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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Verfahren zum zeitlichen Steuern einer oder mehrerer Komponenten eines Beleuchtungssystems.
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Beleuchtungssysteme können aus Komponenten wie Sensoren, Betriebsgeräten für Leuchtmittel oder Aktoren, Schaltern und Dimmern bestehen. Mit Hilfe von Betriebsgeräten für Leuchtmittel, wie Gasentladungslampen, Halogenlampen und insbesondere Leuchtdioden (LED, OLED), kann die Funktion des Leuchtmittels überwacht, das Leuchtmittel gestartet und/oder gedimmt werden. Die Steuerung der Leuchtmittel und Aktoren kann mittels manuell betätigbaren Schaltern oder Sensoren, welche z. B. die Bewegungen von Objekten und/oder die Umgebungshelligkeit erfassen, gesteuert werden.
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Bei einigen Anwendungen erfolgt die Ansteuerung der Komponenten entsprechend einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf. So kann zum Beispiel die Helligkeit und/oder der Farbton eines von einer Leuchte abgegebenen Lichts oder die Stellung eines Rollladens an die aktuelle Tageszeit angepasst werden. Zur Nachbildung des natürlichen Sonnenlichts bzw. des Tageslichtverlaufs soll von einer Leuchte am Morgen eines Tages typischerweise ein kälteres Weißlicht erzeugt werden, während zum Abend hin wärmeres Weißlicht zu erzeugen ist.
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Für derartige Steuerungen ist die Kenntnis der aktuellen Tageszeit nötig. Bei Beleuchtungssystemen mit Tageszeit-Steuerung wird hierfür oft eine Echtzeituhr (englisch real-time clock, RTC) verwendet, die von der Netzspannung oder einer Batterie gespeist wird. Es besteht jedoch das Problem, dass nach einem Stromausfall oder bei einer leeren Batterie Informationen hinsichtlich der aktuellen Tageszeit nicht mehr vorliegen. Zudem muss nach der Installation oder einem Stromausfall die Uhr vom Anwender gestellt werden. Um dies zu verhindern, kann eine Funkuhr, die ein von einem Zeitzeichensender per Funk ausgesendetes Zeitsignal empfängt oder eine Verbindung zu einer zentralen Steuerung, welche die aktuelle Tageszeit übermittelt, vorgesehen werden. Der Empfang des ausgestrahlten Zeitsignals ist jedoch in abgeschirmten Gebäuden oft schlecht oder nicht möglich und das Vorsehen einer Verbindung zu einer zentralen Steuerung kostenintensiv.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, die die beschriebenen Probleme verringern. Aufgabe ist es insbesondere, eine Steuervorrichtung, ein Betriebsgerät für Leuchtmittel und ein Verfahren zum zeitlichen Steuern einer oder mehrerer Komponenten eines Beleuchtungssystems bereitzustellen, mit denen eine einfache und kostengünstige tageszeitabhängige Steuerung möglich ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Erfindung wird durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche weitergebildet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Steuervorrichtung für eine oder mehrere Komponenten eines Beleuchtungssystems eine Steuerungseinrichtung zum Steuern der Komponente des Beleuchtungssystems gemäß einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf, eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines einer Netzspannung überlagerten Rundsteuersignals und eine Zeitbasis-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Zeitbasis für den zeitlichen Verlauf mittels dem erfassten Rundsteuersignal auf.
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Rundsteuersignale dienen in der Rundsteuertechnik bekanntlich zur Fernsteuerung von Stromverbrauchern durch Energieversorgungsunternehmen, zum Beispiel zur Umschaltung zwischen Hoch- und Niedertarifstrom oder zum Ein- und Ausschalten von Straßenbeleuchtungen. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann nun eine Zeitbasis für den vorgegebenen zeitlichen Verlauf auf Grundlage der zu bestimmten Tageszeiten gesendeten Rundsteuersignale synchronisiert bzw. justiert werden, wobei entweder die Sendezeit und die Startzeit der Steuerung oder der Zeitversatz/-bezug zwischen der Sendezeit und der Startzeit bekannt bzw. gespeichert ist.
