DE69424583T2 - Zweistufiges Beleuchtungssteuerungssystem für Starkstromentladungslampen - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Zwei-Niveau-Steuerungssystem zum Betreiben von Entladungslampen hoher Lichtstärke bei einem ersten Lichtleistungsniveau und einem zweiten, verringerten Lichtleistungsniveau, und insbesondere auf Verbesserungen in einem solchen Steuerungssystem, das einen geschalteten Kondensator zum Regeln der den Lampen zugeführten Leistung verwendet. Die Erfindung betrifft auch ein HID-Beleuchtungssystem mit einem solchen Steuerungssystem und Komponenten des Steuerungssystems.
• Entladungslampen hoher Lichtstärke (HID-Lampen) umfassen beispielsweise Quecksilberdampf-, Halogenmetalldampf-, und Hochdruck-Natriumentladungslampen. Diese Lampen werden wegen der negativen Spannung-Stromkennlinie des Entladungsbogens in diesen Lampen mit einer Vorschaltgerätschaltung zum Steuern des Lampenbetriebsstroms betrieben. Herkömmlicherweise sind hierfür elektromagnetische Tansformatorschaltgeräte mit einer in Reihe geschalteten Induktivität und Kapazität (LC-Schaltung) in Form einer Drosselspule und eines Kondensators verwendet worden.
• Typischerweise werden das Vorschaltgerät, die HID-Lampe und der Reflektor zu einer Leuchteneinheit oder Leuchte kombiniert. Zur Allgemeinbeleuchtung von beispielsweise Warenhäusern und Fabriken werden zahlreiche Leuchten an einer Decke aufgehängt. Im Allgemeinen wird eine Vielzahl Leuchten an eine Wechselstromversorgungszweigschaltung angeschlossen und mit einem einzigen Schalter oder Trennschalter gesteuert, der ausgebildet ist, alle Lampen zwischen einem "Aus"-Zustand, in dem die Lampen vollständig gelöscht sind, und einem "Ein"-Zustand, in dem die Lampen bei voller Nennleistung betrieben werden, zu schalten.
• Seit kurzem ist es aus Energiespargründen wünschenswert geworden, in anderen Arten Beleuchtungsystemen, beispielsweise Leuchtstoffbeleuchtung, differenziertere Steuerungen wie z. B. Aufenthaltssensoren zu verwenden, um die Lampen auszuschalten, wenn niemand anwesend ist und die Lampen einzuschalten, wenn jemand den Raum betritt. Dies ist jedoch für HID-Lampen, die typischerweise zum Zünden, Aufwärmen und Erreichen ihres vollständigen Lichtleistungsniveaus mehrere Minuten benötigen, nicht praktikabel. Zudem haben die meisten HID-Lampen Probleme beim Warmstart, was es schwierig macht, die Lampe kurz nach dem Ausschalten, wenn sie sie noch auf höherer Temperatur befindet, wieder zu zünden. Bei einigen Lampen-Vorschaltgerätkombinationen kann es ungefähr bis zu zehn Minuten dauern, bevor eine Lampe nach dem Ausschalten wieder zündet. Somit ist es unmöglich, ein Steuerungssystem zu verwenden, das HID- Lampen vollständig ausschaltet, wenn jemand den beleuchteten Raum verlässt, weil die Lampen nicht schnell genug wieder genügend Licht geben, wenn jemand kurz danach wieder den Raum betritt.
• Wenn HID-Lampen jedoch bei verringertem Leistungsniveau betrieben werden, statt vollständig ausgeschaltet zu werden, werden sie innerhalb einer akzeptablen Zeitdauer auf das volle oder nahezu volle Ausgangniveau zurückkehren. Das US-Patent US-A- 4.994.718 (Gordin) zeigt ein derartiges System und verwendet ein herkömmliches elektromagnetischen Vorschaltgerät mit einer LC-Reihenschaltung. Die Lichtleistung aus der Lampe wird geändert, indem die Kapazität in Reihe mit der Lampe zwischen einem ersten Wert, der ein volles Lichtleistungsniveau und einem zweiten, verringerten Wert, der die Leistung zur Lampe erniedrigt und eine verringertes, energiesparendes Lichtleistungsniveau liefert, geschaltet wird. Hierzu wird eine zweiter, geschalteter Kondensator zusätzlich zu dem normalerweise in der Vorschaltgerätschaltung verwendeten einzelnen Kondensator vorgesehen. Die beiden Kondensatoren können zueinander in Reihe oder parallel geschaltet sein, wobei einer der Kondensatoren mit dem anderen Kondensator gekoppelt oder entkoppelt ist, um die Kapazität der LC-Schaltung zu ändern.
• Weiterhin ist der Schalter zum Schalten des geschalteten Kondensators in die und aus der Vorschaltgerätschaltung ein einziges, in einem Vorschaltgerät-Gehäuse, das Vorschaltgeräte und geschaltete Kondensatoren für mehrere Lampen enthält, vorgesehenes elektromechanisches Slave-Relais. Ein zweites elektromechanisches Steuerrelais in einem gesonderten vom Vorschaltgerät-Gehäuse entfernten Controller ist mit dem Slave-Relais in jedem Vorschaltgerät-Gehäuse verbunden. Ein mechanischer Kippschalter, der zwischen einer oberen und einer unteren Stellung geschaltet werden kann, steuert die Stellung des Steuerrelais, das seinerseits die Stellung der Slave-Relais steuert, um die geschalteten Kondensatoren in die und aus der Vorschaltgerätschaltung zu schalten, um die Lichtleistung ihrer jeweiligen Lampen zu ändern.
• Ein Nachteil des Systems von US-A-4.994.718 ist jedoch, dass Steuerung der Slave-Relais mit einem Paar Stromversorgungsdrähten erfolgt, das zwischen das Steu errelais und das Slave-Relais geschaltet ist, zusätzlich zu dem Paar Stromversorgungsdrähten, das zur Stromzufuhr zu den Vorschaltgeräten verwendet wird. Außerdem wird ein einziges Slave-Relais zum Steuern des geschalteten Kondensators jeder der in einem Vorschaltgerät-Gehäuse enthaltenen mehreren Vorschaltgerätschaltungen verwendet. Wenngleich ein gemeinsames Relais für das System in US-A-4.994.718 günstig sein könnte, wo mehrere Vorschaltgeräte in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, ist dies allgemein nicht der Fall. Vielmehr ist die üblichere Anordnung, dass jede Lampe und jedes Vorschaltgerät in einer Leuchte oder Leuchteneinheit enthalten ist, von denen mehrere auf Abstand voneinander in einer Decke liegen. In dieser Art Anordnung ist wegen der zusätzlichen Verdrahtung, die zum Verbinden des Slave-Relais und der geschalteten Kondensatoren mit jeder der auf Abstand liegenden Leuchten benötigt wird, ein für mehrere Leuchten gemeinsames Slave-Relais nicht praktikabel. Aus dem gleichen Grund ist die Verwendung eines zusätzlichen Paares von Stromversorgungsdrähten zum Verbinden der Steuer- und Slave-Relais, gesondert von den Stromversorgungsdrähten, die die Vorschaltgeräte verbinden, ein Nachteil und zwar wegen der extra Verdrahtung, die hinsichtlich Material und Installationsarbeiten kostspielig ist. Zusätzlich können die Schaltkontakte des elektromechanischen Relais in US-A-4.994.718 durch Spannungsstöße infolge des Entladens des geschalteten Kondensator beim Herausschalten aus der LC-Vorschaltgerätschaltung beschädigt werden.
• Das US-Patent 4.931.701 (Carl) zeigt ein anderes Zwei-Niveau-Steuerungssystem, das einen geschalteten Kondensator verwendet. Anstelle eines elektromechanischen Slave-Relais wie in US-A-4.994.718 wird ein kontaktloses Nulldurchgangsrelais verwendet. Das Nulldurchgangsrelais soll dafür sorgen, dass das Zuschalten oder Herausschalten des geschalteten Kondensators zum Zeitpunkt eines Nulldurchgangs der angelegten Spannung erfolgt. Dies fügt den geschalteten Kondensator nur zu oder entfernt ihn, wenn das Spannungsniveau keine übermäßigen Spannungsspitzen oder -stöße über den geschalteten Kondensator bewirken kann, wenn dieser beim Schalten teilweise oder vollständig geladen wird, was zu Beschädigung anderer Bauteile in der Schaltung führen könnte.
• Ein Nachteil eines solchen kontaktlosen Relais ist, dass es einen kleinen Stromfluss zum geschalteten Kondensator zulässt, wenn das Relais nicht speziell zum Dimmen der Lampe geschaltet ist. Es zeigte sich, dass der kleine Stromfluss zu dem geschalteten Kondensator unbeabsichtigtes Dimmen der Lampe unter das volle Lichtleistungsniveau bewirkt. Auch hat sich gezeigt, dass ein derartiges Relais falsch triggern und zu anderen Zeitpunkten schließen kann als beim Nulldurchgang der Eingangsspannung zur Lampe. Zudem sind kontaktlose Relais im Vergleich zu elektromechanischen Relais relativ kostspielig. Außerdem ist ein Paar Steuereingangsleitungen direkt an ein Paar Steuereingänge des kontaktlosen Relais angeschlossen. Wie in US-A-4.994.718 ist die Verwendung eines zusätzlichen Paares Steuerdrähte zum Anschließen der Relais ein deutlicher Nachteil.
• Im Vergleich zu kostspieligeren Systemen, die kontaktlose Vorschaltgerätelektronik verwenden, um variables Dimmen von HID-Lampen über einen Bereich von Lichtniveaus zu erhalten, bietet der Betrieb von HID-Lampen bei nur zwei oder mehreren diskreten Lichtniveaus durch Schalten eines geschalteten Kondensators wie nach dem oben zitierten Stand der Technik eine kostenwirksame Alternative zum Erreichen von Energieeinsparungen. Es ist jedoch wünschenswert, diese bekannten Ausführungen zu verbessern.
• Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein Steuerungssystem zu verschaffen, das einen geschaltete Kondensator zum Betrieb einer HID-Lampe bei einem ersten Lichtleistungsniveau und zumindest einem zweiten, verringerten Lichtleistungsniveau hat, in dem die Verdrahtung der Relais wirtschaftlicher ausgeführt ist als in den bekannten Systemen.
• Eine andere Aufgabe der Erfindung ist, ein derartiges System zu verschaffen, in dem die Vorschaltgerät- und Relaiskomponenten beim Ausschalten des geschalteten Kondensators vor Spannungsstößen geschützt sind, ohne Verwendung von kontaktlosen Nulldurchgangsrelais zum Schalten des geschalteten Kondensators.
• Eine andere Aufgabe der Erfindung ist, ein derartiges Steuerungssystem mit Komponenten zu verschaffen, die in einfacher Weise für vorhandene Leuchten, die herkömmliche elektromagnetische Vorschaltgeräte mit einer LC-Reihenschaltung verwenden, wie z. B. in Autotransformatorvorschaltgeräten für konstante Leistung oder geregelten Nacheilvorschaltgeräten, nachgerüstet werden können.
• Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung enthält ein Zwei-Niveau-HID- Steuerungssystem, zum Anschluss an ein HJID-Beleuchtungsystem, das (i) eine Wechselstromversorgungszweigschaltung mit einer gemeinsamen Nullleitung und einer Netzspannungsleitung und (ii) eine HID-Lampe und ein mit der Lampe und der gemeinsamen und Netzspannungsleitung verbundenes Vorschaltgerät hat, kapazitive Schaltmittel zum Koppeln und Entkoppeln einer Kapazität mit der HID-Lampe und Vorschaltgerätmittel zum Schalten der Lampe zwischen einem ersten und einem zweiten, anderen Ausgangsniveau und ein Steuerungsmittel zum Steuern des Kapazitätsschaltmittels. Das Kapazitätsschaltmittel enthält ein Paar Steuereingänge, und das Steuerungsmittel enthält einen mit einer Quelle eines elektrischen Potentials schaltbar verbundenen Ausgang. Wenn einer der Eingänge der Kapazitätsschaltmittel mit der gemeinsamen Leitung der Wechselstromzweigschaltung und der andere der Steuereingänge mit dem Ausgang der Steuerungsmittel mit einer einzigen Steuerleitung verbunden ist, ist das Steuerungsmittel ausgebildet, das Schalten der genannten Kapazitätsschaltmittel mit der einzigen Steuerleitung durch Schalten der Quelle des elektrischen Potentials zum Ausgang der Steuerungsmittel zu steuern.
• Da das Kapazitätsschaltmittel mit der gleichen gemeinsamen Leitung verbunden ist wie das Vorschaltgerät und nur eine einzige Steuerleitung das Kapazitätsschaltmittel mit dem Steuerungsmittel verbindet, ist deutlich weniger Verdrahtung notwendig als in den oben zitierten Systemen nach dem Stand der Technik.
• Bei einer günstigen Ausführungsform ist die Quelle eines elektrischen Potentials eine an einem Eingang der Steuerungsmittel, der an die Netzspannungsleitung der Zweigschaltung angeschlossen ist, vorhandene Netzspannung.
• Nach einem anderen Aspekt der Erfindung enthält das Kapazitätsschaltmittel ein elektromechanisches Slave-Relais, das zwischen einer Ruheschaltstellung und einer Arbeitsschaltstellung schaltet. Das Slave-Relais ist so mit der geschalteten Slave-Kapazität verbunden, dass in der Ruheschaltstellung die Slave-Kapazität von der Vorschaltgerät- Kapazität entkoppelt und in der Arbeitsstellung die Slave-Kapazität mit dem Kondensator der Vorschaltgerät-LC-Schaltung und der Ha-Lampe elektrisch in Reihe geschaltet ist. Das Steuerungsmittel enthält ein Steuerrelais mit einer Schaltstellung, die den Eingang und den Ausgang der Steuerungsmittel so verbindet, dass ein Schaltkreis zwischen dem Netzspannungseingang der Steuerungsmittel, durch das Steuerrelais, durch die Steuerleitung, und Steuereingängen des Slave-Relais zur gemeinsamen Leitung zum Schalten des Slave- Relais geschlossen wird, um die Lampe zwischen Lichtniveaus umzuschalten.
• Vorzugsweise ist die geschaltete Slave-Kapazität ein einzelnes Kondensatorbauelement. Für ein Vorschaltgerät, in dem die Kapazität der LC-Vorschaltgerätschaltung aus einem einzelnen Kondensator besteht, kann der einzelne Slave-Kondensator wegen der Reihenschaltung eine niedrigere Nennspannung haben als die Nennspannung des Kondensatorbauelementes in dem Vorschaltgerät, wenn das Slave-Relais sich in Ruhestellung befindet. Dies ermöglicht es, für die Slave-Einheit ein Kondensatorbauelement zu wählen, das eine geringere physikalische Abmessung hat, als wenn der Slave-Kondensator beispielsweise parallel mit dem Vorschaltgerät-Kondensator verbunden wäre.
• Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Spannungsstoßunterdrücker mit dem Slave-Kondensator und dem elektromechanischen Slave-Relais verbunden, um die Schaltkontakte des Slave-Relais vor Spannungsstößen durch Entladen des Slave-Kondensators beim Entkoppeln des Slave-Kondensators aus der Vorschaltgerätschaltung zu schützen. Somit kann ein elektromechanischen Relais verwendet werden, das preisgünstiger ist als ein kontaktloses Relais und in einfacher, kostengünstiger Weise vor Spannungsstößen geschützt wird.
• Bei einer günstigen Ausführungsform sind der Slave-Kondensator, das Slave-Relais und der Spannungsstoßunterdrücker in einem Gehäuse zu einer Slave-Einheit oder einem Slave-Modul kombiniert. Vier Zuleitungsdrähte gehen vom Modul aus: eine erste Zuleitung zum Anschluss an die gemeinsame Leitung der Wechselstromversorgungsschaltung, eine zweite Zuleitung zum Anschluss an den Ausgang der Steuereinheit, eine dritte Zuleitung zum Anschluss an eine der beiden Vorschaltgerätschaltungsausgangszuleitungen, die mit der Vorschaltgerät-Kapazität verbunden sind und eine vierte Zuleitung zum Anschluss an die Lampe in der Leuchte. Ein derartiges Modul kann in einfacher Weise in einer Leuchte nachgerüstet werden. Für jede zusätzliche Leuchte in dem HID-Beleuchtungsystem wird die jeweilige Slave-Einheit in gleicher Weise mit dem Vorschaltgerät und der Lampe verbunden und ihre zweite Zuleitung wird seriell mit der zweiten Zuleitung der vorherigen Slave-Einheit verbunden.
• Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung enthält die Steuereinheit Eingangsempfangsmittel zum Empfangen eines Eingangssignals auf einer einzelnen Eingangsleitung und Schaltsteuerungsmittel, die auf das Eingangssignal ansprechen, um das Steuerrelais zu schalten.
• Diese und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Beleuchtungsystems mit einer Vielzahl von HID-Leuchteneinheiten und einem erfindungsgemäßen Zwei-Niveau-Steuerungssystem, das eine gemeinsame Steuereinheit und eine jeweilige Slave-Einheit in jeder Leuchteneinheit enthält;
• Fig. 2 ein Schaltbild einer Steuerschaltung und einer Slave-Schaltung für das in Fig. 1 erläuterte Steuerungssystem;
• Fig. 3 eine Slave-Einheit zum Anschluss in einer HID-Leuchteneinheit.
• Fig. 1 veranschaulicht schematisch ein erfindungsgemäßes Zwei-Niveau- HID-Beleuchtungsystem mit einer Zweigschaltung 10, das eine Vielzahl HID-Leuchteneinheiten, oder Leuchten, F&sub1;-F&sub1;&sub0; enthält. Die Zweigschaltung hat ein Paar Eingangsanschlüsse 11, 12, an die beim Schließen eines Unterbrechers CB1 über eine Wechselspannungsversorgungsleitung eine Spannung, wie z. B. 277 V oder 120 V, angelegt werden kann, und enthält eine gemeinsame Nullleitung "C" und eine Netzspannungsleitung "Vm", die mit jeder der Leuchteneinheiten verbunden ist, um ihr eine elektrische Leistung zuzuführen. Jede der Leuchteneinheiten enthält eine HID-Lampe 60 und ein Vorschaltgerät 70 zum Steuern des Lampenbetriebsstroms.
• Ein Zwei-Niveau-Steuerungssystem 20 zum Betreiben der Leuchteneinheiten bei einem ersten Lichtleistungsniveau und einem zweiten, verringerten Ausgangsniveau enthält eine jeweilige Slave-Einheit 50 in jeder Leuchteneinheit und eine Steuereinheit 30 zum Steuern jeder der Slave-Einheiten. Die Steuereinheit 30 enthält ein Paar Stromversorgungseingänge 31, 32, die mit der gemeinsamen und der Netzspannungsleitung der Zweigschaltung 10 verbunden sind. Jede Slave-Einheit ist mit dem Vorschaltgerät 70 und der Lampe 60 in ihrer jeweiligen Leuchteneinheit, mit einer Steuerleitung aus dem einzigen Ausgang 33 der Steuereinheit 30 und mit der gemeinsamen Leitung der Zweigschaltung verbunden, wie anhand von Fig. 2 ausführlicher beschrieben werden soll. Das Steuerungssystem 20 enthält auch erste und zweite Aufenthaltssensoren 40 und 45, die die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Person innerhalb eines zuvor bestimmten, von den Leuchteneinheiten erhellten Gebietes detektieren. Die Aufenthaltssensoren haben jeweils ein Paar Stromversorgungsanschlüsse 41, 42; 46, 47, die mit Stromversorgungsanschlüssen 32, 36 der Steuereinheit 30 verbunden sind, und einen jeweiligen einzelnen Ausgang 43; 48, der mit einem jeweiligen Steuereingang 34; 35 der Steuereinheit verbunden ist.
• Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt wird, enthält das Vorschaltgerät 70 in jeder der Leuchteneinheiten F&sub1;-F&sub1;&sub0; von Fig. 1 eine herkömmliche LC-Reihenschaltung mit einer herkömmlichen Drosselspule B1, in Form eines Transformators mit Mittenabgriff, und einem Vorschaltgerät-Kondensator C1. Die Primärspule Blp ist an beiden Enden mit Vorschaltgerätschaltungseingängen 71, 72 verbunden, die ihrerseits mit der Netzspan nungs- ("Vm"-) und der gemeinsamen Leitung der Zweigschaltung verbunden sind. Der Kondensator C1 ist zischen ein Ende der Sekundärspule B1s und einen Ausgang 73 der Vorschaltgerätschaltung geschaltet. Der andere Vorschaltgerätausgang 74 ist mit dem anderen Ende der Primärspule B1s verbunden. Das Vorschaltgerät 70 ist von herkömmlicher Art und kann beispielsweise ein Vorschaltgerät Modell 71A6091 der Advance Transformer Company sein. Bei üblichem Anschluss an die Lampe 60 (ohne das erfindungsgemäße Steuerungssystem) betreiben der Transformator B1 und der Kondensator C1 die Lampe bei vollem Nennausgangslichtniveau.
• Die zu jeder Leuchteneinheit gehörende Slave-Einheit 50 (des Steuerungssystems 20) enthält Kapazitätsschaltmittel, die aus einem geschalteten Slave-Kondensator C2 und einem Relais RLY1 bestehen. Das Relais RLY1 ist ein elektromechanisches Relais mit Schaltkontakten und einem Schaltglied 55, das von der Spule 56 zwischen einer ersten Ruheschaltstellung und einer zweiten Arbeitsschaltstellung bewegt werden kann. Der Kondensator C2 hat ein Ende, das mit dem Vorschaltgerät-Ausgang 73 verbunden ist, der an den Kondensator C1 angeschlossen ist, und ein anderes Ende, das mit dem Schaltanschluss 52 des Relais RLY1 und einem Lampenanschluss der Lampe 60 verbunden ist. Ein Spannungsstoßunterdrücker RT1 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen Vorschaltgerätausgang 73 und Kondensator C2 und mit dem Relais-Schaltanschluss 51 verbunden. Der Spannungsstoßunterdrücker hat vorzugsweise die Form einer Drosselspule, aber kann auch eine Anordnung mit negativem Temperaturkoeffizienten sein (NTC-Anordnung). Das Relais RLY1 enthält weiterhin Steuereingänge 53, 54 für die Spule 56, die über den Vorschaltgerätausgang 74 mit der Steuerleitung bzw. der gemeinsamen Leitung verbunden ist.
• Die HID-Lampe 60 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator C2 und Schaltanschluss 52 und mit der gemeinsamen Leitung über den Vorschaltgerätausgang 74 verbunden. Die HID-Lampe 60 kann beispielsweise eine Hochdruck- Natrium-Lampe (HPS-Lampe), eine Metallhalogendampflampe oder eine Quecksilberdampflampe sein.
• In der Ruheschaltstellung des Relais RLY1 von Fig. 2 ist der Slave- Kondensator C2 nebengeschlossen, so dass nur der Vorschaltgerät-Kondensator C1 zur Lampe 60 in Reihe liegt. Wenn das Schaltglied 55 durch die Spule 56 in die Arbeitsschaltstellung bewegt wird, ist der Kondensator C2 nicht nebengeschlossen und liegt zu der Lampe 60, der Drosselspule B1 und dem Vorschaltgerät-Kondensator C1 in Reihe. Wenn der Kondensator C2 zum Kondensator C1 in Reihe liegt, arbeitet die Lampe 60 bei einem verringerten Energie sparenden Lichtleistungsniveau im Vergleich zu einem vollen Lichtleistungsniveau bei Nebenschluss des Kondensators C2.
• Die Steuereinheit 30, die jede der Slave-Einheiten steuert, enthält eine geregelte Stromversorgungsschaltung 310 und Steuerungsmittel, die aus einem Zeitgebermittel 330, Schaltsteuerungsmitteln 350 und Schaltmitteln 390 bestehen.
• Die geregelte Stromversorgung 310 liefert einen geregelten 5-V-Gleichstrompegel an den Ausgängen 328, 329. Sie enthält einen Transformator T2, der eine an den Stromversorgungseingängen 31, 32 empfangene 120-Volt-Eingabe schrittweise auf 9 V herabsetzt. Falls die Netzspannung Vm sich auf einem anderen Pegel als 120 Volt befindet, kann der Transformator 300 verwendet werden, der eine Spannung von 120 V an einem Paar Ausgangsanschlüsse 302, 303 liefert. Die Sicherung F1 ist zwischen den Ausgangsanschluss 302 des Transformators 300 und den Eingangsanschluss 31 der geregelten Stromversorgung geschaltet und soll die Steuereinheit vor einer Beschädigung durch übermäßigen Stromentzug schützen. Ein zwischen Eingangsanschlüssen 31, 32 geschaltetes Spannungsstoßunterdrücker D6 soll vor Spannungsspitzen schützen. Eine Vollwegbrücke, die quer zur Sekundärwicklung T2S des Transformators T2 geschaltet ist, besteht aus Dioden D1-D4. Die Kathoden der Dioden D2, D3 sind bei einem Verbindungspunkt 313 miteinander verbunden und die Anoden der Dioden D1, D4 sind beim Verbindungspunkt 314, der mit dem ersten Ausgang 328 der geregelten Stromversorgung 310 verbunden ist, miteinander verbunden. Die Anode der Diode D2 und die Kathode der Diode D1 sind bei einem Verbindungspunkt 316 verbunden, der mit einer Seite der Sekundärwicklung T2S verbunden ist, und die Kathode der Diode D4 und die Anode der Kathode D3 sind mit einem Verbindungspunkt 315 verbunden, der mit der anderen Seite der Sekundärwicklung T2S verbunden ist. Die Vollwegbrücke richtet das an den Eingängen 31, 32 empfangene Wechselspannungssignal gleich, so dass ein Gleichspannungssignal mit Welligkeit erhalten wird.
• Eine im Handel erhältlicher Spannungsregler VR1 (wie z. B. ein bei National Semiconductor erhältliches Modell LM7805) liefert eine 5-V-Gleichspannung. Der Eingang 317 ist mit dem Verbindungspunkt 313 und der Ausgang 319 mit dem anderen Ausgang 329 der geregelten Stromversorgungsschaltung 310 verbunden. Eine Seite jedes der Kondensatoren C3 und C4 ist zwischen den Verbindungspunkt 313 der Vollwegbrücke und den Eingang 317 des Spannungsreglers VR1 geschaltet. Die anderen Seiten der Kondensatoren C3, C4 sind mit dem Ausgang 328, dem Erdanschluss 318 des Spannungsreglers VR1 und einem der Enden des Kondensators C5 verbunden. Das andere Ende des Kondensators C5 ist zwischen den Ausgang 319 des Spannungsreglers VR1 und den Ausgang 329 geschaltet und soll Rauschen an den Ausgängen 328, 329 unterdrücken. Die Kondensatoren C3 und C4 sind zum Glätten des Welligkeit bestimmt und erzeugen einen konstanten Gleichstrompegel an den Ausgängen 328, 329.
• Die Zeitgeberschaltung 330 enthält einen im Handel erhältlichen Präzisionstimer PT1, wie z. B. ein von National Semiconductor erhältliches Modell LM3905, das eine integrierte Schaltung mit acht Anschlüssen 331-338 in Form eines DIL-Gehäuses mit acht Anschlussstiften ist. Der Widerstand R1 und der Widerstand R2 sind in Reihe zwischen den Spannungsreferenzanschluss 332 und den RC-Anschluss 333 des Timers PTl geschaltet. Ein Ende des Kondensators C6 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Anschluss 333 und dem Widerstand R2 verbunden. Ein Ende des Kondensators C7 ist mit einem Ende des Widerstandes R1 und dem Anschluss 332 verbunden. Sein anderes Ende ist mit dem Ausgang 328 der geregelten Stromversorgung 310, dem anderen Ende des Kondensators C6 und dem Erdanschluss 334, Triggeranschluss 331, Logikanschluss 338 und Emitteranschluss 337 des Timers PT1 verbunden. Ein Ende des Widerstandes R3 ist mit dem V'- Anschluss 335 und dem Ausgang 329 der geregelten Stromversorgung verbunden und das andere Ende ist beim Verbindungspunkt zwischen den Kollektoranschluss 336 und den Ausgang 339 der Zeitgeberschaltung 330 geschaltet. Der Kondensator C7 soll Rauschen in der Zeitgeberschaltung verringern, so dass die RC-Zeitkonstante nicht durch Schaltungsrauschen beeinflusst wird. Der Wert des Kondensators C6 bestimmt, wann der Kollektoranschluss 336 von einem Logikpegel null auf einen hohen Logikpegel geschaltet wird.
• Die Schaltsteuerschaltung 350 enthält einen ersten Steuereingang 34 zum Empfang eines Eingangssignals aus einem ersten Eingang, wie z. B. dem Aufenthaltssensor 40 von Fig. 1, und einen zweiten Steuereingang 35 zum Empfang eines zweiten Steuereingangssignals, wie z. B. aus einem zweiten Aufenthaltssensor 45. Der Steuereingang 34 enthält zwei Eingangsanschlüsse 351, 352 und der Steuereingang 35 enthält zwei Eingangsanschlüsse 361, 362. Mit jedem der Paare Eingangsanschlüsse ist der jeweilige Optoisolator OI1, OI2 verbunden. Die Optoisolatoren sind von herkömmlicher Art und können beispielsweise ein Modell H11AA1 von Harris Electronics sein, das sowohl Wechselspannungs- als auch Gleichspannungssignale an den Eingängen 34, 35 empfangen kann.
