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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für einen Innenraum eines Fahrzeugs, sowie eine Lichtanordnung für einen Innenraum eines Fahrzeugs mit mindestens einer Lichtquelle.
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In der Praxis ist es üblich, Lichtquellen (Glühlampen, Ein- und Mehrfarb-LEDs (light emitting diode) etc.) in einem Innenraum eines Fahrzeugs über eine zentrale Bedieneinheit zu steuern. Z. B. wird die Lichtanordnung im Innenraum (Passagierkabine, Zugänge, Toiletten, etc.) eines Flugzeugs über das Kabinenverwaltungssystem (cabin management system, CMS) gesteuert. Lichtquellen werden durch das CMS an- und ausgeschaltet bzw. ggf. bezüglich deren Farbe und Helligkeit einzeln oder in Gruppen angesteuert. Das CMS erfüllt neben der Steuerung der Lichtquellen in der Regel eine Vielzahl weiterer Funktionen, z. B. die Steuerung der Klimatisierung des Innenraums sowie die Steuerung von im Innenraum installierten Audio-Video-Systemen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Beleuchtung in einem Fahrzeuginnenraum verbessert zu bewerkstelligen.
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Hinsichtlich einer Beleuchtungseinrichtung wird die Aufgabe gelöst durch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Die Beleuchtungseinrichtung dient zum Einsatz in einem Innenraum eines Fahrzeugs. Der Innenraum ist insbesondere eine Passagierkabine. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Flugzeug. Die Beleuchtungseinrichtung weist mindestens eine Lichteinheit auf. Jede Lichteinheit dient zum Betreiben jeweils mindestens einer Lichtquelle. Eine Lichteinheit ist ein Vorschaltgerät für Lichtquellen, welches Soll-Helligkeits- und -Farbwerte erhält und hieraus entsprechende PWM-Signale (Pulsweitenmodulation) zur eigentlichen Ansteuerung der Ein- oder Mehrfarb-Lichtquellen, beispielsweise Ein- oder Mehrfarb-LEDs ermittelt.
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Die Beleuchtungseinrichtung weist mindestens eine Steuereinheit auf. Jede der Lichteinheiten ist an jeweils eine der Steuereinheiten angeschlossen. Alle Steuereinheiten sind untereinander über Verbindungsschnittstellen kommunizierend verbunden. Mindestens eine der Steuereinheiten weist eine Kommandoschnittstelle zu einer Bedieneinheit, insbesondere einem Kabinenverwaltungssystem (CMS), auf. Die Bedieneinheit dient zur Steuerung der Beleuchtungseinrichtung. Die Steuereinheiten sind dazu ausgebildet, die Lichteinheiten anzusteuern. Dies geschieht mit Hilfe von Steuersignalen, welche die Steuereinheiten und die Lichteinheiten austauschen. Die Steuerung erfolgt anhand von Steuerkommandos, wobei die Steuerkommandos über die Kommandoschnittstelle empfangen werden.
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Die Erfindung beruht auf folgenden Überlegungen beziehungsweise Erkenntnissen: Heutige Flugzeuge, insbesondere Business-Jets, verfügen über eine Vielzahl von Lichtquellen im Innenraum beziehungsweise der Passagierkabine. Diese sind beispielsweise monochrome LEDs, jedoch auch vollfarbfähige RGBW-LEDs (Rot-Grün-Blau-Weiß), welche über entsprechende Lichteinheiten angesteuert sind. Bei der bekannten Ansteuerung über das CMS ist es hierbei problematisch, eine schnell reagierende, synchronisierte Helligkeits- und Farbsteuerung zu gewährleisten und eine bedarfsgerechte beziehungsweise zufriedenstellende Lichteinstellung der Innenraumbeleuchtung, insbesondere der Umgebungsbeleuchtung, zu definieren. An einer solchen Lichteinstellung bzw. Beleuchtungsszene sind verschiedene Lichtquellen an verschiedenen Orten im Flugzeug bzw. in Flugzeugbereichen und verschiedene Lichttypen (Strahler, Spotlights, indirekte Beleuchtung, Tischleuchten) beteiligt. Insbesondere in oben genannten Jets besteht außerdem der Wunsch nach statischen (alle Lichtparameter fest) und dynamischen (Lichtparameter veränderbar, z. B. Helligkeit, Farbton) Lichtvoreinstellungen (Boarding, Dinner, Schlafen, Arbeiten) sowie Lichtablaufprogrammen (variabel über der Zeit nach einem Zeitablaufplan, Lightshow, z. B. sunrise, sunset).
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Die Erfindung beruht dabei auf der Idee, das CMS von umfangreichen Licht-, Steuer- und Berechnungsaufgaben zu entlasten. Gemäß der Erfindung wird daher eine eigenständige Vollfarb-Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für eine Flugzeugpassagierkabine, geschaffen. Dieses basiert auf untereinander synchronisierten Steuereinheiten mit einer externen Kommandoschnittstelle, um angeschlossene Lichteinheiten, insbesondere über einen internen ICB-Bus, zu steuern und zu überwachen. Die eigenständige Beleuchtungseinrichtung berechnet und steuert alle Beleuchtungsszenen, z. B. auch dynamische Lichtszenarien. Das System basiert weiterhin auf Lichteinheiten, insbesondere Vollfarb-LED-Lichteinheiten und Lichtadaptern für eine PWM-Steuerung von monochromen Lichtquellen. Ziel der Steuereinheit ist es, dass die Lichtsteuerung (konkrete Ansteuerung der einzelnen Lichtquellen) intern innerhalb der Beleuchtungseinrichtung erfolgt und die Bedieneinheit in Form des CMS bestimmte vorprogrammierte Lichtszenarien nur noch „auslöst”. Die Ansteuerung durch die CMS (über die Kommandoschnittstelle) erfolgt insbesondere über eine UDP-Nachricht, welche hauptsächlich eine eindeutige Identifikationsnummer (PDB_ID) für eine Lichtvoreinstellung oder ein Lichtablaufprogramm enthält.
