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Die Erfindung betrifft eine Leuchte für einen Innenraum eines Fahrzeugs und ein Leuchtenmodul mit einer derartigen Leuchte.
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Leuchten für einen Innenraum eines Fahrzeugs sind aus der Praxis beispielsweise in Form von LED-Leuchten für eine Flugzeugkabine bekannt. In den Leuchten werden diskrete LED-Bauteile auf Leiterplatten verbaut. Für vollfarbfähige Systeme kommen Systeme aus Einzel-LEDs unterschiedlicher Farbe zum Einsatz (zum Beispiel jeweilige RGBW-LEDs, R: Rot G: Grün B: Blau W: Weiß).
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Leuchte anzugeben.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchte gemäß Patentanspruch 1 für einen Innenraum eines Fahrzeuges. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Die Leuchte enthält einen Grundkörper. Der Grundkörper dient zur Befestigung des Grundkörpers und damit zur Befestigung der gesamten Leuchte am Fahrzeug. Die Leuchte enthält mindestens eine Lichtquelle. Die Lichtquelle ist am Grundkörper befestigt. Mindestens eine der Lichtquellen ist eine Matrix-LED. Die Matrix-LED weist mindestens zwei LED-Pixel auf. Die Pixel unabhängig voneinander ansteuerbar, insbesondere unabhängig voneinander ein- und ausschaltbar und gegebenenfalls dimmbar.
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Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass sogenannte Matrix-LEDs, die auch „segmentierte LED on Chip“ genannt werden, derzeit für den Einsatz in automobilen Matrixscheinwerfern entwickelt werden. Zielsetzung ist hierbei eine dynamische Anpassung des Fahr- bzw. Fernlichtes und die adaptive Entblendung des Gegenverkehrs. Die dort entwickelten Matrix-LEDs erzeugen weißes Licht. Die Erfindung beruht auch auf der Erkenntnis, dass dieses Prinzip auch auf die Herstellung farbiger Matrix-LEDs übertragbar sein sollte. Derartige Matrix-LEDs sind beispielsweise aus „'3000 Pixel pro Autoscheinwerfer', VDI-Nachrichten, Nr. 47, 25.11.2016, S.19“ oder aus „'Bessere Sicht bei Nachtfahrten', Fraunhofer Forschung Kompakt, März 2016, S.1“ bekannt.
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Die Erfindung basiert auf den oben beschriebenen Matrix-LEDs oder zumindest solchen, die den oben beschriebenen ähneln, und einzeln ansteuerbare LED-Pixel in einer 1D- oder 2D-Matrix besitzen, zum Beispiel 32×32 LED-Pixel auf 4mm × 4mm Chipgröße. Gemäß der Erfindung sind derartige Matrix-LEDs oder vergleichbare Technologien in einer Leuchte für einen Innenraum eines Fahrzeugs, insbesondere einer Flugzeugkabine enthalten. Eine „vergleichbare Technologie“ wäre beispielsweise eine Matrix-LED mit nur einer Spalte bzw. Zeile, also eine „Linien-LED“, bei welcher eine große Anzahl von Pixeln, zum Beispiel mindestens 16,32,64,128 oder 256 Pixel nicht nach einer Art einer 2D-Matrix sondern in 1D-Zeilenanordnung auf einem LED-Chip integriert sind.
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Gemäß der Erfindung wird eine Leuchte geschaffen, deren Lichtcharakteristik bei einer 2D-Matrix-LED in zwei Raumrichtungen oder bei einer 1D-Linie in einer Raumrichtung anpassbar ist. Diese Anpassung erfolgt durch selektives Einschalten / Ausschalten / Dimmen der einzelnen Pixel der verwendeten Matrix-LEDs. Diese Betrachtung gilt zunächst für einfarbig emittierende Matrix-LEDs. Für Matrix-LEDs mit mehrfarbigen Emittern können durch Farbmischung auch Leuchten mit Vollfarbfähigkeit realisiert werden.
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Die Anpassung der Lichtcharakteristik in zwei Raumrichtungen bedeutet in diesem Falle nicht nur die Charakteristik der abgestrahlten Helligkeit, sondern auch der Farbe des erzeugten Lichtes. Je nach Leuchtentyp (Spotlight, Leseleuchte, Linienleuchte, Flächenleuchte, ...) können mindestens eine bis hin zu vielen Matrix-LEDs in einer Leuchte verbaut werden.
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Gemäß der Erfindung ist die Lichtcharakteristik sowohl von Linienleuchten, als auch von Spotlight- / Leseleuchten usw. durch entsprechende Ansteuerung der fertigen Leuchte bzw. der Matrix-LEDs (unterschiedliche Ansteuerung einzelner Pixel) ohne mechanische Verstellung anpassbar, indem die einzelnen Pixel geeignet individuell bzw. unabhängig voneinander angesteuert werden. Das kann auch bedeuten, dass manche Pixel niemals zum Einsatz kommen.
