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Die Erfindung geht aus von einer tragbaren Leuchte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einer Kleidung mit der Leuchte.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Signalleuchten nutzen hohe Lichtströme, um eine hohe Aufmerksamkeitswirkung, oder Warnwirkung zu erzielen. Dies führt zu einem hohen elektrischen Verbrauch. Wird der elektrische Verbrauch gesenkt, verschlechtert sich die Warn- und/oder die Aufmerksamkeitswirkung der Leuchten.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leuchte zu schaffen, die eine hohe Aufmerksamkeits- und Warnwirkung erzielt, und/oder energieeffizient betreibbar ist und/oder niedrige Herstell- und Betriebskosten aufweist, wobei die Leuchte vorzugsweise am Körper einer Person tragbar sein soll.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine tragbare Leuchte gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Kleidung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 11.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß ist eine, beispielsweise am Körper, tragbare Leuchte vorgesehen. Mit anderen Worten ein „wearable“. Die Leuchte kann zumindest eine Lichtquelle und zumindest eine Steuereinheit aufweisen. Vorteilhafterweise kann die Steuereinheit zum Steuern einer Energieversorgung der Lichtquelle eingesetzt sein. Besonders vorteilhafterweise kann die Steuereinheit derart ausgestaltet sein, dass sie die Lichtquelle mit einem pulsierenden Signallichtstrom versorgen kann. Dadurch kann die Lichtquelle Lichtimpulse ausgeben. Vorteilhafterweise erfolgt die pulsierende Versorgung der Lichtquelle mit dem Signallichtstrom derart, dass die Lichtimpulse mit einer Frequenz zwischen größer oder gleich 5 Hertz und kleiner oder gleich 100 Hertz pulsieren, bevorzugt kleiner als 60 Hz. Alternativ oder zusätzlich können zumindest zwei Lichtimpulse zu einer Impulsgruppe zusammengefasst sein, wobei die Impulsgruppen eine Wiederholfrequenz von größer oder gleich 0,5 Hertz und kleiner oder gleich 100 Hertz aufweisen können. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Frequenz der Lichtimpulse und/oder die der Impulsgruppen um einen Einstellwert herum variieren, zum Beispiel stochastisch.
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Dabei kann zwischen einer Tag-Regelung, einer Dämmerungsregelung und einer Nachtregelung unterschieden werden. Da die Flicker-Wahrnehmung für Stäbchen etwa unterhalb von 15 Hz und die der Zapfen bei kleiner als 50-100 Hz liegt, können die jeweiligen Impulsfolgen zur besseren Wahrnehmung bei Tageshelligkeit zum Beispiel kleiner als 40 Hertz sein, bei Dämmerungshelligkeit zum Beispiel kleiner als etwa 10 Hz, bei Nachthelligkeit etwa kleiner als 5 Hz. Auch können unterschiedliche Lichtfarben mit verschiedenen Frequenzen betrieben werden. So kann die zumindest eine Lichtquelle, beispielsweise bei Tageslichthelligkeit, blaues Licht mit einer Wellenlänge von beispielsweise, insbesondere etwa, 464 nm und einer Frequenz von 40 Hz bereitstellen, rotes Licht mit einer Wellenlänge von, insbesondere etwa, 633 nm und einer Frequenz von Hz, grünes Licht mit einer Wellenlänge von, insbesondere etwa, 520 nm und einer Frequenz von 10 Hz. Dadurch kann, insbesondere bei Erzeugung eines Weißlichts aus den Farbbestandteilen Blau, Rot und Grün, ein Aufmerksamkeits-Zusatzeffekt bereitgestellt werden.
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Diese Lösung hat also den Vorteil, dass dadurch eine erhöhte Aufmerksamkeits- und/oder Warnwirkung der Leuchte erzielbar ist, da das menschliche Auge sehr empfindlich auf Helligkeitsänderungen mit einer Frequenz von kleiner oder gleich 100 Hertz reagiert. Diese Eigenschaft des menschlichen Auges bewirkt, dass Lichtsignale mit einer Helligkeitsänderung mit einer Frequenz kleiner oder gleich 100 Hertz besser wahrnehmbar sind, als stationäre Lichtsignale mit gleicher Helligkeit und/oder Pulsweitenmodulationen (PWM) mit einer Frequenz über 100Hz und/oder langsamerer Helligkeitsänderung. Dieser Effekt wird als Broca-Sulzer-Effekt beschrieben. Dabei kann in einer speziellen Ausgestaltung ein jeweiliger Anfangspuls einer Impulsfolge intensitätsmäßig erhöht sein, beispielsweis um einen Faktor 1,3 bis 1,5 gegenüber der Normalintensität.
