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Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem für ein Gebäude mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Beleuchtungssystems mit den Merkmalen des Anspruchs 15.
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Durch die Entwicklung der Leuchtmittel in den letzten Jahren steht bei der Realisierung von Beleuchtungskonzepten in und an Gebäuden nunmehr eine Vielzahl von technischen Möglichkeiten bereit. Mit der zunehmenden Verdrängung von herkömmlichen Glühbirnen durch Energiesparlampen, Halogenlampen und zunehmend auch Leuchtmitteln auf Leuchtdiodenbasis eröffnen sich größere Spielräume bei der Auswahl und Umsetzung von Leuchtkonzepten. Diese neuen Leuchtmittel weisen nicht nur ein jeweils unterschiedliches Lichtspektrum auf, sondern sind teilweise auch in ihrem Leuchtverhalten sowohl hinsichtlich der Lichtintensität als auch des Lichtspektrums einstellbar. Durch den Einsatz von intelligenter Elektronik lässt sich auch eine komplexe Ansteuerung und Einstellung des Lichtspektrums dieser Leuchtmittel in der Gebäudetechnik erreichen.
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Es ist auch bekannt, dass das von der Sonne einfallende Tageslicht nicht nur in seiner Intensität, sondern auch in seinem Spektrum über den Tag variiert. Das Lichtspektrum lässt sich als Frequenzganz darstellen, also als Kurve über die Wellenfrequenz. Eine verkürzte skalare Beschreibung eines Lichtspektrums – also als einzelner Zahlenwert – bildet die sogenannte Farbtemperatur. Die Farbtemperatur ist definiert als die Temperatur eines Schwarzen Körpers, des sogenannten Planck'schen Strahlers, dessen Strahlungsspektrum dem fraglichen Lichtspektrum am nächsten kommt. Gemäß dieser Definition wurde beobachtet, dass das Tageslicht eine zwischen ca. 2.000 Kelvin am Morgen und gegen Sonnenuntergang und ca. 5000 Kelvin etwa zur Mittagszeit variierende Farbtemperatur aufweist.
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Dieser Unterschied in der Farbtemperatur wird nicht nur subjektiv wahrgenommen, sondern führt wie medizinisch erwiesen, auch zu unterschiedlichen physiologischen Reaktionen beim Menschen insbesondere, was den Aufmerksamkeitsgrad, Ermüdungserscheinungen und dergleichen betrifft. Das Licht fungiert als wesentlicher Zeitgeber für die den zirkadianen Rhythmus bestimmende „innere Uhr” des Menschen.
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Vor diesem Hintergrund ist es aus dem Stand der Technik bekannt, in einer Arbeitsumgebung wie etwa in einem Büro oder eine Fabrikhalle, Leuchtmittel mit jeweils unterschiedlicher Beleuchtungsstärke und unterschiedlicher Farbtemperatur vorzusehen, welche dann gemäß einem vorgegebenen Programm über den Tag hinweg so angesteuert werden, dass das resultierende Lichtspektrum in vorteilhafter Weise auf den Arbeitsalltag der dort beschäftigten Personen abgestimmt ist. Sich hieraus ergebende Produktivitätsverbesserung und Steigerungen des Wohlbefindens wurden nachgewiesen.
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Nachteilig an solchen bekannten Beleuchtungssystemen ist, dass durch das starre Festhalten an einem vorgegebenen Ablauf keine Unterscheidung oder Reaktion auf sich ändernde Umstände vorgenommen werden kann. So ändert sich beispielsweise auch die Wahrnehmung des Lichtes des Beleuchtungssystems in Abhängigkeit von den Außenlichtverhältnissen, welche stark unterschiedlich sein können, je nachdem, ob es ein sonniger Tag ist oder ein Gewitter aufkommt. Auch die Anzahl der in einem Raum befindlichen Personen oder persönliche Vorlieben hinsichtlich der Beleuchtungssituation der einzelnen Personen werden im Stand der Technik nicht berücksichtigt. Insgesamt ist das System zu unflexibel, um auf diese und weitere veränderliche Randbedingungen einzugehen.
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Entsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, das aus dem Stand der Technik bekannte Beleuchtungssystem für ein Gebäude dahingehend weiterzuentwickeln, dass auf dynamische Anforderungsänderungen flexibel reagiert werden kann.
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Das obige Problem wird bezogen auf ein Beleuchtungssystem für ein Gebäude durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 und bezogen auf ein Verfahren zum Betrieb eines Beleuchtungssystems für ein Gebäude durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst.
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Wesentlich ist die Erkenntnis, dass durch eine zentralisierte Kontrolle über die Ansteuerung der Beleuchtungsanordnung des Beleuchtungssystems die Eingabe von Dynamikparametern – also von Parametern, welche nicht im Voraus bekannt sind, sondern sich aus der aktuellen Situation ergeben – ermöglicht wird und eine dynamische Anpassung der Ansteuerung der Beleuchtungsanordnung, insbesondere im Hinblick auf ein gewünschtes Soll-Lichtspektrum erreicht wird.
