DE102005018774A1 - Adjustable digital lamp power control - Google Patents

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Abstract

Zur digitalen Regelung der Leistung eines Leuchtmittels, insbesondere einer Gasentladungslampe, bei dem ein die Leistung des Leuchtmittels wiedergebender Parameter als Istwert zurückgeführt und mit einem Sollwert für die Lampenleistung verglichen wird sowie unter Verwendung eines digital implementierten Algorithmus ein von dem Vergleich des Sollwerts mit dem Istwert abhängender Steuerwert für die Lampenleistung berechnet wird, DOLLAR A werden die folgenden Schritte ausgeführt: DOLLAR A - Der Sollwert wird als externes Dimmsignal zugeführt, DOLLAR A und DOLLAR A - Eigenschaften des digital implementierten Algorithmus werden abhängig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert.For the digital regulation of the power of a luminous means, in particular of a gas discharge lamp, in which a parameter representing the power of the luminous means is returned as an actual value and compared with a nominal value for the lamp power, and using a digitally implemented algorithm one dependent on the comparison of the desired value with the actual value DOLLAR A, the following steps are performed: DOLLAR A - The setpoint is supplied as an external dimming signal, DOLLAR A and DOLLAR A - Properties of the digitally implemented algorithm are changed depending on the value of the currently applied dimming signal.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die digitale Regelung der Leistung von Leuchtmitteln, wie sie beispielsweise durch ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) für Gasentladungslampen angewendet werden kann.The The present invention relates generally to digital control the power of light bulbs, as for example by a electronic ballast (ECG) for Gas discharge lamps can be applied.

„Digitale Regelung der Leistung eines Leuchtmittels„ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass abhängig von einer Rückführgröße als Istwert sowie einem intern oder extern erzeugten Sollwert gemäß einem implementierten Regelalgorithmus eine Steuergröße erzeugt wird, die die Leistung des Leuchtmittels anhand eines bestimmten Parameters vorgibt."Digital Regulating the power of a light bulb "means in this context that dependent from a feedback value as the actual value as well an internally or externally generated setpoint according to an implemented control algorithm Control generated which is the power of the bulb based on a specific Prescribes parameters.

Die Rückführgröße kann dabei beispielsweise ein die Leistung des Leuchtmittels wiedergebender Parameter, wie beispielsweise Leuchtmittelspannung, Leuchtmittelstrom oder Lichtleistung (beispielsweise gemessen über Fotodioden) sein.The Return size can in this case, for example, a performance of the light bulb reproducing Parameters, such as, for example, illuminant voltage, luminous flux or light output (measured, for example, via photodiodes).

Digitale Lampenregelungen in der Verwendung von elektronischen Vorschaltgeräten (EVGs) für Gasentladungslampen sind beispielsweise aus 1 der WO 02/43087 A2 bekannt.For example, digital lamp controls in the use of electronic ballasts (ECGs) for gas discharge lamps are off 1 WO 02/43087 A2.

Aus der EP 1 395 096 A2 ist ein Verfahren zum Betreiben von Leuchtstofflampen sowie ein Vorschaltgerät bekannt, bei dem durch Variation der Schaltfrequenz eines Wechselrichterschalters die Helligkeit der Leuchtstofflampen auf dem gewünschten Wert eingestellt wird. Um in einem kritischen Dimmbereich Oszillationen zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen zu verhindern, wird dabei die Leistungsaufnahme der Leuchtstofflampen durch eine zusätzliche Regelschleife stabilisiert.From the EP 1 395 096 A2 a method for operating fluorescent lamps and a ballast is known in which by adjusting the switching frequency of an inverter switch, the brightness of the fluorescent lamps is set to the desired value. In order to prevent oscillations between different operating states in a critical dimming range, the power consumption of the fluorescent lamps is stabilized by an additional control loop.