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Durch die pulsierende Ansteuerung der Lichtquellen ist es zusätzlich vorteilhafterweise möglich, höhere Maximalströme, und somit höhere Lichtströme bei gleichem elektrischem Gesamtverbrauch und gleicher thermischer Belastung der Lichtquellen zu erzielen. Weiterhin ist durch die pulsierende Ansteuerung eine höhere Lichtausbeute ermöglicht, als bei vergleichbaren Systemen im Stand der Technik. Dadurch kann gegenüber dem stationären Betrieb der Verbrauch der Leuchte gesenkt werden.
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Bevorzugt kann die Leuchte am Körper tragbar sein, beispielsweise über Kleidung und/oder Textilien und/oder einem Rucksack. Sie kann hierbei beispielsweise auch in die Kleidung und/oder in Textilien und/oder in den Rucksack integriert sein. Insbesondere kann die Leuchte Teil eines Textils sein, wie beispielsweise ein Leuchtfaden, der entweder selbst leuchtet und/oder Licht leitet, und auf dem Textil aufgebracht oder an dem Textil befestigt ist.
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Mit Vorteil kann die Frequenz der Lichtimpulse zwischen größer oder gleich, insbesondere etwa, 5 Hertz und kleiner oder gleich, insbesondere etwa, 60 Hertz liegen. Dadurch sind sie vorteilhafterweise durch das menschliche Auge verbessert wahrnehmbar, wodurch die Aufmerksamkeits- und/oder Warnwirkung gesteigert ist.
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Die Impulsgruppen können bevorzugt eine Wiederholfrequenz zwischen größer oder gleich, insbesondere etwa, 0,5 Hertz und kleiner oder gleich, insbesondere etwa, 20 Hertz aufweisen. Dadurch ist ebenso die Aufmerksamkeits- und/oder Warnwirkung erhöht.
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Die Frequenz der Lichtimpulse und/oder die Wiederholfrequenz der Impulsgruppen können auch aperiodisch wechseln. Mit anderen Worten können die Abstände zwischen zwei Lichtimpulsen wechseln, was zu weiter erhöhter Aufmerksamkeitswirkung führt. Zusätzlich ist es möglich, dass sich die Frequenz der Lichtimpulse ändert. Die Spanne, in der die Frequenz sich ändert kann dabei zwischen größer oder gleich, insbesondere etwa, 5 Hertz und kleiner oder gleich, insbesondere etwa, 100 Hertz liegen. Ist die Leuchte bewegt, beispielsweise weil sie sich an einem bewegten Körper einer Person befindet, können hierdurch zusätzlich ein Stroboskop- und/oder ein Dopplereffekt eintreten, was zusätzlich die Wahrnehmbarkeit erhöht. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Blinkfrequenz der momentanen Geschwindigkeit eines Textilträgers, beispielsweise eines Radfahrers und/oder eines Motorradfahrers und/oder eines Fußgängers angepasst werden. In einer weiteren Ausgestaltung können verschiedene Bereiche eines Textils, wie zum Beispiele Rückenteil, Vorderteil, Seitenteil einer Jacke, mit unterschiedlichen Impulsfrequenzen angesteuert werden. Damit wird vorteilhafterweise ein erhöhter Aufmerksamkeitseffekt erzeugt.
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Weiter vorteilhafterweise ist die Leuchte derart ausgebildet, dass eine Grundstromversorgung, also ein Dauerlicht zwischen den Lichtimpulsen oder den Impulsgruppen, durch die Steuereinheit in die Lichtquelle einspeisbar ist. Die Grundstromversorgung kann ebenfalls pulsierend, bei einer Frequenz zwischen größer oder gleich, insbesondere etwa, 5 Hertz bis kleiner oder gleich, insbesondere etwa, 60 Hertz erfolgen. Die einzelnen Lichtimpulse der Grundstromversorgung können beispielsweise anhand einer Pulsweitenmodulationssteuerung durch die Steuereinheit ausgeführt werden.