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Auf diese Art und Weise kann auf eine Vielzahl von veränderlichen Umständen reagiert werden, was eine Voraussetzung dafür darstellt, dass die vorher vorgenommene Abstimmung der eingestellten Lichteigenschaften durch diese veränderten Umstände nicht ins Leere läuft oder gar kontraproduktiv wird.
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Die bevorzugte Ausgestaltung gemäß dem Anspruch 2 sieht die Verwendung einer dedizierten elektronischen Ansteuerschnittstelle vor, um die Beleuchtungsanordnung von einer zentralen Kontrollinstanz ansteuern zu können.
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Wie aus den Ansprüchen 3 und 4 hervorgeht, kann diese Kontrollvorrichtung auch verschiedene Leuchtgruppen innerhalb der Beleuchtungsanordnung so ansteuern, dass erst durch die Überlagerung des Lichts der einzelnen Leuchtgruppen ein gewünschtes Soll-Lichtspektrum entsteht. Die elektronische Kontrollvorrichtung verfügt dabei über die Rechnerkapazität, um die hierfür notwendige Umrechnung vorzunehmen.
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Der Gegenstand des Anspruchs 5 betrifft die Möglichkeit, Benutzer direkt etwa über eine Tastaturbedienschnittstelle oder aber über elektronische Schnittstellen, die durch persönliche elektronische Geräte angesprochen werden können, auf das von der Beleuchtungsanordnung erzeugte Lichtspektrum einwirken zu können.
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Im Gegensatz dazu oder als Ergänzung betreffen die Ansprüche 6 und 7 die Möglichkeit, einen Anpassungswunsch einzugeben, welcher einen längeren oder zukünftigen Zeitraum betrifft, und zu hinterlegen, so dass im Endeffekt auch eine zeitlich variable Anpassung möglich ist.
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Neben dieser Dynamik, die sich durch Benutzereingaben im weitesten Sinne ergibt, sehen die Ansprüche 8, 10, 11 und 12 sowie 13 ferner vor, über Sensoren des Beleuchtungssystems selbst entweder Lageinformationen der Beleuchtungsanordnung oder aber Lichtverhältnisse außerhalb des Gebäudes oder auch die Anwesenheit sowie die Zahl von Personen in bestimmten Bereichen zu erfassen und hierauf dynamisch zu reagieren.
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Schließlich weist der Anspruch 14 darauf hin, dass eine solche dynamische Anpassung des Lichtspektrums des Beleuchtungssystems auch durch ein entsprechend erzeugtes Lichtsignal den anwesenden Personen kommuniziert werden kann. Hiermit wird bestätigt, dass vielleicht subjektiv nur geringfügig wahrgenommene Veränderungen der Lichtverhältnisse tatsächlich auf solch einer Ansteuerung beruhen und nicht etwa eingebildet sind.
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In der nur ein Ausführungsbeispiel wiedergebenden Zeichnung zeigt die
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1 ein Gebäude mit einem vorschlagsgemäßen Beleuchtungssystem in einer schematisch vereinfachten Darstellung,
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2 einen Farbtemperaturverlauf gemäß einem angepassten Soll-Lichtspektrum gegenüber dem Farbtemperaturverlauf von Tageslicht und
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3 einen Farbtemperaturverlauf eines Soll-Lichtspektrums, welcher gemäß einem konstanten Zeitunterschied gegenüber dem Farbtemperaturverlauf von Tageslicht angepasst wurde.
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Die 1 illustriert ein schematisch dargestelltes Gebäude 1 mit einem vorschlagsgemäßen Beleuchtungssystem. Dabei kann es sich im Sinne des Vorschlags um jedwedes Gebäude 1 handeln, ob nun überirdisch oder unterirdisch, in welchem künstliche Beleuchtung vorgesehen ist.
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Das vorschlagsgemäße Beleuchtungssystem für ein Gebäude 1 weist also eine Beleuchtungsanordnung 2 mit einstellbarem Lichtspektrum auf. Einstellbar ist das Lichtspektrum insbesondere hinsichtlich der Lichttemperatur und/oder der Lichtfarbe, wobei die Lichttemperatur wie eingangs definiert zu verstehen ist.
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Grundsätzlich umfasst die Einstellbarkeit des Lichtspektrums hier den gesamten Frequenzgang des Lichts, kann aber auch nur einzelne Abschnitte des Spektrums betreffen, wobei dann andere Abschnitte möglicherweise nicht einstellbar sind. Die reine und ausschließliche Änderung der Lichtstärke – wie etwa bei einem Dimmen oder Ein-Ausschalten der Beleuchtung insgesamt – ist nicht als Einstellung des Lichtspektrums im vorliegenden Sinne zu verstehen, sondern es fällt nur eine gezielte Einstellung der Spektralcharakteristik hierunter. Umgekehrt ist aber auch nicht notwendig, dass bei einer solchen Einstellung der Spektralcharakteristik die Lichtstärke konstant bleibt, sondern diese kann durchaus mit verändert werden.
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Unter dem Begriff der Beleuchtungsanordnung sind alle entsprechend ansteuerbaren Lichtquellen zu verstehen, welche auch verteilt und also zueinander beabstandet und sogar in unterschiedlichen Räumen angebracht sein können.
