation is shown in FIG. 1. The phase position of different signals is compared there. The neutral conductor N is used as the reference phase ( FIG. 1a). If the control contact is connected to phase L, the phase of the signal shifts by 180 ° ( FIG. 1b). If the control contact is connected to the neutral conductor, no phase shift occurs (phase 0 °), see Fig. 1c. If the control contact is open, the phase position is undefined ( Fig. 1d).
In Fig. 2 ist die grundlegende Schaltungsausführung dargestellt. Wesentliche
Grundkomponenten sind:
In FIG. 2, the basic circuit design is illustrated. The essential basic components are:
- - Ein Netzwerk DÄ1 zur Aufnahme der Bezugsphase; CE3 ist die Phase L, die an die Brücke D3 angeschlossen ist; CE2 ist der Nulleiter N;- A network DA1 to start the reference phase; CE3 is the L phase that is on the bridge D3 is connected; CE2 is the neutral conductor N;
- - Ein Netzwerk DÄ2 zur Aufnahme der Signal-Steuereingänge; CE1 ist der Steu ereingang;- A network DÄ2 for receiving the signal control inputs; CE1 is the tax entrance;
- - Eine Auswertelogik MP, beispielsweise ein Analogdifferenzierer oder Mikropro zessor o. ä.- An evaluation logic MP, for example an analog differentiator or micropro processor or similar
CE4 ist der Ausgang zur Lampe. U0 beinhaltet eine Halbbrücke oder Vollbrücke o. ä., des weiteren eine Zündeinrichtung und evtl. weitere Komponenten. Diese sind über eine Steuerleitung Stl mit dem Mikroprozessor MP verbunden.CE4 is the exit to the lamp. U 0 includes a half bridge or full bridge or the like, furthermore an ignition device and possibly other components. These are connected to the microprocessor MP via a control line Stl.
Fig. 3 zeigt die entsprechenden (Phasen-)Signale, welche vom Prozessor MP aus gewertet werden. Die Leitung MP1 ist das Signal der Bezugsphase (Nulleiter) ge mäß Fig. 3a. Die Leitung MP2 führt das Steuersignal. Ist MP2 mit der Phase L ver bunden (Fig. 3b), verschiebt sich die Phase des Steuersignals um 180°. Ist das Steuersignal mit dem Nulleiter N verbunden, tritt keine Phasenverschiebung auf (Fig. 3c). Ist der Steuerkontakt offen (Fig. 3d), ist kein definiertes Signal vorhan den. Fig. 3 shows the corresponding (phase) signals which are counted by the processor MP from. Line MP1 is the signal of the reference phase (neutral) according to FIG. 3a. Line MP2 carries the control signal. If MP2 is connected to phase L ( FIG. 3b), the phase of the control signal shifts by 180 °. If the control signal is connected to the neutral conductor N, no phase shift occurs ( FIG. 3c). If the control contact is open ( Fig. 3d), no defined signal is present.
Zur Auswertung wird ein Fenster im Signal der Bezugsphase (Fig. 3a) herangezo gen, wobei der Schwellwert deutlich über dem Rauschen angesetzt ist, beispiels weise bei 50 bis 70% des maximalen Signals.A window in the signal of the reference phase ( FIG. 3a) is used for the evaluation, the threshold value being set well above the noise, for example at 50 to 70% of the maximum signal.
Ein konkretes Ausführungsbeispiel beinhaltet ein EVG für Entladungslampen, ins besondere für Natriumhochdrucklampen. Bevorzugt ist es mit einem Mikroprozessor (MP; hier vom Typ ST 6260) ausgestattet. Hierbei bietet es sich an, die Auswertung der gewünschten Phaseninformation, sowie die entsprechend gewünschte Reakti on, von diesem durchführen zu lassen.A specific exemplary embodiment includes an electronic ballast for discharge lamps, in particular for high-pressure sodium lamps. It is preferably equipped with a microprocessor (MP; here type ST 6260 ). In this case, it makes sense to have the evaluation of the desired phase information and the corresponding desired reaction carried out by the latter.
Ein Analogeingang (MP2) des Mikroprozessor ist über ein Dämpfungsnetzwerk DÄ1 fest mit einem Pol der Netzeingangsspannung (hier: Nulleiter N) verbunden. Diese Information dient als Bezugsphase für die Bestimmung der Phasenlage.An analog input (MP2) of the microprocessor is via a damping network DÄ1 firmly connected to a pole of the mains input voltage (here: neutral conductor N). This Information serves as a reference phase for determining the phase position.
Ein zweiter Analogeingang (MP1) ist, wiederum über ein Dämpfungsnetzwerk DÄ2, mit dem (externen) Steuereingang CE1 verbunden. Die Dämpfungsnetzwerke be stehen aus einem RC-Glied.A second analog input (MP1), again via a damping network DÄ2, connected to the (external) control input CE1. The damping networks be stand out of an RC link.
