-
Es werden eine Beleuchtungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung derselben angegeben. Die Beleuchtungseinrichtung eignet sich insbesondere für eine Verwendung in einem Innenraum oder in einem abgedunkelten Bereich wie zum Beispiel in einem Tunnel.
-
Bei Eintritt in einen mit künstlichem Licht beleuchteten Bereich wird die künstliche Beleuchtung bisweilen als ungemütlich, unnatürlich, kalt und/oder zu dunkel wahrgenommen; dies gilt insbesondere beim Übergang von einem durch Tageslicht beleuchteten Bereich in einen mit künstlichem Licht beleuchteten Bereich. Dieser Eindruck kann sowohl durch eine geringere Helligkeit des künstlich erzeugten Lichts entstehen als auch durch eine von der Farbtemperatur des Tageslichts verschiedene Farbtemperatur des künstlich erzeugten Lichts. Damit sich ein Benutzer in einem mit künstlichem Licht beleuchteten Bereich und insbesondere beim Übergang von einem durch Tageslicht beleuchteten Bereich in einen mit künstlichem Licht beleuchteten Bereich wohlfühlt, kann es wünschenswert sein, die Helligkeit und/oder eine spektrale Eigenschaft, beispielsweise die Farbtemperatur oder den Farbort des künstlich erzeugten Lichts an die entsprechende Eigenschaft des Tageslichts anzugleichen. Auch weitere unerwünschte Auswirkungen einer zu starken oder zu plötzlichen Veränderung der Lichtverhältnisse beim Übergang zwischen einem durch Tageslicht beleuchteten Bereich und einem mit künstlichem Licht beleuchteten Bereich, beispielsweise eine Blendung von Fahrzeugführern durch helles Tageslicht bei der Ausfahrt aus einem Tunnel, können dadurch vorteilhaft vermieden werden.
-
Es ist bekannt, Lichtquellen so auszubilden, dass eine spektrale Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts möglichst genau der entsprechenden spektralen Eigenschaft einer bestimmten Form von Tageslicht entspricht. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die spektrale Eigenschaft nur an eine bestimmte Form von Tageslicht angepasst ist; beispielsweise kann die spektrale Eigenschaft an das zur Mittagszeit typischerweise vorherrschende Sonnenlicht angepasst sein, was jedoch dazu führt, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht zu kalt wirkt, wenn zum Abend hin das Sonnenlicht rötlicher wird.
-
Es ist weiterhin bekannt, Lichtquellen, beispielsweise Festkörperlichtquellen, so auszubilden, dass die Farbtemperatur manuell eingestellt werden kann. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass ein Aufwand für den Benutzer entsteht, der sich insbesondere bei kurzen Aufenthalten in mit künstlichem Licht beleuchteten Räumen störend auswirkt. Des Weiteren ist bekannt, über Lichtleiter und Spiegel Tageslicht in fensterlose Räume zu leiten. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass hohe Kosten entstehen und dass diese Lösung sich häufig in bereits bestehenden Gebäuden nicht realisieren lässt.
-
Ferner ist bekannt, im Eingangs- und Ausgangsbereich von Tunneln sehr effiziente Natriumdampflampen zu verwenden. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass diese Lampen ein gelbliches Licht mit geringem Farbwiedergabeindex emittieren.
-
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Beleuchtungseinrichtung anzugeben, mit der die Lichtverhältnisse in einem ersten Bereich an die Lichtverhältnisse in einem zweiten Bereich zumindest teilweise angepasst werden können. Dabei kann es sich bei dem ersten Bereich insbesondere um einen Bereich handeln, in den wenig oder kein Tageslicht fällt, und bei dem zweiten Bereich kann es sich insbesondere um einen Bereich handeln, in den Tageslicht fällt.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Beleuchtungseinrichtung mindestens eine Lichtquelle, die in einem ersten Bereich angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, im Betrieb Licht zu emittieren. Ferner umfasst die Lichtquelle mindestens ein Steuermittel, welches dazu ausgebildet ist, eine Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts in Abhängigkeit von einer Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in einen zweiten Bereich fallenden Lichts einzustellen, wobei der erste Bereich vom zweiten Bereich beabstandet ist. Beispielsweise bestromt das Steuermittel im Betrieb die Lichtquelle in Abhängigkeit von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts.
-
Bei der Helligkeit handelt es sich dabei um die Intensität des Lichts. Bei der spektralen Eigenschaft kann es sich beispielsweise um den Farbort des Lichts handeln. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann es sich bei der spektralen Eigenschaft um die korrelierte Farbtemperatur des Lichts handeln.