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Eine Pulsweitenmodulation (PWM) ist eine Modulationsart, bei der eine technische Größe, beispielsweise eine elektrische Spannung, innerhalb eines definierten Zweitrahmens zwischen zwei Werten wechselt.
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Bei der Lichtquelle kann/können zumindest ein Lichtwellenleiter oder mehrere Lichtwellenleiter vorgesehen sein, in den das Licht der Lichtquelle einkoppelbar ist.
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Bevorzugt können die Lichtquelle als Licht emittierende Dioden (LEDs) ausgestaltet sein, welche bevorzugt einfarbig oder mehrfarbig ausgestaltet sind. LEDs sind vorteilhafterweise sehr kompakt, wodurch nur eine geringe Baugröße der Leuchte benötigt ist.
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Lichtquellen können Halbleiterlichtquellen sein. Diese sind besonders kompakt und langlebig. Es ist eine Weiterbildung, dass die Halbleiterlichtquellen mindestens eine Leuchtdiode umfassen oder aufweisen. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom, beispielsweise rot, grün, blau, oder multichrom, beispielsweise weiß, sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen, beispielsweise ein weißes Mischlicht. Die zumindest eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten. Es kann sich beispielsweise um eine Konversions-Leuchtdiode handeln. Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein, beispielsweise bei einem „Remote Phosphor“ System. Dabei können Laserlichtquellen verwendet werden, bei denen ein blauer Laserstrahl teilweise mittels eines Konversionselements (Leuchtstoff) in gelbes Konversionslicht umgewandelt wird, so dass in der Überlagerung von unkonvertierten blauem Laserlicht und gelbem Konversionslicht weißes Mischlicht (Nutzlicht) entsteht.
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Die LED kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten LED oder in Form mindestens eines LED-Chips, der eine oder mehrere Leuchtdioden aufweist, vorliegen. Eine LED kann in Form einer Mikro-LED vorliegen. Es können mehrere LED-Chips auf einem gemeinsamen Substrat („Submount“) montiert sein und eine LED bilden oder einzeln oder gemeinsam beispielsweise auf einer Platine, beispielsweise auf einer Metallkernplatine, befestigt sein („CoB“ = Chip on Board). Die mindestens eine LED kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, beispielsweise mit mindestens einer Fresnel-Linse oder einem Kollimator. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen LEDs, beispielsweise auf Basis von AlInGaN oder InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, beispielsweise Polymer-OLEDs) einsetzbar. Die LED-Chips können direkt emittierend sein oder einen vorgelagerten Leuchtstoff aufweisen. Alternativ kann die lichtemittierende Komponente eine Laserdiode oder eine Laserdiodenanordnung sein. Denkbar ist auch eine OLED-Leuchtschicht oder mehrere OLED-Leuchtschichten oder einen OLED-Leuchtbereich vorzusehen. Die Emissionswellenlängen der lichtemittierenden Komponenten können im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich liegen. Die lichtemittierenden Komponenten können zusätzlich mit einem eigenen Konverter ausgestattet sein.
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Besonders bevorzugt sind die Frequenz der Lichtimpulse und/oder die Frequenz der Impulsgruppe einstellbar. Dadurch kann beispielsweise eine Frequenz an bestimmte Umwelteinflüsse, beispielsweise die Helligkeit, angepasst sein.
