DE102009011688A1 - Light-emitting device for supplying variable light output for emulation of circadian rhythm for e.g. living organism, has control unit controlling light output of LEDs with respect to color coordinates and/or intensity of emitted light - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet variabler Lichtmaschinen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine solche Lichtmaschine, die die variable Lichtleistung nach dem Tageslichtrhythmus ermöglicht.The The present invention relates to the field of variable alternators. In particular, the present invention relates to such an alternator, the the variable light output according to the daylight rhythm allows.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Der Tageslichtrhythmus ist eine nahezu tägliche Periodizität, ein praktisch 24-Stunden-Zyklus in den biochemischen oder physiologischen Prozessen oder Verhaltensprozessen von Lebewesen, wozu Pflanzen, Tiere, Pilze und Cyanobakterien gehören.Of the Daylight rhythm is an almost daily periodicity, a virtually 24-hour cycle in the biochemical or physiological Processes or behavioral processes of living beings, to which plants, Animals, fungi and cyanobacteria belong.
Mit dem Tageslichtrhythmus ändern sich mit der Zeit die Farbkoordinaten und die korrelierte Farbtemperatur (CCT) des Sonnenlichts aufgrund der sich ändernden Entfernung, wenn das Sonnenlicht innerhalb der Atmosphäre zu verschiedenen Zeiten des Tages wandert. Am Morgen erscheint das Sonnenlicht rötlich, weil mehr blaues Licht gestreut wird, bei CCTs sogar unterhalb von 3000 K, während am Mittag die CCT auf 5000 K und darüber ansteigt. Somit sind die Veränderungen des Sonnenlichts nahe am Unbuntbereich, wobei dieser nicht genau getroffen wird.With The color of the daylight rhythm changes with time and the correlated color temperature (CCT) of sunlight due the changing distance when the sunlight is within the atmosphere at different times of the day. In the morning, the sunlight appears reddish because more scattered blue light, in CCTs even below 3000 K, while at noon the CCT is at 5000K and above increases. Thus, the changes of sunlight near the Unbuntbereich, where this is not exactly hit.
Darüber hinaus variiert die Intensität von Umgebungslicht stark zwischen der Dämmerung und während des Tages. Menschen stellen sich auf diesen Rhythmus ein und nehmen warme Farben weitaus angenehmer als kalte Farben am Morgen und am Abend wahr. Die Länge des Tageslichtrhythmus hängt stark von sowohl der Zeit im Jahr als auch vom Ort an der Oberfläche der Erde ab. Während beispielsweise im Januar die Tage auf der nördlichen Halbkugel (lokaler Winter) kurz sind, aber zum gleichen Zeitpunkt auf der südlichen Hemisphäre (lokaler Sommer) lang sind, ist die Situation wieder anders in den äquatorialen Bereichen zum gleichen Zeitpunkt im Jahr.About that In addition, the intensity of ambient light varies greatly between dusk and during the day. People adjust to this rhythm and take warm colors far more pleasant than cold colors in the morning and true in the evening. The length of the daylight rhythm depends heavily on both the time of the year and the place on the surface from the earth. For example, during January, the days in the northern hemisphere (local winter) are short, but at the same time in the southern hemisphere (local summer) are long, the situation is different again in the equatorial Areas at the same time of the year.
Für eine optimale Nachahmung des Tageslichtrhythmus mit einer steuerbaren Lichtquelle braucht man deswegen Information hinsichtlich der Zeitberechnung des Sonnenaufgangs und der Länge des hellen Tages. Dieses hängt sowohl vom Zeitpunkt im Jahr als auch vom Ort auf der Erde ab.For an optimal imitation of the daylight rhythm with a controllable Light source therefore requires information regarding the time calculation of the sunrise and the length of the bright day. This depends on the time of the year as well as the location from the earth.
Steuerbare lichtemittierende Vorrichtungen, die eine Nachahmung des Tageslichtrhythmus für Menschen zum Zwecke beispielsweise einer therapeutischen Behandlung sind bereits bekannt.controllable light-emitting devices that mimic the daylight rhythm for humans for purposes such as a therapeutic Treatment is already known.