Die vorliegende Erfindung hat sich nunmehr zur Aufgabe gemacht, eine digitale Leuchtmittelleistungsregelung flexibler auszugestalten.The The present invention has now set itself the task of a make digital lighting system more flexible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.These The object is achieved by the Characteristics of the independent claims solved. The dependent claims form the central idea of the invention in a particularly advantageous Continue.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist also ein Verfahren zur Regelung der Leistung eines Leuchtmittels, wie beispielsweise einer Gasentladungslampe bei Verwendung eines elektronischen Vorschaltgeräts (EVGs) vorgesehen, bei dem ein Leuchtmittel-Parameter als Istwert zurückgeführt und mit einem internen oder extern vorgegebnen Sollwert verglichen wird. Unter Verwendung eines digital implementierten Algorithmus wird dann ein von dem Vergleich des Sollwerts mit dem Istwert abhängender Steuerwert für die Lampenleistung berechnet und ausgegeben. Gemäss der Erfindung wird dabei als Sollwert ein Dimmsignal verwendet. Die Erfindung bezieht sich also auf Leuchtmittel mit vorwählbarer Leistung ('Dimmen'). Wenigstens eine Eigenschaft des digital implementierten Algorithmus wird dabei abhängig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert. Bei kleineren Dimmwerten unterscheidet sich somit der digital implementierte Algorithmus in wenigstens einer Eigenschaft von seinem Zustand bei größeren Dimmwerten.According to one The first aspect of the present invention is thus a method for controlling the power of a light source, such as a gas discharge lamp when using an electronic ballast (ECG) provided in which a lamp parameter is fed back as the actual value and is compared with an internal or externally preset setpoint. Using a digitally implemented algorithm then becomes one dependent on the comparison of the setpoint with the actual value Control value for the lamp power is calculated and output. According to the invention is thereby used as setpoint a dimming signal. The invention relates So on bulbs with pre-selectable Power ('dimming'). At least one Property of the digitally implemented algorithm is dependent on changed the value of the currently applied dimming signal. For smaller dimming values Thus, the digitally implemented algorithm differs in at least one property of its state at larger dimming levels.

Der digital implementierte Algorithmus kann Reglerkoeffizienten verwenden, die abhängig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert werden können.Of the digitally implemented algorithm can use controller coefficients the dependent be changed by the value of the currently applied dimming signal can.

Zeitkonstanten des digital implementierten Algorithmus können abhängig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert werden.time constants of the digitally implemented algorithm may depend on the value of the current changed dimming signal changed become.

Der berechnete Steuerwert kann für den Fall einer Verwendung einer Gasentladungslampe als Leuchtmittel eine einzustellende Frequenz für die Versorgungsspannung der Gasentladungslampe vorgeben, da Gasentladungslampen bekanntlich einer Frequenzregelung unterzogen werden können.Of the calculated control value can for the case of using a gas discharge lamp as a light source a frequency to be set for specify the supply voltage of the gas discharge lamp, since gas discharge lamps known to be subject to a frequency control.

Abhängig von einer das Leuchtmittel betreffenden Meßgröße kann von der Leuchtmittelleistung auf eine andere physikalische Größe als zurückgeführter Istwert (Rückführgröße) umgeschaltet werden.Depending on a measuring quantity relating to the luminous means can depend on the luminous flux power a different physical quantity than returned actual value (Feedback variable) switched become.

Die Meßgröße, die das Umschalten veranlasst, kann beispielsweise der Dimmwert und/oder die Temperatur des Leuchtmittels sein. Dies spielt insbesondere bei der Gasentladungslampe mit temperaturabhängiger Impedanz eine große Rolle.The Measured variable, the causes the switching, for example, the dimming value and / or the Be the temperature of the bulb. This is especially important the gas discharge lamp with temperature-dependent impedance a major role.

Die andere physikalische Größe kann die direkt oder indirekt erfasste Impedanz und/oder die Temperatur des Leuchtmittels sein.The other physical size can the directly or indirectly detected impedance and / or the temperature be the bulb.

Die Erfindung bezieht sich gemäß einem weiteren Aspekt auf die digitale Leistungsregelung von Leuchtmitteln, bei denen die dynamischen Eigenschaften der Leistungsregelung abhängig von dem Wert eines zugeführten Dimmsignals verändert werden.The Invention relates according to another Aspect on the digital power regulation of light sources, at which the dynamic characteristics of the power control depend on the Value of an input Dimming signal to be changed.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Computersoftware-Programmprodukt, dass derartige digitale Regelverfahren unterstützt, wenn es auf einer Recheneinrichtung läuft.The Invention also relates to a computer software program product, that supports such digital control methods when working on a computing device running.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein dimmbares elektronisches Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere in elektronisches Vorschaltgerät für Gasentladungslampen vorgesehen. Das Betriebsgerät weist dabei ein digitales Regelsystem für die Leistung des Leuchtmittels auf. Weiterhin ist eine digitale Schnittstelle vorgesehen, die zur Zuführung von Dimmsignalen als Sollwerte für das digitale Regelsystem konfiguriert ist. Weiterhin ist in dem Betriebsgerät eine Einrichtung vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, Eigenschaften des digitalen Regelsystems abhängig von dem aktuellen Wert der Dimmsignale einzustellen.According to one Still another aspect of the present invention is a dimmable electronic operating device for illuminants, in particular provided in electronic ballast for gas discharge lamps. The operating device has a digital control system for the performance of the bulb on. Furthermore, a digital interface is provided for the feed of dimming signals as setpoints for the digital control system is configured. Furthermore, in the control gear a device is provided which is adapted to properties of the digital control system from the current value of the dimming signals.

Diese Einstelleinrichtung kann dazu ausgelegt sein, Koeffizienten des digitalen Regelsystems abhängig von dem aktuellen Wert der Dimmsignale einzustellen.These Adjustment means may be adapted to coefficients of dependent on the digital control system from the current value of the dimming signals.