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Das vorschlagsgemäße Beleuchtungssystem umfasst ferner eine Kontrollvorrichtung 3, welche dazu eingerichtet ist, die Beleuchtungsanordnung 2 basierend auf einer zeitabhängigen Grundvorgabe zum Einstellen eines Soll-Lichtspektrums anzusteuern. Eine solche zeitabhängige Grundvorgabe kann in etwa darin bestehen, zu den Bürozeiten ein Lichtspektrum abzubilden, welches einem gemessenen oder fiktiven Lichtspektrum über einen Tagesverlauf entspricht. Außerhalb der Bürozeiten kann dann das Licht entweder ausgeschaltet werden oder auf ein konstantes oder ebenfalls variables Soll-Lichtspektrum eingestellt werden. Eine solche Grundvorgabe bezeichnet also eine vorprogrammierte, statisch abzuarbeitende Abfolge von einem Lichtspektrum, welches durch die Ansteuerung der Beleuchtungsanordnung 2 erreicht werden soll. Die Zeitvorgabe kann beispielsweise durch einen externen Zeitgeber 15 erfolgen, welcher in der 1 schematisch als Uhr dargestellt ist.
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Das vorschlagsgemäße Beleuchtungssystem ist nun dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem eine Eingabeschnittstelle 4 für Dynamikparameter umfasst und die Kontrollvorrichtung 3 dazu eingerichtet ist, das Soll-Lichtspektrum basierend auf den Dynamikparametern anzupassen. Diese Eingabeschnittstelle 4 kann nun entweder als Hardware oder Software manifestiert werden und bietet ganz allgemein die Möglichkeit, diese Dynamikparameter der Kontrollvorrichtung 3 zur Verfügung zu stellen. Diese Eingabeschnittstelle 4 kann, neben der Möglichkeit der Eingabe, auch der Übertragung von Daten ausgehend von der Kontrollvorrichtung 3 dienen und also auch der Ausgabe dienen. Allgemein bietet die Eingabeschnittstelle 4 Zugriff auf ein Kommunikationsmedium, welches sowohl drahtgebunden sein kann – wie beispielsweise ein Ethernet-Bus – oder aber auch drahtlos sein kann. Für beide Varianten kommen verschiedene Netzwerktopologien in Frage.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der 1 handelt es sich etwa bei der Kontrollvorrichtung 3 um einen Computer 3a, welcher eine Softwareschnittstelle 4a als Bestandteil der Eingabeschnittstelle 4 umfasst, über die er die genannten Dynamikparameter empfangen kann. Die vorschlagsgemäße Anpassung des Soll-Lichtspektrums kann nun darin bestehen, das Soll-Lichtspektrum ausschließlich basierend auf den Dynamikparametern zu erzeugen, so dass also die Grundvorgabe zumindest abschnitts- oder zeitweise vollständig übergangen wird, oder aber darin bestehen, das Soll-Lichtspektrum gemäß der Grundvorgabe zu modifizieren. Eine solche Modifikation könnte etwa darin bestehen, eine durch die Grundvorgabe bestimmte Lichttemperatur um einen konstanten Temperaturversatz anzuheben oder abzusenken oder das Soll-Lichtspektrum gemäß der Grundvorgabe durch eine signaltechnische Faltung mit einer Funktion zu modifizieren, was etwa eine Frequenzverschiebung des Soll-Lichtspektrums der Grundvorgabe bedeuten kann.
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Bevorzugt ist nun, dass das vorschlagsgemäße Beleuchtungssystem auch eine Ansteuerschnittstelle 5 zur Ansteuerung der Beleuchtungsanordnung 2 aufweist. Wiederum ist der Begriff der Ansteuerschnittstelle 5 weit zu verstehen, so dass es sich bei dieser sowohl um eine Softwareschnittstelle als auch um eine physikalische Ansteuermöglichkeit, wie etwa einen elektronischen Kommunikationskanal über eine drahtgebundene oder drahtlose Leitung, handeln kann. Grundsätzlich kann die Ansteuerschnittstelle 5 auch identisch zu der Eingabeschnittstelle 4 sein und weitergehend sogar einen Zugriff auf dasselbe Kommunikationsmedium bieten, beispielsweise einen Ethernet-Bus und hier also insbesondere denselben Ethernet-Bus.
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Bevorzugt ist, dass die Ansteuerschnittstelle 5 auf dem Digital Addressable Lighting Interface-Protokoll, welches auch als DALI abgekürzt wird, basiert. Dieses bietet die standardisierte Möglichkeit, einzelnen Leuchtmittel so anzusteuern, dass ihr Lichtspektrum gezielt verändert werden kann. Damit ist die Verwendung von herstellerunabhängigen Leuchtmitteln möglich, die alle dieselbe Schnittstelle zur Ansteuerung aufweisen.
