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Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsanlage.
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Aus der Druckschrift
US 2006/0214878 A1 ist eine Beleuchtungsanlage bekannt, bei denen die Leuchtmittel in mehreren Clustern angeordnet sind, denen jeweils Signalverteiler zugeordnet sind, die von einem zentralen Controller gesteuert werden. Aus der Druckschrift
US 2006/0214878 A1 geht aber unter anderem nicht hervor, die Temperatur eines einzelnen Leuchtmittels zu erfassen und bei der Gesamtheit aller Leuchtmittel die Helligkeit zu reduzieren, wenn die Temperatur eines der Leuchtmittel einen zulässigen Grenzwert überschreitet.
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In der Druckschrift
US 2006/0220571 A1 wird erwähnt, mittels eines Temperatursensors die Temperatur einer LED zu messen und dieses Signal einem Mikroprozessor zuzuleiten, wobei aber aus der Druckschrift
US 2006/0220571 A1 nicht hervorgeht, die Helligkeit aller Leuchtmittel der Beleuchtungsanlage zu reduzieren, wenn eine Überhitzung eines Leuchtmittels auftritt. Insbesondere enthält die Beleuchtungsanlage der Druckschrift
US 2006/0220571 A1 nicht mehrere Steuergeräte, über die mehrere Gruppen von Leuchtmitteln gesteuert werden.
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In der Druckschrift
US 2006/0197474 A1 wird ein modulares Beleuchtungssystem beschrieben, bei denen LEDs eine Vielzahl von Knoten an einer gemeinsamen Zuleitung ausbilden. Ferner wird dort erwähnt, dass ein Knoten einen Temperatursensor enthalten kann, um den jeweiligen Knoten gegebenenfalls abschalten zu können, wenn ein ungewöhnlicher Betriebszustand auftritt. In der Druckschrift
US 2006/0197474 A1 wird dabei insbesondere nicht beschrieben, eine derartige Rückkopplung vorzusehen, dass in diesem Fall die Helligkeit aller LED-Knoten gleichmäßig reduziert wird.
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Wie die Druckschrift
US 2006/0197474 A1 beschreibt auch die Druckschrift
WO 2008/001274 A2 eine Beleuchtungsanlage, bei der mehrere Module mit LEDs an einem gemeinsamen Datenbus angeordnet sind. In der Druckschrift
WO 2008/001274 A2 wird aber nicht beschrieben, die Helligkeit der LEDs aller Module zu reduzieren, wenn an einer LED eines einzelnen Moduls eine Überhitzung auftritt.
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In der Druckschrift
US 2004/0240890 A1 wird zwar beschrieben, einen Controller in einem Netzwerk einer Beleuchtungsanlage mit einem Sensor zu versehen, wobei aber auch nicht offenbart wird, die Helligkeit aller Leuchtmittel an allen Controllern zu reduzieren, wenn bei einer der LEDs eine Überhitzung auftritt.
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In der Druckschrift
US 2005/0275626 A1 wird zwar beschrieben, einen Controller in einem Netzwerk einer Beleuchtungsanlage mit einem Sensor zu versehen, wobei aber auch nicht offenbart wird, die Helligkeit aller Leuchtmittel an allen Controllern zu reduzieren, wenn bei einer der LEDs eine Überhitzung auftritt.
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In den Druckschriften
DE 102006019145 A1 und
WO 2007/113739 A1 sind verschiedene Leuchtvorrichtungen beschrieben.
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Beleuchtungsanlagen, wie sie vorliegend beschrieben sind, finden besonderen Einsatz als Lichtwände an Häuserfassaden.
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In der Umgebung der Lichtwände können beispielsweise Helligkeitsschwankungen auftreten, die durch die Tageszeit bedingt sind. Herkömmlicherweise wird diesen Schwankungen durch eine zeitabhängige Steuerung der Beleuchtungsanlage begegnet, so dass durch Anpassung der Helligkeit der in der Beleuchtungsanlage vorhandenen Leuchtmittel an die tageszeitabhängige Umgebungshelligkeit ein Kontrast geschaffen wird, der für die Wahrnehmung der Lichtwand ausreichend ist.
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Für einen Betrieb der Beleuchtungsanlage, der eine gute Wahrnehmung einer von der Beleuchtungsanlage erzeugten Leuchtfläche ermöglicht, sind jedoch über die tageszeitlichen Helligkeitsschwankungen hinaus weitere Faktoren wie zum Beispiel die Witterung zu berücksichtigen.