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Durch das erfindungsgemäße Konzept kann die Dynamik und das Erscheinungsbild von Lichteinstellungen (Beleuchtungsszene, light setting) für unterschiedliche Lichtquellentypen und -orte der Lichtquellen genau gesteuert und beobachtet werden, ohne äußere Beeinträchtigung z. B. durch einen aktuellen Engpass in der Rechenleistung des CMS. Die Steuereinheiten erlauben eine alleinstehende Lichtsteuerung und Überwachung der Lichteinheiten. Das CMS kommuniziert beziehungsweise verständigt sich mit den Steuereinheiten.
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Gemäß der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass aufgrund der internen Steuerung über die Steuereinheiten die Komplexität der Steuerung verschiedener Lichtquellen an verschiedenen Orten mit verschiedenen Einstellungen „verborgen” innerhalb der Beleuchtungseinrichtung bleibt. Die komplexe Steuerung, welche bisher durch das CMS übernommen wurde, reduziert sich im CMS auf eine einfache Kommunikation, nämlich die Übermittlung des Steuerkommandos, insbesondere basierend auf vordefinierten Listen von Lichtszenarien und Lichtquellengruppen. Das CMS braucht nicht zu „wissen”, wie jede einzelne Lichtquelle genau angesteuert werden muss, um eine bestimmte Beleuchtungsszene zu erzeugen, zum Beispiel eine bestimmte Stimmungsbeleuchtung wie ”Dinner”, ”Movie”, ”Sleep”, usw. Das CMS muss lediglich die gewünschte Beleuchtungsszene auslösen beziehungsweise anstoßen, denn die eigentliche Lichtsteuerinformation ist in der Beleuchtungseinrichtung selbst gespeichert bzw. wird durch diese bewerkstelligt. Mit anderen Worten sind die Steuerkommandos Metakommandos, um eine Beleuchtung mit einer bestimmten Wirkung oder einem bestimmten Effekt oder passend zu einer bestimmten Situation zu initiieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuersignal, welches von Steuereinheiten zu Lichteinheiten übertragen wird, ein Farb-, Helligkeits-, Übergangs- oder Dimmsignal. Ein Übergangssignal legt eine Übergangszeit fest. Die Übergangszeit ist die Zeit, die zwischen Anfordern einer bestimmten Einstellung der Lichtquelle und Erreichen der Einstellung vergeht. Auch hier erfolgt noch keine direkte Ansteuerung, beispielsweise in Form von PWM-Signalen, sondern die Übertragung von Soll- bzw. beschreibenden Werten für die schlussendlich von der Lichtquelle zu erzeugende Helligkeit, Farbe, Zeitverhalten oder einen Dimmwert. Aus den entsprechenden Signalen werden dann erst in der jeweiligen Lichteinheit die konkreten PWM-Signale, Spannungen oder Stromstärken für die direkte Ansteuerung der Lichtquellen ermittelt beziehungsweise erzeugt.
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Somit dient die Steuereinheit dazu, die jeweiligen Metakommandos in Form der Steuerkommandos in die entsprechenden Farb-, Helligkeits-, Übergangs- oder Dimmsignale für die Lichteinheiten und damit die einzelnen Lichtquellen zu erzeugen. Dabei können unterschiedliche Lichtquellen an der selben Lichteinheit unterschiedlich betrieben werden, um einen gewünschten Effekt – beschrieben durch das Meta-Kommando – zu erzielen.
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Die genannten Steuersignale reichen aus, um alle gewünschten Beleuchtungsszenen darstellen zu können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Steuerkommando, welches die Steuereinheit über die Kommandoschnittstelle empfängt, ein Szenekommando. Das Szenekommando ist eine abstrakte Beschreibung einer Beleuchtungsszene, wobei die Beleuchtungsszene durch die Lichtquellen zu erzeugen ist. Alternativ ist das Steuerkommando ein Ablaufkommando für eine Beleuchtungsszene, um z. B. eine bestimmte Szene zu starten, zu beenden, den Verlauf eines Lichtablaufprogramms zu unterbrechen oder auf einen Ausgangswert zurückzusetzen. Die Steuereinheit enthält dabei eine Ermittlungseinheit. Die Ermittlungseinheit ist zur Umsetzung des jeweiligen Steuerkommandos in Steuersignale ausgebildet, wobei die Steuersignale so gewählt sind, dass Sie zur Beleuchtungsszene führen. Die entsprechenden Steuersignale werden z. B. in einem Mock-Up durch Versuche ermittelt. Die Beleuchtungsszene ist charakterisiert durch ihren Zweck oder ihre Wirkung, beispielsweise volle Beleuchtung als Lichttest sämtlicher Lichtquellen, helles weißes Licht während der Reinigung des Flugzeugs, abgedunkeltes warmes Licht für eine Abendszenerie und so weiter. Die entsprechenden Szenen sind im Beleuchtungssystem vorprogrammiert und werden durch das Szenekommando lediglich ausgelöst. Beispielsweise existieren vordefinierte Listen von Beleuchtungsszenen, das heißt Lichtszenarien. Eine derartige Liste ist beispielsweise eine Vorgabedatenbank (preset database, PDB). Dort sind zu jeder Beleuchtungsszene die teilnehmenden Lichtquellen, deren Farbe, Intensität und auch Zeitverhalten (z. B. Anschaltzeit) niedergelegt.
