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Die Erfindung betrifft eine Lichterzeugungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Lichterzeugungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9, eine Lichterzeugungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 sowie ein Verfahren zum Ansteuern eines Bildschirms gemäß Anspruch 12.
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Aus dem Stand der Technik sind Leuchten bekannt, die zu ästhetischen Zwecken oder zur Erhöhung des Wohlbefindens eines Benutzers Licht mit einem fest eingestellten Wellenlängenspektrum erzeugen.
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Das von der vorliegenden Erfindung zu lösende Problem besteht darin, auf möglichst einfache Weise eine individualisierbare Lichterzeugung zu ermöglichen.
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Dieses Problem wird durch die Bereitstellung einer Lichterzeugungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, der Lichterzeugungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9, der Lichterzeugungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
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Danach wird eine Lichterzeugungsvorrichtung bereitgestellt, die einen Bildschirm zur Erzeugung von Licht aufweist und zudem umfasst:
- – eine Eingabeeinheit, über die durch einen Benutzer ein gewünschtes Wellenlängenspektrum (z.B. eine Farbe oder ein Farbgemisch) sowie ein gewünschter zeitlicher Verlauf der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums des von dem Bildschirm erzeugten Lichts eingebbar und/oder auswählbar ist; und
- – eine Steuereinheit zur Steuerung des Bildschirms, die in Abhängigkeit von einer über die Eingabeeinheit erfolgten Eingabe das Wellenlängenspektrum sowie den zeitlichen Verlauf der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums des von dem Bildschirm erzeugten Lichts steuert.
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Mittels der erfindungsgemäßen Lichterzeugungsvorrichtung kann über einen Bildschirm eine individualisierte Lichterzeugung realisiert werden, die beispielsweise ästhetischen Zwecken oder zur Steigerung des Wohlbefindens eines Benutzers dienen kann. Insbesondere können mit der Eingabeeinheit zeitliche Verläufe der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums vorgegeben oder ausgewählt werden, die Sequenzen von längeren Abschnitten (z.B. jeweils mit einer Dauer von mindestens einer Minute oder mindestens fünf Minuten) enthalten, wobei während dieser Abschnitte die Intensität und/oder das Wellenlängenspektrum des vom Bildschirm erzeugten Lichts zumindest näherungsweise konstant ist.
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Beispielsweise wird die Lichterzeugungsvorrichtung so benutzt, dass ihr Licht in Richtung auf den Benutzer (insbesondere in Richtung des Kopfes des Benutzers) abstrahlt; insbesondere, um Einfluss auf den Tages- und Nachtrhythmus des Benutzers zu nehmen. Denkbar ist, dass das Licht der Lichterzeugungsvorrichtung genutzt wird, um den Benutzer in besonderen Lebenssituationen (etwa während einer Reise) zu unterstützen oder allgemein zur Unterstützung seiner Gesundheit im Einklang mit seinem chronobiologischen Rhythmus. Insbesondere kann der Bildschirm so angesteuert werden, dass er Licht mit Wellenlängen im Bereich von 415 bis 430 nm, insbesondere zumindest im Wesentlichen monochromatisches Licht bei 415 nm, erzeugt. Dieses Licht ist geeignet, einen speziellen Rezeptortyp („vierter Rezeptor“) im unteren Bereich der Netzhaut eines Menschen anzusprechen, dessen Signale sich möglicherweise insbesondere auf die Steuerung des Schlaf-Wach-Rhythmus auswirken.
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Der Bildschirm der Lichterzeugungsvorrichtung ist insbesondere ein LCD-, OLED- oder Plasmabildschirm. Die Eingabeeinheit umfasst z.B. eine grafische Benutzeroberfläche, die auf dem Bildschirm der Lichterzeugungsvorrichtung dargestellt wird und über die die Eingabe bezüglich des Wellenlängenspektrums sowie des zeitlichen Verlaufs der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums erfolgen kann. Insbesondere handelt es sich bei dem Bildschirm um einen Touchscreen (etwa eines mobilen Endgerätes, s.u.), so dass die Eingabe direkt über den Bildschirm erfolgen kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist über die Eingabeeinheit ein Ankunftsort und eine Ankunftszeit einer Reise eingebbar oder auswählbar, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem eingegeben Ankunftsort und der Ankunftszeit das Wellenlängenspektrum sowie den zeitlichen Verlauf der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums des von dem Bildschirm erzeugten Lichts zu steuern. Denkbar ist auch, dass auch der Abfahrtsort und die Abfahrtszeit eingegeben werden.
