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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein variables Innenraumbeleuchtungssystem insbesondere
für ein Verkehrsmittel.
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Stand der Technik
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Der
Anteil des Nachtverkehrs nimmt zu. Damit nimmt auch der Anteil,
in denen eine Innenraumbeleuchtung notwendig ist. Von solchen Situationen
sind zwei Personengruppen besonders betroffen, Menschen mit Symptomen
einer Nachtblindheit sowie ältere Menschen, bei denen die
Sehfähigkeit bei Dämmerung nachlässt.
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Für
die Innenraumbeleuchtung gibt es hinsichtlich der Wahrnehmung günstige
und ungünstige Lichtfarben. Ungünstig ist beispielsweise
die Farbe rot, weil die Fokussierung des Auges länger dauert.
Aus diesem Grund werden Konturen später und somit schlechter
erkannt. Für Menschen mit Rot-Grün-Sehschwäche
sind Beleuchtszenarien mit rotem und grünem Licht wegen
der schlechten Unterscheidbarkeit ungünstig. Immerhin sind
hiervon 10% der Bevölkerung betroffen. Günstig
sind nach wissenschaftlichen Erkenntnissen beispielsweise die Lichtfarben
blau und gelborange. Bei einer blauen Lichtfarbe fokussiert das
Auge schneller. Eine gelborange Lichtfarbe hingegen unterstützt
die Sehschärfe und Formenwahrnehmung.
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Aus
Gründen des Designs werden allerdings selten die für
die Wahrnehmung günstigen Lichtfarben bei der Innenraumbeleuchtung,
d. h. bei einer Funktions- und Suchbeleuchtung oder Ambientebeleuchtung, eingesetzt.
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Aus
der
DE 199 36 358
C2 ist eine Fahrzeuginnenraumbeleuchtung bekannt, die in
Abhängigkeit davon, ob das Fahrzeug fährt oder
ein Fahrgast ein- oder aussteigt zwischen einer ersten Beleuchtungsfarbe
und einer zweiten Beleuchtungsfarbe umschaltet. Die Beleuchtungsfarbe
beim Ein- oder Aussteigen eines Fahrgastes ist vorzugsweise weiß,
während die zweite Lichtfarbe eine Lichtquelle mit grünem,
gelbem oder rotem Licht sein kann. Diese farbige Innenraumbeleuchtung
soll so eingestellt sein, dass der Fahrer seine Umgebung noch erkennen
kann, aber nicht geblendet wird oder seine Wahrnehmungsfähigkeit
beeinträchtigt wird. Karten oder Gegenstände soll
er wenigstens für kurze Zeit lesen bzw. wahrnehmen können.
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Aus
der
DE 10 2005
013 344 A1 ist eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten
mindestens eines Inneneinrichtungsteils eines Kraftfahrzeugs bekannt,
die mindestens drei Leuchtmittel aufweist, die sich hinsichtlich
der Farbe des von ihnen ausgesandten Lichts unterscheiden. Das Beleuchtungslicht
ist durch Mischung des Lichts der mindestens drei Leuchtmittel gebildet. Über
eine Ansteuereinrichtung sind die Lichtströme der einzelnen
Leuchtmittel unabhängig voneinander verstellbar, so dass
ein Benutzer den Farbwert des Beleuchtungslichts beliebig auswählen
kann. Die Auswahl erfolgt durch das sich Annähern oder
Drücken bestimmter Regionen des Bedienelements, wobei einem
Benutzer weder eine Hilfestellung zum Auffinden besonders wahrnehmungsgünstiger
Farben noch eine Möglichkeit zur Speicherung der gefundenen
Einstellungen geben wird.
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Darstellung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein variables Innenraumbeleuchtungssystem
insbesondere für ein Verkehrsmittel zu schaffen, das sich
gezielt den momentanen Wahrnehmungsbedürfnissen der Fahrzeuginsassen
anpasst.
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Diese
Aufgabe wird durch ein variables Innenraumbeleuchtungssystem mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie in Verfahren zum Umschalten
der Innenraumbeleuchtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße, variable Innenraumbeleuchtungssystem
wird insbesondere im Fahrgastraumbereich eines Verkehrsmittels eingesetzt,
lässt sich aber in gleicher Weise auch in jeglichem Cockpitbereich
einsetzen, in dem mindestens ein Bediener von einer Mehrzahl von
Bedienelementen umgeben ist, gleichzeitig aber auf seine Umgebung
außerhalb des Cockpits achten muss. Das variable Innenraumbeleuchtungssystem
umfasst mindestens einen Sensor im Bereich eines Bedienelements
oder Ablageelements, eine Auswerteeinheit, die mit dem mindestens
einen Sensor in Verbindung steht und geeignet ist, um Sensorsignale zu
empfangen, wobei die Auswerteeinheit mit einer Leuchtmittelsteuerung
verbunden ist, die wiederum mit mindestens einer Leuchteinrichtung
in Verbindung steht. Die mindestens eine Leuchteinrichtung ist geeignet, um
in Abhängigkeit von einem von der Leuchtmittelsteuerung
empfangenen Signal, wahlweise Licht mit einer designorientierten
Farbe und Licht mit einer wahrnehmungsgünstigen Farbe auszusenden.