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Die Szenekommandos und Ablaufkommandos reichen aus, um alle gewünschten Beleuchtungsszenen darstellen und steuern zu können.
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Jedem Szenekommando ist eine Lichtanforderung, insbesondere bestehend aus einer (weiter unten näher erläuterten) PDB-ID (PDB: preset database) und einer CDB-ID (CDB: configuration database), zugeordnet. Ein Steuerkommando ist beispielsweise aus fünf Parametern gebildet, nämlich der PDB-ID, der CDB-ID, dem Lichttyp, einem Licht-Helligkeitsfaktor und einer Anschaltzeit. Die PDB-ID weist auf eine Voreinstellung, welche in der PDB definiert ist, hin. Die CDB-ID verweist auf ein Lichtgebiet (zum Beispiel Kabinenzone), wie es in der CDB definiert ist. Der Lichttyp agiert als Filter, um nur einen Typ von Lichtquellen zu steuern, welcher sich innerhalb des ausgewählten Lichtgebietes befindet. Der Licht-Helligkeitsfaktor definiert einen Dimmlevel zwischen 0 und 100%. Die Anschaltzeit definiert die Übergangszeit, um die definierte Lichteinstellung zu erreichen (zum Beispiel Auf- und Abdimmzeiten). Abhängig von der Anwendung (entspricht dem Typ der Voreinstellung) werden nur einer oder auch bis zu alle fünf Parameter von der Steuereinheit verarbeitet.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist das Szenekommando aus einer der Gruppen ”funktionelle Voreinstellungen”, ”Lichtablaufprogramm”, ”Stimmungslicht”, ”dynamische Farbvoreinstellung” oder ”statische Farbvoreinstellung” gewählt. Alternativ oder zusätzlich ist das Ablaufkommando aus einer der Gruppen ”Berechnung”, ”Start”, ”Pause” oder ”Wiederaufnahme” gewählt. Die entsprechenden Szenekommandos sind beispielsweise einer eindeutigen PDB-ID zugeordnet, sodass als Szenekommando lediglich die entsprechende PDB-ID übermittelt wird. Die Zuordnung einer textuellen Beschreibung (”Boarding”, ”Dinner”, ”Cleaning”, ...) zur PDB-ID erfolgt beispielsweise im CMS. Das CMS zeigt am Bedieninterface dann die textuelle Beschreibung an.
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Mit den genannten Gruppen lassen sich alle gewünschten Lichtszenarien verwirklichen.
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Folgende Voreinstellungen sind als jeweils bevorzugte Ausführungsformen denkbar
- • Funktionale Voreinstellungen sind auf Flugzeugebene (beispielsweise ”Reinigung” und ”Lichttest”), oder für spezielle Flugzeugbereiche (beispielsweise ”WC besetzt” oder ”Vorbereitung der Bordküche”) definiert. Über einen einzigen Befehl (single click) am CMS (Benutzerschnittstelle/GUI) werden alle Lichtquellen, welche für die entsprechende Voreinstellung notwendig sind, entsprechend angesteuert.
- • Weiterhin existieren Lichteinstellungen für bestimmte Flugphasen. Diese dienen dazu, Beleuchtungsszenen zu schaffen, um die Beleuchtung für verschiedene Flugphasen anpassen zu können, beispielsweise ”Boarding”, ”TTL”, ”Speisen”. Auch hier sorgt einziger Befehl (single click) am CMS (Benutzerschnittstelle/GUI) für die richtige „Licht-Stimmung” für die entsprechende Flugphase.
- • Bei einer Stimmungsbeleuchtung werden Lichtszenarien für eine ausgewählte Kabinenzone angeboten, um verschiedene Farb-Helligkeits-Einstellungen durchführen zu können. Hier wird je nach Einstellung der Lichtquellen das „Gefühl” in der Kabine beziehungsweise im Innenraum verändert.
- • Weiterhin existieren Farbvoreinstellungen. Hier kann ein Benutzer spezifische Gruppen von Flächenleuchten (wash light groups) auswählen. Die Steuerung erfolgt durch (an der Benutzerschnittstelle/GUI simulierte) Farb-/Helligkeitsregler. So steht dem Benutzer vollständige Kontrolle über die Kabinenbeleuchtung zur Verfügung.
- • Einzelne monochrome Lichter oder monochrome Lichtgruppen (wie sie durch die CDB definiert sind) können durch einen einfachen Dimm-Befehl (0–100%) eingestellt werden, zum Beispiel um eine Steuerung von Lese- oder Tischlichtern zu ermöglichen.
