DE102019124589A1

DE102019124589A1 - Leuchte mit Sensor zur Detektion von verschmutzten, gealterten und/oder gebrochenen lichttechnischen Abdeckungen

Info

Publication number: DE102019124589A1
Application number: DE102019124589.3A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Wuppinger; Timo Eichele
Original assignee: Siteco GmbH
Current assignee: Siteco GmbH
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2021-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchte umfassend wenigstens eine Lichtquelle, eine lichtdurchlässige Abdeckung, welche die Lichtquelle gegenüber einer Umgebung der Leuchte wenigstens teilweise abdeckt, einen Lichtsensor, welcher angeordnet ist, um eine Intensität von Licht zu messen, welches von der Lichtquelle ausgeht und von der Abdeckung direkt oder indirekt zurückreflektiert wird, und eine Steuereinheit, welche eingerichtet ist, um eine Differenz von zeitlich beanstandeten Messwerten des Lichtsensors zu ermitteln, um bei Überschreiten eines Schwellenwertes eine Veränderung eines Reflexionsgrades der Abdeckung anzuzeigen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte, welche dafür eingerichtet ist, mittels einer Sensoreinrichtung eine mögliche Verschmutzung, Alterung oder einen Bruch einer lichttechnischen Abdeckung anzuzeigen.
Leuchten, die einer Verschmutzung in der Anwendung ausgesetzt sind, müssen in regelmäßigen Zeiträumen gereinigt werden oder, falls notwendig, muss eine verschmutzte Abdeckung ausgetauscht werden. Insbesondere eine lichttechnische Abdeckung, durch welche Licht eines im Inneren der Leuchte angeordneten Leuchtmittels abgegeben wird, muss gereinigt oder ggf. ausgetauscht werden, um den Wirkungsgrad der Leuchte zu erhalten. Der Grad der Verschmutzung muss daher für die Planung der Wartungsintervalle berücksichtigt werden. In der Regel werden z.B. Straßenleuchten abhängig vom Einsatzgebiet alle drei bis fünf Jahre von einem Betreiber angefahren und vor Ort mit einer Hubsteigeinrichtung begutachtet und ggf. gereinigt. Auch wenn nicht alle angefahrenen Leuchten tatsächlich verschmutzt sind, müssen diese trotzdem vor Ort aufwendig kontrolliert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leuchte bereitzustellen, welche im Hinblick auf die notwendigen Wartungsarbeiten vereinfacht ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Leuchte nach Anspruch 1, sowie durch eine Einrichtung nach Anspruch 8 und ein Verfahren nach Anspruch 11.
Eine Besonderheit der erfindungsgemäßen Leuchte besteht in einem Lichtsensor, welcher die Intensität einer Rückreflexion einer lichttechnischen Abdeckung, welche eine Lichtquelle nach außen abdeckt, misst. Die Messwerte werden zeitlich beabstandet erfasst und aus einer Differenz von Messwerten wird bei Überschreiten eines Schwellenwertes eine Änderung des Reflexionsgrades der Abdeckung angezeigt. Diese Veränderung des Reflexionsgrades lässt entweder auf eine Verschmutzung der Abdeckung oder auf eine sonstige Beschädigung der Abdeckung, die durch Materialbruch oder durch eine Alterungserscheinung des Materials der Abdeckung entstanden ist, schließen. Auf diese Weise müssen Leuchten nicht regelmäßig auf Verschmutzung oder sonstige Beschädigungen kontrolliert werden, sondern es kann aus den angezeigten Änderungen des Reflexionswertes extern auf eine mögliche Verschmutzung oder eine sonstige Beschädigung der Abdeckung geschlossen werden ohne die Leuchte direkt zu inspizieren. Beispielsweise können die veränderten Reflexionswerte lokal an der Leuchte durch eine Warn- oder Anzeigefunktion angezeigt werden oder es können die Messwerte an eine dezentrale Einrichtung oder eine zentrale Einrichtung zur Anzeige weitergeleitet werden, von