AT516175A4 - Vorrichtung zum Abstrahlen von Daten über ein Beleuchtungssystem - Google Patents

Abstract

Datenübertragung über die Raumbeleuchtung oder über Scheinwerfer, ist eine interessante Möglichkeit Kabel zu vermeiden, oder auch um Daten an bewegte Objekte zu übertragen oder von bewegten Objekten abzustrahlen und lässt sich mit relativ geringem Aufwand realisieren. Dazu wird an den Konverter mit Stromausgang entweder eine lichtemittierende Diode und ein elektronischer Schalter ins Serie geschaltet ist und dieser Serienschaltung eine weiterer elektronischer Schalter parallel geschaltet ist, oder eine Serienschaltung von lichtemittierenden Dioden mit jeweils parallelliegendem elektronischen Schalter geschaltet, oder eine Parallelschaltung von Serienschaltungen, bestehend aus je einem elektronischen Schalter und je einer lichtemittierenden Diode, wobei dieser Parallelschaltung noch ein weiterer elektronischer Schalter parallel geschaltet ist, geschaltet. Die Schalter werden entsprechend der Datenformatierung geschaltet.

Description

Vorrichtung zum Abstrahlen von Daten über ein Beleuchtungssystem

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abstrahlen von Daten über einBeleuchtungssystem, bestehend aus einem Konverter mit Stromausgang (5), der von einer DCQuelle (6) versorgt wird, einer Kombination aus elektronischen Schaltern undlichtemittierenden Dioden (1) und einer Vorrichtung zur Datenaufbereitung (3) für denabzustrahlenden Datenstrom (2), mit dem die Steuersignale (4) für die elektronischen Schaltererzeugt werden.

Unter lichtemittierender Diode werden im Folgenden nicht nur solche die für das menschlicheAuge sichtbare Licht abstrahlen gemeint. Datenübertragung über die Raumbeleuchtung oderüber Scheinwerfer, ist eine interessante Möglichkeit Kabel zu vermeiden, aber auch um Datenan bewegte Objekte zu übertragen oder von bewegten Objekten abzustrahlen und lässt sichmit relativ geringem Aufwand realisieren.

Als schaltungstechnische Grundstruktur dient ein Konverter mit Stromausgang, an den mittelselektronischen Schalters eine LED angeschlossen ist. Durch Schalten dieses Schaltersentsprechend einem Datensignal wird die entsprechende Information als pulsierendes Lichtabgegeben und kann so wieder an einem anderen Ort empfangen werden. Durch die rascheTaktung hat dies natürlich keinen Einfluss auf die Beleuchtung des Raumes. Parallel zu dieserSchalter-LED Serienschaltung ist ein weiterer Schalter angeordnet, dieser wird invers zumSchalter der Schalter-LED Serienschaltung angesteuert, um immer einen Strompfad für dieAusgangsinduktivität des Konverters zur Verfügung zu stellen.

Man kann den Datenstrom erhöhen, indem man nicht nur eine Schalter-LED SerienschaltungKombination verwendet, sondern mehrere, die abwechselnd angesteuert werden und die aufunterschiedlicher Wellenlänge abstrahlen. Hier sind RGB-LED sinnvoll, bei denen rotes,grünes und blaues Licht abgestrahlt wird. Durch ein entsprechendes Mischungsverhältnis(Einschaltdauer der lichtemittierenden Dioden) kann die Farbart der Beleuchtung eingestelltwerden. Auch hier ist ein parallel liegender Schalter erforderlich. Die Information kann auchin der Abfolge der Farben innerhalb eines RGB Zyklus kodiert sein. (Z.B. folgt auf rot grünund dann blau oder zuerst blau und dann grün).

Eine weitere Möglichkeit bietet die serielle Anordnung von lichtemittierenden Dioden und jeparallel liegendem Schalter. Auch hier kann man wieder die Farben rot, grün, blauverwenden. Der Strom des Konverterausgangs fließt nun entweder über alle, über eine oderüber zwei oder über gar keine LED. Dadurch gibt es mehr Möglichkeiten den Datenstrom unterzubringen, da neben der Schaltflanke auch die Versetzung der Lichtpulse zueinander alsInformationsträger heran gezogen werden kann.