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Lichtablaufprogramme sind Beleuchtungsszenarien, in welchen sich die Helligkeit und Farbe über der Zeit verändert. Für Lichtablaufprogramme gibt es insbesondere einen separaten Satz von Steuerkommandos, welche eine erweiterte Steuerung erlauben. Die hauptsächliche Steuerung von Lichtablaufprogrammen sind insbesondere die Ablaufkommandos ”Pause”, ”Wiederaufnahme” und ”Rückkehr zur Grundeinstellung”. Insbesondere beendet beziehungsweise dominiert die Ausführung einer Voreinstellung über einem Lichtablaufprogramm. Jedes aktive Lichtablaufprogramm erhält eine eindeutige ID während dessen Laufzeit. Das CMS kann z. B. den Status eines aktiven Lichtablaufprogramms anhand dieser ID abfragen und es entsprechend steuern. Beispiele für Lichtablaufprogramme sind ”Sonnenuntergang”, ”Sonnenaufgang”, ”Kerzenlicht” oder ”Kaminfeuer”.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Ermittlungseinheit zur Umsetzung des Steuerkommandos in Steuersignale derart ausgebildet, dass dies anhand einer Konfigurationsinformation der Lichtquellen im Innenraum erfolgt. Die Konfigurationsinformation gibt Aufschluss über die physischen Möglichkeiten der einzelnen Lichtquellen, z. B. wo diese angeordnet sind und welche Lichtarten sie erzeugen können. So kann insbesondere von der Ermittlungseinheit ermittelt werden, mit welchem Effekt die einzelnen Lichtquellen zu einer Beleuchtungsszene beitragen können.
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In einer Variante dieser Ausführungsform enthält die Ermittlungseinheit eine Konfigurationsdatenbank (configuration data base, CDB), in der die Konfigurationsinformation gespeichert ist. Die Konfigurationsinformation ist insbesondere eine Lichtgruppe (Location ID) und/oder ein Lichttyp (Light Type ID) und/oder eine Einzel-ID (Single Light ID), einer oder mehrerer, insbesondere aller Lichtquellen im Innenraum. Die genannten Daten reichen aus, um bezüglich der physischen Möglichkeiten der Lichtquellen alle gewünschten Beleuchtungsszenen ausreichend genau ermitteln zu können.
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Insbesondere existieren also vordefinierte Listen von Lichtgruppen, das heißt von Gruppen von Lichtquellen, welchen bestimmten Steuerkommandos zugeordnet werden. Die betreffenden Informationen finden sich dann z. B. in der CDB, welche sowohl Lage als auch logische Gruppierung zueinander der Lichtquellen umfasst.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Ermittlungseinheit zur Umsetzung des Steuerkommandos in Steuersignale derart ausgebildet, dass die Umsetzung anhand variabel voreingestellter Szenedaten erfolgt. Insbesondere verweist zumindest ein Teil der Szenedaten auf mindestens eine der Konfigurationsinformationen.
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Die Szenedaten charakterisieren die jeweilige gewünschte Beleuchtungsszene hinsichtlich der hierfür benötigten Ressourcen, d. h. Lichtquellen und deren jeweilige Betriebsart. Somit wird definiert, durch welche Ressourcen die jeweilige Beleuchtungsszene erzielbar ist.
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In einer Variante dieser Ausführungsform enthält die Ermittlungseinheit eine Vorgabedatenbank, in der die Szenedaten gespeichert sind. Die Szenedaten sind insbesondere die an einer Beleuchtungsszene beteiligte Lichtgruppe und/oder der beteiligte Lichttyp und/oder mindestens ein Betriebsparameter der beteiligten Lichtquellen. Betriebsparameter sind insbesondere Helligkeit, Farbe, Dimmgrad und Übergangszeit.
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Die genannten Daten reichen aus, um die Betriebsart aller Lichtquellen ausreichend genau zu definieren, um eine gewünschte Beleuchtungsszene zu schaffen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Lichteinheit einen PWM-Generator zum Betreiben der Lichtquelle, wobei die Lichteinheit als Farblichteinheit zum Betreiben einer Mehrfarblichtquelle oder als Lichtadapter zum Betreiben einer Monochromlichtquelle ausgebildet ist. Enthält die Farblichteinheit beispielsweise mehrere Farbkanäle, aus welchen bestimmte Wunschfarben erst gemischt werden, sind auch entsprechend viele PWM-Generatoren vorhanden, um einzelne Farbanteile der Mischfarben bestimmen zu können.
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Durch die PWM-Ansteuerung ist es möglich, beliebige Helligkeiten an den Lichtquellen einzustellen, so dass im Fall von Mehrfarblichtquellen auch beliebige Farbmischungen möglich sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Steuereinheiten untereinander kommunizierend mittels einer Ethernet-Schnittstelle verbunden. Alternativ oder zusätzlich ist die Schnittstelle zum Kabinenverwaltungssystem eine Ethernet-Schnittstelle.
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Ethernet ist eine weit verbreitete Netzwerktechnik, für die ausreichend Komponenten im Handel zur Verfügung stehen, was sich positiv auf die Kosten der Beleuchtungseinrichtung auswirkt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Lichteinheit und/oder die Steuereinheit einen Informationsrückkanal in Richtung zur Kommandoschnittstelle hin auf. Über einen entsprechenden Rückkanal kann eine Rückmeldung der Lichtquellen und/oder Lichteinheiten und/oder der Steuereinheit über die Kommandoschnittstelle hinweg, beispielsweise zu einem Kabinenmanagementsystem hin, erfolgen, um ein „Monitoring” der Beleuchtungseinrichtung beziehungsweise deren Komponenten zu erlauben.
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Hinsichtlich einer Lichtanordnung wird die Aufgabe gelöst durch eine Lichtanordnung gemäß Patentanspruch 12. Diese dient zur Beleuchtung eines Innenraums, insbesondere einer Passagierkabine, eines Fahrzeugs, insbesondere eines Flugzeugs, und weist mindestens eine Lichtquelle auf. Die Lichtanordnung enthält außerdem eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung. Da die Lichtquellen bereits Teil der Lichtanordnung sind, kann so die Beleuchtungseinrichtung optimal auf die Lichtquellen angepasst werden. Ansonsten gelten die oben beschriebenen Ausführungsformen und Vorteile der Beleuchtungseinrichtung entsprechend für die Lichtanordnung.