der aus die Wartungsarbeiten koordiniert werden. In jedem Fall ist es daher nicht mehr notwendig, die Leuchten vor Ort, ggf. mit einer Hubsteigeinrichtung, einzeln zu kontrollieren. Der Wartungsaufwand derartigen Leuchten, insbesondere von Straßenleuchten oder Leuchten in Produktionshallen, die ebenfalls einer hohen Verschmutzung ausgesetzt sind, kann dadurch reduziert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist dem Leuchtmittel wenigstens ein optisches Element zugeordnet, wobei das optische Element eingerichtet ist, um eine Lichtverteilung der Leuchte zu beeinflussen, und ferner einen Lichtanteil, der von dem Leuchtmittel in eine Richtung direkt zu dem Sensor abgegeben wird, vom Sensor wegzulenken. Licht, welches direkt von dem in der Leuchte angeordneten Leuchtmittel auf den in der Leuchte angeordneten Sensor abgegeben wird, würde die Empfindlichkeit der Messung für die Rückreflexion verschlechtern, weil der Anteil des durch Rückreflexion auf dem Sensor auftreffenden Lichts im Verhältnis zu der Gesamtlichtintensität, die von dem Sensor gemessen wird, verringert ist. Das erfindungsgemäße optische Element lenkt Licht, welches direkt von dem Leuchtmittel auf den Sensor fällt, um, so dass dieses Licht nicht oder zu einem geringeren Teil von dem Sensor mitgemessen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das optische Element einen Reflektor und/oder eine Linse. Der Reflektor kann beispielsweise in einem Bereich zwischen dem Leuchtmittel und dem Sensor angeordnet sein, um Licht von dem Sensor wegzulenken. Diese Art der Lichtlenkung ist sehr effizient, um den Anteil des von dem Leuchtmittel direkt auf den Sensor auftreffenden Lichts zu minimieren oder sogar vollständig zu unterbinden. Eine Linse kann den Lichtstrom des Leuchtmittels in Raumwinkelbereiche umlenken, die nicht in Richtung zu dem Sensor weisen. Die Linse oder der Reflektor kann auch gleichzeitig dafür eingerichtet sein, um die Lichtverteilung der Leuchte für den betreffenden Anwendungszweck zu formen. Daher bedarf es keiner separaten Bauteile, welche nur für die Abschirmung des Sensors vorgesehen werden muss.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leuchte in einem Bereich des Sensors eine Blende auf, welche den Sensor gegenüber Raumwinkelbereichen abschirmt, aus denen aufgrund der geometrischen Anordnung von der Lichtquelle, der Abdeckung und dem Sensor kein Licht von der Lichtquelle zu dem Sensor zurückreflektiert werden kann. Vorzugsweise ist die Blende direkt integral mit dem Sensor oder einem anderen Leuchtenbauteil verbunden. Dann ist kein separates Element in der Leuchte notwendig. Die Blende ist sehr effizient, um den Sensor vor direkter Lichteinstrahlung von der Lichtquelle abzuschirmen. Ferner hat die Blende gegenüber dem Reflektor direkt am Leuchtmittel noch den Vorteil, dass die Blende auch Lichtstrahlung ausblenden kann, welche nicht von einer Rückreflexion an der Abdeckung entstanden ist. Beispielsweise kann der Anteil von Streulicht, welches von einer sonstigen Lichtquelle oder durch Reflexion außerhalb der Leuchte wieder durch die Abdeckung in die Leuchte eintritt, von dem Sensor gemessen werden und würde die Messung des von der Abdeckung zurückreflektierten Lichtes verfälschen. Um diesen Messfehler zu minimieren, ist die Blende so ausgerichtet, dass sie nur Licht aus einem Winkelbereich empfängt, aus dem auch Licht durch Rückreflexion an der Abdeckung auf den Sensor einfallen kann. Die Messfehler können dadurch verringert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Blende mit einer Längserstreckung parallel zu einer Richtung angeordnet, wobei die Richtung einem Lichtausfallswinkel an einem Ort der