Unter einer designorientierten Farbe wird dabei jegliche Lichtfarbe
verstanden, die sich von der wahrnehmungsgünstigen Farbe unterscheidet
und die den Grundzustand der Innenraumbeleuchtung charakterisiert.
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Das
erfindungsgemäße, variable Innenraumbeleuchtungssystem
erlaubt die dezentrale, lokale Beeinflussung der Beleuchtung. Höhere,
aber lokal begrenzte Helligkeiten oder Farbänderungen in
Stau- und Ablagefächern, Kartentaschen oder Fensterhebeelemente,
aber auch im Bereich anderer Bedienelemente können die
Wahrnehmbarkeit von Gegenständen für Verkehrsmittelführer
oder Passagiere deutlich erhöhen, ohne den Verkehrsmittelführer
nennenswert zu beeinflussen. Das variable Innenraumbeleuchtungssystem
wird aber auch für den Verkehrsmittelführer in
Situationen nutzbar, in denen eine kurze Ablenkung vom Verkehrsgeschehen
nicht gefährlich ist. Der Bediener muss zudem keine Farbauswahl
treffen, sondern kann, nach einer optimalen einmaligen Feinabstimmung
auf das automatisch funktionierende, variable Innenraumbeleuchtungssystem
zurückgreifen. Der Sensor im Bereich eines Bedienelements
oder Ablageelements erfasst den Kontakt oder aber die Annäherung
des Körpers z. B. der Hand, eines Passagiers, sendet eine
entsprechende Information an die mit dem Sensor in Informationsverbindung
stehende Auswerteeinheit, woraufhin die Auswerteeinheit über
eine Leuchtmittelsteuerung mindestens eine Leuchteinrichtung von
der designorientierten Farbe hin zu einer wahrnehmungsgünstigen
Farbe umschaltet.
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Bevorzugte
Ausführungsformen folgen aus den übrigen Ansprüchen.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der
Sensor ein berührungsloser Sensor, der vorzugsweise kapazitiv
oder mit Ultraschall eine Annäherung einer Person erfasst.
Als Sensor sind beliebige berührungslose Prinzipien denkbar,
wobei das Erkennen der Annäherung auch mit Hilfe der Technologie zur
Nahfeldkommunikation erfolgen könnte.
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Vorzugsweise
ist der Sensor geeignet und gestaltet, um die einzelnen Personen
in einem Verkehrsmittel differenziert zu erfassen und in Abhängigkeit
von der identifizierten Person ein Sensorsignal an die Steuereinrichtung
zu senden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass über
eine in den individuellen Sitzen angeordnete Elektrode ein Signal
in die einzelnen Passagiere kapazitiv eingekoppelt wird, so dass der
Sensor auf diese Weise zwischen den einzelnen Personen differenzieren
kann. Je nachdem, ob der Verkehrsmittelführer oder andere
Passagiere in einen Bedienbereich eingreift, kann so ein unterschiedliches
Sensorsignal an die Auswerteeinheit ausgesandt werden und z. B.
eine unterschiedliche Beleuchtung erfolgen.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Leuchteinrichtung
eine oder mehrere Lichtquellen mit unterschiedlichen Lichtfarben.
Diese Lichtfarbe kann in Abhängigkeit vom Sensorsignal
eingestellt werden. Leuchtmittel mit unterschiedlichen Farben sind
am Markt verfügbar, wobei bevorzugt eingesetzt werden RGB-LED,
Mehrchip- bzw. Mehrfarben-LED, LED-Module, OLED oder Multilayer
Leuchtfolien.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Lichtquelle gestaltet und geeignet, um die Lichtfarben Blau und
Gelborange auszusenden. Gelbes Licht ermöglicht auch als
monochromatische Lichtquelle bereits eine gute Objekterkennung,
da hierbei ein größerer Teil des sichtbaren Spektrums
enthalten ist als bei anderen Wellenlängen und damit anderen
Lichtfarben. In Kombination mit blauem Licht kann zudem gelborange
durch geeignete Farbaddition auf eine angenehme weiße Lichtfarbe
eingestellt werden. Durch den blauen Anteil wird die Akkommodationszeit
des Auges wesentlich verringert und die Objekterkennung stark verbessert.