Die Einrichtung kann dazu ausgelegt sein, dynamische Eigenschaften des digitalen Regelsystems abhängig von dem aktuellen Wert der Dimmsignale einzustellen.The Device may be designed to have dynamic properties of dependent on the digital control system from the current value of the dimming signals.

Schließlich bezieht sich die Erfindung auch auf eine digitale Regelschaltung für die Leistung von Leuchtmitteln, die abhängig von einem zugeführten Istwert und einem Sollwert einen Leistungssteuerwert erzeugt. Die Schaltung weist dabei eine digitale Schnittstelle auf. Die digitale Schnittstelle ist für Dimmsignale als Sollwerte konfiguriert. Die digitale Regelschaltung ist dazu ausgelegt, ihre Eigenschaften abhängig von mittels der digitalen Schnittstelle zugeführten Dimmsignalen zu verändern.Finally, refers The invention also relates to a digital control circuit for the power of bulbs that are dependent from an actual value supplied and a setpoint generates a power control value. The circuit has a digital interface. The digital interface is for dimming signals configured as setpoints. The digital control circuit is to Their properties depend on their digital characteristics Interface supplied Change dimming signals.

Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sollen nunmehr Bezug nehmend auf die Figuren der in der Anlage beigefügten Zeichnungen sowie anhand eines Ausführungsbeispiels für die vorliegende Erfindung näher erläutert werden.Further Features, advantages and characteristics of the present invention Now reference is made to the figures of the accompanying drawings as well as with reference to an embodiment for the present invention will be explained in more detail.

1 zeigt dabei eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen digitalen Leuchtmittelleistungsregelung, 1 shows a schematic view of a digital illuminant power control according to the invention,

2 zeigt eine detaillierter Ansicht von 1 hinsichtlich des in dem Digitalregler 1 implementierten Algorithmus sowie der in dem Systemspeicher 6 abgelegten Koeffizienten, und 2 shows a detailed view of 1 in terms of the in the digital controller 1 implemented algorithm as well as in the system memory 6 stored coefficients, and

3 zeigt die unterschiedlichen verwendeten Koeffizienten für verschiedene anliegende Dimmwerte. 3 shows the different coefficients used for different applied dimming values.

In 1 ist schematisch eine digitale Schaltung 1 zur Regelung der Leistung eines angeschlossenen Leuchtmittels dargestellt. Diese digitale Schaltung 1 ist Teil eines Betriebsgeräts für die Leuchtmittel. Im weiteren wird die Erfindung Bezug nehmend auf ein elektronisches Vorschaltgerät als Beispiel für ein Betriebsgerät sowie auf eine Gasentladungslampe als Beispiel für ein Leuchtmittel erläutert. Indessen lässt sich die Erfindung auch auf andere dimmbare Betriebsgeräte und Leuchtmittel anwendenIn 1 is schematically a digital circuit 1 shown for controlling the power of a connected light source. This digital circuit 1 is part of a control gear for the bulbs. In the following, the invention will be explained with reference to an electronic ballast as an example of an operating device and to a gas discharge lamp as an example of a light source. However, the invention can also be applied to other dimmable control gear and lamps

Die digitale Schaltung 1 erzeugt als Steuersignal Ansteuersignale für die beiden elektronischen Schalter (FETs) eines Wechselrichters 14, durch den eine angelegte Versorgungs-Gleichspannung VZ (Zwischenkreisspannung) in eine Wechselspannung mit einstellbarer Frequenz umgesetzt werden kann, die am Mittenpunkt des Wechselrichters 14 abgegriffen wird. An diesen Mittenpunkt des Wechselrichters 14 sind in bekannter Weise ein RC-Kreis mit einer Induktivität 13 und einer Kapazität 18 vorgesehen, zu dem ein Koppelkondensator 16 mit der Lampe 17 parallel geschaltet ist. Symbolisch ist in 1 dargestellt, dass sich die Lampe 17 elektrisch als Widerstand mit variabler Impedanz wiedergeben läßt.The digital circuit 1 generates control signals for the two electronic switches (FETs) of an inverter as a control signal 14 , by which an applied DC supply voltage V Z (DC link voltage) can be converted into an AC voltage with adjustable frequency at the center point of the inverter 14 is tapped. At this midpoint of the inverter 14 are in a known manner an RC circuit with an inductance 13 and a capacity 18 provided, to which a coupling capacitor 16 with the lamp 17 is connected in parallel. Symbolic is in 1 shown that the lamp 17 can be electrically represented as a resistor with variable impedance.

