Digitales Dimmen

9 Dimmen, Überwachen und Steuern 308 Der  Beleuchtung  einer  Anlage  sind  neben  der  Einstellung  eines  ge- wünschten Lichtstromes, also dem reinen Dimmen, mit der DALI-Schnitt-stelle weitere Funktionen zugeordnet. Die wichtigsten sind:  ❚ Maximal 64 Einzeladressen (Individualadressen) können zugeordnet werden.  ❚ Bis zu 16 Gruppen (Gruppenadressen) können zusammengefasst werden und für bis zu 16 speicherbare Szenen (Szenenlichtwerte) programmiert werden. Bei einer Farbsteuerung z. B. können alle Lampen der gleichen Farbe zu einer Gruppe zusammengefasst werden. Die Dimmwerte, der Wechsel zwischen den Lichtstromwerten und die Überblendgeschwin-digkeiten werden für alle Lampen der gleichen Gruppe einmal festgelegt und laufen dann auch einheitlich ab.  ❚ Durch einen „Broadcasting-Befehl“ (Rundrufbefehl) – unabhängig von der Einzeladressierung – können gemeinsame Ansteuerungen erreicht werden.  ❚ Anstelle eines Netzschalters kann die Lampe mittels eines Schaltsignals an der Schnittstelle geschaltet werden.  ❚ Statusmeldungen bzgl. Schalt- und Dimmzustand sowie ein Defekt  der Lampe oder des Vorschaltgerätes werden ausgegeben. ❚ Die definierte Dimmkennlinie gewährleistet, dass gedimmte Leuchten ei-ner Anlage einen gleichmäßigen visuellen Eindruck hervorrufen.  DALI-Steuergeräte können, je nach vorgesehenem Anwendungsbereich, auf einen Teil oder die Gesamtheit der im Vorschaltgerät befindlichen Funktio-nen zugreifen.  Die  Steuerleitungen  des  Systems  sind  üblicherweise  mit  den  Leitungen  der  Spannungsversorgung  der  Leuchten  in  einer  gemeinsamen  Mantellei-tung zusammengefasst. Ihre Länge soll 300 m nicht überschreiten. Der Steu-ereingang  ist  potentialfrei,  sodass  an  unterschiedlichen  Phasen  betriebene Vorschaltgeräte an eine Steuerleitung angeschlossen werden können. 9.3  Anwesenheitsdefinierte und tageslichtabhängige  Steuerung/Regelung Bei der Verwendung von dimmbaren elektronischen Vorschaltgeräten kann durch die Nutzung der analogen/digitalen Schnittstelle auf einfache Weise eine  anwesenheits-  und  tageslichtabhängige  Steuerung  oder  Regelung  der Beleuchtungsstärke  einer  Beleuchtungsanlage  erreicht  werden.  In  vielen  bd1.indb   308 26.11.2015   10:43:04 Uhr

309 9.3 Anwesenheitsdefinierte und tageslichtabhängige Steuerung/Regelung Fällen sind die Funktionen „ Anwesenheit“ und „Tageslichterfassung“ in ei-nem  Sensor  kombiniert,  sodass  beide  Funktionen  direkt  ausgewertet  und umgesetzt werden können. Dabei muss beachtet werden, dass  ❚ der Erfassungsbereich des Anwesenheitssensors dem gewünschten  Beobachtungsbereich entspricht, ggf. sind Anpassungen vor Ort  an die örtlichen Geometrien vorzunehmen; ❚ der Empfindlichkeitsverlauf des Tageslichtsensors dem Helligkeitsniveau und den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten angepasst ist.  Durch die Kombination dieser Funktionen lassen sich Energieeinsparungen verwirklichen, ohne die Sicherheit, das Beleuchtungsniveau oder den Kom-fort  zu  beeinträchtigen.  Diese  Art  der  Lichtregelung  kann  sowohl  mit  der analogen Schnittstelle 1–10 V als auch mit der digitalen Schnittstelle DALI verwirklicht  werden.  