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Die Aspekte der Erfindung einschließlich bevorzugter Ausführungsformen sowie bevorzugter Kombinationen hiervon und Vorteile und Wirkungen der Erfindung lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Eine Steuereinheit kann eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen:
- a) eine ladbare Konfigurationsdatenbasis (CDB), in welcher die logische Gruppierung und die physikalische Lichtkonfiguration des spezifischen Fahrzeugs beziehungsweise Flugzeugs beziehungsweise dessen Lichtinstallationsplan spezifiziert ist.
- b) eine ladbare Vorgabedatenbank (PDB), in welcher die Beleuchtungsszenen in Bezug auf teilnehmende Lichtquellen, Farbkoordinaten, Intensität und Zeitverhalten definiert sind.
- c) eine Nachrichtenverarbeitungseinheit, um Informationen und Anfragen, welche, beispielsweise von einer CMS, über die Kommandoschnittstelle empfangen werden, zu analysieren und zusätzlich, um ein synchronisiertes Verhalten aller angeschlossenen Lichteinheiten zu gewährleisten.
- d) einen Rechenkern, mit welchem die konkrete Lichtverteilung für die angeforderte Beleuchtungsszene mit Hilfe der PDB berechnet wird und basierend auf der CDB auf eine ausgewählte Gruppe von Lichtquellen angewendet wird.
- e) eine Nachrichtenerzeugungseinheit, welche die resultierenden Steuersignale, an die Lichteinheiten, zum Beispiel an einen ICB-Bus, überträgt und welche dafür verantwortlich ist, alle angeschlossenen Lichteinheiten zu synchronisieren.
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Jede Beleuchtungseinrichtung in einem Fahrzeug beziehungsweise Flugzeug kann aufgebaut werden, indem ein oder mehrere Steuereinheiten verwendet werden, welche – insbesondere via Ethernet – verbunden und synchronisiert sind. Jede Steuereinheit ist dabei verantwortlich für ihren jeweiligen Satz angeschlossener Lichtquellen und Lichteinheiten. Zusätzlich stellt dies sicher, dass ein einzelner Fehler nicht zu einem dunklen Innenraum beziehungsweise einer unkontrollierbaren Beleuchtungseinrichtung führt.
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Jede Vollfarb-Lichteinheit umfasst einen Befehlsinterpreter, welcher den ICB-Bus abhört und Nachrichten, welche an seine eigenen Lichtquellen gerichtet sind, verarbeitet. Z. B. übersetzt er Licht- beziehungsweise Farbkoordinaten und Intensitäten in PWM-Signale für eine jeweilige LED-Farbe angeschlossener LEDs, wobei Alterung und Temperaturkompensation bei den LEDs berücksichtigt werden.
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Jeder Lichtadapter umfasst einen Befehlsinterpreter, welcher den ICB-Bus abhört und Nachrichten, welche an seine eigenen Lichtquellen gerichtet sind, von Intensitätswerten in PWM-Signale für jede der angeschlossenen Lichtquellen an seinen Ausgangskanälen übersetzt.
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Folgende Funktionen sind in der Beleuchtungseinrichtung enthalten: Gemäß CDB werden angeschlossene Lichteinheiten und Lichtquellen mit einer eindeutigen ID konfiguriert, ein Lichttyp wird zugeordnet und eine logische Gruppierung entsprechend der Anordnung der Lichtquellen im Flugzeug durchgeführt.
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Gemäß PDB werden Beleuchtungsszenen in Bezug auf Farbkoordinaten, Helligkeit, Lichttyp einer eindeutigen Voreinstellung beziehungsweise einem Lichtablaufprogramm zugeordnet.
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Die CDB ist in der Regel als ladbare Datenbank (loadable database) ausgeführt. Über diese ladbare Datenbank kann das Lichtsystem gezielt auf das jeweilige Flugzeug angepasst werden, ohne die eigentliche Lichtprogrammierung in der PDB ändern zu müssen. Mit anderen Worten können in verschiedenen Flugzeugen die gleichen Lichtprogramme und -effekte gemäß in der PDB gespeicherter (gleicher) Programme abgerufen werden. Die physikalischen Lichtkonfigurationen wie Anzahl, Art und Ort der Leuchten im Flugzeug kann dabei variieren und wird lediglich flugzeugspezifisch in das Beleuchtungssystem bzw. die Beleuchtungseinrichtung geladen.
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Die Beleuchtungsszenen werden in einem Simulator (Mock-up) ermittelt und an Anforderungen von Passagieren oder Besatzungsmitgliedern für verschiedene Anforderungen in verschiedenen Kabinenabschnitten angepasst.
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Ein Steuerkommando – insbesondere als UDP-Nachricht – wird insbesondere mit einem Satz von Parametern benutzt, um eine ausgewählte Voreinstellung beziehungsweise Beleuchtungsszene in einem ausgewählten Lichtabschnitt (CDB light area) auszulösen.
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Die Steuereinheit ermittelt beziehungsweise berechnet insbesondere dynamische Beleuchtungsszenen mit Hilfe von in gleichen Zeitintervallen beabstandeten Wegmarken.