Abdeckung entspricht, der dem Betrag nach dem Lichteinfallswinkel von der Lichtquelle auf den gleichen Ort der Abdeckung entspricht. Das Licht, welches durch Rückreflexion von dem Leuchtmittel über die Abdeckung auf den Sensor auftrifft, weist an der Abdeckung gemäß den Grundregeln der geometrischen Reflexion zu einem Lot senkrecht auf der Oberfläche der Abdeckung betragsmäßig gleiche Einfalls- und Ausfallswinkel auf. Mit einer Blende, die genau parallel zu dem entsprechenden Ausfallswinkel angeordnet ist, kann daher sehr effizient alles Licht abgeschirmt werden, welches nicht durch Rückreflexion an der Abdeckung entstanden ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Leuchte ferner eingerichtet, um einen Helligkeitswert des Leuchtmittels abhängig von dem ermittelten Reflexionsgrad der Abdeckung anzupassen, um eine Verminderung der Lichtabgabe der Leuchte bei erhöhtem Reflexionsgrad der Abdeckung entgegenzuwirken. In dieser Ausführungsform werden die von der Steuereinheit ermittelten veränderten Reflexionswerte nicht nur als mögliche Verschmutzung der Abdeckung angezeigt, sondern es wird außerdem direkt das Leuchtmittel angesteuert, um durch Verändern der Lichtintensität des Leuchtmittels dem Effekt der Verschmutzung einer Abdeckung entgegenzuwirken. Dadurch kann der Lichtstrom, welcher von der Leuchte abgegeben wird, auch bei einer allmählichen Verschmutzung der Abdeckung konstant gehalten werden. Ferner kann auch noch vorgesehen sein, dass eine altersbedingte Verringerung des Lichtstroms des Leuchtmittels auch noch ausgeglichen wird. Diese Art von Leuchten bieten den Vorteil eines konstanten Lichtstrom unabhängig von dem Zustand des Leuchtmittels und der Abdeckung. Die Wartungsintervalle können daher noch weiter vergrößert werden, weil die betreffende Leuchte auch im verschmutzten oder defekten Zustand noch den gewünschten Lichtstrom abgibt. Durch die Reinigung der Abdeckung wird dann der Energieverbrauch der Leuchte wieder gesenkt. Selbstverständlich muss in dieser Ausführungsform die Steuerelektronik auch die veränderte Ansteuerung des Leuchtmittels berücksichtigt werden, um aus den Messwerten des Sensors den Reflexionsgrad der Abdeckung richtig ermitteln zu können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Anzeigen des Überschreitens eines Schwellenwertes der Veränderung des Reflexionsgrades der Abdeckung eine oder mehrere der folgenden funktionelle Merkmale der Leuchte: die Leuchte meldet den geänderten Reflexionsgrad der Abdeckung über eine Schnittstelle, insbesondere eine drahtgebundene oder eine drahtlose Schnittstelle, an eine externe mobile Einheit; die Leuchte meldet den geänderten Reflexionsgrad durch Verändern der Lichtabgabe des Leuchtmittels, insbesondere durch Blinken oder durch Verändern der Lichtfarbe; die Leuchte meldet den geänderten Reflexionsgrad der Abdeckung durch eine in der Leuchte integrierte Signalanzeige, z.B. eine Warnleuchte; und/oder die Leuchte meldet den geänderten Reflexionsgrad über eine Schnittstelle an eine Zentrale, über die mehrere Leuchten überwachbar sind. Generell dienen die Ausführungsformen der Leuchte in ihren verschiedenen Ausgestaltungen nicht nur dazu, eine Verschmutzung oder sonstigen Beschädigungen vor Ort an der Leuchte anzuzeigen, sondern können den Zustand der Leuchte auch an einem entfernten Ort anzeigen. Ferner ist auch berücksichtigt, dass die Wartung der Leuchte, insbesondere durch eine Drohne, vollautomatisch ausgeführt werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Einrichtung zum Überwachen einer Leuchte nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen bereit, wobei die Einrichtung mit einer Schnittstelle der Leuchte verbunden ist, um eine Information bezüglich einer Veränderung des Reflexionsgrades der Abdeckung zu empfangen. Die Einrichtung kann z.B. drahtlos über eine Nahfeldkommunikation oder eine andere geeignete Funkverbindung mit der Leuchte kommunizieren, um die Werte der Rückreflexion, die auf den Verschmutzungsgrad der Leuchte schließen lassen, anzuzeigen. Dadurch ist es nicht notwendig, zur Kontrolle der Leuchte mit einer Hub- oder Steigeinrichtung die Leuchte direkt zu inspizieren. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Einrichtung auch weiter entfernt extern von der Leuchte vorgesehen sein. Mit einer vorzugsweise drahtgebundenen Verbindung werden die Ergebnisse der Sensormessung an eine Zentrale übertragen, um dort die Wartung zentral zu koordinieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung dafür eingerichtet, ein Signal für eine notwendige Wartungsarbeit auszugeben. Wenn die Einrichtung lokal vorgesehen ist, kann direkt ein Wartungsteam die Leuchte vor Ort reinigen. Wenn die Einrichtung zentral für mehrere Leuchten vorgesehen ist, kann die Wartung z.B. bezirksweise für einen nächstmöglicheren Zeitpunkt geplant werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform steuert das Wartungssignal eine Drohne an, welche dafür eingerichtet ist, eine Reinigung der Leuchte automatisch vorzunehmen. In dieser Ausführungsform erfolgt die Wartung der Leuchte vollautomatisch, so dass der Wartungsaufwand weiter reduziert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchte nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen bereit, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Empfangen eines Signals der Leuchte, welches eine Überschreitung eines Schwellenwertes des Verschmutzungsgrades der Abdeckung anzeigt; Auslösen einer Wartungsarbeit an der Leuchte zum Reinigen oder Ersetzen der Abdeckung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Wartungsarbeit von einer automatisch geführten Drohne ausgeführt. Hierdurch wird, wie vorhergehend ausgeführt, der Wartungsaufwand noch weiter reduziert, weil die Wartung automatisch durchgeführt wird. Obgleich die Wartung automatisiert ist, ist es dennoch von Vorteil, die Wartung nur bedarfsgerecht durch die Sensormessung auszulösen, weil dadurch Ressourcen in Bezug auf das Wartungsgerät eingespart werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen deutlich, die in Verbindung mit den beigefügten Figuren beschrieben werden. In den Figuren ist Folgendes dargestellt:

1 zeigt die Anordnung einer Leuchte an einer Straße in perspektivischer Ansicht.
2 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchte.
3 zeigt den Querschnitt nach 2 mit einem Schmutzpartikel auf der Abdeckung.
4 zeigt den Querschnitt durch eine Leuchte gemäß einer weiteren Ausführungsform.
5 zeigt einen Querschnitt durch eine Leuchte gemäß einer weiteren Ausführungsform.
6 zeigt den Querschnitt der Leuchte gemäß 5 mit zwei Schmutzpartikeln auf der Abdeckung.
7 zeigt den Querschnitt einer Leuchte nach 5 mit einer gebrochenen Abdeckung.

1 zeigt ein Beispiel einer Straßenleuchte, welche in verschiedenen Ausführungsformen eine Leuchte der vorliegenden Erfindung darstellen kann. Die Leuchte ist am Rand einer Straße zwischen einer Häuserfassade und der Straße angeordnet. Das Licht der Leuchte wird vorzugsweise von dem Leuchtenkopf in Richtung zur Straße gelenkt. Nur ein kleiner Lichtanteil wird rückwärtig in Richtung zur Häuserseite gelenkt, um z.B. einen Gehweg zu beleuchten. Die folgenden 2 bis 7 zeigen einen Querschnitt durch eine Leuchte, wie in der 1 dargestellt, wobei der Querschnitt einen vertikalen Schnitt im Bereich des Leuchtenkopfes in einer Richtung senkrecht zur Straße dargestellt.