-
Bei dem Steuermittel handelt es sich beispielsweise um einen Mikrocontroller.
-
Ein Abstand zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich beträgt vorzugsweise mindestens 1m. Zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich kann ferner ein Übergangsbereich liegen. Dadurch, dass die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts in Abhängigkeit von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts eingestellt wird, wird vorteilhafterweise erreicht, dass in dem Übergangsbereich eine möglichst geringe und möglichst allmähliche Änderung der Lichtverhältnisse auftritt.
-
Das Steuermittel kann die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts aufgrund vorbestimmter Informationen über die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts einstellen. Beispielsweise kann das Steuermittel die Helligkeit des von der Lichtquelle emittierten Lichts aufgrund einer vorbestimmten typischen Abhängigkeit der Helligkeit von der Tages- und/oder Jahreszeit einstellen.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Beleuchtungseinrichtung ferner mindestens einen Lichtsensor, der in dem zweiten Bereich angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des auf den Lichtsensor treffenden Lichts zu ermitteln. Das heißt, der Lichtsensor ermittelt im Betrieb Informationen, die von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des auf den Lichtsensor treffenden Lichts abhängen. Vorzugsweise ermittelt der Lichtsensor mindestens einen Messwert, der zu der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des auf den Lichtsensor treffenden Lichts direkt proportional ist, oder eine Messgröße, aus der zum Beispiel durch das Steuermittel die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des auf den Lichtsensor treffenden Lichts errechnet werden kann.
-
Der Lichtsensor kann beispielsweise zwei oder drei Farbsensoren zur Messung verschiedener Spektralanteile des auf den Lichtsensor treffenden Lichts umfassen. Jeder Farbsensor kann beispielsweise ein mit einem Farbfilter versehener Helligkeitssensor sein, oder eine Fotodiode, die dazu ausgelegt ist, bevorzugt Licht in einem bestimmten Spektralbereich zu detektieren. Insbesondere kann ein erster Farbsensor bevorzugt Licht in einem roten Spektralbereich detektieren, ein zweiter Farbsensor kann bevorzugt Licht in einem grünen Spektralbereich detektieren, und ein dritter Farbsensor kann bevorzugt Licht in einem blauen Spektralbereich detektieren. Bei der Fotodiode kann es sich um eine Halbleiterfotodiode handeln, beispielsweise einen InGaAlP-Photosensor und/oder eine rückwärtsbetriebene Diode.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung umfasst die Lichtquelle mindestens drei Leuchtdiodenchips, die bevorzugt in drei verschiedenen Spektralbereichen emittieren, und der Lichtsensor umfasst mindestens drei Farbsensoren, die bevorzugt Licht in denselben oder ähnlichen Spektralbereichen detektieren. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, den Farbort des in den zweiten Bereich fallenden Lichts vollständig zu bestimmen und durch eine entsprechende Bestromung der Leuchtdiodenchips den Farbort des von der Lichtquelle emittierten Lichts entsprechend einzustellen.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung umfasst der Lichtsensor zwei Farbsensoren, die bevorzugt Licht in zwei verschiedenen Spektralbereichen detektieren. Dabei kann es sich beispielsweise um einen roten Spektralbereich und einen blauen Spektralbereich handeln. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden Lichts näherungsweise zu bestimmen und durch eine entsprechende Steuerung der Lichtquelle die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts entsprechend einzustellen. Vorteilhafterweise wird in diesem Fall, wenn nur die Farbtemperatur und nicht der vollständige Farbort angepasst werden soll, ein dritter Farbsensor eingespart.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung handelt es sich bei dem Lichtsensor um einen Helligkeitssensor. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die Helligkeit des in den zweiten Bereich fallenden Lichts zu bestimmen und durch eine entsprechende Steuerung der Lichtquelle die Helligkeit des von der Lichtquelle emittierten Lichts entsprechend einzustellen. Vorteilhafterweise werden in diesem Fall, wenn nur die Helligkeit und nicht die Farbtemperatur oder der Farbort angepasst werden soll, Farbsensoren eingespart.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung umfasst der Lichtsensor einen (breitbandig ausgelegten) Helligkeitssensor sowie einen Farbsensor, der bevorzugt Licht in einem (bevorzugt engen) Spektralbereich detektiert. Dabei kann es sich beispielsweise um einen roten Spektralbereich oder einen blauen Spektralbereich handeln, bevorzugt entsprechend einem Randbereich der Augenempfindlichkeit. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, mit nur zwei Sensoren sowohl die Helligkeit als auch näherungsweise die Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden Lichts zu bestimmen und durch eine entsprechende Steuerung der Lichtquelle die Helligkeit und Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts entsprechend einzustellen.