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Gemäß der Erfindung ergibt sich eine Erweiterung der Einsatz- und Designmöglichkeiten LED-basierter Leuchten auf die beschriebenen Bereiche durch Verwendung der Matrix-LED-Bauteile. Gemäß der Erfindung ergibt sich also eine Leuchte mit Matrix-LEDs. Der Einsatz von segmentierten „LED on Chip“-Matrix-LEDs in Flugzeugkabinenleuchten erlaubt eine statische oder dynamische Anpassung der Abstrahlcharakteristik durch entsprechende Ansteuerung der einzelnen Pixel der Matrix-LEDs. Dies gilt generell für alle Leuchten für Innenräume von Fahrzeugen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass nur bei eingeschalteten LED-Pixeln Energie verbraucht wird. Gegenüber dem Ausblenden oder Abschatten von bereits erzeugten Lichtanteilen durch mechanische Maßnahmen oder auch gegenüber der Verwendung von Projektoren erreicht man dadurch einen gesteigerten Wirkungsgrad und die damit verbundenen Vorteile.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine der Matrix-LEDs eine solche, die im Betrieb einfarbiges Licht erzeugt. Alternativ oder zusätzlich ist mindestens eine der Matrix-LEDs eine solche, die im Betrieb Licht veränderbarer Farbe erzeugt. Im ersten Fall ist die Matrix-LED also eine solche zum Aussenden von einfarbigen Licht. Dies kann weißes aber auch beliebig farbiges, zum Beispiel rotes oder grünes Licht sein. Die Lichtfarbe ist im Betrieb jedoch nicht veränderbar.
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Vorzugsweise ist die Lichtfarbe jedoch veränderbar. Dies wird zum Beispiel durch LED-Pixel unterschiedlicher Grundfarben, d.h. zur Erzeugung unterschiedlich farbigen Lichts erreicht. Auf einem LED-Chip sind dann beispielsweise R-, G-, B- und W-Pixel vorhanden. Durch unterschiedliche Ansteuerung der jeweiligen Pixel entsteht Licht entsprechender Mischfarben, wobei sowohl Helligkeit als auch Farbe des Lichts im Betrieb veränderbar sind.
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So können entweder kostengünstige Leuchten (einfarbiges Licht) oder Leuchten zum besonders variablen Einsatz (mehrfarbiges bzw. veränderbares Licht hinsichtlich Farbe und Helligkeit) geschaffen werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Matrix-LED eine charakteristische Abmessung von höchstens 20 Millimeter, vorzugsweise höchstens 15 Millimeter, vorzugsweise höchstens 10 Millimeter, vorzugsweise höchstens 6 Millimeter, vorzugsweise höchstens 4 Millimeter auf. Alternativ oder zusätzlich weist die Matrix-LED mindestens 4×4, vorzugsweise mindestens 8×8, vorzugsweise mindestens 16×16, vorzugsweise mindestens 32×32 LED-Pixel in flächenhafter 2D-Anordnung auf. Eine charakteristische Abmessung ist beispielsweise eine Länge, Breite, Durchmesser oder größte seitliche Ausdehnung eines LED-Chips, jeweils auf die aktive LED-Fläche, d.h. die mit LED-Pixeln bedeckte Fläche, bezogen.