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Die Steuereinheit sendet insbesondere Licht-Steuersignale – vorzugsweise über den ICB-Bus – in einer wohldefinierten Zeitsequenz an die Lichteinheiten, um synchronisiertes Lichtverhalten zu gewährleisten.
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Die Steuereinheit überwacht insbesondere angeschlossene Lichteinheiten auf Fehler und stellt Rückmeldungen an der Kommandoschnittstelle – insbesondere durch UDP-Nachrichten – zur Verfügung.
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Die Steuereinheit synchronisiert insbesondere Steuerkommandos, wobei jede Steuereinheit ihren eigenen Bereich zugeordneter Lichtquellen steuert, wobei alle Steuereinheiten „wissen”, was die anderen Steuereinheiten als nächsten Schritt unternehmen werden, um eine Rückkehr in die entsprechenden Beleuchtungsszenen beziehungsweise Ablaufphasen nach einem Stromausfall zu ermöglichen.
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Die Lichteinheiten interpolieren insbesondere lineare Wegpunkte zwischen zwei Steuerkommandos der Steuereinheiten.
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Die Lichteinheiten beziehungsweise Lichtadapter stellen insbesondere eine PWM-Steuerung für monochrome Lichter zur Verfügung.
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Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen in einer schematischen Prinzipskizze:
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1 eine Lichtanordnung mit Beleuchtungseinrichtung in einem Flugzeug,
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2 die Steuereinheit aus 1 im Detail.
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1 zeigt symbolisch einen Innenraum 2, hier eine Passagierkabine, eines nicht dargestellten Fahrzeugs, hier eines Flugzeugs. Im Innenraum 2 ist eine Beleuchtungseinrichtung 4 angeordnet, die zur Beleuchtung des Innenraums 2 dient. Die Beleuchtungseinrichtung 4 umfasst Lichteinheiten 6a, b, ... welche jeweils eine oder mehrere Lichtquellen 8a, b, c ... betreiben. Von diesen und weiteren Komponenten sind in den Figuren nur jeweils wenige dargestellt, um die Übersichtlichkeit der Figuren zu erhalten. Die Lichtquelle 8a ist im Beispiel eine breitflächig strahlende vollfarbfähige Innenraumleuchte als RGBW-LED-Flächenstrahler (wash light). Die Lichtquellen 8b, c sind im Beispiel ein Monochrom-LED-Spotlights. Die Lichteinheiten 6a, b enthalten PWM-Generatoren 7, die die Lichtquellen 8a–c mit PWM-Signalen versorgen, um diese beliebig zu dimmen. Zusammen mit den Lichtquellen 8a–c bildet die Beleuchtungseinrichtung 4 eine Lichtanordnung 9 im bzw. für das Flugzeug.
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Die Beleuchtungseinrichtung 4 umfasst außerdem Steuereinheiten 10a, b, ..., an die die Lichteinheiten 6a, b, ... angeschlossen sind. Die Steuereinheit 10a, b, ... weisen Verbindungsschnittstellen 12 auf, über welche sie kommunizierend untereinander verbunden sind. Die Steuereinheit 10a weist außerdem eine Kommandoschnittstelle 14 auf. Über diese ist die Beleuchtungseinrichtung 4 beziehungsweise die untereinander verbundenen Steuereinheiten 10a, b, ... mit einer Bedieneinheit 16, hier einem Kabinenverwaltungssystem (CMS) verbunden. Über die Kommandoschnittstelle 14 empfängt die Steuereinheit 10a ein Steuerkommando 18 der Bedieneinheit 16. Über ein Steuersignal 20 steuern die Steuereinheiten 10a, b, ... die Lichteinheiten 6a, b, ... an, welche schließlich anhand dieser Steuersignale 20 die Lichtquellen 8a, b, ... betreiben und hierzu nicht näher erläuterte herkömmliche Steuersignale verwenden (z. B. PWM-Spannung/-Strom).
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In der Bedieneinheit 16 ist symbolisch eine graphische Benutzerschnittstelle 22 (GUI, graphical user interface) dargestellt. Diese besitzt Bedienelemente für verschiedene Szenekommandos 24a, b, ... und verschiedene Ablaufkommandos 26a, b, ..., welche jeweils Steuerkommandos 18 darstellen. Über die Szenekommandos 24a, b sind Beleuchtungsszenen B1, 2,... im Innenraum 2 wählbar, welche schlussendlich durch bestimmte Ansteuerung einzelner, einer Mehrzahl oder aller der Lichtquellen 8a–c im Innenraum 2 erzeugt werden. Über die Ablaufkommandos 26a, b können die gewählten Beleuchtungsszenen B1, 2 bezüglich Ihrer Aktivierung oder ihres Ablaufs gesteuert werden. Die Beleuchtungsszene B1 ist eine ”Boarding”-Szene, die Beleuchtungsszene B2 eine ”Cleaning”-Szene. Das Ablaufkommando 26a ist für die Berechnung einer Beleuchtungsszene B1, 2, ... das Ablaufkommando 26b für deren Start zuständig. In den Steuereinheiten 10a, b, ... sind symbolisch Ermittlungseinheiten 28a, b angedeutet. Die Ermittlungseinheiten 28a, b sind für die Umsetzung der Steuerkommandos 18 in die Steuersignale 20 zuständig.
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In der Lichtquelle 8a sind symbolisch die gesteuerten Parameter Farbe F, Helligkeit H und Übergangszeit T dargestellt, welche von der Beleuchtungseinrichtung 4 gesteuert werden. In der Lichtquelle 8b, c ist symbolisch deren Dimmgrad D dargestellt, welcher ”an” (100%), ”aus” (0%) oder ein echter Dimmwert (zwischen 0% und 100%) sein kann.
