AT16510U1 - Lichtsensor zur Ermittlung eines kompensierten Werts für einen Lichtstrom - Google Patents

Abstract

Es wird ein Lichtsensor bereitgestellt, der dazu eingerichtet ist, Umgebungslicht zu erfassen und Intensitätswerte des erfassten Umgebungslichts zu bestimmten Zeitpunkten zu ermitteln und die ermittelten Intensitätswerte auszuwerten und auf Basis der Auswertung einen Zeitraum zu bestimmen, in dem die ermittelten Intensitätswerte im Wesentlichen konstant sind, wobei der Lichtsensor weiter dazu eingerichtet ist, einen Lichtstrom eines Leuchtmittels, insbesondere einer LED, in dem bestimmten Zeitraum zu erfassen und aus dem erfassten Lichtstrom und wenigstens einem ermittelten Intensitätswert einen kompensierten Wert zu berechnen, und auf Basis des kompensierten Werts das Leuchtmittel anzusteuern.

Description

LICHTSENSOR ZUR ERMITTLUNG EINES KOMPENSIERTEN WERTS FÜR EINEN LICHTSTROM [0001] Die Erfindung betrifft einen Lichtsensor und ein Betriebsgerät, beispielsweise ein Notlichtbetriebsgerät, eine Leuchte und/oder ein LED-Modul mit einem Lichtsensor. Der Lichtsensor weist dabei eine Steuereinheit auf oder ist mit einer Steuereinheit funktional verbunden, um Intensitätswerte von erfasstem Licht auszuwerten. Vorzugsweise weist die Steuereinheit die Speichereinheit auf, oder ist mit einer solchen funktional verbunden, um erfasste Intensitätswerte zu speichern. Die Steuereinheit kann auf die Speichereinheit zugreifen um gespeicherte Werte zu lesen, Werte in die Speichereinheit zu schreiben und/oder die gespeicherten Werte auszuwerten.

[0002] Insbesondere das Betriebsgerät kann eine sogenannte Maintenance-Funktion oder Constant Lumen Output (CLO) - Funktion aufweisen. Dies bedeutet, dass über eine Lebensdauer des durch das Betriebsgerät betriebenen wenigstens einen Leuchtmittels hinweg Alterungserscheinungen oder Abweichungen in der Effizienz des Leuchtmittels, insbesondere eine Abnahme der emittierten Lichtintensität über die Zeit, kompensiert werden. Dies erfolgt z.B. dadurch, dass ein Betriebsstrom für das Leuchtmittel, das insbesondere als wenigstens eine LED ausgebildet sein kann, sukzessive erhöht wird, was einem Heraufdimmen des Leuchtmittels entspricht.

[0003] Bekannt ist, dass beispielsweise in einer Steuereinheit des Betriebsgeräts eine Betriebsdauerkurve hinterlegt ist, die angibt, in welchem Maß der Betriebsstrom abhängig von einer Anzahl von Betriebsstunden des Leuchtmittels erhöht werden muss, um eine konstante Lichtstromabgabe (constant lumen output) zu erreichen.

[0004] Problematisch ist hierbei, dass die Betriebsstromänderung für das Leuchtmittel hier unabhängig von der tatsächlichen Alterung bzw. der tatsächlichen Abnahme der Intensität bzw. der Veränderung des Lichtstroms ist (die Begriffe Lichtstrom und Intensität werden hier weitgehend synonym verwendet). Da lediglich eine Einstellung des Betriebsstroms anhand der hinterlegten Betriebsdauerkurve auf Basis der Betriebsstunden erfolgt, kann die Veränderung des Betriebsstroms zu hoch (Leuchtmittel ist weniger stark gealtert als durch die Betriebsdauerkurve vorgesehen) oder zu niedrig (Leuchtmittel ist stärker gealtert als durch die Betriebsdauerkurve vorgesehen) ausfallen.

[0005] Die Erfindung hat nun zum Ziel, die Maintenance-Funktion (Aufrechterhaltungsfunktion) bzw. die Funktion zur Steuerung des konstanten Lichtstroms nicht anhand einer hinterlegten Kurve auszuführen. Vielmehr wird in vorgegebenen Abständen oder durch Ereignisse gesteuert (beispielsweise bei oder nach jedem Einschalten) eine Messung einer tatsächlichen Lichtstromausgabe eines Leuchtmittels bestimmt, wobei der Betriebsstrom bekannt oder vorgegeben ist.