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Weiterhin ist denkbar, die Frequenz in Abhängigkeit eines externen Steuersignal einzustellen und/oder zu verändern beispielsweise mithilfe eines Lichtsensors und/oder eines akustischen Sensors, eines optischen Messsystems wie beispielsweise LiDAR (light detection and ranging) oder einer Kamera. Eine kabellose Ansteuerung durch, beispielsweise, eine Smartphone-App ist ebenso denkbar. Dazu kann die tragbare Leuchte mit einem Signal-Empfänger und einem Betriebsgeräte-Kontroller ausgestattet sein und/oder einem elektronischen Speicher für unterschiedliche Signalsequenzen. Ein externes Steuersignal kann auch eine Abstandmessung zu einem anderen Verkehrsobjekt sein. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, dynamisch veränderbare Frequenzen einzustellen, wodurch ein Wahrnehmungseffekt erhöht werden kann.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Kleidung vorgesehen, die die Leuchte aufweist. Die Kleidung kann dabei ein am Körper der Person getragenes Kleidungsstück, beispielsweise eine Jacke, eine Hose, ein Hemd, eine Mütze, ein Helm, oder Handschuhe, oder eine Tasche oder ein Rucksack oder ein Schmuckstück. Auch kann die Kleidung ein weiterer am Körper getragener Gegenstand sein.
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Erfindungsgemäß ist die tragbare Leuchte an einem Kleidungsstück angebracht und/oder integriert. Das erfindungsgemäße Kleidungsstück kann dann von Personen getragen werden, die eine höhere Sicherheitsanforderung an Sichtbarkeit haben, wie beispielsweise Fußgänger, Fahrradfahrer, Motorradfahrer, spielende Kinder, ältere Personen oder Personen im Zivil- und Katastrophenschutz. Die tragbare Leuchte kann aber auch in Textilien integriert sein, welche an einem Fahrzeug angebracht sind. Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes Fahrzeug oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrrad sein. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug ein Lastkraftwagen oder ein Personenkraftwagen oder ein Kraftrad. Das Fahrzeug kann des Weiteren als nicht-autonomes oder teil-autonomes oder autonomes Fahrzeug ausgestaltet sein.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
- 1 den Stromverbrauch über der Zeit bei einer Leuchte, wobei eine Grundversorgung durch Gleichstrom bereitgestellt ist,
- 2 den Stromverbrauch über der Zeit bei der Leuchte, wobei die Grundversorgung pulsierend bereitgestellt ist, und
- 3 schematisch ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchte.
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1 zeigt die Stromstärken von Impulsgruppen 1 mit jeweils drei einzelnen Lichtimpulsen 2 von 150mA bei einer Frequenz der Lichtimpulse von 20Hz über der Zeit. Eine Grundversorgung 4 bei 20mA ist durch Gleichstrom bereitgestellt. Die Impulsgruppen selbst sind mit einem Zeitabstand von 0,6 sec beabstandet, was einer Frequenz von 1,6 Hz entspricht. In einer nicht dargestellten Ausgestaltung sind die jeweiligen Anfangspulse der Impulsgruppen um einen Faktor von 1,3 erhöht.
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2 zeigt die Stromstärken von Impulsgruppen 1 mit jeweils drei einzelnen Lichtimpulsen 2 von 150mA bei einer Frequenz von 20 Hz über der Zeit. Eine Grundversorgung 4 bei 150 mA ist ebenfalls durch, mit einer Frequenz von 20 Hz pulsierenden Strom bereitgestellt.
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3 zeigt schematisch ein Verfahren zur Ausführung einer Leuchte. Darin ist eine Lichtquelle 6 vorgesehen, welche beispielsweise Licht emittierende Dioden aufweist, und welche von einer Steuereinheit 8 gesteuert ist. Dadurch gibt sie einen Lichtimpuls 2 aus, der von einer dritten Person wahrnehmbar ist. In einer weiteren Ausgestaltung (nicht dargestellt) ist eine Sensoreinrichtung an die Steuereinheit 8 an geschlossen.
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Offenbart ist eine, insbesondere am Körper, tragbare Leuchte mit einer Lichtquelle und einer Steuereinheit, wobei die Lichtquelle Lichtimpulse bei einer Frequenz von kleiner oder gleich 100 Hertz ausgibt und/oder Lichtimpulse zu einer Impulsgruppe zusammengefasst sind, die eine Frequenz von kleiner oder gleich 100 Hertz aufweist.
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Bezugszeichenliste
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| Impulsgruppe |
1 |
| Lichtimpuls |
2 |
| Grundversorgung |
4 |
| Lichtquelle |
6 |
| Steuereinheit |
8 |