Sie  wird  bevorzugt  bei  ortveränderlichen  Leuchten angewendet,  die  einzelnen  Arbeitsplätzen  bzw.  Arbeitsbereichen  zugeord-net  und  durch  individuelle  Lichtbedürfnisse  und  Anwesenheitszeiten  der Mitarbeiter geprägt sind. Wird der Arbeitsplatz verlassen, wird das Licht au-tomatisch ausgeschaltet.  9.3.1  Gebäudemanagementsystem In vielen Fällen reichen relativ einfache Komponenten aus, um die Hellig-keit manuell zu steuern (dimmen) oder die Beleuchtung automatisch an das unterschiedliche  Tageslichtangebot  anzupassen.  In  anderen  Fällen  ist  ein vernetztes  und  Daten  verarbeitendes  Gebäudemanagementsystem  (BMS  – Building Management System) zur Steuerung verschiedener am Energiebud-get beteiligter Verbraucher von Vorteil.  Bei  einem  Gebäudemanagementsystem  werden  Beleuchtung,  Rollladen,  Jalousien, Markisen (Beschattung), Heizungs- und Lüftungsaggregate, Über-wachungs- und Alarmeinrichtungen, Zeitsteuerung, zentrale Anzeigen und Protokollierungen mit einer Busleitung verbunden. Diese überträgt die digi-talen Signale zur Steuerung bzw. Regelung der Verbraucher sowie entspre-chende Rückmeldungen. Die Busleitung dient sowohl zur Informationsüber-tragung  als  auch  zur  Spannungsversorgung  der  Busteilnehmer.  Sensoren liefern  die  entsprechenden  (digitalen)  Informationen,  Aktoren  führen  die Befehle  zur  Steuerung  bzw.  Regelung  aus.  Anstelle  separater  Busleitungen können die Befehlssignale auch als hochfrequente Signale der Netzspannung überlagert sein oder über Radiofrequenzen weitergeleitet werden. Im Falle der Integration der Beleuchtung in das BMS werden die Leuch- ten,  z. B.  über  Schaltaktoren,  zu  Busteilnehmern.  Auch  ein  1–10 V  dimm- bd1.indb   309 26.11.2015   10:43:04 Uhr

9 Dimmen, Überwachen und Steuern 310 bares  EVG  kann  mit  Dimmaktoren  an  das  BMS  angebunden  werden.  Die Schalt- und Dimmaktoren können in die Leuchten integriert werden oder, wenn  z. B.  statt  Einzelleuchten  eine  Leuchtengruppe  geschaltet  oder  ge-dimmt werden soll, außerhalb der Leuchten fremdverlegt werden. Vorteilhaft  ist  in  vielen  Fällen  jedoch  die  Verwendung  von  DALI-EVGs,  da diese alle für das BMS wichtigen Funktionen, insbesondere die Statusab-frage  bezüglich  Schalt-  und  Dimmzustand  und  der  Funktionsfähigkeit  der Lampe, selbst bereitstellen. Die Einbindung der Beleuchtung über zusätzli-che  Aktoren  ist  somit  nicht  notwendig.  Eine  Vernetzung  einer  DALI-Be-leuchtungssteuerung  mit  einem  übergeordneten  Gebäudemanagementsys-tem ist mit besonderen Komponenten, den sogenannten Gateways möglich. In Gebäudemanagementsystemen wie EIB (European Installation Bus) oder LON (Local Operating Network) werden Jalousien, Heizungs- und Klimaan-lagen  gemeinsam  mit  Beleuchtungsanlagen  gesteuert,  geregelt  und  über-wacht. In diesen Fällen ist der Investitionsaufwand höher als bei dezentra-len Steuerungssystemen. Die  Busleitung  wird  linien-,  baum-  oder  sternförmig  verlegt  und  macht  Erweiterungen oder Nutzungsänderungen problemlos – d.h. durch Umpro-grammieren – möglich. Flexibilität, Einsparungen an Material sowie vermin-derte Brandlast durch Vermeidung einer Vielzahl von Leitungen sind weite-re Vorteile. 