[0006] Um diesen Einfluss von Umgebungslicht auszuschließen erfolgt dabei vorzugsweise eine Differenzmessung, d.h. es wird eine Lichtstromerhöhung (bzw. Lumenerhöhung) gemessen, die im Vergleich zu einem nicht-eingeschalteten Leuchtmittel bei Einschalten des Leuchtmittels gegenüber eines vorhandenen Umgebungslichts bestimmbar ist.

[0007] Aus dieser Messung, z.B. im Rahmen eines Funktions- oder Betriebsdauertests, kann dann auf den aktuellen Wirkungsgrad (Lumenabgabe pro Strom) des Leuchtmittels, insbesondere der wenigstens einen LED, geschlossen werden und entsprechend adaptiv ein Abfallen des Wirkungsgrades durch Erhöhen des Betriebsstroms kompensiert werden.

[0008] Vorgesehen ist daher ein Lichtsensor, der auch in ein Betriebsgerät, eine Leuchte bzw. Leuchtmittel und insbesondere auf einem LED-Modul integriert sein kann. Werden LEDs als Leuchtmittel eingesetzt, kann auch ein Leuchtmittel bzw. eine der LEDs selbst als Lichtsensor verwendet werden, wenn die LED während einer Messung im sogenannten Umkehrbetrieb (Reverse-Betrieb) angesteuert wird.

/9

AT 16 510 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt [0009] Die oben genannte Differenzmessung durch die Steuereinheit setzt dabei voraus, dass während der Differenzmessung, also insbesondere zu einem Zeitpunkt vor bzw. nach dem Einschalten des Leuchtmittels der Einfluss des Umgebungslichts konstant ist. Dies ist insbesondere in Gebäuden nicht immer der Fall, da sich z.B. durch das sich verändernde Tageslicht oder eine sich verändernde Beleuchtungssituation (beispielsweise durch Bürobeleuchtung oder Außenbeleuchtung und/oder durch ein Aktivieren/Deaktivieren von künstlichen Leuchtmitteln im Raum) eine möglicherweise sehr schnelle Veränderung der Umgebungslichtsituation ergeben kann.

[0010] Daher wird gemäß der Erfindung nunmehr die Differenzmessung vorzugsweise in Zeiten durchgeführt, in denen eine schnelle Veränderung des Umgebungslichts nicht zu erwarten ist. Beispielsweise kann der Lichtsensor bzw. die Steuereinheit mit einem Zeitgeber (TimerFunktion) versehen sein, bzw. eine solche Zeitinformation über eine Kommunikationsschnittstelle empfangen. Die Steuereinheit kann dann vorzugsweise die Differenzmessung zu Tageszeiten durchführen, zu denen keine Änderungen des Umgebungslichts zu erwarten ist, wie beispielsweise außerhalb von Bürozeiten, z.B. nachts.

[0011] Falls die Steuereinheit jedoch keine Zeitgeberfunktion hat, bzw. die Zuführung eines Zeitsignals nicht möglich ist, ist vorgesehen, dass die Steuereinheit autonom die Zeiten, bzw. Zeitdauern bestimmt in der/in denen eine Differenzmessung durchgeführt werden soll. Hierzu können mittels des Lichtsensors ein Abtasten und ein Auswerten des Umgebungslichts erfolgen, beispielsweise in bestimmten zeitlichen Abständen. Die erfassten Umgebungslichtwerte werden dann gespeichert und durch Auswertung der gespeicherten Umgebungslichtwerte, d.h. auf Basis der Vergangenheit, wird dann insbesondere durch die Steuereinheit extrapoliert, wann eine schnelle Veränderung von Umgebungslichtwerten nicht zu erwarten ist. Die Steuereinheit kann somit autonom und adaptiv bestimmen, wann beispielsweise eine Nachtsituation mit konstantem Umgebungslicht vorliegt. Die Differenzmessung wird dann zu diesem Zeitpunkt bzw. in diesem Zeitraum durchgeführt.

[0012] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft den Funktionstest bzw. Betriebsdauertest eines Leuchtmittels. Die genannte Extrapolation hinsichtlich des zeitlichen Verlaufs von Umgebungslichtwerten, beispielsweise im Tageszeitverlauf, ist abhängig von dem Abtasten (Sampling) der Umgebungslichtstärke durch den Lichtsensor. Auf Basis der erfassten Umgebungslichtintensitäten können die Funktionstests, die einen zuverlässigen Betrieb eines Leuchtmittels sichern und insbesondere bei einem Notlichtgerät erforderlich sind, gezielt in Zeiträumen durchgeführt werden, in denen angenommen wird, dass sich kein Benutzer im Bereich der zu testenden Leuchtmittel/Geräte aufhält. Insbesondere ist dies nachts der Fall und im Zweifel dann, wenn sich eine konstante Intensität des Umgebungslichts für einen bestimmten Zeitraum einstellt.