• Die Eingangsanschlüsse 352 und 362 sind direkt mit den Eingängen 354, 364 der jeweiligen Optoisolatoren verbunden. Ein jeweiliger Widerstand R4, R5 ist zwischen jeden der Anschlüsse 351, 353; 361, 363 geschaltet. Die Widerstände R4 und R5 begrenzen den Strom aus den Eingangseinrichtungen und stellen den Detektionsbereich der Optoisolatoren, OI1 und OI2 ein. Durch sorgfältige Wahl von R4 und R5 kann ein breiter Bereich von Wechsel- oder Gleichspannungen (anders als 120 Volt) von OI1 und OI2 detektiert werden. Die Ausgangsanschlüsse 355, 365 der Optoisolatoren OI1, OI2 sind jeweils mit einem jeweiligen Verbindungspunkt 357, 367 verbunden, der jeweils ein Ende des Kondensators C8 und Widerstandes R6 und des Kondensators C9 und Widerstandes R7 verbindet. Die anderen Enden der Kondensatoren C8, C9 sind mit jeweiligen Anschlüssen 356, 366 der Optoisolatoren, mit den Anschlüssen 331, 334, 337 und 338 des Timers PT1 und einem Ende der Kondensatoren C6, C7 verbunden. Die anderen Enden der Widerstände R6, R7 sind mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt verbunden, der mit dem Widerstand R3 und dem Anschluss 335 der Zeitgeberschaltung 330 verbunden ist. Die Widerstände R6 und R7 begrenzen den Strom für den Ausgang von OI1 und OI2 und wirken als Pull-up-Widerstände, die den Ausgang von OI1 und OI2 in den hohen Pegel steuern, wenn kein Eingangssignal vorhanden ist. Die Kondensatoren C8 und C9 filtern die Welligkeit und stabilisieren den Ausgang von OI1 und OI2.
• Die Steuerschaltung 350 enthält weiterhin Logik(NAND)-Gatter N1-N4, die durch eine integrierte Schaltung mit 14 Anschlussstiften ausgebildet sind. Die beiden Eingänge 358, 368 für das NAND-Gatter N2 sind jeweils mit dem Verbindungspunkt 357 zwischen dem Widerstand R6 und dem Kondensator C8 und mit dem Verbindungspunkt 367 zwischen dem Kondensator R7 und dem Kondensator C9 verbunden. Beide Eingänge 370, 371 des Gatters N3 sind mit dem Ausgang 369 des Gatters N2 verbunden. Ein Eingang 373 des Gatters N1 ist mit dem Ausgang 339 der Zeitgeberschaltung 330 und der andere Eingang 374 ist mit dem Ausgang 372 des Gatters N3 verbunden. Vom Gatter N4 sind beide Eingänge 376, 377 mit dem Ausgang 375 des Gatters N1 verbunden. Die Anschlüsse 379, 380 des Gatters N4 repräsentieren die Stromversorgungsanschlüsse für die integrierte Schaltung und sind mit der gemeinsamen und der 5-V-Gleichspannungsleitung aus den Ausgängen 328, 329 der Stromversorgungsschaltung 310 verbunden. Die NAND-Gatter N3 und N4 wirken als invertierende Zwischenspeicher für die Ausgangssignale aus den NAND-Gattern N1 und N2 und sorgen dafür, dass die Signale aus den Optoisolatoren OI1 und OI2 korrekt decodiert werden.
• Die Schaltschaltung 390 enthält einen einzelnen Steuerausgang 33 der Steuereinheit 30, der über die Sicherung F2 und eine einzelne Steuerleitung mit dem Steueranschluss 53 des Slave-Relais RLY1 verbunden ist. Die Eingänge 391 und 394 sind mit der 5-V-Gleichspannungsleitung und der gemeinsamen Leitung verbundene Stromversorgungseingänge. Der Eingang 392 ist mit dem Ausgang 378 des Gatters N4 und der Steuerschaltung 350 verbunden. Ein Ende des Widerstandes R8 ist bei einem Verbindungspunkt mit der Basis B des Transistors QI und dem Eingang 392 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes R8 ist mit dem Eingangsanschluss 391, der Kathode der Diode D5, einer Seite des Kondensators C10 und dem Eingangsanschluss 395 des Steuerrelais RLY2 verbunden. Die Anode der Diode D5 ist mit dem anderen Eingangsanschluss 398 des Relais RLY2 und dem Kollektor des Transistors Q1 verbunden. Der Emitter des Transistors Q1 ist mit dem anderen Ende des Kondensators C10 und dem Stromversorgungsanschluss 394 verbunden. Das Relais RLY2 ist ein elektromechanisches Relais mit Schaltkontakten und einem Schaltglied 399, das von der Spule 400 zwischen einer, in Fig. 2 gezeigten, ersten Arbeitsschaltstellung und einer zweiten Ruheschaltstellung bewegt werden kann. Der Relaisschaltanschluss 397 ist mit dem Netzspannungseingangsanschluss 31 der Spannungsregelschaltung 310 verbunden, und der Schaltanschluss 398 ist mit dem Ausgang 33 der Schaltschaltung und Steuereinheit verbunden.
• Die Funktionsweise des Steuerungssystems ist folgendermaßen. Wenn der "Netz"-Schaltungsunterbrecher CB1 der Zweigschaltung 10 geschlossen wird, wird die Spannung Vm den Vorschaltgeräten 70 der Leuchteneinheiten F&sub1;-F&sub1;&sub0; über die Vorschaltgeräteingänge 71, 72 und der Steuereinheit 30 bei den Stromversorgungseingängen 31, 32 zugeführt. Das Schaltglied 55 des Slave-Relais RLY1 befindet sich in seiner Ruhestellung (wobei ein Leitungspfad zwischen den Anschlüssen 51, 52 verschafft wird) mit der Spule 56 in nicht erregtem Zustand. Wenn der Unterbrecher CB1 schließt, fließt Strom durch den Spannungsstoßunterdrücker RT1, über die geschlossenen Schaltkontakte des Relais RLY1, und zündet die Lampe. Es sollte deutlich sein, dass entweder das Vorschaltgerät 70 oder die Lampe ein herkömmliches Zündglied (nicht abgebildet) enthält, das einen ausreichenden Startimpuls verschafft, um die Lampe zu starten. Der geschaltete Slave-Kondensator C2 ist nebengeschlossen und liegt nicht in der Lampen-Vorschaltgerätschaltung. Der Transformator B1 und der Kondensator C1 des Vorschaltgerätes 70 regeln den Lampenstrom auf das geforderte Niveau für volle Lichtleistung.
• Das Anlegen von Spannung an die Zeitgeberschaltung 330 beim Schließen des Unterbrechers CB1 über die geregelte Spannungsversorgungsschaltung 310 bewirkt, dass die Zeitgebersequenz anfängt. Wenn die Zeitgebersequenz anfängt, befindet sich der Ausgang 336 des Präzisionstimers PT1, und damit der Ausgang 339 der Zeitgeberschaltung 330 auf einem Logikpegel null. Der Ausgang 339 bleibt auf diesem Pegel null, bis der Kondensator C6 genügend hoch auflädt, um zu bewirken, dass der Ausgang 336 von PT1 auf einen hohen Logikzustand schaltet. Die Kapazität des Kondensators C6 wird so gewählt, dass der Ausgang des Timers PT1 erst in den hohen Logikzustand schaltet, wenn die HID-Lampe 60 einen stabiles, volles Lichtleistungsniveau erreicht hat. Dies verhindert, dass die Ha-Lampe auf ein verringertes Lichtausgangsniveau geschaltet wird, bevor die Lampe vollständig aufgewärmt ist. Solange der Ausgang 336 von PT1, (und somit der Eingang 373 des Logikgatters N1) auf dem Logikpegel null ist, ist das Logikgatter N1, das verhindert, dass sich der Zustand des Ausgangs 375 des Logikgatters N1 ändert, unabhängig davon, in welchem Zustand der andere Eingang 374 sich befindet, unbeschaltet. Bei unbeschaltetem Logikgatter N1 liegen dessen Ausgang 375 und die Eingänge 376, 377 des Gatters N4 auf hohem Logikpegel, wobei der Ausgang 378 logisch niedrig gemacht wird. Der Widerstand R8 wird als Pull-up-Widerstand für den Ausgang von N4 verwendet. Wenn der Ausgang 378 des Logikgatters N4 logisch niedrig ist, ist der Transistor Q1 nichtleitend, was verhindert, dass die Spule 400 des Relais RLY2 erregt wird und das Schaltglied 399 in seiner Arbeitsstellung hält. In dieser Arbeitsstellung von RLY2 liegt kein Steuersignal an der Spule 56 von RLY1 über der Steuerleitung an, und die Lampe 60 bleibt auf vollem Lichtleistungsniveau.
• Wenn der Präzisionstimer PT1 die gewünschte Zeitverzögerung vom anfänglichen Schließen des Schaltungsunterbrechers CB1 aus erreicht, wird der Ausgang 336 von PTl ausgeschaltet, was bewirkt, dass der Widerstand R3 den Ausgang 336 auf einen hohen Logikpegel zieht. Dies ermöglicht, dass das Logikgatter N1 vom Ausgang 372 des Logikgatters N3 gesteuert wird.
• Wenn ein Eingangssignal (wie z. B. aus einem Aufenthaltssensor 40 oder 45 in Fig. 1, oder einem Wandschalter, einer Photozelle, einem Infrarotsensor usw.) an entweder den Steuereingang 34 (Anschluss 351, 352) oder den Steuereingang 35 (Anschlüsse 361, 362) oder beide gelegt wird, erscheint an den Ausgängen (Verbindungspunkte 357, 367) des Optoisolators OI1 und/oder OI2 ein niedriges Logikpegelsignal. Ein niedriger Logikpegel an jedem Verbindungspunkt 357, 367 oder beiden, an den Eingängen 358, 368 des Gatters N2 gesehen, macht den Ausgang 369 des NAND-Gatters N2 logisch niedrig. Dies macht die Eingänge 370, 371 des Gatters N3 niedrig und den Ausgang 372 des Gatters N3 hoch. Bei auch hohem Eingang 373, weil PT1 seine angegebene Verzögerungszeit erreicht hat, und hohem Eingang 374 werden der Ausgang 375 und die Eingänge 376, 377 des Gatters N4 niedrig sein. Dies macht den Ausgang 378 hoch.
• Wenn das hohe Logiksignal vom Ausgang 378 des Gatters N4 der Basis des Transistors Q1 zugeführt wird, wird die Spule 400 des Relais RLY2 erregt, was die Kontakte an den Anschlüssen 397, 398 schließt. Dies liefert ein Steuersignal auf der Steuerleitung und erregt die Spule 56 des Slave-Relais RLY1 durch das Schließen eines Schaltkreises vom Eingang 31 der geregelten Stromversorgung 310 (die auf Netzspannung Vm liegt) entlang den Schaltkontakten 397, 398 von RLY2 über die Steuerleitung zum Anschluss 53 von RLY1, durch die Spule 56 zum Anschluss 54, der mit der gemeinsamen Leitung der Zweigschaltung 10 verbunden ist. Bei erregter Spule 56 des Relais RLY1 wird das Schaltglied 55 in seine Arbeitsstellung bewegt und ermöglicht, dass der Kondensator C2 in die Lampen-Vorschaltgerätschaltung in Reihe mit dem Kondensator C1, Vorschaltgerät B1 und Lampe 60 hineingebracht wird. Der Kondensator C2 soll die Lampe 60 auf das gewünschte niedrige, stabile und Energie sparende Niveau zurückbringen.