Verschiedene Parameter der Lampe 17 lassen sich zu der digitalen Regelschaltung 1 zurückführen. Als Beispiele sind gezeigt, ein Signal SIMP, das direkt oder indirekt die Lampenimpedanz wiedergibt. Mit Spow ist ein die Lampenleistung wiedergebendes Signal gekennzeichnet. Die Lampenleistung kann beispielsweise durch die Lampenspannung, den Lampenstrom oder aber auch die Lichtleistung (beispielsweise über Fotodetektoren erfasst) wiedergeben. Die der digitalen Regelschaltung 1 zugeführten Rückführsignale SIMP, Spow stellen also Istwerte des Lampenbetriebs dar und werden durch AD-Konverter 19, 20 digitalisiert. Der digitalisierte Istwert des die Lampenleistung wiedergebenden Signals Spow wird mit einer ersten Referenzspannung Vref1 verglichen. Diese Referenzspannung stellt einen internen Sollwert dar. Wie in 1 durch eine Strichlinierung dargestellt kann dieser Sollwert aber insbesondere von einem extern zugeführten Dimmwert abhängen. Auf jeden Fall stellt das Ergebnis des Vergleichs Istwert/Sollwert den Regelfehler e(k) dar, der einem ersten Digitalregler 4 zugeführt wird.Various parameters of the lamp 17 can be connected to the digital control circuit 1 traced. As examples are shown, a signal S IMP , which directly or indirectly represents the lamp impedance. S pow is a signal indicating the lamp power. The lamp power can be reproduced for example by the lamp voltage, the lamp current or else the light power (detected, for example, via photodetectors). The digital control circuit 1 fed feedback signals S IMP , S pow are thus actual values of the lamp operation and are by AD converter 19 . 20 digitized. The digitized actual value of the lamp power reproducing signal S pow is compared with a first reference voltage V ref1 . This reference voltage represents an internal setpoint. As in 1 illustrated by a dashed line, but this setpoint may depend in particular on an externally supplied Dimmwert. In any case, the result of the comparison actual value / setpoint represents the control error e (k), the first digital controller 4 is supplied.

In dem Regler 4 ist ein Regelalgorithmus implementiert, der abhängig von dem zugeführten Eingangssignal ein Steuersignal 8 erzeugt, mittels dem bei entsprechender Stellung eines elektronischen Schalters 10 (FET, etc.) ein Wechselrichtertreiber 12 angesteuert wird, so dass das Ausgangssignal (Steuersignal y(k)) des Reglers 4 die Arbeitsfrequenz des Wechselrichters 14 angibt und die Arbeitsfrequenz des Wechselrichters 14 wiederum aufgrund der bekannten Resonanzkurve einer Gasentladungslampe 17 die Lampenleistung angibt.In the controller 4 a control algorithm is implemented which, depending on the input signal supplied, is a control signal 8th generated by means of the corresponding position of an electronic switch 10 (FET, etc.) an inverter driver 12 is controlled, so that the output signal (control signal y (k)) of the controller 4 the working frequency of the inverter 14 indicates and the operating frequency of the inverter 14 again due to the known resonance curve of a gas discharge lamp 17 indicates the lamp power.

Der Steuerzweig unter Verwendung eines Wechselrichters 14, bei dem die Steuergröße also die Frequenz der Schalter des Wechselrichters 14 ist, stellt nur ein Beispiel dar. Für Gasentladungslampen aber insbesondere auch für andere Leuchtmittel (Leuchtdioden, etc.) sind andere Steuergrößen, wie beispielsweise Leuchtmittelstrom etc. bekannt, die jederzeit in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.The control branch using an inverter 14 in which the control quantity is therefore the frequency of the switches of the inverter 14 is only one example. For gas discharge lamps but in particular also for other light sources (LEDs, etc.), other control variables, such as, for example, lamp current, etc., are known, which can be used at any time in connection with the present invention.

Die Digitalschaltung 1 weist einen Systemcontroller 2 auf, der ein als Firmware abgelegtes Programm abarbeitet. Der Systemcontroller 2 ist dabei mit einem Systemspeicher 6 verbunden und wird durch einen Systemtaktgeber (system clock) 7 getaktet.The digital circuit 1 has a system controller 2 which processes a program stored as a firmware. The system controller 2 is doing it with a system memory 6 connected and is controlled by a system clock (system clock) 7 clocked.

Der Systemcontroller 2 ist mit einer Schnittstelle 3 verbunden, der Dimmsignale von außen, beispielsweise von einer Busleitung her zuführbar sind. Die externen Dimmsignale können dabei analog und/oder digital sein, auf jeden Fall übermittelt die Schnittstelle 3 dem Systemcontroller 2 Digitalwerte, die die anliegenden Dimmsignale wiedergeben.The system controller 2 is with an interface 3 connected to the dimming signals from the outside, for example, be fed from a bus line ago. The external dimming signals can be analog and / or digital, in any case, the interface transmits 3 the system controller 2 Digital values that reflect the applied dimming signals.