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2 zeigt die Steuereinheit 10a mit der Ermittlungseinheit 28a im Detail. Das Steuerkommando 18 von der Bedieneinheit 16 ist eine über die graphische Benutzerschnittstelle 22 von einem Benutzer eingegebene Anforderung, welche zunächst von der Kommandoschnittstelle 14 empfangen wird. Die Steuereinheit 10a enthält einen ersten Softwareblock in Form eines Anforderungsinterpreters 30, welcher einen Empfang und eine Analyse des Steuerkommandos 18 bewerkstelligt.
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Die Steuereinheit 10a enthält auch ladbare Datenbanken 32, hier in Form einer Konfigurationsdatenbank 34 (configuration database, CDB) und einer Vorgabedatenbank 36 (preset database, PDB). Die CDB 34 enthält – in einfachen Worten – die physische Lichtkonfiguration und deren Möglichkeiten zur Lichterzeugung im Innenraum 2 entsprechend insbesondere dem Installationsplan der einzelnen Lichtquellen 8a, b, ... im Flugzeug, deren Typ und Lichtmöglichkeiten. Die PDB 36 enthält die charakterisierenden Daten für die Szenekommandos 24a, b, wie Lichtablaufprogramme, Voreinstellungen usw. und damit die Beschreibung, durch welchen Betrieb welcher Lichtquellen 8a–c die jeweilige Beleuchtungsszene B1, B2, ... erzeugbar ist.
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Die Steuereinheit 10a enthält auch als weiteren Softwareblock einen Rechenkern 38, welcher die Zuordnung von Farben und Helligkeiten zu spezifischen Lichtquellen 8a, b, ... vornimmt. Dies schließt auch die Berechnung von dynamischen Farbvoreinstellungen ein. Die Steuereinheit 10a übermittelt als Steuersignal 20 synchrone Kommandos, im Beispiel alle 200 Millisekunden, an die Lichteinheiten 6a–c. Die angeschlossenen Lichtquellen sind logisch in jeweilige Lichtgruppen G1, 2, 3, ... von nicht dargestellten Lichtquellen 8a–c eingeteilt. Die Lichtgruppen können sich dabei auch über mehrere Lichteinheiten 6a, b erstrecken. Eine Lichteinheit 6a, b kann Lichtquellen 8a–c mehrerer Lichtgruppen G1–3 enthalten. Anforderungsinterpreter 30, Datenbanken 32 und Rechenkern 38 zusammen bilden die Ermittlungseinheit 28a.
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Für jedes Flugzeug wird individuell entsprechend dem tatsächlichen Lichtinstallationsplan im Flugzeug eine CDB
34 erzeugt. Das Laden der CDB
34 in die Steuereinheit
10a erfolgt über die Bedieneinheit
16. In der CDB
34 erhält jede Lichtgruppe G1–3 bzw. jede einzelne Lichtquelle
8a–c eine eindeutige CDB-ID. Tabelle 1 zeigt ausschnittsweise einen ersten Teil der CDB
34 als Ortstabelle mit der jeweiligen Ortsbezeichnung (ganzes Flugzeug, Eingangsbereich, Crew-Bereich, Trennwand, alle Waschräume, vorderer Waschraum, mittlerer Waschraum) für Lichtquellen und der zugehörigen CDB-ID. Jede Lichtquelle
8a–c wird einer Lichtgruppe G1–3 zugeordnet. Tabelle 1: Lichtgruppe
| Name | CDB_ID |
| Aircraft | 1000 |
| Entrance | 1001 |
| Crewrest | 1002 |
| Bulkhead | 1003 |
| Lav_all | 1004 |
| Lav_fwd | 1005 |
| Lav_mid | 1006 |
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Einen zweiten Ausschnitt aus der CDB
34 zeigt Tabelle 2, in welcher Gruppen nach Lichttyp (Flächenstrahler/aufwärts strahlend/abwärts strahlend, Akzentbeleuchtung, Spiegelbeleuchtung, Punktstrahler/Mini-) definiert sind. Jede Lichtquelle
8a–c wird einem Lichttyp zugeordnet. Tabelle 2: Lichttyp
| Name | CDB_ID |
| Washlights | 1100 |
| Washlights up | 1101 |
| Washlights down | 1102 |
| Accentlights | 1103 |
| Mirrorlights | 1104 |
| Spotlights | 1105 |
| Minispots | 1106 |
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Auch alle einzeln ansteuerbaren Lichter oder Lichtgruppen, welche unabhängig voneinander steuerbar sein sollen, beispielsweise durch Schalter, erhalten eine eindeutige CDB-ID. Dies sind beispielsweise Lese- oder Tischlichter. Deren Nummerierung ist insbesondere an den Sitzplatznummern im Fahrzeug orientiert. Tabelle 3 zeigt einen weiteren Ausschnitt aus der CDB
34 für Leselicht-Einzel-IDs (Sitzplatz 1: zwei Stück A, B, Sitzplatz 2: 4 Stück A–D). Tabelle 3: Einzel-ID
| Name | CDB_ID |
| 1_a | 1200 |
| 1_b | 1201 |
| 2_a | 1202 |
| 2_b | 1203 |
| 2_c | 1204 |
| 2_d | 1205 |
| 3_a | 1206 |
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Tabelle 1 zeigt also Orts-IDs, Tabelle 2 zeigt Lichttyp-IDs, Tabelle 3 Einzellicht-IDs.