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Die Zeitbasis-Bestimmungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, zumindest den Zeitabschnitt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rundsteuersignalen zu ermitteln und den ermittelten Zeitabschnitt für eine Bestimmung der Zeitbasis mit zumindest einem vorgegebenen Zeitabschnitt zu vergleichen. Dies ermöglicht eine Bestimmung der Zeitbasis, wenn Rundsteuersignale zu unterschiedlichen Tageszeiten, zum Beispiel für die Umschaltung Nacht/Tag und Tag/Nacht, gesendet werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Zeitbasis-Bestimmungseinrichtung dazu ausgebildet sein, in dem Rundsteuersignal enthaltene Informationen für eine Identifizierung des Rundsteuersignals zu decodieren und die Zeitbasis mittels einer dem identifizierten Rundsteuersignal zugeordneten Zeitinformation zu bestimmen.
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Die Steuervorrichtung kann eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen einer die Zeitbasis (Systemzeit) anzeigenden Information an eine andere Steuervorrichtung des Beleuchtungssystems aufweisen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung eine Empfangseinrichtung zum Empfangen einer die Zeitbasis anzeigenden Information aufweisen, wobei die Zeitbasis-Bestimmungseinrichtung dazu ausgebildet ist, mittels der empfangenen Information und zumindest einem erfassten Rundsteuersignal eine Vorgabe zum Wiederherstellen der Zeitbasis zu erzeugen.
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Die die Zeitbasis anzeigende Information kann die aktuelle, von einem Anwender eingegebene oder einer anderen Steuervorrichtung oder einem Zeitgeber übermittelte Tageszeit sein, wobei die Vorgabe zum Wiederherstellen der Zeitbasis der von der Zeitbasis-Bestimmungseinrichtung ermittelte zeitliche Abstand zwischen der übermittelten Tageszeit und dem Zeitpunkt der Erfassung des Rundsteuersignals ist. Mit dem ermittelten Zeitabstand kann nach einem Stromausfall die Zeitbasis bzw. Tageszeit wiederhergestellt oder justiert (Gangungenauigkeit der internen Uhr) werden, sobald das Rundsteuersignal erneut empfangen wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben einer die Zeitbasis anzeigenden Information an eine Anzeigeeinrichtung für eine manuelle Korrektur der Zeitbasis aufweisen.
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Die Zeitbasis kann die aktuelle Uhrzeit sein und die Steuervorrichtung kann eine Uhr aufweisen, wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Uhr mittels der bestimmten aktuellen Tageszeit zu stellen oder das von der Uhr abgegebene Zeitsignal zu justieren.
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Zumindest eine Komponente kann ein Betriebsgerät für Leuchtmittel mit einem steuerbaren Farbton sein, wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, den Farbton und gegebenenfalls die Helligkeit gemäß dem vorgegebenen zeitlichen Verlauf zu steuern.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Betriebsgerät für Leuchtmittel eine der oben beschriebenen Steuervorrichtungen auf.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren zum Steuern einer oder mehrerer Komponenten eines Beleuchtungssystems entsprechend einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf die Schritte: Erfassen eines einer Netzspannung überlagerten Rundsteuersignals und Bestimmen einer Zeitbasis für den zeitlichen Verlauf mittels des erfassten Rundsteuersignals auf.