Die
Für eine optimale Nachahmung des Tageslichtrhythmus ist es allerdings wünschenswert, eine lichtemittierende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die mit Lichtquellen verschiedener Farben ausgestattet ist, welche gesteuert werden können, um verschiedene weiße Farben entlang des Unbuntbereichs, (und jenseits innerhalb einer großen Farbskala) zu liefern und somit die Lichtintensitäten, die Farbkoordinaten und die korrelierte Farbtemperatur des emittierten Lichtgemischs der Vorrichtung zu variieren.For however, it is an optimal imitation of the daylight rhythm desirably, a light-emitting device is available to put, equipped with light sources of different colors is which can be controlled to different white Colors along the Unbuntbereich, (and beyond within a large color gamut) and thus the light intensities, the color coordinates and the correlated color temperature of the emitted Light mixture of the device to vary.
Es ist weiterhin wünschenswert, eine perfekte Nachahmung eines örtlichen Tageslichtrhythmus an jeder geographischen Lage auf der Erde zu ermöglichen. Demzufolge, selbst an Orten, wo es kein Umgebungslicht oder sehr wenig Umgebungslicht gibt, kann der Tageslichtrhythmus entsprechend nachgeahmt reproduziert werden.It is still desirable, a perfect imitation of a local Daylight rhythms at any geographic location on earth too enable. Consequently, even in places where there is no ambient light or very little ambient light, can the daylight rhythm be reproduced accordingly imitated.
Deswegen ist das Ziel der Erfindung, eine lichtemittierende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine variable Lichtleistung (ausgedrückt als Farbkoordinaten und/oder Intensität) in Abhängigkeit des Tageslichtrhythmus an dem jeweiligen Ort der lichtemittierenden Vorrichtung auf dem Globus aufweist.therefore the object of the invention is a light emitting device for To provide a variable light output (expressed as color coordinates and / or intensity) depending on the Daylight rhythm at the respective location of the light-emitting Device on the globe has.
Die Erfindung zielt ebenfalls auf andere Aufgaben ab und insbesondere auf die Bereitstellung von Lösungen anderer Probleme, wie aus dem Rest der vorgehenden Erfindung ersichtlich wird.The The invention is also directed to other objects, and more particularly on providing solutions to other problems, such as will be apparent from the remainder of the preceding invention.
Aufgabe und Zusammenfassung der ErfindungTask and summary the invention
Die oben aufgeführten Aufgaben werden mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Die abhängigen Ansprüche entwickeln weiterhin die zentrale Idee der Erfindung.The The tasks listed above are with the characteristics of independent claim solved. The dependent ones Claims continue to develop the central idea of the invention.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung zur Bereitstellung einer variablen Lichtleistung, wobei die Vorrichtung mindestens eine erste LED und eine zweite LED, die Licht verschiedener Farbkoordinaten und korrelierter Lichttemperatur emittieren, ein Steuermittel, das dafür ausgestaltet ist, die Lichtleistung der mindestens ersten und zweiten LED im Hinblick auf die Farbkoordinaten und/oder Intensität des emittierten Lichts zu steuern, um die Funktion zu erhalten, die Lichtleistung gemäß einem örtlichen Tageslichtrhythmus nachzuahmen, aufweist.The present invention relates to a light emitting device for providing a variable light output, the device comprising at least a first LED and a second LED, which emit light of different color coordinates and correlated light temperature, a control means, which is adapted to the light output of at least to control the first and second LEDs with respect to the color coordinates and / or intensity of the emitted light to obtain the function to mimic the light output according to a local daylighting rhythm.
Die LEDs können organische oder anorganische LEDs in jeder Kombination sein.The LEDs can be organic or inorganic LEDs in each Combination.
In einer bevorzugten Ausführungsform emittiert die mindestens eine der ersten und der zweiten LED Licht einer korrelierten Farbtemperatur, die nicht auf dem Unbuntbereich liegt. Demzufolge kann das Lichtgemisch, das von der Vorrichtung emittiert wird, jeder CCT entsprechen, so dass diese entweder auf dem Unbuntbereich oder jenseits davon liegt. Deswegen ist es möglich, Licht einer großen Skala korrelierter Farbtemperatur zu emittieren, um so die Nachahmung der Änderung der CCT von Licht während des Tageslichtrhythmus zu verstärken.In a preferred embodiment emits the at least one of the first and second LED lights of a correlated color temperature, which is not on the achromatic area. As a result, the light mixture, emitted by the device, each corresponding to CCT, so that this is either on the Unbuntbereich or beyond. That's why it's possible to light a large scale correlated color temperature to emit, so the imitation the change in the CCT of light during the daylight rhythm to reinforce.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Nachahmung aller graduellen Änderungen der Intensität, des Spektrums, der Dauer, der Farbtemperatur und Farbkoordinaten des natürlichen Lichts zu verschiedenen Zeiten des Tages und des Jahres. Darüber hinaus ermöglicht die vorliegende Erfindung die Nachahmung von natürlichem Licht an verschiedenen Orten auf dem Planeten.The The present invention enables the imitation of all gradual changes the intensity, the spectrum, the duration, the color temperature and Color coordinates of natural light to different Times of the day and year. In addition, allows the present invention is the imitation of natural Light in different places on the planet.