Der Systemcontroller 2 ist bspw. Firmware derart konfiguriert, dass er Eigenschaften des Reglers 4 abhängig von den von der Schnittstelle 3 zugeführten Digitalwerten, die also die externen Dimmsignale wiedergeben, einstellt.The system controller 2 For example, firmware is configured to have properties of the controller 4 depending on the interface 3 supplied digital values, so the external dimming signals play, set.

In dem Systemspeicher 6 können dazu Eigenschaften des Reglers 4 bestimmten Dimmwerten zugeordnet werden, so dass der Systemcontroller 2 die bei Anliegen eines bestimmten Dimmwerts notwendigen Eigenschaften aus dem Systemspeicher 6 auslesen kann und den Regler 4 entsprechend einstellen kann.In the system memory 6 can do this properties of the regulator 4 be assigned to specific dimming values, so that the system controller 2 the properties required of a certain dimming value from the system memory 6 can read and the regulator 4 can adjust accordingly.

Zusammengefasst weist also der Regler 4 Eigenschaften auf, die auf dem Systemkontroller 2 abhängig von extern zugeführten Dimmsignalen eingestellt werden können.In summary, therefore, the controller has 4 Properties on the system controller 2 can be set depending on externally supplied dimming signals.

Wie in 1 ersichtlich, kann für ein weiteres Rückführsignal als Istgröße, beispielsweise die Lampenimpedanz SIMP ein zweiter Regler 5 vorgesehen sein. Diesem Regler 5 werden von dem AC-Konverter 19 digitalisierte Werte zugeführt, die also ein Signal wiedergeben, das direkt oder indirekt die aktuelle Lampenimpedanz SIMP wiedergibt. Vergleichbar zu dem Regler 4 erzeugt auch der Regler 5 gemäß dem in ihm gerade implementierten Regelalgorithmus ein Steuersignal 9 abhängig von einem Vergleich der Ist-Impedanz mit einem Sollwert für die Impedanz, der in Form einer Spannung VREF2 wiedergegeben ist .As in 1 can be seen, for a further feedback signal as the actual size, for example, the lamp impedance S IMP, a second controller 5 be provided. This regulator 5 be from the AC converter 19 supplied digitalized values, which thus represent a signal that directly or indirectly reflects the current lamp impedance S IMP . Comparable to the controller 4 also creates the regulator 5 according to the control algorithm just implemented in it a control signal 9 depending on a comparison of the actual impedance with a reference value for the impedance, which is reproduced in the form of a voltage V REF2 .

Durch eine Schaltersteuerung 11 wird der elektronische Schalter 10 angesteuert und somit ausgewählt, ob das Steuersignal 8 von dem ersten Digitalregler 4 oder das Steuersignal 9 von dem zweiten Regler 5 als tatsächliches Eingangssignal für den Wechselrichtertreiber 12 zur Anwendung kommen soll.By a switch control 11 becomes the electronic switch 10 controlled and thus selected, whether the control signal 8th from the first digital controller 4 or the control signal 9 from the second regulator 5 as the actual input signal to the inverter driver 12 should be used.

Die Schaltersteuerung 11 kann dabei den elektronischen Schalter 10 abhängig von dem aktuellen Wert des die Lampenimpedanz wiedergebenden digitalisierten Signals SIMP einstellen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Schaltersteuerung 11 nur dann den Schalter 10 zur Verwendung des zweiten Reglers 5 ansteuert, wenn das aktuell anliegende, die Lampenimpedanz wiedergebende Signal SIMP über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt. Wenn also das die Lampenimpedanz direkt oder indirekt wiedergebende Signal SIMP (in digitaler Form) über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, erfolgt eine Regelung unter Verwendung der Lampenimpedanz SIMP als Rückführgröße, während andernfalls, d.h. wenn die Lampenimpedanz unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt, auf das die Lampenleistung wiedergebende Signal Spow als Rückführgröße und Istwert geregelt wird.The switch control 11 can do the electronic switch 10 depending on the current value of the digitized signal S IMP representing the lamp impedance. For example, it may be provided that the switch control 11 only then the switch 10 for using the second regulator 5 controls when the currently applied, the lamp impedance reproducing signal S IMP is above a predetermined threshold. Thus, if the signal impedance S IMP (in digital form) directly or indirectly representing the lamp impedance is above a predetermined threshold, then regulation is made using the lamp impedance S IMP as the feedback magnitude, while otherwise, ie, when the lamp impedance is below a predetermined threshold the lamp power reproducing signal S pow is regulated as a feedback variable and actual value.

Im übrigen kann vorgesehen sein, dass die Eigenschaften des zweiten Reglers 5 durch den Systemkontroller 2 in vergleichbarer Weise zu dem ersten Regler 4 abhängig von anliegenden Dimmwerten einstellbar sind.Moreover, it can be provided that the properties of the second regulator 5 through the system controller 2 in a similar way to the first controller 4 can be set depending on the applied dimming values.