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Derartige Matrix-LEDs sind also vergleichsweise klein gegenüber Anordnungen mit herkömmlichen Einzel-LEDs, weisen eine Vielzahl von LED-Pixeln, zum Beispiel 1.024 Pixel, auf, die insbesondere als 2D-Matrix angeordnet sind. Durch die einzelne bzw. unabhängige individuelle Ansteuerung der einzelnen Pixel können besonders variantenreiche Lichtabstrahlcharakteristiken der Matrix-LED realisiert werden, insbesondere kann Licht gezielt in bestimmte Raumrichtungen abgestrahlt, nicht abgestrahlt werden oder in gewünschter Helligkeit abgestrahlt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Leuchte eine Linienleuchte, die sich entlang einer Längsachse erstreckt und die mindestens zwei Lichtquellen enthält, wobei mindestens zwei der Lichtquellen in Richtung der Längsachse nebeneinander bzw. in Reihe angeordnet sind. Insbesondere sind alle Lichtquellen in Richtung der Längsachse nebeneinander bzw. in Reihe angeordnet. So entstehen z.B. vergleichsweise schmale Linienleuchten beliebiger Länge, deren Mindestbreite im Wesentlichen lediglich durch die Breite der jeweiligen Matrix-LEDs bestimmt ist. Derartige Linienleuchten eignen sich besonders zum Einsatz in Flugzeugen als Fahrzeugen und dort in der Passagierkabine als Innenraum. Gemäß der Erfindung ergibt sich also eine Linienleuchte mit Matrix-LEDs, in der mehrere Matrix-LEDs in Längsrichtung auf einer Leiterplatte aneinandergereiht werden.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die Leuchte eine Spotlight- oder Leseleuchte, in der eine einzelne oder wenige Matrix-LEDs verbaut sind.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die Leuchte eine Flächenleuchte, die mindestens drei Lichtquellen enthält, wobei mindestens drei der Lichtquellen zweidimensional verteilt nebeneinander bzw. flächig verteilt angeordnet sind. Die Lichtquellen sind also in einer Ebene bzw. Fläche verteilt, jedoch nicht alle linienhaft aneinander angereiht. Zum Beispiel sind bei drei Lichtquellen diese in Form eines Dreiecks verteilt. Bei mehr Lichtquellen sind diese zum Beispiel in Reihen und Spalten zweidimensional verteilt. So entstehen z.B. vergleichsweise großflächige Leuchten mit einer großen Lichtabstrahlleistung, wie z.B. Washlights, oder auch kleine lichtintensive Leuchten wie zum Beispiel Spotlights, Lese- oder Tischleuchten. Auch derartige Leuchten eignen sich besonders zum Einsatz in Passagierkabinen von Flugzeugen. Gemäß der Erfindung ergibt sich also eine Flächenleuchte, in der mehrere Matrix-LEDs in zwei Richtungen auf einer Leiterplatte aneinandergereiht werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leuchte eine Abdeckung auf. Die Abdeckung weist einen potentiellen Durchtrittsbereich für Licht auf, das von mindestens einer der Matrix-LEDs erzeugt werden kann. Die Abdeckung ist in diesem Durchtrittsbereich zumindest teiltransparent. Jede Matrix-LED weist einen potentiell größten Abstrahlbereich auf, wenn alle LED-Pixel der Matrix-LED gemäß ihrem regulären Betrieb maximal aktiv sind, d.h. leuchten. „Potentiell“ ist der Abstrahlbereich deswegen, weil in einem realen Betrieb nicht zwangsweise sämtliche LED-Pixel voll eingeschaltet sein müssen. Der tatsächliche Abstrahlbereich der Matrix-LED kann also auch kleiner sein. Der größtmögliche potentielle Abstrahlbereich definiert durch seine Schnittfläche mit der Abdeckung den maximalen potentiellen Durchtrittsbereich für Licht der Matrix-LED. Da der entsprechende Durchtrittsbereich zumindest teiltransparent ist, kann sämtliches potentiell von der Matrix-LED erzeugte Licht die Leuchte auch verlassen. Insbesondere ist die Leuchte im gesamten Durchtrittsbereich vollständig transparent, sodass alles potentiell erzeugte Licht der Matrix-LED auch die Leuchte verlassen bzw. die Abdeckung durchdringen kann. Bei einer derartigen Leuchte kann das volle Potential der Matrix-LED genutzt werden, da sämtliches von dieser erzeugbare Licht die Leuchte auch verlassen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leuchte im gesamten potentiellen Abstrahlbereich von Licht mindestens einer der Matrix-LEDs kein das von der Matrix-LED abgestrahlte Licht veränderbar modifizierendes Element auf. Eine derartige Leuchte weist also keine veränderbare Strahlformung, Helligkeits- oder Farbänderung für das Licht der Matrix-LED auf. Die entsprechende Änderung der Lichtverhältnisse wird alleine durch eine veränderbare Ansteuerung der Matrix-LED verwirklicht. So entstehen besonders einfache und kostengünstige Leuchten, bei denen dennoch Charakteristika des abgestrahlten Lichts (Richtung, Helligkeit, Farbe, Verteilung, Strahlform) veränderbar sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Leuchte ein Konfigurationsmittel. In dem Konfigurationsmittel ist eine Konfiguration zur Ansteuerung der LED-Pixel mindestens einer der Matrix-LEDs festlegbar. Die Konfiguration ist insbesondere im regulären Betrieb der Leuchte nicht veränderbar. Die einmal festgelegte Konfiguration ist - wenn überhaupt - also nur in einem Servicebetrieb bzw. bei einem Servicevorgang veränderbar. Hierzu ist beispielsweise eine Öffnung der Leuchtenabdeckung, das Anschließen eines Programmiersteckers, das Bedienen eines Dipschalters usw. notwendig. Im regulären Praxisbetrieb ist die Konfiguration festgelegt und nicht variabel, also insbesondere während eines regulären Passagierfluges eines Passagierflugzeugs. Die Rekonfiguration ist dann nicht möglich, aufwändig, nicht bestimmungsgemäß vorgesehen, zumindest unüblich oder nur mit Hilfsmitteln möglich. Die Festlegung der Ansteuerung in Form der Konfiguration erfolgt also beispielsweise nur bei Herstellung der Leuchte, deren Montage am Einsatzort oder bei einer Rekonfiguration im Rahmen einer Servicetätigkeit an der Leuchte.