Den Strom des Konverters, der dann durch die lichtemittierenden Dioden fließt, wird man aufeinen konstanten Wert regeln. Prinzipiell kann man aber auch die Lichtstärke durch denStromfluss verändern.

Die elektronischen Schalter werden entsprechend der Datenformatierung geschaltet.

Die Erfindung soll noch durch einige Bilder veranschaulicht werden. Fig. 1 zeigt dasGrundprinzip, Fig. 2 und Fig. 3 zeigen den eigentlichen Sendeteil, der an den Konverter mitStromausgang angeschlossen ist einmal als Parallel- und einmal als Serienstruktur, Fig. 4zeigt einen abgewandelten Tiefsetzsteller mit angeschlossener Parallelstruktur, Fig. 5 zeigt dieAnsteuersignale beispielhaft für drei LED in der Parallelstruktur und Fig. 6 zeigt dieMöglichkeit der Phasenverschiebung (und daher der zusätzlichen Möglichkeit Information zuübertragen) bei der Serienstruktur.

Fig. 1 zeigt den Aufbau der Sendevorrichtung. Der abzustrahlende Datenstrom 2 wird in einerAufbereitungsvorrichtung 3 entsprechend formatiert und die Ansteuersignale 4 für die aktivenSchalter der Schalter-LED Kombination 1 erzeugt und dieser zugeführt. Die Schalter-LEDKombination 1 wird durch einen Konverter mit Stromausgang (angedeutet durch dieInduktivität im Block 5) versorgt. Der Konverter 5 selbst wird typischerweise von einerGleichspannungsquelle 6 versorgt.

Fig. 2 zeigt den Aufbau der Schalter-LED Kombination 1 durch eine Parallelschaltung vonSerienschaltungen von jeweils einem aktiven Schalter (beispielhaft durch einen MOSFETgezeichnet) (S2, S3, S4) und einer lichtemittierenden Diode LED (r, g, b). Der aktiveSchalter Sl, der zusätzlich parallel geschaltet ist, dient als Strompfad, wenn keine LEDeingeschaltet ist. Die Spule LI deutet den Stromausgang des Konverters an.

Fig. 3 zeigt den Aufbau der Schalter-LED Kombination (1) durch eine Serienschaltung vonParallelschaltungen von jeweils einem aktiven Schalter (beispielhaft durch einen MOSFETgezeichnet) (SI, S2, S3) und einer lichtemittierenden Diode LED (r, g, b).

Fig. 4 zeigt einen abgewandelten Tiefsetzsteller 5 mit angeschlossener Parallelstruktur. DieAnsteuerung des Schalters S wird dabei so erfolgen, dass der Strom in der Spule L nahezukonstant ist (z.B. durch eine Zweipunktregelung). Die Diode D ist die Freilaufdiode desKonverters.

Fig. 5 zeigt typische Ansteuersignale beispielhaft für drei LED in der Parallelstruktur gemäßFig. 2. Hier wechselt der Stromfluss durch die verschiedenen Dioden. Um immer einenStrompfad zu gewährleisten wird man bei Wechsel der LED zuerst die nächste einschaltenund dann die bisher leitende abschalten.

Fig. 6 zeigt die Möglichkeit der Phasenverschiebung (und daher der zusätzlichen MöglichkeitInformation zu übertragen) bei der Serienstruktur gemäß Fig. 3.

Die Aufgabe Daten über eine Raumbeleuchtung oder über einen Scheinwerfer abzustrahlenwird erfindungsgemäß dadurch bewerkstelligt, dass an den Konverter mit Stromausgangentweder eine lichtemittierende Diode und ein elektronischer Schalter ins Serie geschaltet istund dieser Serienschaltung eine weiterer elektronischer Schalter parallel geschaltet ist, odereine Serienschaltung von lichtemittierenden Dioden mit jeweils parallel liegendemelektronischen Schalter geschaltet ist, oder eine Parallelschaltung von Serienschaltungen,bestehend aus je einem elektronischen Schalterund je einer lichtemittierenden Diode, wobeidieser Parallelschaltung noch ein weiterer elektronischer Schalter parallel geschaltet ist,geschaltet ist.