9.4  Powerline Powerline oder auch Powerline Communication (PLC) genannt, bezeichnet eine Technik, die vorhandene Leitungen zum Aufbau eines Netzwerks zur Datenübertragung  mit  nutzt,  sodass  keine  zusätzliche  Verkabelung  zu  den einzelnen Verbrauchern notwendig ist. Über  Adapter  nach  dem  weit  verbreiteten  Homeplug-  bzw.  IEEE  1901- Standard [7] lassen sich Daten mit maximal 1.200 Mbit/s mit einer Reich-weite von bis zu 300 m übertragen. Bei PLC wird das vorhandene elektrische Leitungsnetz zur bidirektiona- len Übertragung von Daten genutzt, indem eine Trägerfrequenz mit modu-lierten Datensignalen aufgeprägt wird.  In mehrphasigen Stromversorgungen muss darauf geachtet werden, dass  die Signale von Phase zu Phase weitergeleitet werden, dazu können Phasen-koppler verwendet werden. In der Beleuchtungstechnik sind PLC bis heute nur vereinzelt anzutref- fen. bd1.indb   310 26.11.2015   10:43:04 Uhr

311 9.6 Digitale lastleitungsseitige Schnittstelle zur Beleuchtungssteuerung (DLT) 9.5  IP-basierende Systeme Das  Internet  Protocol  (IP)  wird  für  die  Datenübertragung  im  Internet  ge-nutzt und legt die Adressierung von Systemteilnehmern (z. B. von Compu-tern) im Netzwerk fest.  In der Beleuchtungstechnik werden IP-basierte Systeme zurzeit nur ver- einzelt verwendet. Es ist aber mit einer stetigen Entwicklung bei der Steue-rung und Regelung von Beleuchtungsanlagen mit IP-Systemen zu rechnen. In 2012 ist das Industriekonsortium „The Connected Lighting Alliance“ ge-gründet worden, das sich zum Ziel gesetzt hat, die Nutzung der drahtlosen Steuerung und Regelung basierend auf offenen Standards für Beleuchtungs-lösungen zu fördern. Dabei wird eine Einbindung der Internetübertragung einbezogen.  Bekannte  drahtlose  Protokolle  zur  Übertragung  von  Lichtsteuersignalen  sind: ❚ ZigBee 3.0, ❚ Thread, ❚ Echonet Light, ❚ WiFi. Diese  Protokolle  werden  jeweils  von  dem  zugeordneten  Industriekonsorti-um erstellt und veröffentlicht. WiFi steht für Wireless Fidelity in Analogie zu HiFi.Die  ZigBee  Alliance  ist  ein  offener  gemeinnütziger  Verbund  mit  etwa  400  Mitgliedersfirmen/Organisationen,  die  sich  mit  der  Entwicklung  und Förderung  von  Standards  befassen  (Internet  of  Things  =  Internet  der  Din-ge). Thread bedeutet die hierarchische Abfolge von Diskussionsbeiträgen. Die  Thread Group hat weit über 200 Mitglieder und hat sich zum Ziel gesetzt, Geräte zu vernetzen und zu steuern, einschließlich der Beleuchtung. Echonet ist ein Konsortium, das Geräte unter dem Slogan „smart appli- cation“ vernetzt und steuert. 9.6  Digitale lastleitungsseitige Schnittstelle   zur Beleuchtungssteuerung (DLT) Durch  die  aufgrund  der  EU  Gesetzgebung  zur  Energieeffizienz  von  Licht-quellen  bestehenden  Restriktionen  werden  in  der  Zukunft  Glühlampen nicht  mehr  verwendet.  Da  die  Allgebrauchs-Glühlampen  durch  andere  bd1.indb   311 26.11.2015   10:43:04 Uhr