[0013] Die Erfindung stellt daher einen Lichtsensor, ein Betriebsgerät, eine Leuchte und/oder ein LED-Modul mit einem Lichtsensor und ein Verfahren zur Bestimmung eines kompensierten Werts für einen Lichtstrom eines Leuchtmittels gemäß der unabhängigen Ansprüche bereit. Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0014] In einem ersten Aspekt wird ein Lichtsensor bereitgestellt, der dazu eingerichtet ist, Umgebungslicht zu erfassen und Intensitätswerte des erfassten Umgebungslichts zu bestimmten Zeitpunkten zu ermitteln und die ermittelten Intensitätswerte auszuwerten und auf Basis der Auswertung einen Zeitraum zu bestimmen, in dem die ermittelten Intensitätswerte im Wesentlichen konstant sind, wobei der Lichtsensor weiter dazu eingerichtet ist, einen Lichtstrom eines Leuchtmittels, insbesondere einer LED, in dem bestimmten Zeitraum zu erfassen und aus dem erfassten Lichtstrom und wenigstens einem ermittelten Intensitätswert einen kompensierten Wert zu berechnen, und auf Basis des kompensierten Werts das Leuchtmittel anzusteuern.

[0015] Der Lichtsensor kann eine Steuereinheit aufweisen, die die Intensitätswerte ermittelt, den kompensierten Wert für den Lichtstrom berechnet und das Leuchtmittel ansteuert.

[0016] Die Steuereinheit kann den kompensierten Wert mit wenigstens einem in einer Speichereinheit der Steuereinheit gespeicherten Wert für die Ansteuerung des Leuchtmittels vergleichen.

2/9

AT 16 510 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt [0017] Die Steuereinheit kann eine dem Leuchtmittel zugeführte elektrische Größe, insbesondere einen Strom, zur Ansteuerung des Leuchtmittels einstellen, vorzugsweise abhängig von dem Vergleich des kompensierten Werts mit dem wenigstens einen gespeicherten Wert für die Ansteuerung des Leuchtmittels. Die Steuereinheit kann die dem Leuchtmittel zugeführte elektrische Größe erhöhen oder reduzieren.

[0018] Die Steuereinheit kann das Leuchtmittel aktivieren/deaktivieren und insbesondere einen Betriebsstrom für das Leuchtmittel festlegen.

[0019] Die Steuereinheit kann die Intensitätswerte ermitteln, wenn das Leuchtmittel deaktiviert ist.

[0020] Die Steuereinheit kann ermittelte Intensitätswerte in der Speichereinheit speichern. Die Steuereinheit kann wenigstens zwei, vorzugsweise sequenzielle, Intensitätswerte einer Serie ermittelter Intensitätswerte vergleichen, und den Zeitraum festlegen, wenn eine vorbestimmte Anzahl der Serie von ermittelten Intensitätswerten konstant ist und/oder wenn die vorbestimmte Anzahl der Serie von ermittelten Intensitätswerten im Wesentlichen gleiche Intensitätswerte aufweist.

[0021] Die Steuereinheit kann nach bestimmen des Zeitraums die Intensitätswerte des Umgebungslichts zu anderen Zeitpunkten ermitteln, insbesondere in größeren Abständen.

[0022] Die Steuereinheit kann den Zeitraum adaptiv verändern, insbesondere abhängig von den an den anderen Zeitpunkten ermittelten Intensitätswerten, insbesondere dann, wenn die an den anderen Zeitpunkten ermittelten Intensitätswerte von den Intensitätswerten abweichen, die zur Bestimmung des Zeitraums ausgewertet wurden.

[0023] Der erfasste Lichtstrom kann einen Wirkungsgrad des Leuchtmittels wiedergeben.

[0024] Die Steuereinheit kann einen Zeitgeber umfassen und die Steuereinheit den Zeitraum auf Basis einer Ausgabe des Zeitgebers bestimmen.

[0025] Der Lichtsensor kein ein Leuchtmittel im Reversbetrieb, insbesondere wenigstens eine LED, und/oder eine Photodiode umfassen.