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Im Ergebnis handelt es sich dabei also um eine „statische“ Anpassung der Leuchte, insbesondere einmalig oder bei einer Servicetätigkeit. Diese Anpassung dient insbesondere zur Kalibrierung der Lichtcharakteristik der Leuchte. Im Konfigurationsmittel sind dann Kalibrierdaten gespeichert. Dadurch können zum Beispiel Unterschiede zwischen Leuchten gleichen Typs, die durch Fertigungstoleranzen entstehen, ausgeglichen werden. Auch können die derzeit sehr strengen (und dadurch kostenintensiven) Anforderungen an die Fertigungstoleranzen der Leuchtenkomponenten gelockert werden, da eine entsprechende Kalibrierung auch nach der Fertigung durchgeführt werden kann. Kalibrierung betrifft hierbei beispielsweise Helligkeit, Lichtverteilung und Farbe des von der Matrix-LED erzeugten Lichts. Die statische Anpassung kann auch zur Adaptierung mechanisch identischer Leuchtentypen an verschiedene Einbausituationen dienen, in denen eine ähnliche, aber nicht identische Lichtcharakteristik gefordert ist. Im Konfigurationsmittel sind dann Konfigurationsdaten gespeichert. Z.B. kann der Abstrahlwinkel, die Strahlform oder -größe geändert werden. Dadurch kann die mechanische Designvielfalt reduziert werden und neue Beleuchtungsanforderungen mit bereits bestehenden Leuchten erfüllt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leuchte einen Steuereingang auf, über den im regulären Betrieb mindestens eines der LED-Pixel einer der Matrix-LEDs (veränderbar, individuell, unabhängig von anderen LED-Pixeln) ansteuerbar ist. Im Gegensatz zur statischen Anpassung oben ist mit einer derartigen Leuchte eine dynamische Anpassung während des regulären Betriebs, d.h. während des Betriebs beim Endkunden möglich. Eine derartige Anpassung über eine Ansteuerung am Steuereingang kann zum Beispiel als Bestandteil programmierter bzw. programmierbarer Lichtszenarien in der Flugzeugkabine verwendet werden, zum Beispiel um beim Boarding eine andere Beleuchtungsverteilung zu verwenden als während bestimmter Flugphasen (Start, Landung, Essen, Schlafen, etc.). Beispielsweise ist beim Boarding von vielen stehenden Passagieren auszugehen, sodass eine Lichtverteilung angesteuert wird, die die Blendung stehender Passagiere minimiert. Dank des Steuereingangs ist auch eine geberbasierte Steuerung der Leuchte möglich. Das Leuchtverhalten der Matrix-LED wird also als Reaktion auf den vom Geber, z.B. einen Schalter oder Sensor, erfasste Daten, z.B. Umgebungsbedingungen (Anwesenheit von Personen, Umgebungslicht, Temperatur, Drehknopfstellung) verändert. Zum Beispiel erfolgt ein abblenden, d.h. Helligkeitsreduktion, wenn Personen durch den Lichtkegel der Matrix-LED laufen oder es erfolgt ein gezieltes Ausleuchtungen nur für gerade verwendete Bereiche einer Leseleuchte etc.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Leuchte eine Leuchte für einen Innenraum in Form einer Passagierkabine und/oder für ein Fahrzeug in Form eines Flugzeuges.