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Beispielsweise steuert die Steuereinheit den Bildschirm derart, dass zeitlich nacheinander mindestens zwei verschiedene Wellenlängenspektren erzeugt werden, die unterschiedlichen Farbtemperaturen zugeordnet sind. Denkbar ist hierbei, dass die Abfolge der unterschiedlichen Wellenlängenspektren einen Tag-Nacht-Wechsel (oder umgekehrt einen Nach-Tag-Wechsel) simuliert, der von dem tatsächlichen Lichtverhältnissen abweicht. Dies hat insbesondere den Sinn, den Benutzer etwa auf einem Langstreckenflug an eine andere Zeitzone zu gewöhnen. Beispielsweise enthält der Zeitverlauf eine Aufwachphase (Weckphase), in der der Bildschirm Licht mit einem hohen Blauanteil abstrahlt, z.B. um die Melatoninausschüttung zu reduzieren. Zusätzlich oder alternativ könnte der Zeitverlauf des vom Bildschirm erzeugten Lichts eine Phase umfassen, in der er warmes Licht geringerer Intensität erzeugt, um die Aktivität des Körpers des Benutzers zu dämpfen und den Einschlafvorgang zu unterstützen.
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Denkbar ist auch, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, den Bildschirm so anzusteuern, dass dieser periodisch für eine durch eine Eingabe des Benutzers festgelegte Zeitdauer Licht im blauen Spektralbereich erzeugt. Dies kann z.B. dazu dienen, einem Ermüden des Benutzers entgegenzuwirken, d.h. seinen normalen Ermüdungszeitpunkt zu verschieben. Beispielsweise könnte in periodischen Intervallen von etwa 20–25 Minuten jeweils eine mehrminütige (z.B. 3-minütige) Abgabe von blauem Licht (etwa in dem o.g. Spektralbereich von 415 bis 430 nm erfolgen. Hierdurch könnte einer Melatoninausschüttung entgegengewirkt oder diese sogar unterdrückt werden, so dass sich der natürliche Ermüdungszeitpunkt verschiebt. Die Steuereinheit der erfindungsgemäßen Lichterzeugungsvorrichtung würde jeweils nach Ablauf der Intervalle ohne Abgabe des blauen Lichts (während der der Bildschirm z.B. dunkel ist) den Bildschirm aktivieren.
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Möglich ist auch, dass mittels der erfindungsgemäßen Lichterzeugungsvorrichtung der Ermüdungszeitpunkt (und damit der Einschlafzeitpunkt) vorverlegt wird. Dies könnte z.B. dadurch erfolgen, dass der Bildschirm für eine vorgebbare Dauer (z.B. 5–10 Minuten) Licht geringer Intensität und mit hohem Rotanteil (etwa mit einer Farbtemperatur von 2500 K) abstrahlt und auf diese Weise gewissermaßen einen Sonnenuntergang simuliert. Dieses Licht könnte die Melatoninausschüttung unterstützen und den Körper beruhigen.
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Denkbar ist auch eine über einen längeren Zeitraum (z.B. mehrere Monate) andauernde Lichterzeugung, wobei jeweils nach längeren Intervallen (z.B. nach jeweils einem Tag) für eine gewisse Zeitdauer (z.B. 30 Minuten, etwa jeweils um die Mittagszeit) Licht eines bestimmten Spektralbereichs (etwa blaues Licht) erzeugt wird. Dies kann z.B. dazu beitragen, einer mit Lichtmangel (etwa in weit nördlichen oder weit südlichen Ländern mit durchschnittlich relativ wenig Sonnenlicht oder bei längeren Tätigkeiten in geschlossenen Räumen ohne Tageslicht) in Verbindung stehenden Depression vorzubeugen.
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In einer anderen Variante erfolgt eine kürzere (z.B. 15-minütige) Exposition des Benutzers mit Licht im blauen Spektralbereich, was zu erhöhter Aufmerksamkeit und Konzentrationsfähigkeit des Benutzers beitragen kann.
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Denkbar ist auch, dass die Steuereinheit mindestens zwei Programme mit jeweils einem vorgegebenen Wellenlängenspektrum sowie einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums des von dem Bildschirm erzeugten Lichts aufweist, wobei durch den Benutzer über die Eingabeeinheit eines der Programme auswählbar ist. Die Programme realisieren insbesondere die oben erwähnten Anwendungen, so dass vom Benutzers nicht verlangt wird, dass er ein konkretes Wellenlängenspektrum oder einen konkreten zeitlichen Verlauf eingibt, sondern die Eingabe des Wellenlängenspektrums und des zeitlichen Verlaufs über die Auswahl eines der von der Steuereinheit zur Verfügung gestellten Programms erfolgt.