• Wenn das Eingangssignal vom Steuereingang 34 oder 35, an den es angelegt war, entfernt wird, und es an keinem der Steuereingänge 34, 35 ein Eingangssignal gibt, wird der Ausgang 378 des Logikgatters N4 wieder logisch niedrig, und der Transistor Q1 wird nichtleitend. Bei jetzt nicht erregter Spule 400 bewegt sich das Schaltglied 399 in seine Arbeitsstellung, und der Schaltkreis vom Stromversorgungseingang 31, durch das Relais RLY2, den Eingang 53 und die Spule 56 des Relais RLY1 in den Slave-Einheiten hindurch wird geöffnet, und das Schaltglied 55 bewegt sich zurück in seine Ruhestellung.
• Die Bewegung des Schaltgliedes 55 in seine Ruhestellung bringt den Spannungsstoßunterdrücker RT1 zurück in die Schaltung, wo er den aus dem Entladekondensator C2 stammenden hohen Einschaltstrom klemmen kann, wobei die Schaltkontakte des Relais RLY1 und benachbarte Komponenten vor einer Beschädigung infolge hoher Stromspitzen geschützt werden. In der Schaltschaltung 390 dient die Diode D5 als Entladungsstrecke für die Spule 400 des Relais RLY2 und verhindert, dass Spannungsspitzen auf die an die Eingänge 391, 394 angeschlossene Gleichspannungsversorgungsleitung zurückgekoppelt werden. Der Kondensator C10 wirkt als Ableitkondensator, indem er Rauschen aus der Gleichspannungsversorgungsleitung filtert. Die Sicherung F2 schützt den Ausgang 33 der Steuereinheit 30 vor Überstromzuständen durch Kurzschluss auf der Steuerleitung.
• Der Kondensator C2, Spannungsstoßunterdrücker RT1 und das Relais RLY1 der Slave-Einheit 50 sind vorzugsweise in einem Kondensatorgehäuse 150 aus Kunststoff (wie z. B. ein Becher vom Modell 52, von der Advance Transformer Company) eingekapselt und in einer Leuchteneinheit als vollständiges Modul M1 (Fig. 3) installiert. Dieses Modul hat nur vier Drähte, wodurch das Modul leicht und schnell in einer Leuchteneinheit mit einer Lampe 60 und einem Vorschaltgerät 70 nachgerüstet werden kann. Ein erster Draht 151 (weiß) wird verwendet, um den Anschluss 54 des Slave-Relais mit der gemeinsamen Nullleitung der Zweigschaltung zu verbinden. Ein zweiter Draht 152 (blau) verbindet den Anschluss 53 des Slave-Relais mit der einzelnen Steuerleitung, die mit dem Ausgang 33 der Steuereinheit verbunden ist. Ein dritter Draht 153 (schwarz) wird zum Verbinden des Slave-Kondensators C2 mit dem Vorschaltgerätzuleitungsdraht, der mit dem Vorschaltgerät-Kondensator C1 verbunden ist, verwendet, und der vierte Draht 154 (schwarz/weiß) verbindet die andere Seite des Slave-Kondensators C2 mit einem Anschluss der Entladungslampe. Die oben genannten Komponenten können auch in einem Kondensatorbecher aus Aluminum oder verschiedenen Vorschaltgerät-Gehäusen eingekapselt sein, je nach den Größenbeschränkungen der Leuchteneinheit.
• Die Slave-Einheit in Form des Moduls M1 kann in einfacher Weise in einer Leuchteneinheit durch Entfernen der intern mit dem Vorschaltgerät-Kondensator C1 verbundenen Vorschaltgerätzuleitung aus einem der Lampenanschlüsse nachgerüstet werden. Diese Vorschaltgerätzuleitung wird dann mit der schwarzen Zuleitung aus Modul M1 verbunden. Die schwarzweiße Zuleitung wird dann an einem der Lampeanschlüsse befestigt. Die weiße Zuleitung wird dann an der gemeinsamen Leitung zusammen mit der weißen Zuleitung des Vorschaltgerätes befestigt, und die blaue Zuleitung wird mit der Steuerleitung befestigt, die aus dem Ausgang 33 der Steuereinheit kommt.
• Die Reihenschaltung des Leuchteneinheit-Kondensators C1 und des Slave- Kondensators C2 mit dem Vorschaltgerät-Kondensator C1 verkleinert die physikalische Größe des Kondensators C2, weil ein für niedrigere Spannung bemessener Teil verwendet werden kann als bei einer Parallelschaltung. Eine geringe Größe für das Vorschaltgerät- Modul M1 ist wegen des in einer Leuchteneinheit verfügbaren, begrenzten Raumes wichtig. Wenn C1 und C2 in einer Parallelschaltung verwendet werden, muss C2 für das gleiche Spannungsniveau bemessen werden wie C1, was zwangsläufig C2 physikalisch größer macht als in der Reihenschaltung. Für beispielsweise eine 400-Watt-Halogenmetalldampflampe wären C1 und C2 beide die 400-Volt-Teile in einer parallelen Schaltungsanordnung, während C1 ein 400-Volt-Teil und C2 ein 120-Volt-Teil in der Reihenschaltung von Fig. 2 ist.
• Die Reihenschaltung aus C1 und C2 ermöglicht auch, die Kontakte des Relais RLY1 auf eine niedrigere Spannung zu bemessen, als bei Verwendung in der Parallelanordnung der Fall wäre. (120-Volt-Kontakt-Nennspannung für eine Reihenschaltung und 400 Volt für die Parallelschaltung). Dies vernngert ebenfalls die physikalische Größe des Relais, was ein kleineres Modul M1 erlaubt als bei Verwendung einer Parallelanordnung. In dem Modul von Fig. 3 hatte das Gehäuse 151 Abmessungen von 124,2 mm · 47,2 mm. Die Abmessungen des Kondensators C2 betrugen 57 mm · 38,6 mm für 40 uf, 120 V. Das Relais RLY1 war ein Relais der KUP-Serie von Potter-und-Brumfield mit Abmessungen von 55,2 mm · 46,7 mm.
• Die Reihenschaltung der Kondensatoren C1 und C2 schwächt auch die Wirkung des Einschaltstroms ab, wenn C2 aus der Schaltung heraus geschaltet wird. Die Gefahren hoher Stoßströme sind in einer Parallelanordnung ausgeprägter.
• In dem Steuerungssystem von Fig. 1 wird die Steuereinheit 30 direkt aus der Zweigschaltung 10 gespeist, die sie steuert. Dies sorgt dafür, dass die Controller-Zeitgeberschaltung 330 jedesmal initiiert wird, wenn die Leuchteneinheiten gespeist oder wieder eingeschaltet werden. Auch ermöglicht dies die Verwendung nur eines Steuerdrahtes vom Ausgang 33 der Steuereinheit zum Slave-Relais RLY1 in den Leuchteneinheiten der Lampe, da die Slave-Einheit und das Vorschaltgerät sich die gemeinsame Leitung teilen. Dies vereinfacht die Installation oder das Hinzufügen des Moduls M1 in eine vorhandene Leuchteneinheit und vermindert im Vergleich zu den bekannten Systemen die Verdrahtung.
• Wie bereits erwähnt, können die Optoisolatoren OI1 und OI2 Wechsel- oder Gleichstrom detektieren. Durch sorgfältige Wahl der Widerstände R4 und R5 kann ein weiter Bereich von Wechsel- oder Gleichspannungen als Eingaben für den Controller verwendet werden. Dies ermöglicht es, den Controller mit praktisch allen Arten von Sensor- oder Schalteinrichtungen eine Schnittstelle zu koppeln, wie z. B. mit Aufenthaltsdetektoren, Infrarotsensoren, Photozellen, Näherungsschaltern, Wandschaltern usw., die ihr Steuersignal bei anderen Pegeln als 120 Volt abgeben können. Er kann auch mit einem Personalcomputer oder einer computergesteuerten Zeituhr gekoppelt werden.
• Die externen Aufenthaltssensoren 40, 45 werden direkt von der Steuereinheit 30 aus gespeist. Dies sorgt dafür, dass die Sensoren betriebsfähig sind, wenn der Controller Leistung empfängt. Dies vereinfacht die Verdrahtung weiterhin, da Nullleitungen miteinander geteilt werden können; daher braucht den Eingängen 34, 35 der Steuereinheit nur ein einziger Steuerdraht von den Ausgängen 43, 48 der Sensoren 40, 45 aus zugeführt zu werden. Die anderen Sensorausgänge 44, 49 werden zu der jeweiligen gemeinsamen Leitung, die an die Eingänge 42, 47 angeschlossen sind, rückgekoppelt. Der einzelne Steuerdraht würde mit Anschlüssen 351, 361 der Steuereingänge 34, 35 der Steuereinheit verbunden. Die anderen Anschlüsse 357, 362 werden dann zu der gemeinsamen Leitung innerhalb der Steuereinheit 30, beispielsweise beim Eingang 32, zurückgebunden.
• Da die Steuereingänge zum Controller "schwebend" und isoliert sind, können die Sensoren auch mit einer anderen Zweigschaltung verbunden sein als der Controller oder sie können hinsichtlich des Phasenablaufs des Controllers gegenphasig sein.
• Die Zeitgeberschaltung des Controllers kann durch Ändern der Kapazität des Kondensators C6 einstellbar gemacht werden, so ist das Zeitgeberintervall kompatibel zum Typ der gesteuerten Lampen (d. h. Halogenmetalldampf, Quecksilberdampf oder Natrium).
• Die Schaltung von Fig. 2 und die in Fig. 3 aufgelisteten Komponenten sind beispielsweise Halogenmetalldampf-Leuchteneinheiten von 400 Watt. Die Zwei-Niveau- Beleuchtungssteuerung mit geteilten Nullleitungen kann zum Steuern verschiedener Wattzahlen von Halogenmetalldampf- sowie auch anderer gasförmiger Entladungslichtquellen wie z. B. Quecksilber-, Hochdruck-Natrium-, und Leuchtstofflampen verwendet werden, die Autotransformator(CWA)- und (CWI)Vorschaltgerätschaltungen mit konstanter Wattzahl verwenden.
• Der oben gezeigte Entwurf ist zur Steuerung von zehn Leuchteneinheiten (basiert auf einer 277-Volt-Zweigschaltung) bestimmt. Andere Lampentypen und andere Wattzahlen legen die Gesamtzahl Leuchteneinheiten für die Lampen fest, die auf der Zweigschaltung gesteuert werden können. Der letztendlich bestimmende Faktor wird die gesamte Wattzahl oder Belastung am Zweigschaltungsunterbrecher sein.