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Weiter ist bevorzugt, dass die Beleuchtungsanordnung 2 des vorschlagsgemäßen Beleuchtungssystems mehrere Leuchtgruppen 6a–e mit jeweils unterschiedlichen Leuchteigenschaften umfasst, wobei hier insbesondere jeweils unterschiedliche Lichtfarbenbereiche in Frage kommen. Hiermit ist der Fall gemeint, dass jede einzelne Leuchtgruppe 6a–e aus einem oder mehreren Leuchtmitteln besteht, die nur in einem bestimmten Spektralbereich leuchten können, welcher gegenüber dem Soll-Lichtspektrum begrenzt ist. Hier ist nun wiederum besonders bevorzugt, dass die Kontrollvorrichtung 3 dazu eingerichtet ist, die Leuchtgruppen 6a–e jeweils einzeln und vorzugsweise über die Ansteuerschnittstelle 5 so anzusteuern, dass Licht gemäß dem Soll-Lichtspektrum durch eine Überlagerung von Licht der Leuchtgruppen 6a–e entsteht. Es kann also auf diese Weise Licht mit einem breiteren Lichtspektrum und vor allen Dingen Licht mit einem breiter einstellbaren Lichtspektrum erzeugt werden, als dies nur mit einer einzelnen Leuchtgruppe 6a–e möglich wäre. Die Kontrollvorrichtung 3 und hier insbesondere der Computer 3a führt die entsprechenden Algorithmen aus, um das durch die Überlagerung entstehende Soll-Lichtspektrum aus der Ansteuerung der einzelnen Leuchtgruppen 6a–e zu ermitteln und umgekehrt.
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Aus der 1 ist zu erkennen, dass in einem oberen Raum 7a von drei Räumen 7a–c des Gebäudes 1 vier Leuchtmittel vorhanden sind, welche in die drei Leuchtgruppen 6a–c aufgeteilt sind. Die erste Leuchtgruppe 6a besteht aus zwei, hier identisch angenommenen Leuchtmitteln, während die zweite und dritte Leuchtgruppe 6b, c aus jeweils einem Leuchtmittel besteht. Grundsätzlich kann jede Leuchtgruppe aus beliebig vielen Leuchtmitteln bestehen. Wenn nun – gemäß einer vereinfachten Annahme – die Leuchtmittel jeder Leuchtgruppe 6a–c ein im sichtbaren Bereich jeweils nicht-überlappendes Lichtspektrum erzeugen, dann kann ein bestimmtes Soll-Lichtspektrum, welches über das gesamte sichtbare Lichtspektrum eine Amplitude größer Null aufweist, durch eine Überlagerung des Lichts jeder einzelnen Leuchtgruppe 6a–c erzeugt werden. Hierfür müssen also alle Leuchtgruppen 6a–c angesteuert werden und zwar jeweils unterschiedlich.
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Im mittleren Raum 7b ist nur eine Leuchtgruppe 6d und im unteren 7c Raum ebenfalls nur eine Leuchtgruppe 6e vorhanden.
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Eine Weiterentwicklung dieser Ausführungsform sieht vor, dass die Dynamikparameter eine benutzerseitige Benutzervorgabe umfassen. Ein Benutzer greift also ein, indem er Dynamikparameter an die Kontrollvorrichtung 3 weitergibt, welche eine Anpassung des Soll-Lichtspektrums bewirken sollen. Diese Benutzervorgabe kann insbesondere benutzerspezifisch sein, sich also auf einen einzelnen Benutzer richten, der etwa durch die Kontrollvorrichtung 3 identifiziert und auch wiedererkannt werden kann. Eine Benutzervorgabe kann etwa darin bestehen, die Farbtemperatur gemäß der Grundvorgabe um einen bestimmten Wert zu erhöhen. Wenn diese Benutzervorgabe, wie bevorzugt ist, in der Kontrollvorrichtung 3 hinterlegt wird, kann sich bei einer anderen Gelegenheit der Benutzer einfach als solcher identifizieren und die Kontrollvorrichtung 3 berücksichtigt automatisch die benutzerspezifische Benutzervorgabe von diesem Benutzer.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Kontrollvorrichtung 3 dazu eingerichtet ist, aus der Benutzervorgabe jeweilige Ansteuerparameter für die Leuchtgruppen 6a–e zu berechnen, welche zum Erzeugen von Licht gemäß dem Soll-Lichtspektrum durch eine Überlagerung von Licht der Leuchtgruppen 6a–e geeignet sind. Das heißt, dass für den Fall, dass das Soll-Lichtspektrum ohnehin durch eine Überlagerung von Licht verschiedener Leuchtgruppen 6a–e entsteht, eine Anpassung des Soll-Lichtspektrums wiederum eine kompliziertere Berechnung dahingehend erforderlich machen könnte, wie diese Anpassung in einer Ansteuerung der Leuchtgruppen 6a–e umgesetzt werden kann. Durch das Vorsehen entsprechender Algorithmen in der Kontrollvorrichtung 3 kann diese diesen subjektiven Wunsch des Benutzers in entsprechende Ansteuerparameter umsetzen.
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Als Beispielanordnung für diesen Fall ist wieder der obere Raum 7a des Gebäudes 1 zu nennen, in welchem Licht sowohl durch die Leuchtgruppe 6a als auch durch die Leuchtgruppen 6b und 6c erzeugt wird und das entstehende Licht eine Überlagerung des Lichts aller drei Leuchtgruppen 6a–c ist.