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Eine zu lösende Aufgabe besteht vorliegend darin, ein verbessertes Verfahren zum insbesondere stabilen Betreiben einer Beleuchtungsanlage anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsanlage erfolgt über eine bidirektionale Datenverbindung ein bidirektionaler Datenaustausch zwischen einer Steuereinheit und einer Beleuchtungseinheit. Vorteilhafterweise ist über die bidirektionale Datenverbindung zum einen die Steuerung der Beleuchtungseinheit durch die Steuereinheit möglich. Zum anderen kann die Beleuchtungseinheit über die bidirektionale Datenverbindung eine Rückmeldung an die Steuereinheit geben. Mittels der bidirektionalen Datenverbindung werden Steuersignale von der Steuereinheit an die Beleuchtungseinheit und Betriebsdaten von der Beleuchtungseinheit an die Steuereinheit übertragen. Infolge können in Abhängigkeit von den ermittelten Betriebsdaten neue Steuersignale an die Beleuchtungseinheit ausgegeben werden. Vorteilhafterweise kann auf diese Weise der Betriebszustand der Beleuchtungseinheit optimal an die Gegebenheiten der Umgebung angepasst werden. Darüber hinaus kann die Statusinformation zu Servicezwecken an andere Systeme weitergeleitet werden. Beispielsweise können die Betriebsdaten die momentane Temperatur der Leuchtmittel oder deren Helligkeit wiedergeben.
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Sowohl die Steuereinheit als auch die Beleuchtungseinheit sind Teil der Beleuchtungsanlage. Die Steuereinheit weist erfindungsgemäß eine zentrale Steuereinrichtung und mehrere Steuergeräte auf.
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Die Beleuchtungseinheit umfasst mehrere Gruppen von Leuchtmitteln. Dabei sind die Leuchtmittel einer Gruppe jeweils einem Steuergerät zugeordnet. Weiterhin ist jede Gruppe von Leuchtmitteln mittels einer RDM-tauglichen bidirektionalen DMX-Datenverbindung an das entsprechende Steuergerät angeschlossen. „RDM” bezeichnet den offenen Standard „Remote Device Management”, während „DMX” für das digitale Steuerprotokoll „Digital Multiplex” steht. RDM nutzt zwei freie Adern der DMX-Datenverbindung und ermöglicht somit die bidirektionale Kommunikation.
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Bei Überhitzung eines Leuchtmittels wird von der zentralen Steuereinrichtung ein Steuersignal an alle Steuergeräte ausgegeben, das die Helligkeit aller Leuchtmittel verringert. Dies hat den Vorteil, dass ein Betrachter keine lokale Veränderung der Helligkeit in einem Teilbereich der Beleuchtungseinheit wahrnimmt, sondern dass sich für den Betrachter kaum wahrnehmbar die Gesamthelligkeit ändert. An jedem Leuchtmittel kann die Zahl der Bytes aus dem seriellen Datensignal entnommen werden, die zur Ansteuerung des Leuchtmittels benötigt werden. Die restlichen Bytes werden im Ausgang weitergegeben. Eine Gruppe von Leuchtmitteln, die über eine DMX-Datenverbindung mit 512 zu steuernden Kanälen an das Steuergerät angeschlossen ist, kann als DMX-Universum bezeichnet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind mehr als eine Gruppe von Leuchtmitteln einem Steuergerät zugeordnet.
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Vorzugsweise ist die Beleuchtungseinheit über ein serielles Datenprotokoll an die Steuereinheit angeschlossen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann eine Gruppe von Leuchtmitteln 170 Leuchtmittel umfassen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes eines Betriebszustands in einem der Leuchtmittel von der Steuereinheit registriert. Als Reaktion auf die unerwünschte Überschreitung wird von der zentralen Steuereinrichtung ein Steuerbefehl zur Regulierung des Betriebszustands an das entsprechende Steuergerät und von diesem an das Leuchtmittel ausgegeben.
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Die zentrale Steuereinrichtung gibt diesen Steuerbefehl an alle Steuergeräte aus, so dass die Betriebszustände aller Leuchtmittel reguliert werden.
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Bei einer vorteilhaften Variante des Verfahrens empfängt die zentrale Steuereinrichtung externe Daten, das heißt Daten, die außerhalb der Beleuchtungsanlage zur Verfügung stehen. Vorteilhafterweise nutzt die Beleuchtungsanlage bereits vorhandene Ressourcen und verhindert dadurch die aufwändige Erhebung eigener Daten.