Bezug nehmend auf die 2 ist der Innenraum der Leuchte dargestellt. Ein Leuchtmittel 1, vorzugsweise in Form einer oder mehrerer LEDs (light emitting device, worunter jede Form von Halbleiterlichtquelle, insbesondere auch organische Halbleiterlichtquellen verstanden werden) ist auf einer Platine, kurz als PCB 3 bezeichnet, befestigt und daran elektrisch angeschlossen. Um das Leuchtmittel 1 erstreckt sich ein optisches Element 4, welches in der dargestellten Ausführungsform der 1 bis 4 durch einen Reflektor und der Ausführungsform nach 5 bis 7 durch eine Linse gebildet ist. Zum Schutz des Leuchtmittels 1 und dem optischen Element 4 ist die Leuchte an einer nach unten weisenden Lichtaustrittsfläche mit einer lichtdurchlässigen Abdeckung 5 geschlossen. Die von dem Leuchtmittel 1 ausgehende Lichtstrahlung ist schematisch mit der Lichtstrahlung L1, L2 und L3 dargestellt. Wie mit dem Lichtstrahl L1 gezeigt, kann Licht des Leuchtmittels 1 direkt durch die transparente Abdeckung 5 austreten. Ferner können auch Lichtstrahlen L2 und L3 jeweils an einer Fläche des Reflektors 4 reflektiert werden, bevor sie aus der Leuchte durch die lichtdurchlässige Abdeckung 5 austreten.
Die lichtdurchlässige Abdeckung ist aus einem wenigstens teilweise transparenten Material gebildet. Dies kann Glas oder ein lichtdurchlässiger Kunststoff sein. Da das transparente Material der lichtdurchlässigen Abdeckung 5 einen Brechungsindex von >1 aufweist, findet an den Oberflächen der transparenten Abdeckung eine Lichtbrechung und eine Fresnell-Reflexion statt. Die Fresnell-Reflexion ist für den Lichtstrahl L2 in der 2 eingezeichnet. Sowohl an der zum Leuchtmittel 1 weisenden Oberfläche als auch an der von dem Leuchtmittel 1 abgewandten Oberfläche wird jeweils ein Teil der Lichtstrahlung des Lichtstrahls L2 in Richtung zur Platine 3 zurückreflektiert. Die zurückreflektierten Strahlen sind mit L21 und L22 dargestellt. Es ist zu verstehen, dass der Anteil der Rückreflexion L21 und L22 im Verhältnis zu der Lichtstrahlung, welche durch die Abdeckung 5 hindurchtritt, verhältnismäßig gering ist. Der Anteil der Rückreflexion ist jedoch von der Oberflächenbeschaffenheit der Abdeckung und insbesondere auch von etwaigen Fremdkörpern, die an der Oberfläche haften, abhängig.
Bezug nehmend auf die 3 ist beispielhaft an der Stelle des Lichtstrahls L2, der auf die Außenfläche der Abdeckung 5 auftrifft, ein Schmutzpartikel 6 dargestellt. Dieser Schmutzpartikel hat den Effekt, dass der Anteil des Lichts, der normalerweise aus der Abdeckung 5 nach außen austreten würde, in Richtung zu der Platine reflektiert wird. Demgemäß ist der Lichtstrahl der Rückreflexion in der 3 als L22+L2 bezeichnet. Das bedeutet, die Intensität dieses Lichtstrahls ist gegenüber dem Lichtstrahl L22 in 2 aufgrund der höheren Reflektivität der Oberfläche der Abdeckung 5 stark erhöht.