-
Handelt es sich bei dem zweiten Bereich um einen Bereich, in den Tageslicht fällt, so ist der Lichtsensor vorzugsweise so angeordnet, dass das Tageslicht auf den Lichtsensor trifft, beispielsweise in der Nähe eines Fensters.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung umfasst die Lichtquelle mindestens einen Leuchtdiodenchip. Vorzugsweise umfasst die Lichtquelle mindestens einen Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im roten Spektralbereich zu emittieren, mindestens einen Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im grünen Spektralbereich zu emittieren und mindestens einen Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im blauen Spektralbereich zu emittieren.
-
Das Steuermittel ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass es die Leuchtdiodenchips unabhängig voneinander bestromen kann, so dass es durch geeignete Wahl einer Intensität im roten Spektralbereich, einer Intensität im grünen Spektralbereich und einer Intensität im blauen Spektralbereich die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts über einen weiten Bereich einstellen kann. Insbesondere kann auf diese Weise, wenn sämtliche Leuchtdiodenchips der Lichtquelle Licht emittieren, weißes Licht mit einem gewünschten Farbort oder mit einer gewünschten korrelierten Farbtemperatur erzeugt werden. Die Intensität des von einem der Leuchtdiodenchips emittierten Lichts kann dabei beispielsweise mittels der Stärke des Stroms, mit dem dieser Leuchtdiodenchip bestromt wird, eingestellt werden. Je größer dabei die Stromstärke ist, desto höher ist die Intensität des abgestrahlten Lichts.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung umfasst die Lichtquelle wenigstens eine Leuchtdiode und wenigstens eine Xenonlampe. Die Leuchtdiode umfasst dabei vorzugsweise zumindest einen Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im roten Spektralbereich zu emittieren. Die Leuchtdiode kann weitere Leuchtdiodenchips umfassen, die geeignet sein können, Licht im blauen und/oder grünen Spektralbereich zu emittieren. Durch die Kombination einer Xenonlampe, die Licht mit einer relativ hohen Farbtemperatur abgibt, und eines Leuchtdiodenchips, der geeignet ist, Licht im roten Spektralbereich zu emittieren, ist es vorteilhaft möglich, durch Hinzuschalten des Leuchtdiodenchips die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts kontinuierlich zwischen der hohen Farbtemperatur der Xenonlampe und einer niedrigeren Farbtemperatur einzustellen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung umfasst die Lichtquelle mindestens zwei Weißlichtquellen, beispielsweise zwei Leuchtdioden, die dazu ausgebildet sind, im Betrieb weißes Licht zu emittieren. Vorzugsweise weisen die Weißlichtquellen verschiedene Farbtemperaturen auf; beispielsweise kann es sich bei einer der Weißlichtquellen um eine Kaltweißlichtquelle handeln, deren Farbtemperatur beispielsweise 5500K betragen kann, und bei der anderen Weißlichtquelle um eine Warmweißlichtquelle, deren Farbtemperatur beispielsweise 3000K betragen kann. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts durch entsprechende Bestromung der Weißlichtquellen kontinuierlich zwischen den beiden Farbtemperaturen der Weißlichtquellen einzustellen. Die verschiedenen Farbtemperaturen können insbesondere dadurch erzielt werden, dass zwei Leuchtdioden mit unterschiedlichen Konverterstoffen versehen werden.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung ist der erste Bereich tageslichtsfrei. Hiermit ist gemeint, dass in den ersten Bereich entweder gar kein Tageslicht dringt oder zumindest nur ein Teil des Tageslichts, insbesondere nur ein so geringer Teil des Tageslichts, dass eine ausreichende Beleuchtung des ersten Bereichs aus Sicht eines dort positionierten Betrachters nicht gegeben ist. In diesem Fall können vorteilhafterweise dadurch, dass die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts in Abhängigkeit von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts gesteuert wird, die Lichtverhältnisse in dem tageslichtsfreien Bereich trotz des Mangels an echtem Tageslicht an die Lichtverhältnisse in dem zweiten Bereich, beispielsweise in anderen, mit Tageslicht beleuchteten Räumen eines Gebäudes, angepasst werden.