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Der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rundsteuersignalen ermittelte Zeitabschnitt kann für eine Bestimmung der Zeitbasis mit zumindest einem vorgegebenen Zeitabschnitt verglichen und/oder in dem Rundsteuersignal enthaltene Informationen können für eine Identifizierung des Rundsteuersignals decodiert und die Zeitbasis mittels einer dem identifizierten Rundsteuersignal zugeordneten Zeitinformation bestimmt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine die Zeitbasis anzeigende Information an eine externe Steuervorrichtung des Beleuchtungssystems übertragen werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine die Zeitbasis anzeigende Information empfangen und eine Vorgabe zum Wiederherstellen der Zeitbasis mittels der empfangenen Information und zumindest einem erfassten Rundsteuersignal erzeugt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine die Zeitbasis anzeigende Information an eine Anzeigeeinrichtung für eine manuelle Korrektur der Zeitbasis ausgegeben werden.
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Die Zeitbasis kann die aktuelle Tageszeit sein und eine Uhr mittels der bestimmten aktuellen Tageszeit gestellt oder das von der Uhr abgegebene Zeitsignal justiert werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2 ein erstes Diagramm mit einem zeitlichen Steuerungsverlauf an einem Tag und ein zweites Diagramm mit einem an dem Tag empfangenen Rundsteuersignal gemäß der vorliegenden Erfindung,
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3 zwei Diagramme mit zeitlich unterschiedlich auftretenden Rundsteuersignalen, und
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4 ein Ausführungsbeispiel eines Betriebsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Komponenten mit gleichen Funktionen sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden zur Gewinnung der für eine zeitliche Steuerung eines Beleuchtungssystems nötigen aktuellen Zeit Rundsteuersignale genutzt, deren Sendezeit und/oder Sendetag bekannt sind. Mit Rundsteuersignalen können Steuerbefehle in einem Stromnetz übermittelt werden, wobei Impulsfolgen im Frequenzbereich von 110 Hz bis etwa 2000 Hz der Netzspannung mit einer Amplitude von ca. 1 bis 4% der jeweiligen Nennspannung überlagert werden.
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1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer Steuervorrichtung 1 für ein Betriebsgerät 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Betriebsgerät 2 dient zum Betreiben eines Leuchtmittels (nicht gezeigt) und wird von der Steuervorrichtung 1 einsprechend einem vorgegebene Steuerungsvorgang gesteuert, bei dem das Leuchtmittel beispielsweise zu bestimmten Tageszeiten bestimmte Helligkeitspegel und Farbtemperaturen mittels Dimmen durch das Betriebsgerät 2 erzeugen soll.
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Das Leuchtmittel kann eine Leuchtdiode (LED) oder mehrere LEDs umfassen. Die LEDs können anorganische oder organische LEDs sein. Die mehreren LEDs können in Serie oder parallel geschaltet sein. Die mehreren LEDs können auch in komplexeren Anordnungen verschaltet sein, beispielsweise in mehreren zueinander parallel geschalteten Reihenschaltungen, und/oder verschiedene Farbtöne, insbesondere zum Erzeugen von warmem und kaltem Weißlicht, aufweisen.
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Die Steuervorrichtung 1 ist über die Anschlüsse L1 und N mit einem Stromnetz eines Energieversorgungsunternehmens, das Rundsteuersignale auf die an den Anschlüsse L1 und N abgreifbare Netzspannung moduliert, verbindbar. Die an den Anschlüssen L1 und N anliegende Netzspannung dient in diesem Beispiel auch zur Versorgung der Steuervorrichtung 1. Die Steuervorrichtung 1 weist eine mit den Anschlüssen L1 und N verbundene Erfassungseinrichtung 3 zum Erfassen der der Netzspannung überlagerten Rundsteuersignale, eine Steuerungseinrichtung 4 zum Steuern des Betriebsgeräts 1, eine Bestimmungseinrichtung 5 zum Bestimmen und Übermitteln der Zeitbasis an die Steuerungseinrichtung 4 und eine Speichereinrichtung 6 zum Speichern von Informationen, mittels denen die Zeitbasis aus den Empfangszeiten der Rundsteuersignale ermittelt werden kann, auf.