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Die Eingabeeinheit und die Steuereinheit sind insbesondere durch eine programmierte elektronische Komponente ausgebildet, wobei die elektronische Komponente selbstverständlich auch zur Ausführung weiterer Funktionen ausgebildet und/oder programmiert sein kann. So ist die erfindungsgemäße Lichterzeugungsvorrichtung in Form eines mobilen Endgerätes (etwa eines Smartphones, eines Tablets oder eines tragbaren Audio-und/oder Videoplayers), eines Computers oder eines Fernsehers ausgebildet, d.h. die Eingabeeinheit und die Steuereinheit sind jeweils durch entsprechende Programmierung einer elektronischen Komponente dieser Geräte realisiert. Der Bildschirm des Gerätes ist gleichzeitig der Bildschirm der Lichterzeugungsvorrichtung.
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Denkbar ist auch, dass die erfindungsgemäße Lichterzeugungsvorrichtung in ein Fahrzeug integriert ist, wobei sich der Begriff „Fahrzeug“ auf sämtliche Verkehrsmittel bezieht, also beispielsweise Landfahrzeuge (insbesondere PKWs) oder Luftfahrzeuge (insbesondere Flugzeuge). Der Bildschirm der Lichterzeugungsvorrichtung ist insbesondere in eine Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes integriert, wobei der Bildschirm z.B. auch zur Wiedergabe von Informationen oder Filmen dient. Insbesondere handelt es sich bei dem Bildschirm der Lichterzeugungsvorrichtung um einen bereits in dem Sitz vorhandenen Bildschirm, wobei die Eingabeeinheit und die Steuereinheit (z.B. in Form eines programmierten Bausteines) ergänzt werden. Denkbar ist, dass die die Eingabeeinheit und die Steuereinheit ebenfalls in den Fahrzeugsitz integriert sind. Möglich ist jedoch auch, dass die Steuereinheit zentral angeordnet und z.B. auch zum Ansteuern mehrerer Bildschirme ausgebildet ist.
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Die erfindungsgemäße Lichterzeugungsvorrichtung kann jedoch auch als ein Gerät ausgebildet sein, das nur der vorgebbaren Lichterzeugung dient. Insbesondere bei einem derartigen Gerät können die Größe und/oder das Design des Bildschirms von konventionellen Bildschirmen abweichen. So muss der Bildschirm der Lichterzeugungsvorrichtung keine rechteckige Kontur aufweisen, sondern kann z.B. rund oder oval gestaltet sein.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Lichterzeugungsvorrichtung eine Befestigungsvorrichtung zum Befestigen der Lichterzeugungsvorrichtung an dem Benutzer umfasst. Beispielsweise ist die Befestigungsvorrichtung zum Befestigen der Lichterzeugungsvorrichtung am Kopfe des Benutzers ausgebildet, so mittels ihres Bildschirms im Wesentlichen das Gesicht des Benutzers bestrahlt werden kann.
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Möglich ist auch, dass Angaben über das zu erzeugende Wellenlängenspektrum und den zeitlichen Verlauf bereits in der Steuereinheit gespeichert sind. Denkbar ist insbesondere, dass der Ankunftsort und die Ankunftszeit einer Reise bereits in der Steuereinheit gespeichert sind, etwa bei einer in einem Flugzeug angeordneten Lichterzeugungsvorrichtung (s.u.). Entsprechend betrifft die Erfindung in einem zweiten Aspekt auch eine Lichterzeugungsvorrichtung mit einem Bildschirm zur Erzeugung von Licht und mit einer Steuereinheit zur Steuerung des Bildschirms, wobei in dieser Variante die oben beschriebene Eingabeeinheit nicht zwingend vorhanden sein muss.
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Die Steuereinheit ist gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung jedoch so ausgebildet, dass sie die den zeitlichen Verlauf der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums des von dem Bildschirm erzeugten Lichts derart steuert, dass das vom Bildschirm abgegebene Licht während eines ersten Zeitintervalls eine erste (z.B. konstante) Intensität und ein erstes (z.B. konstantes) Wellenlängenspektrum (z.B. bläuliches Licht) aufweist und während eines zweiten Zeitintervalls eine zweite (z.B. konstante) Intensität und ein zweites (z.B. konstantes) Wellenlängenspektrum (etwa weniger bläuliches, z.B. rötliches Licht) aufweist, wobei die erste Intensität von der zweiten Intensität und/oder das erste Wellenlängenspektrum von dem zweiten Wellenlängenspektrum verschieden ist und das erste und das zweite Zeitintervall jeweils mindestens eine Minute andauert.