-
Bei dem zweiten Bereich kann es sich dabei insbesondere um einen Bereich in der Nähe des ersten Bereichs handeln, wobei zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ein Übergangsbereich liegen kann. In diesem Fall wird für einen Benutzer, der sich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich bewegt, vorteilhalfterweise das Ausmaß von Änderungen in der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft der Beleuchtung verringert. Ferner wird vorteilhafterweise vermieden, dass der Benutzer bei Eintritt in den tageslichtsfreien Bereich den Eindruck einer unnatürlichen Beleuchtung erhält, da die Lichtverhältnisse an die des Tageslichts angeglichen sind.
-
Die Lichtquelle kann vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet sein, dass ihre Form und Position denen eines Fensters oder eines Oberlichts entsprechen. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Lichtquelle von einem Benutzer als Fenster oder Oberlicht wahrgenommen wird, was den Eindruck, dass die Beleuchtung im ersten Bereich sich von einer natürlichen Beleuchtung durch Tageslicht unterscheidet, weiter vermindern kann.
-
Gemäß mindestens einer Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung ist zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich mindestens ein lichtundurchlässiges Trennelement angeordnet. Bei dem Trennelement kann es sich beispielsweise um eine Hauswand, eine Zimmerwand oder eine Türeinrichtung handeln. Der erste Bereich kann insbesondere in einem fensterlosen Raum angeordnet sein, und der zweite Bereich kann insbesondere in einem Außenbereich eines Gebäudes oder in einem tageslichtbestrahlten Raum angeordnet sein.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung ist der erste Bereich in einem ersten Raum und der zweite Bereich in einem zweiten Raum angeordnet, und der Lichtsensor ist in dem zweiten Raum in der Nähe eines Übergangs zu dem ersten Raum angeordnet. Vorzugsweise ist der Lichtsensor in dem zweiten Raum in einem Abstand von unter 1m, besonders bevorzugt in einem Abstand von unter 0.5m von dem Übergang zu dem ersten Raum angeordnet. In dieser Ausführungsform kann die Beleuchtungseinrichtung vorteilhafterweise die Lichtverhältnisse in dem ersten Raum so anpassen, dass in der Nähe des Übergangs zwischen dem ersten und dem zweiten Raum ein möglichst geringer Unterschied in der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des Lichts auftritt.
-
Vorzugsweise tritt beim Übergang zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich eine Änderung der Helligkeit von unter 25% einer Helligkeit in dem ersten Bereich auf; dabei handelt es sich um einen Helligkeitsunterschied an der Grenze der Wahrnehmbarkeit für einen typischen Benutzer. Besonders bevorzugt ist eine Änderung der Helligkeit von unter 10% einer Helligkeit in dem ersten Bereich, und insbesondere ist eine Änderung der Helligkeit von unter 5% einer Helligkeit in dem ersten Bereich bevorzugt.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Beleuchtungseinrichtung mindestens zwei Lichtsensoren, und das Steuermittel ist dazu ausgelegt, abhängig von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des auf die Lichtsensoren treffenden Lichts die von einem der Lichtsensoren übermittelten Informationen auszuwählen und auf dieser Grundlage die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts einzustellen. Beispielsweise kann ein erster Lichtsensor in einem fensternahen Bereich angeordnet sein, auf den Tageslicht trifft, und ein zweiter Lichtsensor kann in der Nähe eines Übergangs zwischen dem zweiten Bereich und dem ersten Bereich angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann das Steuermittel in diesem Fall bei Tageslicht die Lichtverhältnisse in dem ersten Bereich an das Tageslicht anpassen, während bei Dunkelheit und künstlicher Beleuchtung des zweiten Bereichs der Übergang zwischen dem zweiten Bereich und dem ersten Bereich möglichst stufenlos gestaltet werden kann.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung kann der erste Bereich in einem Eingangsbereich und/oder in einem Ausgangsbereich eines Tunnels und der zweite Bereich in einem Außenbereich des Tunnels angeordnet sein. Bei dem Tunnel kann es sich beispielsweise um einen Straßentunnel oder einen Bahntunnel handeln.
-
Bei Einfahrt in einen Tunnel oder Ausfahrt aus einem Tunnel kann sich der Unterschied in den Lichtverhältnissen innerhalb und außerhalb des Tunnels negativ auswirken. So kann beispielsweise die Sicht von Fahrzeugführern beeinträchtigt werden, wenn ihre Augen sich nicht sofort an eine zu plötzliche Änderung in den Lichtverhältnissen anpassen können, oder die Fahrgäste eines Zuges können in ihren Tätigkeiten, beispielweise beim Lesen, durch plötzliche Änderungen in den Lichtverhältnissen gestört oder behindert werden. Vorteilhafterweise kann die vorliegende Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung einen graduelleren Übergang der Lichtverhältnisse bei Einfahrt in einen Tunnel und/oder Ausfahrt aus einem Tunnel herbeiführen, indem sie die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des in den Eingangsbereich und/oder Ausgangsbereich des Tunnels emittierten Lichts in Abhängigkeit von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den Außenbereich des Tunnels fallenden Lichts einstellt.