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Der Speichereinrichtung 6 ist ein fest installierter oder entnehmbarerer nichtflüchtiger Datenspeicher. Die von der Bestimmungseinrichtung 5 an die Steuerungseinrichtung 4 übermittelte Zeitbasis kann ein Startimpuls zum Starten des obengenannten Steuerungsvorgangs, die aktuelle Tageszeit oder Systemzeit sein.
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Die Steuerungseinrichtung 4 startet oder synchronisiert den Steuerungsvorgang entsprechend dem empfangenen Startimpuls oder übernimmt die übermittele Tageszeit und startet den Steuerungsvorgang entsprechend einer vorgegebenen Start-/Tageszeit.
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In dem oberen Diagramm in 2 ist ein von der Steuerungseinrichtung 4 gesteuerter zeitlicher Verlaut des Dimmpegels und/oder einer Farbtemperatur dargestellt, der sich jeden Tag wiederholt. Gemäß dem dargestellten Verlauf soll der Farbtemperaturwechsel bzw. Dimm-Vorgang um 6:00 Uhr starten, wobei sich die Farbtemperatur bzw. der Dimmpegel bis 7:30 kontinuierlich ändert und zwischen 10:30 und 12:30 weiter bis zu einem Endwert ändert, bevor er sich von 16:30 bis 19:00 kontinuierlich in entgegengesetzter Richtung ändert.
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In dem unteren Diagramm in 2 ist der zeitliche Verlauf bzw. die Sendezeit eines von einem Energieversorgungsunternehmen jeden Tag gesendeten Rundsteuersignals R gezeigt. Wie in 2 gezeigt wird um 3:30 Uhr ein Rundsteuersignal R gesendet und von der Erfassungseinrichtung 3 detektiert. Zwischen der Sendezeit 3:30 Uhr und dem Start des Dimm-Vorgangs um 6:00 Uhr liegt eine Zeitdifferenz Δt von zwei Stunden und dreißig Minuten. Diese Zeitdifferenz Δt ist in der Speichereinrichtung 6 gespeichert.
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Wird von der Erfassungseinrichtung 3 das Rundsteuersignal R detektiert und der Empfang an die Bestimmungseinrichtung 5 mitgeteilt, übermittelt die Bestimmungseinrichtung 5 die in der Speichereinrichtung 6 gespeicherte Zeitdifferenz Δt an die Steuerungseinrichtung 4. Die Steuerungseinrichtung 4 startet einen Zeitgeber und nach der Zeit Δt den in 2 gezeigten Dimm-Vorgang, welcher ebenfalls mittels der von dem Zeitgeber angezeigten Zeitinformation gesteuert wird. Auf diese Weise ist es nicht nötig eine Uhr zum permanenten Messen der aktuellen Tageszeit vorzusehen. Der Empfang des Rundsteuersignals R triggert lediglich zeitrichtig den vorgegebenen/programmierten Steuervorgang.
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Es ist jedoch auch möglich, in der Speichereinrichtung 6 die dem Rundsteuersignal R zugeordnete Sendezeit zu speichern und bei einer Erfassung des Rundsteuersignal R diese Zeit an die Steuerungseinrichtung 4 zu übermitteln, so dass eine zum Messen der aktuellem Tageszeit in der Steuerungseinrichtung 4 vorgesehene Uhr gestellt/justiert wird. Die Steuerungseinrichtung 4 startet dann den in 2 gezeigten Dimm-Vorgang entsprechend der von der Uhr angezeigten aktuellen Tageszeit.
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3 zeigt ein Diagramm A mit an den Tagen vom März bis September (Sommertarif) gesendeten Rundsteuersignalen R1 und R2 und ein Diagramm B mit an den Tagen vom Oktober bis Februar (Wintertarif) gesendeten Rundsteuersignalen R3 und R4. Die um 7:00 bzw. 6:00 Uhr gesendeten Rundsteuersignale R1 und R3 zeigen jeweils den Beginn eines Hochtarifs an und die um 18:00 bzw. 22:00 Uhr gesendeten Rundsteuersignale R2 und R4 den Beginn eines Niedertarifs.