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Eine Möglichkeit für eine Benutzervorgabe im oben beschriebenen Sinne besteht darin, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorzusehen, dass die Eingabeschnittstelle 4 eine Tastenbedienvorrichtung 8 umfasst. Diese ist vorliegend im Gebäude 1 im mittleren Raum 7b angeordnet und kann dazu verwendet werden, Dynamikparameter einzugeben.
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Weiter bevorzugt ist, dass die Eingabeschnittstelle eine Internetanbindung 10 und/oder eine Anbindung an ein insbesondere drahtloses Kommunikationsnetzwerk 11 umfasst. Die Internetanbindung 10 ermöglicht es etwa, dass ein Benutzer über ein internetfähiges Elektronikgerät wie einem Personal Digital Assistant (PDA) oder einem Smartphone Dynamikparameter zur Anpassung des Soll-Lichtspektrums an die Kontrollvorrichtung 3 überträgt. Das kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn der Benutzer nicht im oder in der Nähe des Gebäudes 1 ist oder aber grundsätzlich ein – eventuell nur – internetfähiges Gerät zur Eingabe benutzen möchte. Ebenso ist aber die Verwendung eines lokalen Kommunikationsnetzwerks 10 möglich, worunter insbesondere ein WLAN fallen würde.
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Vorzugsweise umfasst die Kontrollvorrichtung 3 einen Datenspeicher 11 zur Ablage von Dynamikparametern als Speicherparameter und ist dazu eingerichtet, das Soll-Lichtspektrum basierend auf den Speicherparametern anzupassen. Die Kontrollvorrichtung 3 kann sich also die Dynamikparameter merken und über längere Zeit – auch nach einem Herunterfahren oder einem Neustart der Kontrollvorrichtung 3 – berücksichtigen. Hier können die Speicherparameter eine zeitabhängige Anpassungsvorgabe umfassen. Das kann bedeuten, dass die Dynamikparameter nur für eine bestimmte Zeit gültig sein sollen oder aber unterschiedliche Zeiträume für die gewünschte Anpassung vorsehen. Es könnte also eine solche zeitliche Anpassungsvorgabe vorsehen, dass für die nächsten zwei Stunden die Lichttemperatur um etwa 500 Kelvin erhöht werden sollen gegenüber der Grundvorgabe und für die zwei Stunden, die darauf folgen, im Gegenzug um 500 Kelvin abgesenkt werden soll. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Anpassungsvorgabe eine Zeitabhängigkeit über einen Zeitraum von 24 Stunden aufweist. Das bedeutet, dass über einen gesamten Tag hinweg angegeben werden kann, wie das Soll-Lichtspektrum gegenüber der Grundvorgabe entweder verändert werden soll oder durch die zeitabhängige Anpassungsvorgabe vollständig ersetzt werden soll.
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In diesem Zusammenhang zeigt 2 einen normalen Tageslichtverlauf 12 eines Soll-Lichtspektrums gemäß der Grundvorgabe, ausgehend davon, dass über zwölf Stunden Tageslicht vorhanden ist. Das Tageslicht fängt gemäß einem angenommenen Sonnenaufgang um 6:00 Uhr morgens bei ca. 2000 Grad Kelvin Lichttemperatur an und steigt bis 12:00 Uhr mittags auf eine Lichttemperatur von ca. 5000 Grad Kelvin, bevor es bis zum angenommenen Sonnenuntergang um 6:00 Uhr nachmittags wieder auf eine Lichttemperatur von 2000 Grad Kelvin herabsinkt. Für die Zeit zwischen Sonnenuntergang und Sonnenaufgang wird Licht mit geringer Leuchtstärke mit einer Grundlichttemperatur von 2000 Grad Kelvin erzeugt. Diese Farbtemperaturen – insbesondere für die Grundlichttemperatur – sind nur beispielhaft zu verstehen. Gemäß dem Tageslichtverlauf 12 wird auch eine Veränderung der Lichtstärke der Beleuchtungsanordnung 2 vorgenommen, die hier aber nicht dargestellt ist und in ihrer Veränderung der Stärke der vom Sonnenlicht gemachten Veränderung von ca. 1000 Lux bis zu ca. 100.000 Lux nicht entspricht, sondern nur eine deutlich moderatere Erhöhung von Sonnenaufgang zum Mittag und einer entsprechenden Absenkung zum Sonnenuntergang darstellt.
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Die zeitabhängige Anpassungsvorgabe besteht nun darin, dass sie zu einem angepassten Soll-Lichtspektrumsverlauf 13a führt, welcher zwar immer noch qualitativ der Schwankung des Tageslicht-Grundvorgabe 12 entspricht, aber eine geringere Amplitude der Veränderlichkeit gegenüber der angenommenen mittleren Lichttemperatur von ca. 3000 Grad Calvin aufweist. Die Amplitude der Schwankung um einen angenommenen Durchschnittswert wird also um einen vorgegebenen, vorzugsweise konstanten, Faktor reduziert.