-
Der zweite Bereich kann den gesamten Bereich innerhalb des Tunnels umfassen. Vorzugsweise kann jedoch, insbesondere bei längeren Tunneln, der zweite Bereich nur einen Eingangsbereich und/oder einen Ausgangsbereich des Tunnels umfassen, wohingegen ein Zwischenbereich im Inneren des Tunnels mit energiesparenderer Beleuchtung ausgerüstet ist. Zwischen dem Eingangsbereich und/oder Ausgangsbereich und dem Zwischenbereich kann ein Übergangsbereich liegen, in dem die Lichtverhältnisse kontinuierlich zwischen den im Eingangsbereich und/oder Ausgangsbereich herrschenden Lichtverhältnissen und den im Zwischenbereich herrschenden Lichtverhältnissen angepasst werden. Vorzugsweise ist dabei die Länge des Übergangsbereichs nach der Adaptationsgeschwindigkeit des menschlichen Auges und einer typischen Fahrtgeschwindigkeit bemessen.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung. Das Verfahren umfasst Steuern der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des von der in dem ersten Bereich angeordneten Lichtquelle emittierten Lichts in Abhängigkeit von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner Detektieren der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts und Übermitteln von Informationen über die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts an das Steuermittel.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner zeitliches Mitteln der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts und Steuern der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts aufgrund der zeitlich gemittelten Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft. Durch die zeitliche Mittelung wird erreicht, dass sich die Lichtverhältnisse in dem ersten Bereich nicht unvorteilhaft häufig oder plötzlich ändern, beispielsweise wenn der zweite Bereich vorübergehend durch vorbeiziehende Wolken verschattet wird. Die zeitliche Mittelung bewirkt demgegenüber eine längerfristige Anpassung der Lichtverhältnisse, die der Benutzer aufgrund ihres graduellen Verlaufs vorteilhafterweise gar nicht oder zumindest als weniger störend wahrnimmt als plötzliche Änderungen.
-
Der zeitlich gemittelte Wert kann beispielsweise ein exponentiell geglätteter Mittelwert oder ein einfach gleitender Mittelwert sein, d.h. zeitlich zurückliegende Messwerte können beispielsweise mit zeitlich exponentiell abfallenden Gewichten oder mit über eine vorbestimmte Fensterbreite konstanten Gewichten gewichtet werden. Eine Zeitkonstante der zeitlichen Mittelung, beispielsweise die Halbwertszeit eines exponentiell geglätteten Mittelwerts oder die Fensterbreite eines einfachen gleitenden Mittelwerts, liegt vorzugsweise im Bereich zwischen einer Minute und einer Stunde, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 3 Minuten und 30 Minuten und insbesondere bevorzugt bei 10 Minuten. Bei einer Zeitkonstante von 10 Minuten ist eine hinreichend schnelle Anpassung an langfristige Schwankungen im Tageslicht, beispielsweise aufgrund des Sonnenstandes oder längerfristiger Bewölkung, gewährleistet, während kurzfristige Schwankungen, beispielsweise aufgrund vorbeiziehender Wolken oder vorbeifahrender Fahrzeuge, ausreichend stark gedämpft werden.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner Begrenzen der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts auf einen vorbestimmten Bereich unabhängig von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Lichtverhältnisse in dem ersten Bereich auch dann für Tätigkeiten in dem ersten Bereich geeignet bleiben, wenn dies für die im zweiten Bereich herrschenden Lichtverhältnisse nicht gilt. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Bereich um einen Arbeitsraum handeln, in dem eine für die Arbeit ausreichende Helligkeit gewährleistet sein soll, und bei dem zweiten Bereich kann es sich um einen Außenbereich oder einen durch Tageslicht beleuchteten Raum handeln. In diesem Fall gewährleistet das Begrenzen der Helligkeit des von der Lichtquelle emittierten Lichts auf einen vorbestimmten Bereich vorteilhafterweise eine für die Arbeit ausreichende Helligkeit auch dann, wenn in dem Außenbereich oder dem vom Tageslicht beleuchteten Raum Dunkelheit herrscht.