[0026] In einem weiteren Aspekt wird ein Betriebsgerät, Leuchte und/oder LED-Modul, insbesondere Notlichtgerät, für den Betrieb eines Leuchtmittels bereitgestellt, insbesondere wenigstens einer LED, mit einem Leuchtmittel und einem Lichtsensor, wie er hierin beschrieben ist.

[0027] In noch einem weiteren Aspekt wird ein LED-Modul bereitgestellt, bei dem der Lichtsensor an dem LED-Modul angebracht ist, insbesondere auf einem Träger, der emittierende LEDs trägt.

[0028] In wiederum einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Bestimmung eines kompensierten Werts für einen Lichtstrom eines Leuchtmittels bereitgestellt, wobei ein Lichtsensor Umgebungslicht erfasst und Intensitätswerte des erfassten Umgebungslichts zu bestimmten Zeitpunkten ermittelt und die ermittelten Intensitätswerte auswertet und auf Basis der Auswertung einen Zeitraum bestimmt, in dem die ermittelten Intensitätswerte im Wesentlichen konstant sind, wobei der Lichtsensor weiter den Lichtstrom eines Leuchtmittels, insbesondere einer LED, in dem bestimmten Zeitraum erfasst und aus dem erfassten Lichtstrom und wenigstens einem ermittelten Intensitätswert einen kompensierten Wert berechnet, und auf Basis des kompensierten Werts das Leuchtmittel ansteuert.

[0029] Die Erfindung wird nunmehr auch mit Blick auf die Figuren beschrieben. Dabei zeigen:

[0030] Fig. 1 eine schematische Anordnung gemäß der Erfindung, [0031] Fig. 2 einen exemplarischen Verfahrensablauf, und [0032] Fig. 3 eine exemplarische Ausgestaltung der Erfindung.

[0033] Die Erfindung beschreibt also eine Lösung, die insbesondere ohne eine Vorgabe durch eine Zentraleinheit auskommt.

[0034] Fig. 1 zeigt eine schematische Anordnung gemäß der Erfindung. Dargestellt ist ein

3/9

AT 16 510 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt

Lichtsensor LS, der erfasste Intensitätswerte an eine Steuereinheit SE zur Auswertung liefert. Die Steuereinheit SE kann eine Speichereinheit S aufweisen und/oder funktional damit verbunden sein. „Funktional verbunden ist hier so zu verstehen, dass die Steuereinheit SE lesend und Schreibend auf die Speichereinheit S zugreifen kann. Zu verstehen ist, dass der Lichtsensor LS, die Steuereinheit SE und/oder die Speichereinheit S als integrierte Komponente ausgestaltet sein können. Die Steuereinheit SE kann dann den kompensierten Wert berechnen, d.h. den Lichtstromwert bzw. Wirkungsgrad des überwachten Leuchtmittels, und auf Basis dessen dann, insbesondere nach einem Vergleich mit einem Sollwert für einen Lichtstromwert des Leuchtmittels L mit dem kompensierten Wert, berechnen, wie eine Ansteuerung eines Leuchtmittels L zu verändern ist, um den Sollwert zu erreichen. Das Leuchtmittel L kann ebenfalls Teil der integrierten Komponente sein. Insbesondere kann die Steuereinheit SE das Leuchtmittel L direkt ansteuern und so eine entsprechende Regelung auf den Sollwert durch Veränderung der Ansteuerung vornehmen. Die Steuereinheit SE kann vorzugsweise das Leuchtmittel L, das als wenigstens eine LED ausgestaltet sein kann deaktivieren/aktivieren.

[0035] Sowohl die Messung des Lichtstroms bzw. der Intensität des Umgebungslichts als auch das Ausführen von Funktions- bzw. Betriebsdauertests soll vorzugsweise nachts stattfinden. Der Lichtsensor LS, z.B. ein Photosensor oder eine Photodiode, tastet dazu das Umgebungslicht in definierten Abständen ab, beispielsweise alle 2 bis 15 Minuten, wobei eine Auswertung des erfassten Lichts durch die Steuereinheit SE durchgeführt wird. Die Steuereinheit SE kann so aus den Licht- bzw. Intensitätsmessungen einen zeitlichen Verlauf der erfassten Intensitäten bzw. Lichtströme ermitteln. So kann die Steuereinheit SE Tages- und Nachtzeiten unterscheiden. Insbesondere lassen sich durch diese Messungen Zeiten bestimmen, in denen der erfasste Lichtstrom für einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise 30 Minuten bis 4 Stunden, im Wesentlichen unterhalb anderer Lichtstromwerte liegt und im Wesentlichen konstant ist. Für die Bestimmung, ob Lichtstromwerte im Wesentlichen konstant sind, können Intervalle vorgegeben sein, innerhalb der die Lichtstromwerte schwanken können und dennoch als gleich bzw. konstant angesehen werden. Als „Umgebungslicht wird hier vorzugsweise alles bei deaktiviertem Leuchtmittel L auf den Lichtsensor LS einfallende Licht angesehen.