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Tabelle 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer PDB
36. Jeder PDB-ID wird hierbei ein Name für die entsprechende Beleuchtungsszene und eine Klassifikation (z. B. Stimmungslicht (mood) oder funktionelles Licht (functional)) zugeordnet. Zugeordnet wird weiterhin eine jeweilige Zone entsprechend Tabelle 1 im Flugzeug, deren Lichter hierbei beeinflusst werden sollen. Weiterhin wird festgelegt, welche Lichtgruppen innerhalb der gewählten Zone gemäß Tabelle 2 hierbei welche Werte annehmen sollen. Im Beispiel soll in der Zone 1000 aus Tabelle 1 die Lichtgruppe wash lights 1100 100% normalweiße Helligkeit erhalten, um eine Beleuchtungsszene für ein Boarding am Tag zu schaffen. Tabelle 4: Szenendaten
| | | | | | 1100 | 1101 | 1102 | 1103 |
| PDB_ID | Name | Classification | Zone Assignment | Zone ID | Washlights | Washlights up | Washlights down | Accentlights |
| 13101 | Day-Boarding | mood | aircraft | 1000 | 100% default white | | | |
| 13102 | Night Boarding | mood | aircraft | 1000 | | | | |
| 13103 | Evening Boarding | mood | aircraft | 1000 | | | | |
| 13104 | Lav_fwd_occupied | functional | lav_fwd | 1005 | | | | |
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Im Beispiel ist die Beleuchtungsszene B1 diejenige mit der PDB_ID 13101.
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Im Beispiel basiert die PDB 36 auf einer Liste von 85 Voreinstellungen. Diese Liste enthält die Lichteinstellungen (Farbe, Helligkeit, Anschaltzeit) aller teilnehmenden Lichttypen. Abhängig vom Typ der Voreinstellung sind spezifische Zonen bereits zugeordnet. Die Voreinstellungen werden durch die Bedieneinheit 16 mit dessen Steuerkommando 18 ausgeführt beziehungsweise initiiert.
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Ein Basiskonzept für einen bestimmten Flugzeugtyp, hier beispielsweise Bombardier Global 7000/8000 beziehungsweise für dessen Lichtsystem sieht vor, dass die Steuereinheiten 10a für die gesamte synchronisierte Lichtsteuerung als geschlossenes System verantwortlich sind. Die Bedieneinheit 16 liefert dabei die Benutzerschnittstelle 22 um die Ausführung einer Beleuchtungsszene B1, 2 mit Hilfe eines Befehlssatzes von Steuerkommandos 18 anzufordern.
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Eine Beleuchtungsszene B1, 2, ... wird hierbei gesteuert durch Voreinstellungen und Lichtablaufprogramme, was dynamischen Beleuchtungsszenen entspricht. Jede Voreinstellung beziehungsweise Lichtablaufprogramm erhält eine eindeutige PDB_ID, welche über einen Befehlskatalog definiert ist. Um eine Vorstellung für eine bestimmte Zone im Innenraum 2 zu wählen, bietet die Bedieneinheit 16 dem Benutzer die Möglichkeit, eine bestimmte PDB-ID auf die Zielzone anzuwenden, welche durch eine eindeutige CDB-ID (Lichtgruppe) definiert ist. Die CDB-ID repräsentiert dabei ein spezielles Lichtgebiet (Innenraumzone, Gruppe von Lichtquellen oder einzelne Lichtquelle), welche über den Befehlskatalog definiert ist. Zusätzlich akzeptiert die Steuereinheit 10a zwei zusätzliche Parameter, um die Lichtintensität und die Anschaltdauer zu steuern.
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Die Definition der Lichtkonfiguration erfolgt über ein Abbildungsverfahren. Eine Markierungsprozedur stellt sicher, dass jede Lichtquelle 8a, b für die Steuereinheit 10a adressierbar ist. Das Berücksichtigen der Verdrahtung der Lichtquellen stellt sicher, dass alle adressierbaren Lichteinheiten 6a, b, ... gesteuert und beobachtet werden können, auch wenn diese indirekt über Lichtadapter angesteuert sind. Die Einbeziehung des Lageplans aller Lichtquellen stellt sicher, dass die adressierbaren Lichteinheiten 6a, b logisch in Lichtbereiche (Lichtgruppen) gruppiert sind, welche über die Bedieneinheit 16 ansprechbar sind. Durch all diese Maßnahmen ergibt sich die CDB 34.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Innenraum
- 4
- Beleuchtungseinrichtung
- 6a, b
- Lichteinheit
- 7
- PWM-Generator
- 8a–c
- Lichtquelle
- 9
- Lichtanordnung
- 10a, b
- Steuereinheit
- 12
- Verbindungsschnittstelle
- 14
- Kommandoschnittstelle
- 16
- Bedieneinheit
- 18
- Steuerkommando
- 20
- Steuersignal
- 22
- Benutzerschnittstelle
- 24a, b
- Szenekommandos
- 26a, b
- Ablaufkommando
- 28a, b
- Ermittlungseinheit
- 30
- Anforderungsinterpreter
- 32
- Datenbank
- 34
- Konfigurationsdatenbank
- 36
- Vorgabedatenbank
- 38
- Rechenkern
- B1, 2
- Beleuchtungsszene
- G1–3
- Gruppe Übergangszeit
- H
- Helligkeit Farbe Dimmgrad
- D
- Dimmgrad