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Die externen Daten können Informationen über Einflussgrößen enthalten, die für den Betrieb der Beleuchtungseinheit relevant sind. Relevante Einflussgrößen sind zum Beispiel die Witterung (Sonne, Wolken, Umgebungstemperatur, Niederschlag), die Umgebungshelligkeit, das Datum oder die Uhrzeit. Ferner können die externen Daten Informationen über externe Ereignisse wie lokale Festivitäten oder Notfälle enthalten. Darüber hinaus können die externen Daten Bilddateien beinhalten.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden die Betriebszustände der Leuchtmittel in Abhängigkeit von den externen Daten gesteuert. So kann die von der Beleuchtungsanlage hervorgerufene Beleuchtung auf einfache Weise an die Gegebenheiten der Umgebung angepasst werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens empfängt die zentrale Steuereinrichtung die externen Daten aus dem Internet. Hierbei können die externen Daten von verschiedenen Informationsquellen abgefragt und in der zentralen Steuereinrichtung verglichen werden, so dass die Zuverlässigkeit der Daten erhöht werden kann. Dies ermöglicht im Vergleich zu einer Datenerhebung innerhalb der Beleuchtungsanlage eine zuverlässigere Anpassung der Beleuchtung an die Umgebungsverhältnisse.
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Beispielsweise können die externen Daten Witterungsdaten sein, die aus dem Internet abgerufen werden. Die Helligkeit der Leuchtmittel kann dann in Abhängigkeit von den Witterungsdaten gesteuert werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens empfängt die zentrale Steuereinrichtung die externen Daten von einem Mobiltelefon, beispielsweise via SMS oder MMS. Mittels MMS können beispielsweise Bilddateien an die zentrale Steuereinrichtung übermittelt werden.
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Vorteilhafterweise erlaubt das vorliegend beschriebene Verfahren, dass bei der Steuerung der Beleuchtungseinheit Ereignisse innerhalb der Beleuchtungsanlage (zum Beispiel Überhitzung eines oder mehrerer Leuchtmittel) und Ereignisse außerhalb der Beleuchtungsanlage (zum Beispiel Witterung) automatisch erfasst und berücksichtigt werden können.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Beleuchtungsanlage, in der das oben beschriebene Verfahren abläuft, sind die Steuergeräte zwischen der zentralen Steuereinrichtung und der Beleuchtungseinheit angeordnet. Die Steuergeräte dienen also als Bindeglied zwischen der zentralen Steuereinrichtung und der Beleuchtungseinheit.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Beleuchtungsanlage sind die Steuergeräte mittels einer bidirektionalen Datenverbindung an die zentrale Steuereinrichtung angeschlossen. Insbesondere ist die bidirektionale Datenverbindung eine Ethernet-Datenverbindung. Die Ethernet-Datenverbindung (10, 100 oder 1000 Mbit/s) ist im Vergleich zur DMX-Datenverbindung (250 kbit/s) um ein Vielfaches schneller. So können eine Vielzahl von DMX-Universen über die Ethernet-Datenverbindung übertragen werden.
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Als Steuergerät wird mit Vorteil ein Gerät verwendet, das die von der zentralen Steuereinrichtung empfangenen Signale in 512 Byte-DMX-Signale umwandelt.
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Mit Vorteil weist das Steuergerät einen internen Speicher, beispielsweise eine SD-Karte, auf. Aufgrund des internen Speichers kann das Steuergerät nicht nur im Live-Modus betrieben werden und Daten von der zentralen Steuereinrichtung empfangen, sondern auch im Replay-Modus und die Daten aus dem internen Speicher abrufen. Der Replay-Modus ist insbesondere bei Ausfall der zentralen Steuereinrichtung vorteilhaft.
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Mit Vorteil weist das Steuergerät mehrere Möglichkeiten zur Stromversorgung auf, so dass die Zuverlässigkeit des Steuergeräts erhöht ist. Beispielsweise kann die Stromversorgung über ein Steckernetzteil, über die Datenverbindung zwischen zentraler Steuereinrichtung und Steuergerät oder die Datenverbindung zwischen Steuergerät und Beleuchtungseinheit erfolgen.
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Weiterhin kann das Steuergerät über einen Infrarot(IR)-Empfänger verfügen. Dieser ermöglicht beispielsweise die Fernbedienung des Steuergeräts. Somit kann die Beleuchtungseinheit ohne Zugriff auf die zentrale Steuereinrichtung gesteuert werden, was zum Beispiel von Vorteil ist, wenn die zentrale Steuereinrichtung in einem separaten Raum untergebracht ist.