[0036] Auf Basis der in der abgespeicherten Lichtstromwerte/Intensitätswerte kann so eine Unterscheidung von Tageszeiten erfolgen, z.B. Tag und Nacht, bzw. Zeiten mit konstanten Umgebungslicht und Zeiten, in denen das Umgebungslicht nicht konstant ist. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass nach einer, z.B. ersten, Aktivierung der Steuereinheit SE zunächst für eine bestimmte Zeitdauer von beispielsweise 12 bis 72 Stunden ein Erfassen von Umgebungslichtwerten erfolgt bzw. Intensitätswerte des Umgebungslichts erfasst werden, ohne dass eine Überprüfung des Leuchtmittels L erfolgt. Nach der initialen Speicherung der Intensitätswerte kann dann nachfolgend ein Abtasten des Umgebungslichts in größeren Abständen, beispielsweise von Tagen oder Wochen, erfolgen.

[0037] Dies erlaubt eine Anpassung der Zeiten mit konstanten Umgebungslicht und Zeiten, in denen das Umgebungslicht nicht konstant ist, insbesondere eine Tages- und Nachtzeitenanpassung, auf Grund der Jahreszeiten. So können die ermittelten Zeiten durch minimale Abtastungshäufigkeit stets aktuell gehalten werden.

[0038] Der Lichtsensor LS tastet also in regelmäßigen Abständen das Umgebungslicht ab. Bei gleichbleibendem Niveau, insbesondere einem gleichbleibend niedrigen Niveau z.B. unterhalb eines vorbestimmten Grenzwerts, erkennt die Steuereinheit SE beispielsweise Nacht- oder Betriebsruhezeiten. In diesen Zeiten führt die Steuereinheit SE dann, insbesondere durch Ansteuerung eines Leuchtmittels L, Funktions- oder Betriebsdauertests durch. Dabei wird der Lichtstrom des Leuchtmittels L durch die Differenzmessung unter Berücksichtigung des gemessenen Umgebungslichts bestimmt und so der Lichtstrom der von dem Leuchtmittel L emittiert wird, ohne verfälschendes Umgebungslicht. Anhand dieses Wertes kann dann die Steuereinheit SE insbesondere den Betriebsstrom für das Leuchtmittel L einstellen.

[0039] Bei Betriebsgeräten ohne internen Zeitgeber, kann vorgesehen sein, dass das Abtasten des Umgebungslichts täglich stattfindet. Messwerte für einen bestimmten Zeitraum werden dann in der Speichereinheit S abgespeichert. Sind z.B. eine bestimmte Anzahl von Messwerten

4/9

AT 16 510 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt erfasst und liegen auf ähnlichem Niveau bzw. sind identisch, kann ermittelt werden, dass ein Zeitraum mit konstantem Umgebungslicht, (insbesondere nachts) gegeben ist. Der Funktionsbzw. Betriebsdauertest wird dann in diesem Zeitraum beispielsweise am folgenden Tag durchgeführt. Vorzugsweise erfolgt die Durchführung dann, wenn eine bestimmte Anzahl von Messwerten auf einem Niveau liegen.

[0040] Als Lichtsensoren können insbesondere Fotodioden oder Fototransistoren eingesetzt werden. Diese können auch direkt auf einem LED-Modul integriert sein und so extrem klein und kostengünstig realisiert werden. Auch können invers betriebene LEDs als Lichtsensoren verwendet werden. Die Steuereinheit SE kann dann für die Erfassung des Umgebungslichts die Polarität für die Ansteuerung der LED wechseln. Die Steuereinheit SE kann einen, in der zur Messung verwendeten LED induzierter Strom als Messwert auswerten. Ungenauigkeiten in der Erfassung der Intensitäts- bzw. Lichtstromwerte können durch die Anzahl von Abtastungen bzw. die Verwendung mehrerer Lichtsensoren kompensiert bzw. rechnerisch eliminiert werden.