In 2 ist schematisch dargestellt, dass in dem Systemspeicher 6 Koeffizienten für den Regelalgorithmus abgelegt sind. Der Regler 4 und ggf. auch der Regler 5 erzeugen ein Ausgangssignal y(k) abhängig von einem Eingangssignal e(k) und ggf. auch dem Wert des Eingangssignals nicht nur zu dem gerade vorliegenden Zeitschritt K, sondern auch vorhergehenden Zeitschritten k – 1, k – 2, ...In 2 is shown schematically in the system memory 6 Coefficients are stored for the control algorithm. The regulator 4 and possibly also the controller 5 generate an output signal y (k) as a function of an input signal e (k) and possibly also the value of the input signal not only to the time step K currently present but also to previous time steps k-1, k-2,...

Das Steuersignal y(k) kann also berechnet werden unter Verwendung einer Linearkombination bestehend aus sogenannten Regelkoeffizienten a11, a21, ... der zum aktuellen Zeitschritt K vorliegenden Regeldifferenz e(k) sowie einer Reihe von Regeldifferenzen für vorhergehende Zeitschritte e(k – 1), e(k – 2), ...The Control signal y (k) can thus be calculated using a Linear combination consisting of so-called control coefficients a11, a21, ... the control difference present at the current time step K. e (k) and a series of control differences for previous time steps e (k-1), e (k - 2), ...

Mathematisch läßt sich die Linearkombination also beispielsweise wie folgt darstellen: y(k) = a1·e(k) + a2· e(k – 1) + ... an·e(k – n – 1) + b1·y(k) + b2·y(k – 1) + ... bm· y(k – m – 1)

a und b
sind dabei Reglerkoeffizienten.
k
ist der aktuelle Zeitschritt (Takt).
m
ist die maximale Anzahl der berücksichtigten in der Vergangenheit liegenden Werte.
Mathematically, the linear combination can thus be represented as follows, for example: y (k) = a 1 · E (k) + a 2 · E (k - 1) + ... a n · E (k - n - 1) + b 1 · Y (k) + b 2 · Y (k - 1) + ... b m · Y (k - m - 1)
a and b
are governor coefficients.
k
is the current time step (measure).
m
is the maximum number of historical values taken into account.

Das dynamische Verhalten der sogenannten Regelstrecke, d.h. das Leuchtmittel zusammen mit dem Ausgangskreis der vorgeschalteten Elektronik (beispielsweise Vorschaltgerät) bestimmt üblicherweise die Wahl geeigneter Regelkoeffizienten. Diese werden also so gewählt, dass der geschlossene Regelkreis schnell, aber auch stabil auf Änderungen am Eingang oder auf Störgrößen reagiert.The dynamic behavior of the so-called controlled system, ie the lighting means together with the output circuit of the upstream electronics (eg ballast) is more common wise the choice of suitable control coefficients. These are chosen so that the closed loop reacts quickly but also stably to changes in the input or to disturbances.

Alternativ oder zusätzlich können die Eigenschaften des Reglers auch abhängig vom aktuellen Betriebszustand der im Betrieb befindlichen Leuchtmittel eingestellt werden. Im Falle der Verwendung einer gezündeten Gasentladungslampe können diese verschiedenen Betriebszustände bspw. sein:

  • – Kurz nach dem Zünden,
  • – Eingebrannt, d.h. stabilisierter Betrieb
  • – etc.
Alternatively or additionally, the properties of the controller can also be adjusted depending on the current operating state of the lamps in operation. In the case of using a lighted gas discharge lamp, these different operating states may be, for example:
  • - shortly after the ignition,
  • - Burned in, ie stabilized operation
  • - Etc.

Der aktuelle Betriebszustand kann dabei gemessen werden (bspw. anhand des Lampenstroms und/oder der Lampenspannung) oder anhand der seit dem Zünden verstrichenen Zeit abgeschätzt werden.Of the Current operating state can be measured (eg the lamp current and / or the lamp voltage) or from the since the ignition estimated time elapsed become.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Eigenschaften der digitalen Implementierung des Regelalgorithmus abhängig von dem aktuell eingestellten Dimmwert eingestellt, was wie bereits oben ausgeführt beispielsweise durch den Systemcontroller 1 unter Verwendung der Koeffizienten aus dem Systemspeicher 6 erfolgen kann.According to the present invention, the properties of the digital implementation of the control algorithm are adjusted depending on the currently set dimming value, which, as already explained above, is set by the system controller, for example 1 using the coefficients from the system memory 6 can be done.