Der Mikroprozessor MP nimmt nun in vorbestimmten Abständen eine A/D-Wandlung der entsprechenden Informationen (Spannungen) an den Eingängen vor, und be stimmt nach einer festgelegten Routine die Phasenlage der beiden Signale zuein ander. Diese Routine beinhaltet insbesondere einen Spannungsvergleich (Diffe renzbildung) der beiden (zeitlich synchronen) Eingangssignale. So ist auch eine Nichtbelegung des Steuereinganges (Steuereingang offen - Meßpunkte ergeben keinen definierten Phasenbezug) detektierbar. Die Auswertung der digitalisierten Spannungswerte der Meßpunkte MP1 und MP2 erfolgt fortlaufend, wobei nur Span nungswerte ab einer vordefinierten Höhe (im speziellen Fall ca. 3 V) Berücksichti gung finden und eine Mittelung der Zustandsinformation über einen vordefinierten Zeitraum (im speziellen Fall ca. 2 sec) erfolgt. Als Bezug für den Auswertebeginn der aufgenommenen Meßwerte dient die Spannung des Bezugspotentials (MP2) (im speziellen Fall ca. 3 V). The microprocessor MP now carries out an A / D conversion at predetermined intervals the corresponding information (voltages) at the inputs, and be agrees the phase position of the two signals according to a defined routine at the. This routine includes in particular a voltage comparison (Diffe limit formation) of the two (temporally synchronous) input signals. So is one Non-assignment of the control input (control input open - measurement points result no defined phase reference) detectable. The evaluation of the digitized Voltage values of the measuring points MP1 and MP2 take place continuously, whereby only span values from a predefined height (in the special case approx. 3 V) finding and averaging the status information via a predefined Period (in the special case approx. 2 sec). As a reference for the start of evaluation the voltage of the reference potential (MP2) (im special case approx. 3 V).
So ist eine sichere Ausblendung von Störsignalen (welche insbesondere bei offe nem Steuerkontakt auftreten können) möglich.This means that interference signals are reliably masked out (which is particularly the case with open control contact may occur).
Da die beiden Zustände Steuerkontakt auf L bzw. Steuerkontakt auf N einen defi nierten niederohmigen Zustand darstellen, ist neben der zusätzlichen Auswertung der Phaseninformation ein weiterer Vorzug zur Störsicherheit bei der erfindungsge mäßen Verfahrensweise gegeben.Since the two states control contact on L and control contact on N are defi Represented low-resistance state is in addition to the additional evaluation the phase information is another advantage for interference immunity in the fiction given procedure.
Im Anwendungsbeispiel wurden die 3 möglichen Schaltzustände des Steuerkon
taktes zur Realisierung folgender Funktionen genutzt:
In the application example, the 3 possible switching states of the control contact were used to implement the following functions:
- - Steuerkontakt auf L: Lampe wird mit voller Leistung betrieben- Control contact on L: lamp is operated at full power
- - Steuerkontakt auf N: Lampe wird mit halber Leistung betrieben (Halbnachtbetrieb)- Control contact on N: lamp is operated at half power (Half-night operation)
- - Steuerkontakt offen: die Umschaltung zwischen Vollastbetrieb und Halb nachtbetrieb erfolgt nach einem vordefinierten (inter nen) Zeitregime.- Control contact open: switching between full load and half night operation takes place according to a predefined (inter nen) time regime.
Claims (5)
- - Ein Netzwerk (DÄ1) zur Aufnahme der Bezugsphase;
- - Ein Netzwerk (DÄ2) zur Aufnahme der Signal-Steuereingänge;
- - Eine Auswertelogik (MP), insbesondere ein Mikroprozessor.
- - A network (DÄ1) to start the reference phase;
- - A network (DÄ2) for receiving the signal control inputs;
- - An evaluation logic (MP), in particular a microprocessor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19936867A DE19936867A1 (en) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Procedure to control electronic ballast apparatus for lamps by external control contact, evaluating information supplied via control contact by phase recognition of applied potential undertaken in analogue and digital fashion |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19936867A DE19936867A1 (en) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Procedure to control electronic ballast apparatus for lamps by external control contact, evaluating information supplied via control contact by phase recognition of applied potential undertaken in analogue and digital fashion |
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|---|---|
| DE19936867A1 true DE19936867A1 (en) | 2001-04-19 |
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ID=7917258
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Country Status (1)
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| DE (1) | DE19936867A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008071544A1 (en) * | 2006-12-15 | 2008-06-19 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Dusk switching interface for an electronic ballast |
-
1999
- 1999-08-05 DE DE19936867A patent/DE19936867A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008071544A1 (en) * | 2006-12-15 | 2008-06-19 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Dusk switching interface for an electronic ballast |
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