[0041] Ein Vorteil der Erfindung ist somit, dass der Lichtstrom des Leuchtmittels L ohne stören des Umgebungslicht gemessen werden kann. Selbstverständlich kann das Leuchtmittel L auch mehrere Lichtquellen umfassen und insbesondere als LED-Strecke mit wenigstens einer LED ausgebildet sein.

[0042] Durch die Bestimmung des Zeitraums mit im Wesentlichen konstanten bzw. minimalen Umgebungslicht, wird eine Funktionsprüfung also insbesondere nicht dann ausgeführt, wenn während des Tages starke Schwankungen im Umgebungslicht erfolgen, beispielsweise durch Ein- und Ausschalten von künstlichen Lichtquellen bzw. einen sich verändernden Einfall von Tageslicht. Da zurZeit des Funktions- bzw. Betriebsdauertests das Umgebungslicht im Wesentlichen konstant ist, kann das Umgebungslicht leicht kompensiert bzw. aus der Lichtstrommessung des Leuchtmittels L herausgerechnet werden.

[0043] Dabei misst vorzugsweise der Lichtsensor LS zunächst das einfallende (Umgebungs-) Licht bei ausgeschaltetem Leuchtmittel L und anschließend bei aktivierten Leuchtmittel L. Dann wird vorzugsweise in einem Abzugsverfahren der Umgebungslichtwert von dem erfassten Lichtstromwert bei aktiviertem Leuchtmittel L abgezogen. Dies erfolgt insbesondere direkt an dem Lichtsensor LS, bzw. wenn dieser mit einem LED-Modul gekoppelt ist, durch die Steuereinheit SE. Somit kann ein Rückgang des erfassten Lichtstroms, der insbesondere auf eine Alterung des Leuchtmittels L zurückzuführen ist, durch Erhöhung der LED Bestromung kompensiert werden.

[0044] Ein weiterer Vorteil für das Anbringen eines Lichtsensors LS direkt an dem LED-Modul oder des Betriebs einer der LEDs des LED-Moduls im Reverse-Betrieb, ist, dass es zu keiner Verfälschung der Messung durch eine Optik kommt. Eine Optik kann über die Zeit verschmutzen, wodurch der Lichtstrom reduziert wird und ein außerhalb der Optik angebrachter Lichtsensor LS somit fälschlicherweise auf eine Reduktion des Lichtstroms durch eine stärkere Alterung schließen und somit eine zu hohe Bestromung für das Leuchtmittel L wählen würde.

[0045] Die Funktions- und Betriebsdauertests werden also automatisch in Ruhezeiten durchgeführt. Dadurch wird gewährleistet, dass Nutzer eines Gebäudes nicht von diesen Tests gestört werden. Beispielsweise können Tests von Notleuchten in einem Kinosaal während der Vorführung zu Irritationen bei den Besuchern führen. Insbesondere ist keine Zentraleinheit vorgesehen. Somit kann die vorliegende Erfindung auch für mittlere und kleine Installationen, beispielsweise in Geschäften, Büros, Kinos, ..., eingesetzt werden.

[0046] Zusammengefasst bietet die Erfindung also auch ein automatisches Starten der Funktions- bzw. Betriebsdauertests und ein intelligente Steuerung des Leuchtmittelbetriebstroms zu Ruhezeiten in einem Gebäude.

[0047] Die Tages- und Nachtzeiten können ohne zentrale Einheit lediglich mit einer Steuereinheit SE an dem Lichtsensor LS (Photosensor) ermittelt werden. Eine Kompensation des Umgebungslichts durch Messung bei gleich bleibender Intensität des Umgebungslichts erfolgt durch eine erste Messung (Differenzmessung des Umgebungslichts). In einer zweiten Messung wird zusätzlich der Lichtstrom des Leuchtmittels L erfasst.

5/9

AT 16 510 U1 2019-11-15 österreichisches patentamt [0048] Vorzugsweise ist der Lichtsensor LS direkt auf einem Träger von Leuchtmitteln, z.B. einer LED-Leiterplatte (LED-PCB) integriert. Diese Integration kann als Photodiode oder Phototransistor oder als Inversbetriebene LED erfolgen. Somit ist eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung des Lichtsensors LS und des LED-Moduls möglich. Anders als mit einer eine LED Alterung antizipierende vorprogrammierte Funktion/Kurve zur Anpassung der Leuchtintensität wird die tatsächliche Intensität bzw. der Lichtstrom des Leuchtmittels L bestimmt, wodurch insbesondere auch Fertigungstoleranzen des Leuchtmittels L und ein Emissionsverhalten bei verschiedenen Betriebstemperaturen kompensiert werden kann.