Ein Vorteil der digitalen Implementierung des Regelkreises besteht darin, dass diese Regelkoeffizienten a11, a21 etc. verhältnismäßig einfach durch Steuersignale von dem Systemcontroller 1 verändert werden können. Bei einem vergleichbaren analogen System wäre dazu eine Umschaltung zwischen verschiedenen Hardware-Elementen notwendig, was aufwendig und kostenintensiv ist und zudem die Genauigkeit des Systems beeinträchtigt.An advantage of the digital implementation of the control loop is that these control coefficients a11, a21, etc. are comparatively simple by control signals from the system controller 1 can be changed. In a comparable analog system, a switchover between different hardware elements would be necessary, which is complicated and expensive and also affects the accuracy of the system.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können bei bestimmten Randbedingungen, beispielsweise beim Betrieb des Leuchtmittels bei tiefen Temperaturen und verhältnismäßig geringen Dimmwerten, die Regeleigenschaften derart geändert werden, dass die Art der gewählten Rückführgröße als Istwert verändert wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eben dann nicht mehr das die Lampenleistung wiedergebende Signal Spow, sondern eine andere Meßgröße, wie beispielsweise die Impedanz der Lampe SIMP als Rückführgröße verwendet wird, um einen stabilen Betrieb der Lampe zu gewährleisten. Zusätzlich oder alternativ zu dieser Umschaltung bzgl. der Rückführgröße können gleichzeitig auch die Werte und die Anzahl der Regelkoeffizienten geändert werden. Dazu ist wie gesagt die Umschaltung auf einen zweiten Regler 5 ggf. vorteilhaft.According to a further aspect of the present invention, under certain boundary conditions, for example during operation of the illuminant at low temperatures and relatively low dimming values, the control properties can be changed such that the type of the selected feedback variable is changed as the actual value. For example, it may be provided that it is then no longer the signal S pow reproducing the lamp power, but another measured variable, such as the impedance of the lamp S IMP, used as the feedback variable to ensure stable operation of the lamp. In addition or as an alternative to this switchover with respect to the feedback variable, the values and the number of control coefficients can also be changed at the same time. For this purpose, as I said switching to a second controller 5 possibly advantageous.

Die digitale Regelschaltung 1 kann in Hardware, Software, als programmierbare Logik oder eine beliebige Kombination davon ausgeführt werden.The digital control circuit 1 can be executed in hardware, software, as programmable logic, or any combination thereof.

Claims (16)