Claims (9)

1. Zwei-Niveau-Steuerungssystem für ein HID-Beleuchtungsystem, das (i) eine Wechselstromzweigschaltung mit Eingangsklemmen (11, 12) zum Anschließen an eine Stromversorgung und mit einer Netzspannungsleitung (Vm) und einer gemeinsamen Leitung (COM) hat und das (ii) eine HID-Lampenanschlüsse enthaltende Leuchte (F1) und ein Vorschaltgerätmittel (70) hat, das mit den HID-Lampenanschlüssen und der Netzspannungs- und der gemeinsamen Leitung verbunden ist, um einer HID-Lampe (60) eine stabile Betriebsleistung zuzuführen, wenn sie an die Lampenanschlüsse angeschlossen ist, wobei das genannte Steuerungssystem umfasst:

eine Slave-Einheit (50), die Kapazitätsschaltmittel zum Koppeln und Entkoppeln einer Slave-Kapazität (C&sub2;) mit der genannten HID-Lampe sowie Vorschaltgerätmittel enthält, um die genannte HID-Lampe zwischen einem ersten Lichtleistungsniveau und einem zweiten, anderen Lichtleistungsniveau zu schalten, wobei die genannten Kapazitätsschaltmittel ein Paar Steuereingänge (53, 54) haben, und