[0049] Die Messung des Lichtstroms direkt am LED-Modul erlaubt es auch eine durch Verschmutzung von optischen Elementen verfälschte Erfassung des Lichtstroms zu vermeiden und den tatsächlichen Lichtstrom, der von dem Leuchtmittel L emittiert wird, zu erfassen. Durch intelligente Abtastung kann zudem eine Minimierung der Frequenz der Abtastungen erfolgen und die Umgebungslichtverläufe können selbst bei einer Minimierung der Frequenz der Abtastungen an die jeweilige Jahreszeit angepasst werden. Bei Betriebsgeräten ohne internen Zeitgeber kann durch ein Vergleich von erfassten Umgebungslichtwerten auf eine aktuelle Tageszeit geschlossen werden.

[0050] Fig. 2 verdeutlicht nochmals den Ablauf des Verfahrens: In Schritt S200 wird der Lichtsensor LS und/oder die Steuereinheit SE (z.B. initial) aktiviert. Im Schritt S201 werden zu bestimmten Zeitpunkten Intensitätswerte erfasst.

[0051] In Schritt S202 wird auf Basis der erfassten Intensitätswerte der Zeitraum bestimmt, in dem der Test des Leuchtmittels L erfolgen soll. Dann wird in dem Schritt S203 wenigstens ein weiterer Intensitätswert in dem bestimmten Zeitraum erfasst. Währenddessen ist/wird das Leuchtmittel L insbesondere durch die Steuereinheit SE deaktiviert. In Schritt S204 wird dann das Leuchtmittel L, insbesondere durch die Steuereinheit SE aktiviert. Der Lichtsensor LS und/oder die Steuereinheit SE erfassen einen Lichtstromwert im Schritt S205. Der Lichtsensor LS und/oder die Steuereinheit SE bestimmen in Schritt S206 einen Differenzwert aus dem wenigsten einen weiteren Intensitätswert und dem Lichtstrom, d.h. den kompensierten Wert. In Schritt S207 bestimmt der Lichtsensor LS und/oder die Steuereinheit SE wie das Leuchtmittel L anzusteuern ist. Die Steuereinheit SE bestimmt also eine Regelgröße, die an das Leuchtmittel L ausgegeben werden kann, um den Lichtstrom des Leuchtmittels L auf den Sollwert zu regeln. Der kompensierte Wert ist also der Istwert des Lichtstroms für das Leuchtmittel L.

[0052] Fig. 3 zeigt konkrete erfindungsgemäße Ausgestaltungen. Variante 1 zeigt eine Ausgestaltung, bei der der Lichtsensor LS als Photosensor (Photodiode oder Phototransistor) auf einem Träger angebracht ist, der auch Leuchtmittel trägt, insbesondere LEDs. Der Lichtsensor LS ist insbesondere auf einem LED-PCB integriert. Hierdurch wird eine kostengünstige Lösung mit geringen baulichen Abmessungen ermöglicht, die verfälschungsfreie (z.B. ohne Einfluss einer verschmutzten Optik) Erfassung des Lichtstroms erlaubt.

[0053] Variante 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der der Lichtsensor LS als eine der LEDs auf dem LED-PCB realisiert ist. Er ist als im Reverse-Betrieb (auch als Inversbetrieb bezeichnet) betriebene LED realisiert, also mit gewechselter Polarität. Für den Lichtsensor LS entstehen daher keine Zusatzkosten, da eine vorgesehene LED verwendet wird. Ein Ausschnitt einer schematischen Schaltungsanordnung, die für die im Reversbetrieb betriebene LED zum Einsatz kommen kann ist in unter Variante 2 gezeigt. Die revers betriebene LED ist als LED1 bezeichnet. Die Kathode der LED LED1 ist einerseits mit dem invertierenden Eingang - eines (HighGain-) Operationsverstärkers IC1 und andererseits, über eine Parallelschaltung eines Stabilisierungs-Kondensators C1 und eines Widerstands R1 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers IC1 verbunden, an dem dann eine Ausgangsspannung Vout des Lichtsensors LS ausgegeben wird. Die Anode der LED LED1 und der nicht-invertierende Eingang + des Operationsverstärkers IC1 sind exemplarisch mit jeweils einem Massepotential verbunden.