9 Dimmen, Überwachen und Steuern 312 Lichtquellen,  wie  Energiesparlampen  oder  LED-Lampen  ersetzt  werden, muss auch eine einfache, lokale Methode zum Dimmen dieser Lampen ge-funden  werden.  Dabei  ist  die  „Digitale  lastleitungsseitige  Schnittstelle  zur Beleuchtungssteuerung (DLT)“ entstanden, die Anforderungen sind in DIN EN 62756-1 [8] definiert. Es handelt sich um ein System, das am Ausgang des  Steuergerätes  der  Lampenversorgungsspannung  ein  digitales  Steuersi-gnal aufprägt. Das Bild 9.8 zeigt das Prinzip dieser Anordnung. Die  Datenerzeugung  im  Steuergerät  erfolgt  im  Bereich  des  Nulldurch- gangs  der  Netzspannung  und  wird  über  die  Lampenleitung  an  die  ange-schlossenen  Lampen  weitergegeben.  Um  die  Daten  lesen  zu  können  und entsprechend die Lichtabgabe zu steuern, müssen die angeschlossenen Lam-pen  über  eine  entsprechende  Auswertelektronik  verfügen.  Bild  9.9  zeigt den Bereich der Datenzuordnung. Die Norm beschreibt ein Protokoll für eine einfache Steuerung der Hel- ligkeit,  der  Lichtfarbe,  der  Farbtemperatur  und  weiterer  Parameter.  Als Lichtquellen  werden  hauptsächlich  Energiesparlampen  (CFLi)  und  LED-Lichtquellen mit elektronischen Vorschaltgeräten verwendet. Diese Steuerung verwendet vorhandene Verdrahtungen und erlaubt das  einfache  Ersetzen  vorhandener  Standardschalter,  Dimmer  und  Lampen durch neue in dieser Norm beschriebene Geräte, die keine oder nur eine geringe Konfigurierung erfordern. Das DLT-System ist für lokale Anwendun-gen gedacht, nicht für größere Beleuchtungsanlagen. N L L N Steuergerät Energie und Daten Das Steuergeät kann in Reihe geschaltet Lampen  optimal mit Energie versorgen, auch beim  Zündvorgang. Durch einfaches Datentelegramm wird  die Lampe standardisiert gesteuert. Die neuartige Lampe garantiert die Energie- versorgung des Steuergerätes (ca. 99 % des  effektiven Lampenstroms bleibt unbeeinflusst. L’ N + – 230 V AC 230 V AC Sensor  1–10 V Messung 2XX IEC 62386-101 Digital adressierbare Schnittstelle für die Beleuchtung – Teil 101: Allgemeine  Anforderungen – Systemkomponenten 2XX 2XX 2XX 2XX 3XX IEC 62386-103 Digital adressierbare Schnittstelle  für die Beleuchtung – Teil 103:  Allgemeine Anforderungen  – Steuergeräte IEC 62386-102 Digital adressierbare Schnittstelle  für die Beleuchtung – Teil 102:  Allgemeine Anforderungen  – Betriebsgeräte 3XX 3XX 3XX 3XX … 1–10 V 1–10 V +  weiß –  braun Sonnenlicht Arbeitsfläche ECG L ECG 1 ECG n 1 V … 10 V Kontrolleinheit Schalter Bild 9.8   Prinzipdarstellung des DLT-Verfahrens bd1.indb   312 26.11.2015   10:43:05 Uhr

313 9.6 Digitale lastleitungsseitige Schnittstelle zur Beleuchtungssteuerung (DLT) 1.000 200 180 160 140 120 10080 60 40 20 10 500400 300 200 100 90 80 70 60 50 40 I / I 0 ; P /P 0 ; L /L 0 ; T F /T 0 ; h /h 0 ; F /F 0   in % I / I 0 ; P /P 0 ; L /L 0 ; T F /T 0 ; h /h 0 ; F /F 0   in % U/U 0  in % U/U 0  in % Spannung Zeit 85 90 95 105 110 120 115 100 V SW Datendiagramm unbeeinflusster  Lampenstrom  von CFLi oder LED Versorgung Steuergerät Bereich 1 ms bis 9 ms Verhalten wie  mechanischer Schalter T F I P h F T F I L L P h F Bild 9.9   Prinzipdarstellung des DLT-Verfahrens bd1.indb   313 26.11.2015   10:43:05 Uhr