eine Steuereinheit (30), die einen Ausgang (33) enthält, der schaltbar mit einer Quelle eines elektrischen Potentials verbunden werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass einer der genannten Steuereingänge (54) der genannten Kapazitätsschaltmittel mit der gemeinsamen Leitung (COM) der Wechselstromversorgungszweigschaltung verbunden ist und der andere der genannten Steuereingänge (53) der Kapazitätsschaltmittel mit dem genannten Ausgang (33) der genannten Steuereinheit mit einer einzelnen Steuerleitung (CL) verbunden ist, wobei die genannte Steuereinheit ausgebildet ist, das Schalten der genannten Kapazitätsschaltmittel mit der einzelnen Steuerleitung durch Schalten der Quelle eines elektrischen Potentials auf den genannten Ausgang der genannten Steuerungsmittel zu steuern.

2. Zwei-Niveau-Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das genannte Steuerungsmittel einen an die Netzspannungsleitung der Wechselstromzweigschaltung anschließbaren Eingang enthält, wobei das auf den genannten Ausgang der genannten Steuerungsmittel schaltbare elektrische Potential Netzspannung ist.

3. Zwei-Niveau-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das genannte Kapazitätsschaltmittel einen geschalteten Slave-Kondensator und ein Slave-Relais enthält, das die genannten Steuereingänge enthält, und das genannte Steuerungsmittel ein Steuerrelais enthält, das eine erste Schaltstellung hat, die den genannten Eingang und Ausgang des genannten Steuerungsmittels verbindet, so dass ein Schaltkreis zwischen dem genannten Eingang des genannten Steuerungsmittels, durch das genannte Steuerrelais, durch die genannte Steuerleitung und Steuereingängen des genannten Slave-Relais zu der genannten gemeinsamen Leitung zum Schalten des genannten Slave-Relais geschlossen wird, um die genannte Lampe zwischen dem genannten ersten und zweiten Lichtleistungsniveau zu schalten.