Verfahren zur Regelung der Leistung eines Leuchtmittels, insbesondere einer Gasentladungslampe, bei dem ein die Leistung des Leuchtmittels wiedergebender Parameter als Istwert zurückgeführt und mit einem Sollwert für die Lampenleistung verglichen wird sowie unter Verwendung eines digital implementierten Algorithmus ein von dem Vergleich des Sollwerts mit dem Istwert abhängender Steuerwert für die Lampenleistung berechnet wird, wobei – der Sollwert als externes Dimmsignal zugeführt wird, und – Eigenschaften des digital implementierten Algorithmus abhängig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert werden.Method for controlling the power of a light source, in particular a gas discharge lamp, where the one the performance the illuminant reproduced as the actual value and returned with a setpoint for the lamp performance is compared as well as using a digitally implemented algorithm from comparing the setpoint with the actual value more dependent Control value for the Lamp power is calculated, in which - the setpoint as external Dimming signal is supplied, and - Properties of the digitally implemented algorithm depending on the value of the current one changed dimming signal changed become. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der digital implementierte Algorithmus Reglerkoeffizienten verwendet, die abhängig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert werden.The method of claim 1, wherein the digitally implemented Algorithm uses controller coefficients that depend on be changed to the value of the currently applied dimming signal. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Zeitkonstanten des digital implementierten Algorithmus abhängig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert werden.Method according to Claim 1 or 2, in which time constants of the digitally implemented algorithm depending on the value of the current one changed dimming signal changed become. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Leuchtmittel eine Gasentladungslampe verwendet wird, deren Leistung über die Einstellung der Frequenz einer der Gasentladungslampe zugeführten Versorgungsspannung gesteuert wird.Method according to one of the preceding claims, in which is used as a light source, a gas discharge lamp whose Performance over the adjustment of the frequency of a supply voltage supplied to the gas discharge lamp is controlled. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem abhängig von einer das Leuchtmittel betreffenden Messgrösse von der Leuchtmittelleistung auf eine andere physikalische Grösse als zurückgeführter Istwert umgeschaltet wird.Method according to one of the preceding claims, in dependent from a quantity of the illuminant power relating to the luminous means to a different physical size as returned actual value is switched. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Messgrösse der Dimmwert und/oder die Temperatur des Leuchtmittels ist.Method according to Claim 5, in which the measured quantity of the Dimming value and / or the temperature of the bulb is. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die andere physikalische Grösse die direkt oder indirekt erfasste Impedanz des Leuchtmittels ist.A method according to claim 5 or 6, wherein the other physical size is the directly or indirectly detected impedance of the bulb. Verfahren zur Regelung der Leistung eines Leuchtmittels, bei dem ein die Leistung des Leuchtmittels wiedergebender Parameter als Istwert zurückgeführt und mit einem Sollwert für die Lampenleistung verglichen wird sowie in digitaler Implementierung ein von dem Vergleich des Sollwerts mit dem Istwert abhängender Steuerwert für die Lampenleistung berechnet wird, wobei – der Sollwert als externes Dimmsignal zugeführt wird, und – dynamische Eigenschaften der Leistungsregelung abhängig von dem Wert des aktuell anliegenden Dimmsignals verändert werden.Method for regulating the power of a luminous means, in which a parameter representing the power of the luminous means is recalculated as the actual value and compared with a setpoint value for the lamp power, and in digital implementation a lamp power control value dependent on the comparison of the setpoint with the actual value is calculated; wherein - the setpoint is supplied as an external dimming signal, and - dynamic properties of the power control depending on the value of the currently applied dimming signal are changed. Verfahren zur Regelung der Leistung eines Leuchtmittels, insbesondere einer Gasentladungslampe, bei dem ein die Leistung des Leuchtmittels wiedergebender Parameter als Istwert zurückgeführt und mit einem Sollwert für die Lampenleistung verglichen wird sowie unter Verwendung eines digital implementierten Algorithmus ein von dem Vergleich des Sollwerts mit dem Istwert abhängender Steuerwert für die Lampenleistung berechnet wird, wobei Eigenschaften des digital implementierten Algorithmus abhängig von dem aktuellen Zustand der Leuchtmittel im Betrieb verändert werden.Method for controlling the power of a light source, in particular a gas discharge lamp, in which the power the illuminant reproduced as the actual value and returned with a setpoint for the lamp performance is compared as well as using a digitally implemented algorithm from comparing the setpoint with the actual value more dependent Control value for the lamp power is calculated, taking properties of the digital implemented algorithm dependent be changed by the current state of the lamps during operation. Computersoftware-Programmprodukt, das ein digitales Regelverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche unterstützt, wenn es auf einer Recheneinrichtung läuft.Computer software program product that is a digital Control method according to one of the preceding claims supported, if it runs on a computing device. Digitale Schaltung, die zur Verwendung als Digitalregler in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche konfiguriert ist.Digital circuit for use as a digital controller configured in a method according to any one of the preceding claims is. Dimmbares elektronisches Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere elektronisches Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, aufweisend – ein digitales Regelsystem für die Leistung des Leuchtmittels, – eine Schnittstelle, die zur Zuführung von Dimmsignalen als Sollwerte für das digitale Regelsystem konfiguriert ist, und – eine Einrichtung, die dazu ausgelegt ist, Eigenschaften des digitalen Regelsystems abhängig von dem aktuellen Wert der Dimmsignale einzustellen.Dimmable electronic control gear for bulbs, in particular electronic ballast for gas discharge lamps, comprising - a digital one Control system for the power of the bulb, An interface to the feed of dimming signals as setpoints for the digital control system is configured, and - An institution, which is designed to be features of the digital control system depending on that to set the current value of the dimming signals. Betriebsgerät nach Anspruch 12, wobei die Einrichtung dazu ausgelegt ist, Koeffizienten des digitalen Regelsystems abhängig von dem aktuellen Wert der Dimmsignale einzustellen.control gear according to claim 12, wherein the device is adapted to coefficients of the digital control system from the current value of the dimming signals. Betriebsgerät nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Einrichtung dazu ausgelegt ist, dynamische Eigenschaften des digitalen Regelsystems abhängig von dem aktuellen Wert der Dimmsignale einzustellen.control gear according to claim 12 or 13, wherein the device is designed to dynamic properties of the digital control system dependent on to set the current value of the dimming signals. Elektronisches Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere elektronisches Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, aufweisend – ein digitales Regelsystem für die Leistung des Leuchtmittels, und – eine Einrichtung, die dazu ausgelegt ist, Eigenschaften des digitalen Regelsystems abhängig von dem aktuellen Betriebszustand der Gasentladungslampe einzustellen.Electronic control gear for lamps, in particular electronic ballast for gas discharge lamps, including - one digital control system for the power of the bulb, and - a facility that is designed, properties of the digital control system depending on the to set the current operating state of the gas discharge lamp. Digitale Regelschaltung für die Leistung von Leuchtmitteln, die abhängig von einem zugeführten Istwert und einem Sollwert einen Leistungssteuerwert erzeugt, wobei die Schaltung eine digitale Schnittstelle aufweist, die für Dimmsignale als Sollwerte konfiguriert ist, und die digitale Regelschaltung dazu ausgelegt ist, ihre Eigenschaften abhängig von mittels der digitalen Schnittstelle zugeführten Dimmsignalen zu verändern.Digital control circuit for the power of light bulbs, the dependent from an actual value supplied and a setpoint generates a power control value, in which the circuit has a digital interface for dimming signals is configured as setpoints, and the digital control circuit is designed to their properties depending on by means of the digital interface supplied Change dimming signals.
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