Es sollte selbstverständlich sein, dass die vorliegende Erfindung auf eine große Vielzahl von Beleuchtungsanwendungen ange wendet werden kann, zum Beispiel für die Arbeitsplatz- und Industriebeleuchtung oder für die Beleuchtung für Gesundheitsbehandlungen.It should be understood that the present invention applied to a wide variety of lighting applications can be, for example, for the workplace and industrial lighting or for the lighting for health treatments.
Die LEDs der lichtemittierenden Vorrichtung kann jede monochromatische LED sein, wie beispielsweise LED-Chips, die blau oder rot emittieren. Die LED-Chips sind dadurch bevorzugt mit einer Farbumwandlungsschicht bedeckt, um mindestens teilweise das von dem LED-Chip emittierte Licht in Licht einer verschiedenen Längenwelle umzuwandeln. Die Farbumwandlungsschicht kann aus jedem Harzmaterial sein, einschließlich Phosphorteilchen, das auf den LED-Chip, wie beispielsweise einem Verteilungsverfahren aufgetragen wird. Somit wird das von dem LED-Chip emittierte monochromatische Licht bevorzugt in weißes Licht umgewandelt.The LEDs of the light-emitting device may be any monochromatic LED, such as LED chips that emit blue or red. The LED chips are thereby preferred with a color conversion layer covered to at least partially emitted from the LED chip To convert light into light of a different wavelength. The color conversion layer may be made of any resin material including Phosphor particles on the LED chip, such as a Distribution method is applied. Thus, that of the LED chip emitted monochromatic light preferably in white light transformed.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung weiterhin Lokalisierungsmittel auf, die dafür ausgestaltet sind, Informationen über die geographische Lage der Vorrichtung an die Steuereinheit zu liefern. Somit kann der Tageslichtrhythmus der entsprechenden örtlichen geographischen Lage der lichtemittierenden Vorrichtung perfekt unter Berücksichtigung der Informationen, die von dem Lokalisierungsmittel geliefert wird, reproduziert werden.In a preferred embodiment, the device continue to localization, which designed for it are, information about the geographical location of the device to deliver to the control unit. Thus, the daylight rhythm the corresponding local geographical position of the light-emitting Device perfectly considering the information, which is supplied by the location means can be reproduced.
Das Lokalisierungsmittel ist hierbei bevorzugt ein Einbaulokalisierungssystem, das dafür ausgerichtet ist, dass es zunächst im Hinblick auf die geographische Lage eingestellt wird. Das Lokalisierungsmittel kann beispielsweise ein Eprom sein, das die Information enthält. Demzufolge kann man jede geographische Lage auf dem Globus mit dem Lokalisierungsmittel vorher einstellen, so dass das von der Vorrichtung emittierte Licht aufgrund der Information, die von dem Lokalisierungsmittel geliefert wird, eingestellt werden kann.The Localization means here is preferably a built-in localization system, that is designed to be first in the With regard to the geographical position. The localization agent For example, it may be an eprom containing the information. As a result, any geographic location on the globe can be compared with the Set localization means beforehand, so that the device emitted light due to the information provided by the location means is delivered, can be adjusted.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Lokalisierungsmittel ein GPS-System, das eine detaillierte Information über die örtliche geographische Lage des Geräts liefert. Demzufolge kann der örtliche Tageslichtrhythmus perfekt mit der Vorrichtung nachgeahmt werden.In A preferred embodiment is the location means a GPS system that provides detailed information about provides the local geographical location of the device. As a result, the local daylight rhythm can be perfect be imitated with the device.
Die Vorrichtung weist hiermit bevorzugt Speichermittel auf, die dafür ausgestaltet sind, Information über die geographische Lage und den entsprechenden Lichtaufbau der LEDs der Vorrichtung zu speichern, um den jeweiligen Tageslichtrhythmus nachzuahmen. Die Speichermittel sind daher dafür ausgestaltet, ein Vielfaches unterschiedlicher Lichtaufbauinformation im Hinblick auf eine vordefinierte geographische Lage zu liefern.The Device hereby preferably has storage means for it are designed, information about the geographical location and to store the corresponding light structure of the LEDs of the device, to imitate the respective daylight rhythm. The storage means are therefore designed to be a multiple of different light assembly information to deliver in terms of a predefined geographic location.