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Für den Einsatz in Passagierkabinen bzw. Flugzeugen ist die erfindungsgemäße Leuchte besonders geeignet.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch die Verwendung gemäß Anspruch 11 einer Matrix-LED als Lichtquelle einer erfindungsgemäßen Leuchte, wie sie oben beschrieben wurde. Die Verwendung und zumindest ein Teil deren Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Leuchte erläutert.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Leuchtenmodul gemäß Patentanspruch 12. Das Leuchtmodul enthält mindestens eine Leuchte. Mindestens eine der Leuchten ist eine erfindungsgemäße Leuchte mit dem Steuereingang, wie Sie oben beschrieben wurde. Das Leuchtenmodul enthält einen am Steuereingang angeschlossenen Geber und eine Steuer- und Auswerteeinheit. Diese dient zur Ansteuerung mindestens einer der Matrix-LEDs über deren Steuereingang in Abhängigkeit des Gebers bzw. eines am Geber vorhandenen Gebersignals. Der Geber ist z.B. ein Sensor oder eine Eingabeeinheit bzw. ein Bedienelement für Benutzer. Die Steuer- und Auswerteeinheit kann hierbei innerhalb oder außerhalb der Leuchte liegen. Das Gebersignal ist ein Signal, welches je nach Erfassungszustand des Gebers variiert. Somit entsteht ein Leuchtenmodul, welches in der Regel mit veränderter Lichtabgabe auf entsprechend veränderte Gebersignale reagieren kann und somit bezüglich des Gebers adaptiv ausgeführt ist. Ein derartiges Leuchtenmodul lässt sich als besonders flexibel einsetzen.
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Das Verfahren und zumindest ein Teil dessen Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Leuchte erläutert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Geber ein Bedienelement. Somit ist eine bewusste bzw. gezielte Ansteuerung des Leuchtenmoduls bzw. der Leuchte mit der Matrix-LED möglich. Der Geber ist beispielsweise Teil einer Lichtsteuereinheit in einem Flugzeug, die im regulären Betrieb vom Kabinenpersonal bedient wird, um beispielsweise verschiedene Lichtszenarien im Flugzeug einzustellen. Eine derartige Lichtsteuereinheit wird auch als „Attendant Control Panel“ (ACP) bezeichnet.
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Insbesondere ist der Geber ein regulär von einem Benutzer der Leuchte in Form eines Passagiers bedienbares Bedienelement. Insbesondere lässt sich durch den Geber beispielsweise die Strahlform oder Strahlrichtung der Leuchte verändern. Der Geber ist dann zum Beispiel im unmittelbaren Wirkungsbereich der Leuchte oder eines die Leuchte nutzenden Passagiers des Innenraums platziert; bei einer Individualleuchte in einem Innenraum beispielsweise an einem der Leuchte zugeordneten Sitz oder Innenraumbereich. Die Leuchte ist dann beispielsweise eine Leseleuchte, eine Waschraumleuchte, oder ein Schlaflicht. Der Geber kann also ein an einem Sitzplatz eines Passagiers verfügbarer Geber sein, über den der Passagier Beleuchtung an seinem Platz individuell einstellen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Geber ein Sensor, insbesondere ein Anwesenheitssensor, ein Helligkeitssensor, ein Bewegungssensor oder ähnliches. Der Geber umfasst dann eine Umgebungsbedingung, ein Ereignis, eine Bewegung oder eine sonstige Charakteristiken von Objekten oder Räumen, um entsprechende Gebersignale zu erzeugen. Über die Steuer- und Auswerteeinheit wird die Lichtabstrahlcharakteristik der Matrix-LED bzw. Leuchte dann adaptiv abhängig vom Gebersignal verändert. So können adaptive Leuchten bzw. Leuchtenmodule geschaffen werden.
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Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen, Beobachtungen bzw. Überlegungen und weist noch die nachfolgenden Ausführungsformen auf. Die Ausführungsformen werden dabei teils vereinfachend auch „die Erfindung“ genannt. Die Ausführungsformen können hierbei auch Teile oder Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen enthalten oder diesen entsprechen und/oder gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen einschließen.
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Die Erfindung geht von der Idee aus, Leuchten zur Innenraum-, insbesondere Flugzeugkabinenbeleuchtung mit definiertem Abstrahlverhalten zu schaffen. Dabei sind je nach Vorgabe bestimmte Anforderungen bezüglich der Lichtcharakteristik zu erfüllen. „Lichtcharakteristik“ bedeutet hier die räumliche Verteilung des abgestrahlten Lichtes einerseits hinsichtlich Helligkeit (Intensität) und andererseits hinsichtlich Lichtfarbe. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bisherige Linienleuchten in der Flugzeugkabine durch lineare Aneinanderreihung von Clustern aus einzelnen diskreten LED-Bauteilen auf einer Leiterplatte in der Längsrichtung realisiert sind. Die Aneinanderreihung mehrerer LEDs in Querrichtung ist aus Platzgründen nicht oder nur sehr begrenzt möglich. Beispielsweise können zum Beispiel vier oder fünf LEDs in Querrichtung angeordnet werden, aber nicht zum Beispiel zehn oder mehr. Eine Anpassung der Lichtcharakteristik der fertigen Leuchten durch geeignete Ansteuerung der LEDs ist damit nur in Längsrichtung möglich. Bisherige Spotlight- oder Leseleuchten sind in Ihrer Abstrahlcharakteristik, wenn überhaupt, durch mechanische Verstellung der optischen Elemente anpassbar. Leuchten, die für unterschiedliche Lichtverteilungen (Abstrahlcharakteristiken) entwickelt werden, sind stets mit unterschiedlichen strahlformenden Optiken (Linsen oder ähnlichem) zu versehen, da die Charakteristik der Quelle (diskrete Einzel-LEDs) nicht variabel ist. Einmal hergestellte Leuchten sind dann in Ihrem Abstrahlverhalten nicht mehr variabel oder kalibrierbar.