-
In einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei dem ersten Bereich um ein Wohnzimmer und bei dem zweiten Bereich wiederum um einen Außenbereich oder einen durch Tageslicht beleuchteten Raum handeln. In diesem Fall kann ein Begrenzen des Farborts oder der Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts vorteilhafterweise gewährleisten, dass der Farbeindruck des von der Lichtquelle emittierten Lichts auch dann nicht zu stark von dem gewohnten Farbeindruck einer künstlichen Lichtquelle abweicht, wenn beispielsweise in den Außenbereich oder den vom Tageslicht beleuchteten Raum stark rötlich gefärbtes Abendlicht fällt. Trotz der Begrenzung auf den vorbestimmten Bereich kann die Beleuchtungseinrichtung innerhalb dieser Grenzen vorteilhafterweise die Lichtverhältnisse im ersten Bereich an diejenigen im zweiten Bereich anpassen.
-
Der Bereich, auf den die Helligkeit des von der Lichtquelle emittierten Lichts begrenzt wird, kann vorzugsweise von 50% unterhalb bis 50% oberhalb einer vorbestimmten Helligkeit reichen. Bei der vorbestimmten Helligkeit handelt es sich beispielsweise um eine optimale Arbeitshelligkeit. Besonders bevorzugt kann der Bereich von 25% unterhalb bis 25% oberhalb der vorbestimmten Helligkeit reichen.
-
Der Bereich, auf den die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts begrenzt wird, ist vorzugsweise ein Bereich, in dem üblicherweise die Farbtemperatur künstlich erzeugten Lichts liegt. Beispielsweise kann die Farbtemperatur nach unten durch eine Farbtemperatur handelsüblicher Glühlampen, beispielsweise durch eine Farbtemperatur von 3000K begrenzt werden, und die Farbtemperatur kann nach oben durch eine Farbtemperatur handelsüblicher Leuchtstoffröhren, beispielsweise durch eine Farbtemperatur von 5500K begrenzt werden. Eine solche Begrenzung hat insbesondere den Vorteil, dass in dem Fall, dass das in den zweiten Bereich fallende Licht künstlich erzeugtes Licht ist, eine vollständige Anpassung der Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts an die Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden künstlich erzeugten Lichts stattfinden kann.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung kann die Lichtquelle in Form einer Lichtleiterplatte ausgebildet sein; das heißt, die Lichtquelle kann eine Licht diffus streuende Fläche aufweisen, wobei Licht mittels Lichtleitern aus einem in einer Draufsicht auf die Fläche seitlich der Fläche gelegenen Bereich hinter die Fläche geleitet wird, die diffus streuende Fläche durchtritt und vorteilhafterweise mit einer vergleichsweise homogenen räumlichen Verteilung emittiert wird.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung kann die Lichtquelle eine Licht diffus streuende Fläche aufweisen, hinter welcher Teillichtquellen voneinander beabstandet, vorzugsweise in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Teillichtquellen ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass die durch die zwei benachbarten Teillichtquellen an dem Mittelpunkt zwischen den Lotpunkten der beiden Teillichtquellen gemeinsam erzeugte Lichtintensität nicht geringer als die, insbesondere bevorzugt gleich der Lichtintensität ist, die jeweils eine der Teillichtquellen an ihrem Lotpunkt erzeugt. Dabei ist der Lotpunkt einer Teillichtquelle derjenige Punkt auf der diffus streuenden Fläche, der der Teillichtquelle am nächsten liegt, auf den also ein von der Teillichtquelle auf die diffus streuende Fläche gefälltes Lot trifft.
-
In zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung kann die Lichtquelle mindestens zwei Leuchtstofflampen, beispielsweise Kompaktleuchtstofflampen, mit verschiedenen Farborten umfassen.
-
In allen Ausführungsformen der Beleuchtungseinrichtung, in denen die Lichtquelle mindestens zwei Teillichtquellen umfasst, kann die Beleuchtungseinrichtung eine Durchmischungsstruktur aufweisen, die das von den Teillichtquellen erzeugte Licht mischt.
-
In allen Ausführungsformen der Beleuchtungseinrichtung, in denen die Lichtquelle Leuchtdioden umfasst, können die Leuchtdioden insbesondere organische Leuchtdioden sein.
-
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung erfolgt die Beleuchtung indirekt über eine Licht diffus reflektierende Fläche, beispielsweise eine Decke oder eine Wand; das heißt, die Lichtquelle ist so angeordnet, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht zunächst auf die Licht diffus reflektierende Fläche auftrifft und der erste Bereich durch das von der Licht diffus reflektierenden Fläche diffus reflektierte Licht beleuchtet wird.