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Um die einzelnen Rundsteuersignale R1..R4 für eine Gewinnung der aktuellen Zeit zu identifizieren ohne die Signale zu decodieren, können in der Speichereinrichtung 6 die Zeitdifferenzen ΔtNS, ΔtHS, ΔtNW, ΔtHS mit den dazugehörigen Sendezeiten (7:00 und 18:00 Uhr bzw. 6:00 und 22:00 Uhr) gespeichert werden. Die Bestimmungseinrichtung 5 misst die Zeitspannen/Zeitdifferenzen (zeitlichen Abstände) zwischen zwei aufeinander von der Erfassungseinrichtung 3 erfassten Rundsteuersignalen R1..R4 und vergleicht die gemessene Zeitdifferenz mit den gespeicherten Zeitdifferenzen ΔtNS (13 Stunden), ΔtHS (9 Stunden), ΔtNW (16 Stunden), ΔtHS (8 Stunden), um die Rundsteuersignale R1..R4 zu identifizieren bzw. die aktuelle Zeit zu ermitteln. Somit kann zum Zeitpunkt des zweiten erfassten Rundsteuersignals die aktuelle Zeit ermittelt werden.
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Eine Identifizierung des Zeitraums März bis September und des Zeitraums Oktober bis Februar ist mittels der gemessenen Zeitdifferenzen ΔtNS, ΔtHS, ΔtNW, ΔtHS ebenfalls möglich, und könnte bei Bedarf bei einer Steuerung berücksichtigt werden. Für die Identifizierung eines erfassten Rundsteuersignals können auch Zeitspannen/Zeitdifferenzen zwischen mehr als zwei aufeinander folgenden Rundsteuersignalen bestimmt bzw. gespeichert werden. Zudem kann die zeitliche Länge der Rundsteuersignale zur Identifizierung genutzt werden.
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Enthalten die Rundsteuersignale Informationen, welche (ggf. in Verbindung mit der oben beschriebenen Zeitdifferenz-Bestimmung) eine eindeutige Identifizierung der Rundsteuersignale (also des morgendlichen bzw. abendlichen Signals) erlauben, können diese Informationen mit den jeweiligen (bekannten) Sendezeiten der Rundsteuersignale und/oder anderen Informationen in der Speichereinrichtung 6 gespeichert werden.
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Die Erfassungseinrichtung 3 gibt dann die erfassten Rundsteuersignale R1..R4 an die Bestimmungseinrichtung 5 aus, welche die in den Rundsteuersignalen R1..R4 enthaltene Information decodiert und die decodierte Information mit den in der Speichereinrichtung 6 gespeicherten Information vergleicht, um die aktuelle Tageszeit zu bestimmen.
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Treten Rundsteuersignale R1..R4 auf, die nicht zu bestimmten/vordefinierten Zeiten gesendet werden, könnten diese in der Speichereinrichtung 6 vermerkt, nach der Erfassung identifiziert und aussortiert bzw. für die Bestimmung der Zeitbasis nicht verwendet werden.
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Die Informationen zur Identifizierung und Zeitbestimmung der Rundsteuersignale R1..R4 können vom Hersteller der Steuervorrichtung 1 oder dem Anwender in die Speichereinrichtung 6 gespeichert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Bestimmungseinrichtung 5 dazu ausgelegt sein, die Informationen zur Identifizierung und Zeitbestimmung der Rundsteuersignale R1..R4 zu ermitteln und zu speichern und/oder die gespeicherten Informationen zu aktualisieren.