Claims (10)

1. Lichtsensor (LS), der dazu eingerichtet ist, Umgebungslicht zu erfassen und Intensitätswerte des erfassten Umgebungslichts zu bestimmten Zeitpunkten zu ermitteln und die ermittelten Intensitätswerte auszuwerten und auf Basis der Auswertung einen Zeitraum zu bestimmen, in dem die ermittelten Intensitätswerte im Wesentlichen konstant sind, wobei der Lichtsensor (LS) weiter dazu eingerichtet ist, einen Lichtstrom eines Leuchtmittels (L), insbesondere einer LED, in dem bestimmten Zeitraum zu erfassen und aus dem erfassten Lichtstrom und wenigstens einem ermittelten Intensitätswert einen kompensierten Wert zu berechnen, und auf Basis des kompensierten Werts das Leuchtmittel (L) anzusteuern.

2. Lichtsensor (LS) nach Anspruch 1, wobei der Lichtsensor (LS) eine, insbesondere integrierte, Steuereinheit (SE) aufweist, die dazu eingerichtet, ist die Intensitätswerte zu ermitteln, den kompensierten Wert für den Lichtstrom zu berechnen, und das Leuchtmittel (L) anzusteuern.

3. Lichtsensor (LS) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (SE) dazu eingerichtet ist, den kompensierten Wert mit wenigstens einem in einer Speichereinheit (S) der Steuereinheit (SE) gespeicherten Wert für die Ansteuerung des Leuchtmittels (L) zu vergleichen.

4. Lichtsensor (LS) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (SE) dazu eingerichtet ist, eine dem Leuchtmittel (L) zugeführte elektrische Größe, insbesondere einen Strom, zur Ansteuerung des Leuchtmittels (L) einzustellen, vorzugsweise abhängig von dem Vergleich des kompensierten Werts mit dem wenigstens einen gespeicherten Wert für die Ansteuerung des Leuchtmittels (L), wobei die Steuereinheit (SE) vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die dem Leuchtmittel (L) zugeführte elektrische Größe zu erhöhen oder zu reduzieren.

5. Lichtsensor (LS) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (SE) dazu eingerichtet ist, das Leuchtmittel (L) zu aktivieren/deaktivieren und insbesondere einen Betriebsstrom für das Leuchtmittel (L) festzulegen.

6. Lichtsensor (LS) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (SE) dazu eigerichtet ist, die Intensitätswerte zu ermitteln, wenn das Leuchtmittel (L) deaktiviert ist.

7. Lichtsensor (LS) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (SE) dazu eingerichtet ist, ermittelte Intensitätswerte in der Speichereinheit (S) zu speichern, und wobei die Steuereinheit (SE) dazu eingerichtet ist, wenigstens zwei, vorzugsweise sequenzielle, Intensitätswerte einer Serie ermittelter Intensitätswerte zu vergleichen, und den Zeitraum festzulegen, wenn eine vorbestimmte Anzahl der Serie von ermittelten Intensitätswerten konstant sind und/oder im Wesentlichen gleiche Intensitätswerte aufweisen.

8. Betriebsgerät, Leuchte und/oder LED-Modul, insbesondere Notlichtgerät, für den Betrieb eines Leuchtmittels (L), insbesondere wenigstens einer LED, mit einem Leuchtmittel (L) und einem Lichtsensor (LS) nach einem der vorgehenden Ansprüche.

9. LED-Modul nach Anspruch 8, bei dem der Lichtsensor (LS) an dem LED-Modul angebracht ist, insbesondere auf einem Träger, der wenigsten eine emittierende LED trägt.

10. Verfahren zur Bestimmung eines kompensierten Werts für einen Lichtstrom eines Leuchtmittels (L), wobei ein Lichtsensor (LS) Umgebungslicht erfasst und Intensitätswerte des erfassten Umgebungslichts zu bestimmten Zeitpunkten ermittelt und die ermittelten Intensitätswerte auswertet und auf Basis der Auswertung einen Zeitraum bestimmt, in dem die ermittelten Intensitätswerte im Wesentlichen konstant sind, wobei der Lichtsensor (LS) weiter den Lichtstrom eines Leuchtmittels (L), insbesondere einer LED, in dem bestimmten Zeitraum erfasst und aus dem erfassten Lichtstrom und wenigstens einem ermittelten Intensitätswert einen kompensierten Wert berechnet, und auf Basis des kompensierten Werts das Leuchtmittel (L) ansteuert.