4. Zwei-Niveau-Steuerungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das genannte Kapazitätsschaltmittel weiterhin Spannungsstoßunterdrückungsmittel zum Unterdrücken von Spannungsstößen an dem genannten Slave-Relais umfasst.

5. Zwei-Niveau-Steuerungssystem nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei das genannte Steuerungsmittel einen Optoisolator mit einem Paar Eingänge umfasst, wobei einer der genannten Eingänge mit einer gemeinsamen Leitung innerhalb des genannten Steuerungsmittels verbunden ist, das mit der gemeinsamen Leitung der Wechselstromzweigschaltung verbunden werden kann, und der andere Eingang des Optoisolators mit der einzelnen Eingangsleitung verbunden werden kann.

6. Zwei-Niveau-Beleuchtungssteuerungssystem nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei:

das genannte Steuerungsmittel umfasst

i) Schaltmittel, bestehend aus einem elektromechanischen Steuerrelais mit einer Arbeitsschaltstellung (normally open) und einer Ruheschaltstellung (normally closed), und

ii) Schaltsteuerungsmittel zum Schalten des genannten Steuerrelais zwischen der genannten Arbeitsschaltstellung und der genannten Ruheschaltstellung, wobei der genannte Ausgang der genannten Steuereinheit in der genannten Ruhestellung mit dem genannten Eingang der genannten Steuereinheit so verbunden ist, dass an dem genannten Ausgang Netzspannung auftritt und das genannte Slave-Relais aus der Ruheschaltstellung in die Arbeitsschaltstellung geschaltet wird.

7. Zwei-Niveau-Beleuchtungssteuerungssystem nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das genannte Steuerungsmittel weiterhin Zeitgebermittel enthält, die mit dem genannten Schaltsteuerungsmittel gekoppelt sind zum Verhindern des Schaltens des genannten Steuerrelais aus der Arbeitsstellung in die genannte Ruhestellung während einer zuvor bestimmten Zeitdauer, nachdem Wechselstromleistung der Zweigschaltung zugeführt worden ist, wodurch das genannte Slave-Relais in der Arbeitsstellung bleibt, bei der die Slave-Kapazität während der zuvor bestimmten Zeitdauer von der Vorschaltgerätschaltung getrennt ist.

8. Zwei-Niveau-Beleuchtungssteuerungssystem nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das genannte Steuerungssystem eine Vielzahl der genannten Slave- Einheiten umfasst, wobei die genannte zweite Zuleitung einer der genannten Slave-Einheiten mit dem genannten Ausgang der genannten Slave-Einheit verbunden werden kann und die genannte zweite Zuleitung jeder nachfolgenden zusätzlichen Steuereinheit mit der genannten zweiten Zuleitung jeder früheren Slave-Einheit verbunden werden kann, und jedes der genannten Kapazitätsschaltmittel der genannten Slave-Einheiten bei so geschalteten genannten Slave-Einheiten auf das Netzspannungssignal am Ausgang der genannten Steuereinheit anspricht.

9. Slave-Einheit, die in einem Zwei-Niveau-Steuerungssystem nach einem vorhergehenden Anspruch verwendet wird, wobei die genannte Slave-Einheit umfasst:

i) eine Slave-Kapazität

ii) und ein elektromechanisches Slave-Relais zum Zuschalten oder Herausschalten der genannten Slave-Kapazität zu und aus der Vorschaltgerätschaltung in der Leuchte.