Die Steuermittel der Vorrichtung sind daher bevorzugt derart ausgestaltet, einen optimalen Tageslichtrhythmus auf der Grundlage von Information, die von dem Lokalisierungsmittel und/oder dem Speichermittel geliefert wird, zu berechnen. Demzufolge stellt das Steuermittel die Lichtleistung der LEDs ein, um dem jeweiligen örtlichen Tageslichtrhythmus der geographischen Lage, was von dem Lokalisierungsmittel und/oder Speichermittel zur Verfügung gestellt wird, zu entsprechen. Insbesondere sind die Steuermittel bevorzugt derart ausgestaltet, dass sie die Eingangssignale zu den LEDs der Vorrichtung abhängig voneinander variieren. Somit sind die Steuermittel derart ausgestaltet, dass sie mindestens die korrelierte Farbtemperatur, die Farbkoordinaten des emittierten Lichts und/oder die Lichtintensität von jeder LED der Vorrichtung unabhängig steuern. Das Steuermittel ist bevorzugt ein Mikrosteuermittel, das derart ausgestaltet ist, dass es die Parameter von mindestens der korrelierten Farbtemperatur, den Farbkoordinaten des emittierten Lichts und/oder der Lichtintensität von jeder LED der Vorrichtung berechnet, um die Ströme der LEDs entsprechend zur Herstellung der gewünschten Lichtleistung einzustellen.The Control means of the device are therefore preferably designed such an optimal daylight rhythm based on information that supplied by the location means and / or the storage means is going to charge. As a result, the control means provides the light output LEDs to the local daylight rhythm the geographical location, what of the location means and / or Storage means is provided to correspond. In particular, the control means are preferably designed such that they depend on the input signals to the LEDs of the device vary. Thus, the control means are designed such that at least the correlated color temperature, the color coordinates of the emitted light and / or the light intensity of control each LED of the device independently. The control means is preferably a micro-control means, which is designed in such a way that it is the parameters of at least the correlated color temperature, the color coordinates of the emitted light and / or the light intensity from each LED of the device calculates the currents the LEDs according to the production of the desired light output adjust.
Demzufolge kann das von den LEDs der Vorrichtung emittierte gemischte Licht einer großen Vielzahl verschiedener Lichtemissionen der Sonne während des Tageslichtrhythmus entsprechen.As a result, For example, the mixed light emitted by the LEDs of the device a large variety of different light emissions of Sun correspond during the daylight rhythm.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung Sensormittel, die mit der Steuereinheit verbunden sind, auf. Die Sensormittel sind hier bevorzugt so ausgestaltet, dass sie den Zeitpunkt des Sonnenuntergangs, die Umgebungsfarbtemperatur und/oder die Umgebungslichtintensität bestimmen. Die Sensormittel können beispielsweise ein Farb- oder Photosensor sein. Somit kann der Sensor Information über bestehendes Umgebungslicht an die Steuereinheit liefern. Darüber hinaus kann der Sensor die Steuereinheit mit Rückkopplungsinformation über das von der Vorrichtung emittierte Licht versorgen, um die Steuereinheit der Vorrichtung zu initialisieren oder einzustellen. Das Sensormittel kann somit derart ausgestaltet sein, dass es Information über die CCT, die Lichtintensität und/oder die Farbkoordinaten des Umgebungslichts oder das von den LEDs der Vorrichtung emittierte Licht liefert.In a further preferred embodiment Form, the device sensor means, which are connected to the control unit, on. The sensor means are here preferably designed such that they determine the time of the sunset, the ambient color temperature and / or the ambient light intensity. The sensor means may be, for example, a color or photosensor. Thus, the sensor can provide information about existing ambient light to the control unit. In addition, the sensor may provide the control unit with feedback information about the light emitted by the device to initialize or adjust the control unit of the device. The sensor means may thus be arranged to provide information about the CCT, the light intensity and / or the color coordinates of the ambient light or the light emitted by the LEDs of the device.