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Eine weiter entwickelte bevorzugte Ausführungsform sieht nun auch vor, dass das Soll-Lichtspektrum gemäß der Grundvorgabe einem Tageslichtverlauf 12 über vierundzwanzig Stunden entspricht. Hier ist als zeitabhängige Anpassungsvorgabe ein zum Tageslichtverlauf 12 um einen im Wesentlichen konstanten Zeitunterschied versetzter Soll-Lichtspektrumsverlauf 13b vorgesehen. Die 3 stellt den bekannten Tageslichtverlauf 12 einen solchen um einen im Wesentlichen konstanten Zeitunterschied versetzten Soll-Lichtspektrumsverlauf 13b gegenüber, wobei hier wiederum ausschließlich die Lichttemperatur dargestellt ist und darüber hinaus auch ein spezieller Verlauf der Lichtstärke vorgesehen sein kann. Wie man erkennt, entspricht das Soll-Lichtspektrum der zeitabhängigen Anpassungsvorgabe einer Verschiebung des Tageslichtverlaufs 12 um zwölf Stunden, so dass hier also gewissermaßen Tag und Nacht vertauscht werden.
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Ein solcher versetzter Tageslichtverlauf 12 kann in einer künstlichen Umgebung nützlich sein, wie sie in der 1 beispielhaft für den unteren Raum 7c im Gebäude 1 dargestellt ist. Wenn in einem solchen Raum oder etwa in einem Zoo nachtaktive Tierarten gehalten werden, dann besteht normalerweise das Problem, dass diese Tiere zu den regulären Besuchszeiten schlafen oder jedenfalls nicht aktiv sind. Indem für diese nun ein entsprechend versetzter Tageslichtverlauf bereitgestellt wird, tritt hier eine Verschiebung des Tag/Nacht-Zyklus ein, so dass sie zu den Besuchszeiten auf die Nacht eingestellt sind und deshalb aktiv sind. Andere Anwendungsfälle dieser Ausführungsform stellen Arbeits- oder Aufenthaltsräume für Personen im Schichtdienst ein, wodurch die Eingewöhnung auf veränderte Aktivitätszeiten erleichtert werden kann.
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Bevorzugt ist weiterhin, dass die Dynamikparameter Ortsdaten der Beleuchtungsanordnung 2 umfassen, wobei vorzugsweise diese Ortszeiten eine Relativpositionsangabe der Beleuchtungsanordnung 2 zu Tageslichtquellen 14a, b umfassen. Aus der 1 geht hervor, dass die Leuchtmittel der Leuchtgruppe 6a in einem geringeren Abstand zur Tageslichtquelle 14a im oberen Raum 7a angeordnet sind, als das Leuchtmittel der Leuchtgruppe 6d zur Tageslichtquelle 15b im mittleren Raum 7b. Hier bietet es sich an, auf diese Relativpositionsangabe durch eine Anpassung des Soll-Lichtspektrums, welches durch das Leuchtmittel erzeugt wird, zu reagieren. Die hier fraglichen Ortsdaten können aber auch jedwede andere, für die Lichterzeugung oder das Lichtempfinden relevante Angaben umfassen wie etwa eine Relativpositionsangabe zu weiteren, von der Kontrollvorrichtung 3 nicht ansteuerbaren künstlichen Lichtquellen wie Computerbildschirmen, Projektoren und sonstigen Maschinen.
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Es ist bekannt, dass Licht nicht nur im sichtbaren Bereich eine psychologische und physiologische Wirkung entfaltet, sondern auch im nicht sichtbaren Bereich, also im Infrarotbereich und/oder im ultravioletten Bereich. Um auch auf diese Effekte Einfluss zu nehmen, ist es bevorzugt, dass das Lichtspektrum der Beleuchtungsanordnung 2 auch im Infrarotbereich und/oder im Ultraviolettbereich einstellbar ist und das Soll-Lichtspektrum auch eine Vorgabe im Infrarotbereich und/oder im Ultraviolettbereich umfasst. Auf diese Weise ist es nicht nur möglich, durch die Grundvorgabe vorteilhafte Wirkungen bei den im Gebäude 1 anwesenden Personen hervorzurufen, sondern diesen Effekt auch dynamisch anpassen zu können. Der Ultraviolettbereich im vorliegenden Sinne liegt zwischen den Wellenlängen von 100 nm bis 380 nm, wohingegen unter dem Infrarotbereich der Frequenzbereich zwischen 0,78 um und 3 um zu verstehen ist.
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Diese physiologische Wirkung von Licht allgemein und von Licht im Ultraviolett- oder Infrarotbereich im Speziellen betrifft aber nicht nur Menschen und Tiere, sondern auch Pflanzen. Entsprechend kann die erfindungsgemäße Anpassung des Soll-Lichtspektrums auch für die Aufzucht von Nutzpflanzen eingesetzt werden, was sich insbesondere dann anbietet, wenn es sich bei dem Gebäude 1 um ein Gewächshaus o. dgl. handelt.