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Vorzugsweise weist die zentrale Steuereinrichtung ein Gateway auf oder besteht aus einem Gateway. Das Gateway ermöglicht die Kommunikation zwischen Netzwerken, die auf unterschiedlichen Protokollen basieren. So ist bei dem vorliegenden Verfahren mittels des Gateways beispielsweise eine Kommunikation zwischen Internet und Ethernet möglich.
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Besteht die zentrale Steuereinrichtung nur aus einem Gateway, so kann mithilfe externer Daten, die insbesondere aus dem Internet abgerufen werden, eine selbstorganisierte Steuerung der Beleuchtungsanlage erfolgen. Hierbei arbeiten die Steuergeräte vorzugsweise im Replay-Modus. Insbesondere fungiert ein Steuergerät als Hauptsteuergerät und ruft externe Daten ab, während zusätzlich einzelne Steuergeräte in den Leuchtmitteln die Überschreitung vorgegebener Grenzwerte der Betriebsdaten erkennen. Letztere Information wird in eine Regulierung der Betriebszustände umgesetzt und an andere Steuergeräte mittels der Datenverbindung weitergeben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungsanlage weist diese eine Sensoreinheit auf. Vorzugsweise umfasst die Sensoreinheit mindestens einen Temperatursensor, der die Temperatur in der Beleuchtungseinheit erfasst. Insbesondere weist die Sensoreinheit eine Mehrzahl von Temperatursensoren auf, wobei jeweils ein Temperatursensor an einem Leuchtmittel angebracht ist.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Beleuchtungsanlage weisen die Leuchtmittel mindestens ein Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement auf. Beispielsweise kann jeweils ein Leuchtmittel aus mehreren Leuchtdioden gebildet sein, die auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sind. Insbesondere umfasst ein Leuchtmittel eine rote, eine grüne und eine blaue Leuchtdiode. Es ist jedoch auch denkbar, andere Leuchtmittel wie Glüh- oder Halogenlampen, Entladungslampen oder Leuchtstofflampen zu verwenden.
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Eine Beleuchtungsanlage, deren Leuchtmittel Leuchtdioden aufweisen, ist vorteilhafterweise zur Darstellung eines großflächigen leuchtenden Bildes geeignet, wobei jedes Leuchtmittel einem Bildpunkt entspricht. Den Bildpunkten sind Farb- oder Helligkeitswerte zugeordnet.
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Insbesondere sind den Leuchtmitteln Dimmer vorgeschaltet, um die Helligkeit der Leuchtmittel zu regulieren. Die Dimmer empfangen die seriellen Steuersignale, setzen sie um und regeln die Stromzufuhr der Leuchtmittel.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den folgenden Erläuterungen in Verbindung mit der 1. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Beleuchtungsanlage gemäß der Erfindung.
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Die Beleuchtungsanlage 1 weist eine Steuereinheit 2 und eine Beleuchtungseinheit 3 auf. Zwischen der Steuereinheit 2 und der Beleuchtungseinheit 3 sind bidirektionale Datenverbindungen 7 vorgesehen, die einen bidirektionalen Datenaustausch zwischen der Steuereinheit 2 und der Beleuchtungseinheit 3 ermöglicht.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Steuereinheit 2 eine zentrale Steuereinrichtung 4 sowie mehrere Steuergeräte 5 (durch Punkte angedeutet). Die Steuergeräte 5 sind zwischen der zentralen Steuereinrichtung 4 und der Beleuchtungseinheit 3 angeordnet und bilden ein Bindeglied zwischen der zentralen Steuereinrichtung 4 und der Beleuchtungseinheit 3.
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Die Steuergeräte 5 sind mittels einer Datenverbindung 8 an die zentrale Steuereinrichtung 4 angeschlossen. Insbesondere ist die Datenverbindung 8 eine bidirektionale Datenverbindung, die einen bidirektionalen Datenaustausch zwischen der zentralen Steuereinrichtung 4 und dem jeweiligen Steuergerät 5 erlaubt. Vorzugsweise ist die Datenverbindung 8 zur Übertragung eines seriellen Datensignals vorgesehen. Beispielsweise kann die Datenverbindung 8 eine Ethernet-Datenverbindung sein.
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Die zentrale Steuereinrichtung 4 ist an eine Datenverbindung 9 zum Empfang externer Daten angeschlossen. Die externen Daten können von einem externen Datenspeicher abgefragt werden. Insbesondere können die externen Daten aus dem Internet abgerufen werden. Mit Vorteil weist die zentrale Steuereinrichtung 4 ein Gateway auf, das eine Kommunikation zwischen dem Internet und den Steuergeräten 5 ermöglicht. Die zentrale Steuereinrichtung 4 kann nur aus einem Gateway bestehen, wobei vorzugsweise eine selbstorganisierte Steuerung der Beleuchtungsanlage 1 stattfindet.