-
Ein weiterer Vorteil einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung und eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung derselben besteht darin, dass Energie eingespart werden kann, wenn die Helligkeit der Lichtquelle in Abhängigkeit von der Helligkeit des in den zweiten Bereich fallenden Lichts eingestellt wird, anstatt auch dann einen konstanten Wert anzunehmen, wenn das in den zweiten Bereich fallende Licht, beispielsweise nachts, eine geringe Helligkeit aufweist.
-
Im Folgenden wird die hier beschriebene Beleuchtungseinrichtung anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert.
-
Die 1 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Draufsicht.
-
Die 2 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Draufsicht.
-
Die 3 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Perspektivansicht.
-
Die 4a, 4b, 5a, 5b, 6a und 6b zeigen schematisch Auftragungen der CIE-Normfarbtafel, anhand derer die Betriebsweise einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel näher erläutert wird.
-
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgetreu anzusehen; vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
-
Die 1 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Draufsicht. Die Beleuchtungseinrichtung 10 umfasst eine Lichtquelle 12, die in einem ersten Bereich 14 angeordnet ist. Bei dem ersten Bereich 14 kann es sich beispielsweise um einen Innenraum handeln, in den kein Tageslicht fällt. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst ferner eine Steuereinheit 16, mit der die Helligkeit und/oder eine spektrale Eigenschaft, beispielsweise der Farbort, des von der Lichtquelle 12 emittierten Lichts gesteuert werden kann.
-
Mit Abstand von dem ersten Bereich 14 ist ein zweiter Bereich 18 angeordnet. Ziel der Steuerung der Lichtquelle 12 durch die Steuereinheit 16 ist es, die Lichtverhältnisse in dem ersten Bereich 14 zumindest teilweise an die Lichtverhältnisse in dem zweiten Bereich 18 anzupassen, insbesondere die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des von der Lichtquelle 12 emittierten Lichts in Abhängigkeit von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich 18 fallenden Lichts 20 einzustellen.
-
Die 2 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Draufsicht. In dieser Ausführungsform umfasst die Beleuchtungseinrichtung ferner einen Lichtsensor 22, der in dem zweiten Bereich 18 angeordnet ist. Der Lichtsensor 22 dient dazu, die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des in den zweiten Bereich 18 fallenden Lichts 20 zu ermitteln.
-
Die von dem Lichtsensor 22 ermittelten Informationen können entweder über eine Kabelverbindung (nicht gezeigt) oder bevorzugt über eine drahtlose Funkverbindung, beispielsweise über ein Funksignal mit einer Frequenz von 2.4 GHz, an die Steuereinheit 16 übertragen werden. Die Steuereinheit 16 wertet die übertragenen Informationen aus und steuert auf dieser Grundlage die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft der Lichtquelle 12.
-
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ferner zwischen dem ersten Bereich 14 und dem zweiten Bereich 18 eine Trennwand 24 angeordnet. Bei der Trennwand kann es sich beispielsweise um eine Zimmerwand oder um eine Außenwand eines Gebäudes handeln. In der Trennwand kann sich eine Öffnung (nicht gezeigt), beispielsweise eine Tür oder ein Fenster, befinden, aufgrund derer ein Übergang zwischen den Lichtverhältnissen in dem ersten Bereich und den Lichtverhältnissen in dem zweiten Bereich zustande kommt.
-
In einer besonders einfachen Ausführungsform kann das Steuermittel 16 die Helligkeit und die spektrale Eigenschaft der Lichtquelle 12 jeweils unmittelbar so steuern, dass sie möglichst genau mit der Helligkeit und der spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich 18 fallenden Lichts 20 übereinstimmen. In typischen Anwendungsfällen wird jedoch eine unmittelbare und vollständige Angleichung der Lichtverhältnisse in den beiden Bereichen nicht wünschenswert sein.