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Insbesondere handelt es sich bei dem ersten Zeitintervall also um eine Weckphase, die nach Ablauf einer bestimmten Flugdauer beginnt, wobei das vom Bildschirm erzeugte Licht eine erhöhte Farbtemperatur (etwa über 3500 K, 4000 K oder 4500 K) aufweist. Bei dem zweiten Zeitintervall handelt es sich z.B. um eine Einschlafphase, die ebenfalls nach Ablauf einer bestimmten Flugdauer beginnt, wobei hier das vom Bildschirm erzeugte Licht eine niedrigere Farbtemperatur (etwa weniger als 3500 K, 2500 K oder 2000 K) aufweist.
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Allgemein betrifft die Erfindung auch eine Lichterzeugungsvorrichtung mit einem Bildschirm zur Erzeugung von Licht und mit einer Steuereinheit zur Steuerung des Bildschirms, die den zeitlichen Verlauf der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums des von dem Bildschirm erzeugten Lichts derart steuert, dass nach Ablauf einer ersten vorgebbaren Dauer die Farbtemperatur des von dem Bildschirm erzeugten Lichts erhöht wird und/oder nach Ablauf einer zweiten vorgebbaren Dauer die Farbtemperatur des von dem Bildschirm erzeugten Lichtes reduziert wird.
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Des Weiteren umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zum Ansteuern eines Bildschirms, insbesondere einer wie oben beschriebenen Lichterzeugungsvorrichtung, wonach nach Ablauf einer ersten vorgebbaren Dauer (z.B. zu einer vorgebebenen Weckzeit) die Farbtemperatur des von dem Bildschirm erzeugten Lichts erhöht wird und/oder nach Ablauf einer zweiten vorgebbaren Dauer (z.B. zu einem vorgegebenen Beginn einer Ruhezeit) die Farbtemperatur des von dem Bildschirm erzeugten Lichtes reduziert wird.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Ansteuern eines Bildschirms, insbesondere einer wie oben beschriebenen Lichterzeugungsvorrichtung, mit den Schritten:
- – Vorgeben und/oder Auswählen eines gewünschten Wellenlängenspektrums sowie eines gewünschten zeitlichen Verlaufs der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums des von dem Bildschirm erzeugten Lichts; und
- – Ansteuern des Bildschirms derart, dass dieser gemäß dem vorgegebenen Wellenlängenspektrum sowie dem vorgegebenen zeitlichen Verlauf der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums Licht erzeugt.
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Das Wellenlängenspektrums sowie eines gewünschten zeitlichen Verlaufs der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums wird insbesondere im Hinblick auf eine der oben erläuterten Anwendungen des von dem Bildschirm generierten Lichtes vorgegeben. Das Vorgeben des Wellenlängenspektrums sowie des gewünschten zeitlichen Verlaufs der Intensität und/oder des Spektrums erfolgt z.B. durch Auswahl aus einer Liste vorgegebener Werte oder durch Auswahl eines Programms wie oben erläutert.
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Beispielsweise umfasst das Verfahren wie oben im Hinblick auf die Lichterzeugungsvorrichtung beschrieben ein Vorgeben eines Ankunftsortes und/oder einer Ankunftszeit einer Reise und Ansteuern des Bildschirms derart, dass das Wellenlängenspektrum sowie der zeitliche Verlauf der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums des von dem Bildschirm erzeugten Lichts von dem Ankunftsort und der Ankunftszeit abhängen.
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Das Vorgeben des Wellenlängenspektrums sowie des gewünschten zeitlichen Verlaufs der Intensität und/oder des Spektrums und das Ansteuern des Bildschirms ist insbesondere in Form eines auf einer programmierbaren Einrichtung ausführbaren Programmcodes implementiert, z.B. als „App“, die auf einem mobilen Endgerät oder auf einem sonstigen Gerät ausführbar ist.
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Entsprechend betrifft die Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt umfassend Programmcode zur Ausführung des Verfahrens auf einer programmierbaren Einrichtung. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen in einen Flugzeugsitz integrierten Bildschirm einer erfindungsgemäßen Lichterzeugungsvorrichtung;
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2 eine Lichterzeugungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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3 den Verlauf der Intensität und des Wellenlängenspektrums des von dem Bildschirm einer erfindungsgemäßen Lichterzeugungsvorrichtung erzeugten Lichts.