Die Steuereinheit ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass sie die Lichtleistung der LEDs auf der Basis der von dem Sensormittel gelieferten Information einstellt. Demzufolge kann die von dem Sensormittel gelieferte Information zur Einstellung der Lichtleistung der LEDs auf ein gegebenes Umgebungslicht verwendet werden. Die Steuereinheit ist daher bevorzugt derart ausgestaltet, dass sie eine Intensitäts- und/oder Farbtemperaturkompensation von bestehendem Umgebungslicht in der Weise ermöglicht, dass eine Mischung aus Umgebungslicht und Lichtleistung der LEDs einer vorbestimmten Intensität und/oder Farbtemperatur, wie von dem Steuermittel vordefiniert, entspricht.The Control unit is preferably designed such that it the light output the LEDs based on the information provided by the sensor means established. As a result, the information provided by the sensor means for adjusting the light output of the LEDs to a given ambient light be used. The control unit is therefore preferably designed such that they have an intensity and / or color temperature compensation of existing ambient light in the way that allows a mix of ambient light and light output of one of the LEDs predetermined intensity and / or color temperature, as of predefined for the control means.
Es ist daher möglich, den Tageslichtrhythmus, ob Umgebungslicht vorhanden ist oder nicht, nachzuahmen. Selbst an Orten, wo Umgebungslicht vorhanden sein kann, liefert die erfindungsgemäße lichtemittierende Vorrichtung somit eine zusätzliche Lichtquelle, die die Umgebungslichtquelle verstärkt, um den Tageslichtrhythmus nachzuahmen.It is therefore possible, the daylight rhythm, whether ambient light present or not, imitate. Even in places where ambient light exists can be provides the inventive light-emitting Device thus an additional light source, the Ambient light source amplifies to the daylight rhythm imitate.
Demzufolge kann geringeres Umgebungslicht, das nicht vollständig den Tageslichtrhythmus darstellt, mit der lichtemittierenden Vorrichtung verstärkt werden, um den Tageslichtrhythmus perfekt nachzuahmen. Während extremer Wetterbedingungen, wie beispielsweise kompakte Wolkenbildung, Sonnenfinsternisse oder dergleichen, die das Umgebungslicht beeinflussen, kann die Vorrichtung daher eine zusätzliche Lichtquelle zur Verfügung stellen, mit der es möglich ist, ein Licht entsprechend dem richtigen örtlichen Tageslichtrhythmus zu liefern.As a result, may be lower ambient light that is not completely the Daylight rhythm, with the light-emitting device be strengthened to perfectly imitate the daylight rhythm. During extreme weather conditions, such as compact cloud formation, solar eclipses or the like that affect the ambient light, the device can therefore a provide additional light source, with it is possible to have a light according to the correct local To provide daylight rhythm.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung weiterhin interne Zeitberechnungsmittel, die Information im Hinblick auf das Datum und der Zeit des Tages an die Steuereinheit liefert, auf. Demzufolge kann die richtige Zeit für die Berechnung der Lichtleistung der LEDs geliefert werden.In a preferred embodiment, the device Furthermore, internal time calculating means, the information with regard to on the date and time of the day to the control unit supplies, on. Consequently, the correct time for the calculation of the Light output of the LEDs are supplied.
Die Vorrichtung kann ebenfalls mit drahtlosen Zeitberechnungsmitteln verbunden werden, die Information im Hinblick auf das Datum und die Zeit des Tages an die Steuereinheit liefern.The Device may also be with wireless time calculating means The information related to the date and Deliver the time of the day to the control unit.
Die Vorrichtung kann ebenfalls ein Verbindungsmittel, wie beispielsweise eine Verbindung an ein existierendes Ethernetz oder das Internet aufweisen. Demzufolge kann die notwendige Zeit zur Berechnung des Tageslichtrhythmus an das Steuermittel mit diesem Verbindungsmittel geliefert werden.The Device may also be a connecting means, such as a connection to an existing Ethernet network or the Internet exhibit. As a result, the time necessary to calculate the Daylight rhythm to the control means with this connection means to be delivered.
Die
lichtemittierende Vorrichtung
Die
Lichtleistung der Lichtmaschine
Darüber
hinaus weist das Steuermittel
Das
Zeitangabemittel
Die
Vorrichtung weist weiterhin einen GPS-Empfänger
Demzufolge
kann man die Berechnung des Tageslichtrhythmus, der mit der Lichtmaschine
Weiterhin
weist die Vorrichtung
Außerdem
weist die Vorrichtung
Die
Vorrichtung
Die
Vorrichtung
Es
ist daher möglich, das emittierte Licht der Lichtmaschine
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, können viele Modifikationen und Veränderungen von einem Fachmann vorgenommen werden, ohne sich vom Umfang dieser Erfindung, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist, zu entfernen.Even though the present invention with reference to its preferred embodiments can be described many modifications and Changes can be made by a specialist, without from the scope of this invention as defined by the appended claims is defined to remove.
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