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Vorzugsweise
ist die Lichtfrequenz der Lichtfarbe der Leuchteinrichtungen von
einem Bediener einstellbar. Der Grund dafür besteht darin,
dass die von einem Benutzer erfasste Lichtfarbe keine physikalische Größe,
sondern ein physiologisches Phänomen ist, d. h. die in
das Auge fallende elektromagnetische Welle mit einer Wellenlänge
innerhalb des Bereichs des sichtbaren Lichts löst einen
Farbreiz aus, den unser Gehirn zu einer gewissen Farbempfindung
verarbeitet. Als empfundener Sinnesreiz ist Farbe keine absolute
physikalische Größe im Unterschied zu einer elektromagnetischen
Welle mit einer bestimmten Frequenz, die physikalisch eindeutig
beschreibbar ist. Daher kann abhängig von der individuellen
Farbempfindung eine in gewissem Rahmen vorzusehende Einstellbarkeit
der Lichtfrequenz der Leuchteinrichtungen Vorteile bieten.
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Das
Verfahren zum Umschalten der Innenraumbeleuchtung für das
Verkehrsmittel von einer Designlichtfarbe in eine wahrnehmungsgünstige
Farbe umfasst die Schritte des Erfassens der Annäherung
eines Benutzers mit Hilfe eines Sensors, wobei der Sensor in unmittelbarer
Nähe zu dem Bedienelement oder Ablageelement angeordnet
ist. Nach dem Senden eines Informationssignals an eine Auswerteeinheit
wird eine Leuchtmittelsteuerung durch diese angesteuert und schließlich
mindestens eine Leuchteinrichtung durch die Leuchtmittelsteuerung
angesteuert, so dass die Leuchteinrichtung von der designorientierten
Lichtfarbe in die wahrnehmungsgünstige Lichtfarbe umschaltet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der 1 beschrieben,
welche schematisch die Komponenten einer Beleuchtungssteuerung aufzeigt.
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Wege zur Ausführung
der Erfindung
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Die
in 1 dargestellten Komponenten einer Beleuchtungssteuerung
sind in Bezug auf deren Funktion in getrennten Einheiten dargestellt.
Die dargestellten Komponenten müssen aber nicht notwendigerweise physikalisch
getrennte Bauteile sein. Es ist vielmehr auch ein mikrosystemtechnisch
integriertes Bauteil denkbar, das allerdings die in 1 dargestellten
Funktionalitäten besitzt und die nachfolgend beschriebenen
Eigenschaften und Informationswege ermöglicht.
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Im
Innenraum des Verkehrsmittels, z. B. in der Fahrgastzelle eines
Kraftfahrzeugs, ist jeweils ein Sensor 10 an denjenigen
Stellen angeordnet, in deren Bereich eine individuelle Beleuchtungssteuerung
vorgenommen werden soll. Der Sensor 10 kann auf Berührung
ansprechen und muss somit vom einem Benutzer manuell aktiviert werden,
arbeitet aber vorzugsweise berührungslos und detektiert
die Annäherung der Hand an das Bedienelement bzw. Ablageelement.
Berührungslose Sensoren sind in der Technik bekannt und
können auf kapazitivem Wirkprinzip oder aber auch über
Ultraschall betrieben werden. Eine weitere Möglichkeit besteht
darin, die Annäherung mit Hilfe der ebenfalls in der Technik
bekannten Technologie der Nahfeldkommunikation zu detektieren, wobei
zusätzlich eine Personalisierbarkeit des Kommunikationssignals
erfolgen kann. Dies bedeutet, dass der Sensor identifizieren kann
welcher Passagier den berührungslosen Sensor auslöst
und in Abhängigkeit von der gewählten Person eine
auf unterschiedliche Menschen angepasste Beleuchtung initiiert.
Wenn der Sensor den Wunsch eines Bedieners erfasst hat, ein Bedienelement
zu betätigen oder in ein Ablageelement zu greifen, wird
ein Sensorsignal einer Signalauswertung 12 zugeführt.
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Da
in einem Verkehrsmittel eine Vielzahl von Bedienelementen aber auch
Ablagefächern gesondert und lokal eine individuelle Beleuchtungssteuerung
erhalten sollen, sind in der Regel mehrere Sensoren 10 vorgesehen,
die entweder jeweils eine eigene, angeschlossene Einheit zur Auswerteeinheit 12 aufweisen,
oder aber das Sensorsignal an eine zentral vorgesehene Auswerteeinheit 12 übermitteln.