-
In einem typischen Anwendungsfall handelt es sich bei dem zweiten Bereich 18 um einen Bereich, in den Tageslicht fällt, und bei dem ersten Bereich 14 um einen Bereich, in den kein Tageslicht fällt und der von dem zweiten Bereich 18 aus für einen Benutzer erreichbar ist. Der Übergang zwischen dem ersten Bereich 14 und dem zweiten Bereich 18 kann für den Benutzer angenehmer sein, wenn die Lichtverhältnisse in den beiden Bereichen sich weniger stark unterscheiden, als dies bei Verwendung einer herkömmlichen Beleuchtungseinrichtung der Fall wäre. Es ist jedoch typischerweise nicht vorteilhaft, wenn die Lichtverhältnisse in dem ersten Bereich 14 unmittelbar und vollständig an die Lichtverhältnisse in dem zweiten Bereich 18 angeglichen werden. Beispielsweise ist es bei vorübergehender Verschattung des zweiten Bereichs 18, beispielsweise durch eine vorbeiziehende Wolke, typischerweise nicht erwünscht, dass das in den ersten Bereich 14 emittierte Licht in demselben Maß abgedunkelt wird wie das in den zweiten Bereich 18 fallende Licht 20. Ebenso kann zwar eine Anpassung des Farborts des in den ersten Bereich 14 emittierten Lichts an den Farbort des in den zweiten Bereich 18 fallenden Lichts 20 zu einem gewissen Maß erwünscht sein; typischerweise ist es jedoch beispielsweise nicht erwünscht, dass der Farbort des in den ersten Bereich 14 emittierten Lichts vollständig an den Farbort von in den zweiten Bereich 18 fallendem rötlichem Abendlicht angeglichen wird.
-
Die 3 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung 30 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Perspektivansicht. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem ersten Bereich um einen Eingangsbereich 32 eines Tunnels 34. In dem Eingangsbereich 32 ist, beispielsweise an der Wand oder an der Decke des Tunnels 34, eine Lichtquelle 36 angeordnet. Ein Lichtsensor 38 ist im Außenbereich 40 des Tunnels 34 vor dem Eingangsbereich 32 angeordnet und detektiert das in den Außenbereich 40 fallende Tageslicht 42. Eine Steuereinheit 44 steuert aufgrund der durch den Lichtsensor 38 ermittelten Informationen über die Lichtverhältnisse im Außenbereich die Beleuchtung des Eingangsbereichs 32 durch die Lichtquelle 36.
-
Die 4 bis 6 zeigen schematisch Auftragungen der CIE-Normfarbtafel, anhand derer die Betriebsweise einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel näher erläutert wird. In den Normfarbtafeln ist der Weißpunkt E eingezeichnet, der auf der Schwarzkörperkurve liegt. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der spektralen Eigenschaft um die Farbtemperatur; das heißt, das Steuermittel ist dazu ausgebildet, die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts in Abhängigkeit von der Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden Lichts einzustellen. Die mit a) bezeichneten Figuren zeigen jeweils eine Normfarbtafel, in welcher die Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden Lichts markiert ist, und die mit b) bezeichneten Figuren zeigen jeweils eine Normfarbtafel, in welcher die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts markiert ist.
-
In der 4a ist mit dem Kreuz 50 eine Farbtemperatur von in den zweiten Bereich fallendem Abendlicht von ungefähr 3000 Kelvin markiert. In 4b ist mit dem Kreuz 52 die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts markiert. Diese beträgt in diesem Fall ebenfalls ungefähr 3000 Kelvin; das heißt, das Steuermittel hat die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts vollständig an die Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden Abendlichts angeglichen.
-
In der 5a ist mit dem Kreuz 54 eine Farbtemperatur von in den zweiten Bereich fallendem Mittagslicht von ungefähr 6500 Kelvin markiert. In 5b ist mit dem Kreuz 56 die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts markiert. Diese beträgt in diesem Fall ebenfalls ungefähr 6500 Kelvin; das heißt, auch in diesem Fall hat das Steuermittel die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts vollständig an die Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden Mittagslichts angeglichen.
-
Da die Farbtemperatur von 6500 Kelvin außerhalb des von handelsüblichen Lichtquellen gewohnten Lichttemperaturbereichs liegt, kann die künstliche Beleuchtung mit einer Farbtemperatur von 6500 Kelvin ungewohnt oder störend wirken. In einer bevorzugten Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung begrenzt daher das Steuermittel die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts auf einen üblichen Bereich, beispielsweise auf einen Bereich zwischen 3000K und 5500K.
-
In der 6a ist mit dem Kreuz 58 wiederum eine Farbtemperatur von in den zweiten Bereich fallendem Mittagslicht von ungefähr 6500 Kelvin markiert. In 6b ist mit dem Kreuz 60 die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts markiert. Diese beträgt nunmehr aufgrund der Begrenzung auf den vorbestimmten Bereich nur noch ungefähr 5500 Kelvin; das heißt, in diesem Fall hat das Steuermittel die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts nur teilweise an die Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden Mittagslichts angeglichen, und zwar bis zur Grenze des vorbestimmten Bereichs.
-
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