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Hierzu identifiziert die Bestimmungseinrichtung 5 erfasste Rundsteuersignale R1..R4, speichert Informationen zur Identifizierung und Erfassungs-/Sendezeit und ermittelt aus den fortwährend gespeicherten Information Rundsteuersignale R1..R4, welche zu bestimmten Zeiten wiederholt (periodisch) gesendet werden. Diese Rundsteuersignale R1..R4 werden für eine Korrektur der internen Uhr (nicht gezeigt) der Steuervorrichtung 1 und/oder für das selbstständige Stellen der Uhr nach einem Stromausfall (Wiederherstellen der Zeitbasis) genutzt.
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Die korrigierte oder wiederhergestellte Uhrzeit kann auch an andere Steuervorrichtungen eines Beleuchtungssystems übertragen werden, die selbst keine Vorrichtung zum Erkennen der Rundsteuersignale haben. Hierfür weist die Steuervorrichtung 1 eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen einer die Zeitbasis (Uhrzeit) anzeigenden Information an eine andere Steuervorrichtung auf.
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Die Steuervorrichtung 1 kann auch eine Empfangseinrichtung zum Empfangen einer die Zeitbasis anzeigenden Information von der anderen Steuervorrichtung oder einer Anwender-Eingabevorrichtung aufweisen. Die von der Uhr der Steuervorrichtung 1 aktuell gemessene Zeit könnte mittels einer Ausgabeeinrichtung an eine Anzeige für eine manuelle Korrektur durch den Anwender ausgeben werden.
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Die in 1 gezeigte Bestimmungseinrichtung 3 und/oder Speichereinrichtung 6 kann in die Steuerungseinrichtung 4 integriert werden. Die Steuervorrichtung 1 kann ein Bestandteil des Betriebsgeräts 2 sein.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Betriebsgeräts 2 gemäß der vorliegenden Erfindung, das verschieden farbige Leuchtdioden derart betreiben kann, dass die Helligkeit und der Farbton des abgegebenen Lichts an die Helligkeit und den Farbton des natürlichen Sonnenlichts bzw. des Tageslichtverlaufs angepasst werden kann.
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Das Betriebsgerät weist die Erfassungseinrichtung 3, die Steuerungseinrichtung 4, einen LED-Konverter 7 mit mehreren Kanälen bzw. Ausgangsanschüssen 8 und eine Zeitgeberschaltung 7, welche die Bestimmungseinrichtung 3 und die Speichereinrichtung 6 enthält, auf.
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An einem der Kanäle können kaltes Weißlicht erzeugende LEDs und an einem anderen Kanal warmes Weißlicht erzeugende LEDs betrieben werden.
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Die Erfassungseinrichtung 3 enthält zusätzlich eine Netzspannungsüberwachungsschaltung (nicht gezeigt), welche den Netzspannungspegel an den Anschüssen l1 und N für das Betriebsgerät überwacht und einem Ausfall oder eine bestimmte Abweichung/Störung der Eingangsspannung der Steuerungseinrichtung 4 meldet, so dass die Steuerungseinrichtung 4 die aktuelle, Tageslicht konforme Beleuchtungssteuerung beenden und eine Notbeleuchtung mittels einem Energiespeicher (nicht gezeigt) aktivieren kann.
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Im Normalbetrieb mit korrekter Netzspannung erfasst die Erfassungseinrichtung 3 die auf die Netzspannung modulierten Rundsteuersignale R1..R4 und meldet diese an die Zeitgeberschaltung 7, welche die zeitliche Lage der Rundsteuersignale R1..R4 bestimmt und ein die Zeitbasis anzeigendes Signal an die Steuerungseinrichtung 4 sendet, wie oben beschrieben. Die Steuerungseinrichtung 4 steuert den LED-Konverter 7 gemäß einem programmierten Ablauf, der für bestimmte Tageszeiten eine bestimmte Farbtemperatur des erzeugten Weißlichts und eine bestimmte Helligkeit vorgibt, wobei die Tageszeit auf Grundlage des von der Zeitgeberschaltung 7 übermittelten Signal bestimmt wird.