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Auch bei Pflanzen ist es so, dass es nicht unbedingt universell „ideale” Lichtbedingungen für die jeweilige Pflanze gibt, sondern vielmehr verschiedene Lichtspektren verschiedene Prozesse beim Wachstum der Pflanze und ihrer Früchte jeweils beschleunigen oder verlangsamen und im Extremfall sogar auslösen oder verhindern können. In diesem Zusammenhang kann also die Anpassung des Soll-Lichtspektrums basierend auf den Dynamikparametern dazu dienen, die physiologischen Prozesse von Pflanzen derart zu beeinflussen, dass etwa eine Erntereife zu einem gewünschten, definierten Zeitpunkt erreicht wird.
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Die entsprechende Eingabe – entweder als ausdrückliche Bestimmung der Anpassung oder als gewünschter Reife-Zeitpunkt, aus dem dann die Anpassung berechnet wird – der Dynamikparameter könnte über eine Tastenbedienvorrichtung 8 wie oben bereits beschrieben erfolgen oder über einen entfernten Computer, welcher mit der Eingabeschnittstelle 4 in Kommunikation steht, potentiell auch über die Internetanbindung 9. Dabei kommt nicht nur in Frage, dass der entfernte Computer einfach nur eine manuelle Eingabe des jeweiligen Benutzers an die Eingabeschnittstelle 4 übermittelt, vielmehr kann ein auf dem entfernten Computer laufender Softwareprozess auch automatisch und ohne manuelle Eingabe Dynamikparameter an die Eingabeschnittstelle 4 übermitteln. Hier wäre etwa die Möglichkeit zu nennen, dass der Softwareprozess aktuelle oder projizierte Marktpreise der jeweiligen Ernteprodukte erhält oder ermittelt und darauf basierend einen gewünschten Erntezeitpunkt bestimmt. In Abhängigkeit von diesem Erntezeitpunkt können dann Dynamikparameter berechnet und an die Eingabeschnittstelle 4 übertragen werden, welche eine möglichst punktgenaue Reife der Nutzpflanzen bzw. ihrer zu erntenden Früchte durch das resultierende Lichtspektrum gewährleisten sollen.
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Eine weitere Möglichkeit, Dynamikparameter zur Verfügung zu stellen, besteht darin, dass gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das Beleuchtungssystem eine Sensoranordnung 16 zur Erzeugung von Dynamikparametern umfasst, zu welchen Dynamikparametern dann insbesondere Sensordaten zählen. Eine solche Sensoranordnung 16 kann einen Lichtsensor 17 umfassen, welcher in einem Außenbereich 18 des Gebäudes 1 angeordnet ist. Der Lichtsensor 17 kann auf Änderungen der Außenlichtverhältnisse reagieren, was etwa bedeuten kann, Verschiebungen der Lichttemperatur des Außenlichts durch die Beleuchtungsanordnung 2 entweder kompensiert oder aber nachgebildet werden.
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Unter einem solchen Lichtsensor 17 wäre etwa auch ein drahtloses Spektrometer zu verstehen, da ein solches Spektrometer die Intensität elektromagnetischer Wellen über die Frequenz und damit regelmäßig auch von Licht im sichtbaren Bereich misst. Da es drahtlos ist, ist es – mittelbar oder unmittelbar – über ein drahtloses Kommunikationsmedium mit der Eingabeschnittstelle 4 verbunden.
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Weiter kann die Sensoranordnung 16 Personensensoren 19a–c zur Erfassung und/oder Identifizierung von Personen umfassen, wobei vorzugsweise die Sensordaten der Personensensoren 19a–c angeben, ob eine Person in einem jeweiligen Sensorgebiet 20a–c anwesend ist. Für solche Personensensoren 19a. c kommen etwa Bewegungssensoren o. dgl. in Frage. Ferner können die Sensordaten solcher Personensensoren 19a–c auch dazu eingerichtet sein, eine in einem jeweiligen Sensorgebiet 20a–c anwesende Person zu identifizieren. Unter einem Sensorgebiet 20a–c ist das Gebiet zu verstehen, in welchem der Personensensor 19a–c die Erfassung der entsprechenden Daten vornehmen kann. Die Identifizierung einer Person in einem Sensorgebiet 20a–c kann etwa auf Basis von Radio-Frequency Identification (RFID) oder aber durch eine Bluetooth-Erkennung oder die Erkennung eines anderen Identifikators eines drahtlosen Kommunikationsgeräts der betreffenden Person erfolgen. In diesem Zusammenhang kommt insbesondere die sogenannte Nahfeldkommunikation (Near Field Communication) in Betracht.
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Als Weiterentwicklung dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Personensensoren 19a–c dazu eingerichtet sind, Bewegungsdaten von im jeweiligen Sensorgebiet 20a-c anwesenden Personen zu erfassen und in den Sensordaten abzubilden. Es könnte etwa der Personensensor 19a im oberen Raum 7a die Person 21 in seinem Sensorgebiet 20a erfassen und identifizieren. Wenn nun der Personensensor 19a die Person 21 in seinem Sensorgebiet 20a nicht mehr erfasst, aber dafür der Personensensor 19b nun dieselbe Person 21 in seinem Sensorgebiet 20b erfasst, dann entspricht dies einer Bewegungsinformation bzw. Bewegungsdaten der Person 21 insofern, als dass diese erkennbar vom oberen Raum 7a in den mittleren Raum 7b des Gebäudes 1 (bzw. in das jeweilige Sensorgebiet 20a, b) getreten ist.