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Dank der Erfindung ist beispielsweise eine Deckenbeleuchtung für verschiedene Deckenkonfigurationen, insbesondere durch Ausführungsformen als Linienleuchten möglich. Häufig werden den Airlines vom Flugzeughersteller unterschiedliche Deckenkonfigurationen in der Flugzeugkabine angeboten. Beispielsweise gibt es in Flugzeugen mit zwei Gängen die Variante mit und ohne Gepäckfächer über den mittleren Sitzen. Die Beleuchtungsanforderung für eine Leuchte, die vom Rand der Kabine die Decke Richtung Mitte beleuchtet, hängt davon ab, ob in der Mitte eine Deckenkonfiguration mit oder ohne Gepäckfächer verbaut ist. Sind Gepäckfächer verbaut, soll die entsprechende Frontfläche der Fächer ausgeleuchtet werden. Sind keine verbaut, wäre bei gleicher Lichtverteilung eine Blendung der Passagiere in der gegenüberliegenden seitlichen Sitzreihe möglich, die es zu vermeiden gilt.
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An Stelle einer mechanisch angepassten Leuchte können mit Hilfe der beschriebenen Erfindung für diese Situation die entsprechenden Pixel der Matrix-LEDs, die das unerwünschte Licht erzeugen würden, abgedunkelt und eine Blendung vermieden werden. Dadurch kann die gleiche Leuchte in beiden Situationen verwendet werden und es muss keine zusätzliche Leuchtenvariante entwickelt werden. Die Anpassung erfolgt statisch bei Produktion oder bei einem Bau der Leuchte.
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Dank der Erfindung ist auch eine Tischbeleuchtung mit den Ausführungsformen Spotlight oder Leseleuchte möglich. In kleinen Privatflugzeugen kann sich der Kunde die Inneneinrichtung in der Kabine nach Wunsch zusammenstellen. Beispielsweise kann er zwischen einem runden oder einem eckigen Tisch wählen. Beide Tische sollen von einem Spotlight so ausgeleuchtet werden, dass die Tischplatte ausgeleuchtet ist, aber kein Licht vorbei am Tisch auf den Boden fällt. Durch entsprechende Ansteuerung der Matrix-LED im Spotlight können die Tischkonturen zielgenau getroffen werden, ohne dass für jede Tischgeometrie eine eigene Leuchte zu entwickeln ist. Angenommen der Tisch hätte außerdem eine ausklappbare Erweiterung, so könnte der Lichtkegel entsprechend sensorgesteuert (bei Ausklappen des Tisches) dynamisch auf den erweiterten Tischbereich vergrößert werden.
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Dank der Erfindung sind auch Leseleuchten in der Ausführungsform als Flächenleuchte möglich. Leseleuchten sind üblicherweise in der Decke über den Passagiersitzen verbaut. Sind in der Economy-Class drei Sitze nebeneinander, können es in der Business-Class zum Beispiel nur zwei Sitze sein. Einmal müsste also eine Lösung mit drei und einmal mit zwei einzeln verwendbaren Leseleuchten in die Decke eingebaut werden. Eine Änderung der Bestuhlung bedeutet dann eine entsprechende Anpassung der Leseleuchten. Mit einer Lösung durch die beschriebene Erfindung können die Leseleuchten durch ein einzelnes Matrix-LED Leuchtenmodul, zum Beispiel als Ausführungsform Flächenleuchte, realisiert werden. Je nach Besetzung bzw. Bestuhlung des Flugzeugs wird das Modul so konfiguriert, dass drei oder zwei Bereiche mit den geeigneten Lichtverteilungen einzeln angesteuert werden können.
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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:
- 1 eine Spotlight- / Leseleuchte,
- 2 eine Linienleuchte,
- 3 eine Flächenleuchte,
- 4 eine Leuchte mit Abdeckung und verschiedenen Strahlkonfigurationen,
- 5 eine Passagierkabine in zwei Varianten mit verschieden konfigurierter Leuchte,
- 6 ein Leuchtenmodul mit zwei Tischvarianten.