Typischerweise wird der Konverter mit Stromausgang (5) ein stromgeregelter Tiefsetzstellersein.

Um auch die Farbart der Beleuchtung steuern zu können wird man als lichtemittierendeDioden, Dioden verschiedener Wellenlänge insbesondere für rotes, blaues und grünes Lichtverwenden.

Parallel zur Dioden Schalterkombination (1) wird aus Schutzgründen eineÜberspannungsbegrenzungsvorrichtung geschaltet.

Weiters gilt, dass bei der Parallelschaltung von Serienschaltungen bestehend aus je einemelektronischen Schalter und je einer lichtemittierenden Diode, wobei dieser Parallelschaltungnoch ein weiterer elektronischer Schalter parallel geschaltet ist, der nächste elektronischeSchalter immer zuerst eingeschaltet wird bevor der bisher leitende elektronische Schalterabgeschaltet wird und bei der Serienschaltung von lichtemittierenden Dioden mit jeweilsparallel liegendem elektronischen Schalter die elektronischen Schalter überlappend odernichtüberlappend geschaltet werden.

Zusätzlich gilt, dass mit der Vorrichtung Daten an bewegte oder feststehende Objekteübertragen oder von bewegten oder feststehenden Objekten abgestrahlt werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Abstrahlen von Daten über ein Beleuchtungssystem, bestehend auseinem Konverter mit Stromausgang (5), der von einer DC Quelle (6) versorgt wird,einer Kombination aus elektronischen Schaltern und lichtemittierenden Dioden (1),einer Vorrichtung zur Datenaufbereitung (3) für den abzustrahlenden Datenstrom (2),mit dem die Steuersignale (4) für die elektronischen Schalter erzeugt werden dadurchgekennzeichnet, dass an den Konverter mit Stromausgang entweder einelichtemittierende Diode und ein elektronischer Schalter ins Serie geschaltet ist unddieser Serienschaltung eine weiterer elektronischer Schalter parallel geschaltet ist,oder eine Serienschaltung von lichtemittierenden Dioden mit jeweils parallelliegendem elektronischen Schalter geschaltet ist, oder eine Parallelschaltung vonSerienschaltungen, bestehend aus je einem elektronischen Schalter und je einerlichtemittierenden Diode, wobei dieser Parallelschaltung noch ein weitererelektronischer Schalter parallel geschaltet ist, geschaltet ist.
2. 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Konverter mitStromausgang (5) ein stromgeregelter Tiefsetzsteller ist.
3. 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass alslichtemittierende Dioden, Dioden verschiedener Wellenlänge insbesondere für rotes,blaues und grünes Licht verwendet werden.
4. 4. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurchgekennzeichnet, dass parallel zur Dioden Schalterkombination (1) eineÜberspannungsbegrenzungsvorrichtung geschaltet ist.
5. 5. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurchgekennzeichnet, dass bei der Parallelschaltung von Serienschaltungen bestehend ausje einem elektronischen Schalter und je einer lichtemittierenden Diode, wobei dieserParallelschaltung noch ein weiterer elektronischer Schalter parallel geschaltet ist, dernächste elektronische Schalter immer zuerst eingeschaltet wird bevor der bisherleitende elektronische Schalter abgeschaltet wird.
6. 6. Vorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurchgekennzeichnet, dass bei der Serienschaltung von lichtemittierenden Dioden mitjeweils parallel liegendem elektronischen Schalter die elektronischen Schalterüberlappend oder nichtüberlappend geschaltet werden.
7. 7. Vorrichtung zum Abstrahlen von Daten gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis6 dadurch gekennzeichnet, dass damit Daten an bewegte oder feststehende Objekteübertragen oder von bewegten oder feststehenden Objekten ab gestrahlt werden.