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Hier kann nun die Kontrollvorrichtung 3 dazu eingerichtet sein, basierend auf diesen Bewegungsdaten das Soll-Lichtspektrum anzupassen. Wenn also insbesondere im Raum 7a eine auf die Person 21 bezogene benutzerspezifische Benutzervorgabe zur Anpassung des Soll-Lichtspektrums angewandt wurde, dann kann die Ansteuerung der Beleuchtungsanordnung 2 im oberen Raum 7a – entsprechend den Leuchtgruppen 6a–c – gemäß dieser Anpassung aufgehoben und stattdessen diese Anpassung auf die Ansteuerung der Beleuchtungsanordnung 2 im mittleren Raum 7b – entsprechend der Leuchtgruppe 6d – angewandt werden. Auf dies Weise folgt die Anpassung gemäß der benutzerspezifischen Benutzervorgabe der Bewegung der Person 21.
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Diese Variante wird dadurch speziell konkretisiert, dass bevorzugt das Gebäude 1 eine Mehrzahl von Beleuchtungsbereichen 22a–c aufweist, wobei die Beleuchtungsanordnung 2 dazu eingerichtet ist, in den Beleuchtungsbereichen 22a–c jeweils unabhängig Licht mit einstellbarem Lichtspektrum zu erzeugen und wobei die Personensensoren 19a–c dazu eingerichtet sind, die Anwesenheit von Personen in einem jeweiligen Beleuchtungsbereich 22a–c zu erfassen. Dabei muss, wie vorliegend, das jeweilige Sensorgebiet 20a–c nicht den gesamten Beleuchtungsbereich 22a–c sondern nur einen Teil davon erfassen, da schon aus technischen Gründen in der Regel Licht einen größeren Bereich bestrahlt als durch einen Personensensor 19a–c sinnvoll abgedeckt werden kann. Vorzugsweise sind die Sensordaten der Personensensoren 19a–c weiter dazu eingerichtet, Personen in dem jeweiligen Beleuchtungsbereich 22a–c zu identifizieren.
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Die bevorzugten Ausgestaltungen mit Personensensoren 19a–c sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn verschiedene Beleuchtungsbereiche 22a–c im Gebäude 1, die wie im vorliegenden Fall verschiedenen Räumen 7a–c entsprechen können, über einen Tagesablauf unterschiedlich stark ausgelastet sind. Denkbar sind hier insbesondere Besprechungsräume in Bürogebäuden, welche meist nur zeitweilig, dann aber von einer größeren Anzahl von Personen benutzt werden. Indem etwa auf die Einstellung eines möglicherweise energieintensiven Soll-Lichtspektrums, welches aber für die Aufmerksamkeit förderlich ist, verzichtet wird, wenn der dem Besprechungsraum entsprechende Beleuchtungsbereich nicht benutzt wird, lassen sich Energieeinsparungen verwirklichen. Umgekehrt kann auch darauf reagiert werden, wenn sich in einem normalerweise nur von wenigen Personen betretenen Beleuchtungsbereich kurzzeitig eine größere Anzahl von Personen aufhalten.
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Schließlich kann die Kontrollvorrichtung 3 dazu eingerichtet sein, die Beleuchtungsanordnung 2 so anzusteuern, dass die Beleuchtungsanordnung 2 ein Aktivitätssignal erzeugt. Die Erzeugung des Aktivitätssignals kann vorzugsweise periodisch erfolgen. Ein solches Aktivitätssignal kann etwa in einer charakteristischen auffälligen Veränderung des Lichtspektrums und insbesondere der Lichttemperatur bestehen. Das Aktivitätssignal ist markant und leicht erkennbar und zeigt den anwesenden Personen, dass eine aktive Ansteuerung der Beleuchtungsanordnung 2 und ein Einstellen des Soll-Lichtspektrums erfolgt. Dies zu kennzeichnen kann deshalb wichtig sein, weil ansonsten geringfügige oder als geringfügig wahrgenommene Änderungen einer fälschlicherweise konstant angenommenen Lichtcharakteristik zu Irritationen führen können und womöglich gar auf Fehlwahrnehmungen zurückgeführt werden. Das Aktivitätssignal zeigt, dass diese Veränderung tatsächlich vorhanden und gewollt ist.
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Das vorschlagsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Beleuchtungssystems für ein Gebäude 1, insbesondere eines vorschlagsgemäßen Beleuchtungssystems, umfasst den Empfang von Dynamikparametern über eine Eingabeschnittstelle 4, das Anpassen eines auf einer zeitabhängigen Grundvorgabe basierenden Soll-Lichtspektrums basierend auf den Dynamikparametern und das Ansteuern einer Beleuchtungsanordnung 2 zum Einstellen des angepassten Soll-Lichtspektrums.
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Bevorzugte Ausführungsformen des vorschlagsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den bevorzugten Ausführungsformen des vorschlagsgemäßen Beleuchtungssystems.