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1 zeigt den Bildschirm 1 einer in einem Flugzeug angeordneten erfindungsgemäßen Lichterzeugungsvorrichtung 10. Neben dem in eine Rückenlehne 21 eines Sitzes 2 des Flugzeugs integrierten Bildschirm 1 weist die Lichterzeugungsvorrichtung 10 eine Eingabeeinheit auf, über die durch einen Benutzer ein gewünschtes Wellenlängenspektrum sowie ein gewünschter zeitlicher Verlauf der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums des von dem Bildschirm 1 erzeugten Lichts eingebbar ist. Beispielsweise ist der Bildschirm 1 als Touchscreen ausgebildet, so dass die Eingabe unmittelbar über den Bildschirm 1 erfolgen kann. Denkbar ist allerdings auch, dass zum Bildschirm separate Bedienelemente vorhanden sind, über die die Eingabe vorgenommen werden kann.
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Die Lichterzeugungsvorrichtung 10 weist des Weiteren eine Steuereinheit zur Steuerung des Bildschirms 1 auf, die in Abhängigkeit von einer über die Eingabeeinheit erfolgten Eingabe das Wellenlängenspektrum sowie den zeitlichen Verlauf der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums des von dem Bildschirm 1 erzeugten Lichts steuert. Der Bildschirm 1 ist so in eine Rückseite der Rückenlehne 21 integriert, dass das von ihm erzeugte Licht insbesondere das Gesicht eines auf einem Sitz 22 hinter dem Sitz 2 befindlichen Benutzers 3 erreicht.
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Das Vorgeben des zeitlichen Verlaufs der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums des vom Bildschirm 1 erzeugten Lichts erfolgt insbesondere durch Auswahl eines Programms und/oder durch Eingabe einer eines Ankunftsortes und/oder einer Ankunftszeit. Der Bildschirm 1 wird dann beispielweise über die gesamte Flugzeit oder einen Teil der Flugzeit hinweg eine Lichtsequenz aussenden, die einen Tag-Nacht-Wechsel und/oder einen Nacht-Tag-Wechsel simuliert, der von dem natürlichen Lichtverhältnissen abweicht (vgl. 3). Dies dient dazu, den Benutzer 3 während des Fluges an eine andere Zeitzone zu gewöhnen. Denkbar ist natürlich auch, dass der Ankunftsort und/oder die Ankunftszeit bereits in der Lichterzeugungsvorrichtung 10 (in ihrer Steuereinheit) vorgegeben sind und der zeitliche Verlauf der Intensität und/oder des Wellenlängenspektrums durch Auswahl und Starten der Tag-Nacht-Wechsel-Simulation vorgegeben wird.
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Der Bildschirm 1 ist insbesondere ein Bildschirm eines Unterhaltungssystems des Flugzeuges, d.h. er kann insbesondere auch zur Darstellung von Informationen oder zur Wiedergabe von Filmen genutzt werden.
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Die 2 zeigt eine Lichterzeugungsvorrichtung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Lichterzeugungsvorrichtung 100 ist mit einem kreisförmigen Bildschirm 101 ausgestattet, der über einen Fuß 102 nach Art einer Tischleuchte auf einem Tisch aufgestellt werden kann. Denkbar ist auch, dass ein Fuß oder ein sonstiges Halteelement vorgesehen ist, das ein Aufstellen des Bildschirms 101 auf dem Boden erlaubt.
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3 zeigt ein Beispiel eines Verlaufs der Intensität und des Wellenlängenspektrums des von dem Bildschirm 1 der in 1 dargestellten Lichterzeugungsvorrichtung 10 abgegebenen Lichts zur Simulation eines Tag-Nacht-Wechsels während eines Langstreckenfluges. Danach wird zu Beginn des Fluges Licht recht hoher Intensität und Farbtemperatur (z.B. 4500 K) erzeugt, wobei die Intensität nach dem Start sukzessive reduziert wird. Nach dem Start („Cruising“-Phase) wird die Intensität weiter reduziert und auch die Farbtemperatur vermindert (z.B. auf 3500 K).
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Während einer anschließenden „Dinner“-Phase werden die Intensität und die Farbtemperatur noch weiter reduziert und die Intensität schließlich auf ein Minimum (etwa auf nur noch 0.1 lux) gebracht, um eine Nachtruhephase einzuleiten.
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Der Nachtruhephase schließt sich eine Aufwachphase an, während der die Intensität des vom Bildschirm erzeugten Lichts erhöht wird. Gleichzeitig wird die Farbtemperatur wieder auf einen höheren Wert (z.B. 3500 K) gesetzt. Es schließt sich eine Frühstücksphase mit hoher (80%), aber konstanter Intensität und hoher Farbtemperatur (z.B. 4000 K) an. Die abschließende Lande- und Ausstiegsphase wird schließlich mit stark bläulichem Licht (z.B. mit einer Farbtemperatur von 4200 K bzw. 4500 K) und hoher Lichtintensität begleitet.