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Als Steuergerät 5 wird vorzugsweise ein Gerät verwendet, das die von der zentralen Steuereinrichtung empfangenen Signale in 512 Byte-DMX-Signale umwandelt.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist jedes Steuergerät 5 einen internen Speicher 11 und einen IR-Empfänger 12 auf. Aufgrund des internen Speichers 11 kann das Steuergerät 5 nicht nur im Live-Modus betrieben werden und Daten von der zentralen Steuereinrichtung 4 empfangen, sondern kann auch im Replay-Modus betrieben werden und die Daten aus dem internen Speicher 11 abrufen. Der Replay-Modus ist insbesondere bei Ausfall der zentralen Steuereinrichtung 4 vorteilhaft. Der IR-Empfänger 12 ermöglicht die Fernbedienung des Steuergeräts 5. Somit kann die Beleuchtungseinheit 3 ohne Zugriff auf die zentrale Steuereinrichtung 4 gesteuert werden, was von Vorteil ist, wenn die zentrale Steuereinrichtung 4 in einem separaten Raum untergebracht ist.
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Jedes Steuergerät 5 kann mittels eines Anschlusses 10 an eine Stromversorgung angeschlossen werden. Weiterhin kann die Stromversorgung über die Datenverbindung 8 oder die Datenverbindung 7 erfolgen.
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Die Beleuchtungseinheit 3 weist mehrere Gruppen 6 von Leuchtmitteln auf, wobei jeweils eine Gruppe 6 von Leuchtmitteln mittels einer bidirektionalen Datenverbindung 7 an ein Steuergerät 5 angeschlossen ist. Insbesondere ist jede Gruppe 6 von Leuchtmitteln mittels einer RDM-tauglichen bidirektionalen DMX-Datenverbindung 7 an das entsprechende Steuergerät 5 angeschlossen.
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Vorzugsweise umfassen die Leuchtmittel jeweils mindestens ein Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement. Insbesondere kann jedes Leuchtmittel aus einer begrenzten Anzahl verschiedenfarbiger Leuchtdioden, beispielsweise einer roten, grünen und blauen LED, gebildet sein, die durch additive Farbmischung beliebige Farben, zum Beispiel weißes Licht abstrahlen können. Die Leuchtdioden eines Leuchtmittels sind mit Vorteil auf einer gemeinsamen Platine angeordnet.
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Darüber hinaus kann die Beleuchtungsanlage 1 eine Sensoreinheit aufweisen (nicht dargestellt). Vorzugsweise umfasst die Sensoreinheit mindestens einen Temperatursensor, der die Temperatur in der Beleuchtungseinheit 3 erfasst. Insbesondere weist die Sensoreinheit eine Mehrzahl von Temperatursensoren auf, wobei jeweils ein Temperatursensor an einem Leuchtmittel angebracht ist.
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Zum Betreiben der Beleuchtungsanlage 1 werden von der Steuereinheit 2 mittels der bidirektionalen Verbindungen 7 Steuersignale an die Beleuchtungseinheit 3 übertragen. Mittels der Steuersignale kann der Betriebszustand jedes Leuchtmittels verändert werden. Weiterhin kann der aktuelle Betriebszustand eines Leuchtmittels über die jeweilige bidirektionale Verbindung 7 an das entsprechende Steuergerät 5 übermittelt werden.
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Soll der aktuelle Betriebszustand der Leuchtmittel geändert werden, so kann von dem entsprechenden Steuergerät 5 ein neues Steuersignal an die Leuchtmittel übertragen werden, das eine Änderung des Betriebszustandes bewirkt.
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Die Änderung kann einerseits durch den Betriebszustand der Leuchtmittel selbst bedingt sein. Wenn an einem Leuchtmittel eine Überhitzung festgestellt wird, kann beispielsweise die Helligkeit aller Leuchtmittel verringert werden.
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Andererseits kann die Änderung durch die externen Daten bedingt sein. Die Daten können automatisch von einem externen Datenspeicher über die Verbindung 9 abgefragt werden. Insbesondere werden die Daten aus dem Internet abgerufen. Die externen Daten werden in der Steuereinheit 2 zur Steuerung der Beleuchtungseinheit 3 verwertet. Beispielsweise kann die Steuerung der Beleuchtungseinheit 3 in Abhängigkeit von der Witterung (Sonne/Wolken) erfolgen, ohne dass dafür eine eigene Wetterstation an die Beleuchtungsanlage 1 angeschlossen werden muss.