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1 zeigt eine Leuchte 2 für einen in 1 nicht näher dargestellten Innenraum 4 eines Fahrzeugs 6 in Draufsicht. Die Leuchte 2 enthält einen Grundkörper 8, vermittels dem die Leuchte 2 im Innenraum 4 bzw. am Fahrzeug 6 befestigt wird. Die Leuchte 2 enthält auch eine Lichtquelle 10 in Form einer Matrix-LED 12, die am Grundkörper 8 befestigt ist. Die Matrix-LED 12 weist im Beispiel 8x8, also 64 LED-Pixel 14 auf. Die Matrix-LED 12 ist hierbei auf einer Leiterplatte 16 montiert. Die Leuchte 2 ist ein Spotlight bzw. eine Leseleuchte.
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2 zeigt einen Ausschnitt aus einer anderen Leuchte 2 in Form einer Linienleuchte 18, die sich entlang einer Längsachse 20 erstreckt. Der Grundkörper 8 ist der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Die Linienleuchte enthält im Beispiel mehrere Lichtquellen 10, von denen drei dargestellt sind. Alle Lichtquellen 10 sind entlang bzw. auf der Längsachse 20 nebeneinander bzw. in Reihe angeordnet.
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3 zeigt eine andere Leuchte 2 in Form einer Flächenleuchte 22. Der Grundkörper 8 ist der Übersichtlichkeit halber wieder weggelassen. Die Flächenleuchte 22 enthält im Beispiel neun Lichtquellen 10 in Form von Matrix-LEDs 12, die zweidimensional verteilt nebeneinander angeordnet sind, nämlich hier in Reihen 24a und Spalten 24b angeordnet sind.
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4 zeigt eine alternative Leuchte 2 mit Grundkörper 8 und Lichtquelle 10 als Matrix-LED 12 in Seitenansicht. Die Leuchte 2 weist außerdem eine Abdeckung 26 auf. Die Matrix-LED 12 erzeugt im Vollbetrieb, das heißt wenn alle LED-Pixel 14 bestimmungsgemäß Licht abgeben, einen maximal großen Leuchtkegel bzw. Abstrahlbereich 28. Die Schnittmenge des maximalen Abstrahlbereiches 28 mit der Abdeckung 26 bildet einen maximal großen potentiellen Durchtrittsbereich 30 von Licht, dass von der Matrix-LED 12 erzeugt ist und auf die Abdeckung 26 auftrifft. Im gesamten Durchtrittsbereich 30 ist daher die Abdeckung zumindest teiltransparent, hier vollständig transparent.
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Die Abdeckung 26 bildet im Durchtrittsbereich 30 zwar ein strahlformendes Element, hier eine Linse im Strahlengang bzw. Abstrahlbereich 28 des Lichts der Matrix-LED 12. Die Strahlformung ist jedoch nicht veränderbar, sondern festgelegt.
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Die Leuchte 2 enthält ein Konfigurationsmittel 32, im Beispiel einen Speicherchip, das zwar z.B. während Servicearbeiten an der Leuchte 2, jedoch nicht im regulären Betrieb der Leuchte 2, hinsichtlich seiner Konfiguration bzw. Programmierung veränderbar ist. Die Konfiguration legt fest, welche der LED-Pixel 14 der Matrix-LED 12 wie angesteuert sind. Je nach Konfiguration ergeben sich verschiedene Strahlprofile bzw. Lichtkegel 29a-c, wobei der Lichtkegel 29a bei einer ersten Konfiguration (Ansteuerung aller LED-Pixel 14) das größte Strahlprofil erzeugt, das dem Abstrahlbereich 28 entspricht. Der Lichtkegel 29b ist anhand einer zweiten Konfiguration erzeugt und bildet ein engeres, jedoch zentriertes Strahlprofil bezüglich einer zentralen optischen Achse 34, der Lichtkegel 29c gemäß einer dritten Konfiguration ist ein asymmetrisches Strahlprofil bezüglich der zentralen optischen Achse 34. Im Beispiel ist die Matrix-LED 12 eine solche zur Erzeugung farbigen Lichts. Per Konfiguration ist der Lichtkegel 29a ein solcher für weißes Licht, der Lichtkegel 29b ein solcher für blaues Licht und der Lichtkegel 29c einer für violettes Licht (Mischung aus R- und B-Anteilen von R- und B-LED-Pixeln 14). Auch die abgegebene Lichtfarbe der Leuchte 2 ist also entsprechend im Konfigurationsmittel 32 konfiguriert.