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Die
Auswerteeinheit 12 stellt vorzugsweise eine zentrale Steuereinrichtung
dar, die wiederum eine Leuchtmittelsteuerung 14 aktiviert.
Die Leuchtmittelsteuerung 14 kann in einem einzigen Bauteil
mit der Steuereinrichtung zur Signalauswertung integriert sein,
kann aber auch der jeweiligen Leuchteinrichtung 16 zugeordnet
sein. Zur Realisierung der Lichtfarbensteuerung wird eine Leuchteinrichtung 16 eingesetzt,
das mindestens ein Leuchtmittel umfasst. Das Leuchtmittel kann die
Lichtfarbe in Abhängigkeit vom Sensorsignal einstellen
und dazu eine Lichtquelle mit wechselnder Lichtfarbe oder aber mehrere
Lichtquellen umfassen, die unabhängig voneinander angesteuert
werden können und je nach Beaufschlagung ein aus additiver
Lichtmischung entstehendes Licht mit unterschiedlicher Lichtfarbe
erzeugen können. Entsprechende, am Markt bereits verfügbare
Leuchtmittel wurden bereits oben genannt.
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Die
beste Lichtfarbe zur Erkennung von Konturen und Objekten ist die
Farbe Gelborange. Um eine schnellere Fokussierung des Auges zu erreichen,
ist die blaue Farbe optimal. Der Nachteil der durch Mischung der
beiden oben genannten Farben entsteht, ist dass die weiße
Lichtfarbe, wie auch das als dezente Grau bezeichnete Licht gerade
für den Verkehrsmittelführer durch seine helle
Ausleuchtung störend sein könnte, wenn der Passagier
das Licht berührungslos freisetzt. Es ist jedoch bei dem
nicht betriebenen Verkehrsmittel möglich, durch additive
Mischung der beiden oben genannten Farben auch weißes Licht
entstehen zu lassen. Die nachfolgende Tabelle zeigt die verwendeten
Farbmöglichkeiten, abhängig vom jeweiligen Einsatzbereich
auf.
| Farbe | Frequenz | X*) | Y*) | Einstellbarer
Bereich |
| Blau | ca.
460 nm | 0,20 | 0,24 | ca.
420 nm–480 nm |
| Gelborange | ca.
620 nm | 0,55 | 0,45 | ca.
600 nm–640 nm |
| Weiß | - | 0,33 | 0,33 | ca.
+/– 0,02 |
Tabelle
1
- *) Farbwerte nach CIE 1931
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Dies
sind die Farbe Blau mit einer Frequenz von ca. 450 nm und einem
einstellbaren Bereich zwischen ca. 420 nm und 480 nm sowie die Farbe
Gelborange mit einer Frequenz von ca. 620 nm und einem einstellbaren
Bereich von ca. 600 nm bis 640 nm. Mit "x" und "y" sind zudem die
Farbwerte nach CIE 1931 zusätzlich in Tabelle 1 angegeben.
Durch additive Mischung von dem gelben und dem blauen Licht lässt
sich eine angenehme weiße Lichtfarbe einstellen.
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Der
in Tabelle 1 dargestellte einstellbare Bereich trägt dem
Umstand Rechnung, dass Farbe als subjektiv empfundener Sinnesreiz
bei unterschiedlichen Personen unterschiedliche Farbempfindungen
auslösen kann und daher in gewissen Grenzen adjustierbar
sein sollte. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist die Lichtquelle gestaltet und geeignet, um die Lichtfarben Blau
und Gelborange auszusenden. Gelbes Licht ermöglicht auch
als monochromatische Lichtquelle bereits eine gute Objekterkennung,
da hierbei ein größerer Teil des sichtbaren Spektrums
enthalten ist als bei anderen Wellenlängen und damit anderen Lichtfarben.
In Kombination mit blauem Licht kann zudem gelborange durch geeignete
Farbaddition auf eine angenehme weiße Lichtfarbe eingestellt
werden. Durch den blauen Anteil wird die Akkommodationszeit des Auges
wesentlich verringert und die Objekterkennung stark verbessert.
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Die
Anpassbarkeit des Lichts innerhalb der in Tabelle 1 dargestellten
Bereiche kann beispielsweise über einfache Einstellräder
erfolgen, die als Potentiometer wirken und über die gezielte
Einstellung der blauen Farbe und der gelborangen Farbe das subjektive
Farbempfinden verändern lassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19936358
C2 [0005]
- - DE 102005013344 A1 [0006]