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5 zeigt symbolisch ein weiteres Beispiel für zwei verschiedene Konfigurationen einer Leuchte 2 durch ein Konfigurationsmittel 32. Von dem Fahrzeug 6, hier einem Flugzeug ist ein Teil des Innenraums 4, hier einer Passagierkabine, gezeigt, nämlich ein Deckenbereich 36 sowie eine linke 38a, mittlere 38b und rechte Sitzreihe 38c. Der Deckenbereich 36 weist in einer ersten Variante bzw. Ausbauvariante des Flugzeugs 6 mittlere Gepäckfächer 40 über der Sitzreihe 38b auf. In einer ersten Konfiguration erzeugt die Leuchte 2 Licht mit dem Lichtkegel 29a, um die Seitenwand der Gepäckfächer 40 zu beleuchten.
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Vom Hersteller des Flugzeugs 6 kann dieses auch in einer anderen Konfiguration bezogen werden, nämlich ohne die Gepäckfächer 40, sondern mit einem alternativen Deckenabschnitt 42. Würde die Leuchte 2 hier ebenfalls mit der Konfiguration mit Lichtkegel 29a betrieben, können Passagiere in der rechten Sitzreihe 38c durch die Leuchte 2 geblendet werden, wie durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Daher wird unter Verwendung der gleichen Leuchte 2 diese lediglich bei der Herstellung des Flugzeugs 6 bezüglich ihres Konfigurationsmittels 32 umkonfiguriert, damit diese mit dem Lichtkegel 29b arbeitet. Nun wird nur noch das Strukturelement 42 beleuchtet. Ein Blendeffekt in der Sitzreihe 38c ist nun vermieden.
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6 zeigt symbolisch für ein alternatives Flugzeug als Fahrzeug 6 eine Leuchte 2, die einen Steuereingang 44 aufweist, über den im regulären Betrieb mindestens eines der LED-Pixel 14, hier alle, der Matrix-LED 12 ansteuerbar sind. Die Leuchte 2 ist Teil eines Leuchtenmoduls 46 das neben der Leuchte 2 mit Steuereingang 44 auch einen Geber 48 enthält. Der Geber 48 ist hier ein Sensor, um eine Klappstellung eines Klapptisches 50 zu erfassen. Der Geber ist über eine Steuer- und Auswerteeinheit 49 mit dem Steuereingang 44 verbunden.
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Befindet sich der Klapptisch 50 in einer eingeklappten Stellung, so weist dieser die Fläche einer quadratischen Tischplatte 52 auf, die von der Leuchte 2 auszuleuchten ist. Die eingeklappte Stellung wird vom Geber 48 erkannt und die Leuchte 2 mit einem Lichtkegel 29a angesteuert, der die quadratische Tischplatte 52 passgenau ausleuchtet. Wird der Klapptisch 50 ausgeklappt und die Tischplatte 52 so durch ein Zusatzelement 54 rechteckig erweitert, wird dies ebenfalls vom Geber 48 erkannt. Über die Steuer- und Auswerteeinheit 49 wird der Steuereingang 44 so angesteuert, dass sich der Lichtkegel 29b ergibt, welcher die Tischplatte 52 zusammen mit dem Zusatzelement 54 passgenau rechteckig ausleuchtet.
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Vom Hersteller ist das Flugzeug bzw. Fahrzeug 6 wieder in einer alternativen Konfiguration mit einem Rundtisch 56 erhältlich. Auch in diesem Flugzeug wird die gleiche Leuchte 2 verbaut. Die Steuer- und Auswerteeinheit 49 steuert jedoch die Leuchte 2 nun derart an, dass sich ein runder Lichtkegel 29c ergibt, der den Rundtisch 56 nun passgenau ausleuchtet. Der Geber 48 ist nun ein durch einen Benutzer des Rundtisches 56 bedienbares Eingabemittel, um die Farbe und Helligkeit des von der Leuchte 2 erzeugten Lichtes nach Wunsch zu verändern.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Leuchte
- 4
- Innenraum
- 6
- Fahrzeug
- 8
- Grundkörper
- 10
- Lichtquelle
- 12
- Matrix-LED
- 14
- LED-Pixel
- 16
- Leiterplatte
- 18
- Linienleuchte
- 20
- Längsachse
- 22
- Flächenleuchte
- 24a
- Reihe
- 24b
- Spalte
- 26
- Abdeckung
- 28
- Abstrahlbereich
- 29a-c
- Lichtkegel
- 30
- Durchtrittsbereich
- 32
- Konfigurationsmittel
- 34
- optische Achse
- 36
- Deckenbereich
- 38a-c
- Sitzreihe
- 40
- Gepäckfächer
- 42
- Deckenabschnitt
- 44
- Steuereingang
- 46
- Leuchtenmodul
- 48
- Geber
- 49
- Steuer-und Auswerteeinheit
- 50
- Klapptisch
- 52
- Tischplatte
- 54
- Zusatzelement
- 56
- Rundtisch