Das mit der Lichtstrahlung L21 und L22 und ggf. L2 zurückreflektierte Licht wird in einem Sensor 2 gemessen. Aus den 2 und 3 wird deutlich, dass sich bei einer Verschmutzung der Abdeckung die im Sensor 2 gemessene Lichtintensität vergrößert. Eine Steuerelektronik (in der Figur nicht dargestellt) wertet die Messergebnisse der Lichtintensität am Sensor 2 aus und bestimmt die Differenz der Lichtintensitäten zwischen verschiedenen Zeitpunkten. Wenn sich die Intensität der Lichtstrahlung am Sensor 2 erhöht, kann daher auf eine Verschmutzung der Abdeckung geschlossen werden. Die Steuerelektronik ist dafür eingerichtet, diese Erhöhung der Rückreflexion von der Abdeckung 5 zu ermitteln und über eine geeignete Schnittstelle anzuzeigen. Dadurch können entsprechende Wartungsarbeiten an der Leuchte ausgeführt werden, ohne dass es notwendig ist, den Verschmutzungsgrad der Leuchte selbst vor Ort zu bestimmen.
4 zeigt eine Abwandlung der Leuchte nach 2 und 3. In der abgewandelten Ausführungsform ist eine zusätzliche Blende 7 vorgesehen, welche den Raumwinkelbereich, aus dem der Sensor 2 Licht empfängt, geometrisch einschränkt. Der Raumwinkelbereich ist so gewählt, dass er etwa dem Raumwinkelbereich entspricht, aus dem das an der Abdeckung 5 zurückreflektiertes Licht der Lichtquelle 1 zu erwarten ist. Aufgrund der geometrischen Anordnung von der Lichtquelle 1, der Oberfläche der Abdeckung 5 und dem Reflektor 2 gibt es nur einen schmalen Raumwinkelbereich, aus dem Licht der Lichtquelle durch Rückreflexion auf den Sensor 2 auftreffen kann, weil die reflektierte Strahlung die Abdeckung 5 unter einem Ausfallwinkel verlässt, der dem Betrag nach dem Einfallswinkel der Strahlung entspricht. Durch die Blende 7 ist es nun möglich, weitere Lichtstrahlung, die beispielsweise durch Streulicht außerhalb der Leuchte entsteht, und durch die Abdeckung 5 in die Leuchte eintritt, gegenüber dem Sensor 2 abzublocken. In der 4 ist schematisch mit dem Pfeil 8 eine Richtung dargestellt, aus der Streulicht außerhalb der Leuchte, beispielsweise durch Reflexion des Lichts der Leuchte an einer Schneefläche oder durch sonstigen Lichteinfall durch andere Lichtquellen außerhalb der Leuchte, in die Leuchte eindringt. Aufgrund der Richtung 8 ist jedoch klar, dass es sich nicht um Licht handeln kann, welches von der Abdeckung 5 zurückreflektiert wird. Die Blende 7 blockiert diesen Lichtanteil 8, so dass er die Messung nicht verfälschen kann. Selbstverständlich kann auch Streulicht zufällig genau aus der Richtung des an der Abdeckung 5 zurückreflektierten Lichtstrahls in die Leuchte eintreten. Dieser Lichtanteil würde auch die Messung verfälschen. Aber in der Ausführungsform nach 7 ist dieser Lichtanteil einfach reduziert, so dass die Verfälschung des Messergebnisses wenigstens verringert ist.
5 zeigt eine Variante der Ausführungsform nach 4, bei welcher das optische Element 4 nicht durch einen Reflektor, sondern durch eine Linse (in der dargestellten Ausführungsform eine Freiformlinse) gebildet ist. Auch in dieser Ausführungsform wird jedoch das Licht, welches von der Lichtquelle 1 abgegeben wird, durch das optische Element 4 umgelenkt, so dass der Anteil von Licht, welcher von der Lichtquelle 1 direkt in Richtung zum Sensor 2 abgegeben wird, wenigstens reduziert ist. Bei dem Reflektor 4 in den 2 bis 4 wird der Lichtanteil vollständig umgelenkt. Bei der Linse 4 gemäß 5 wird der Lichtanteil wenigstens verringert, weil die Linse eine Brechung des Lichts in Richtung zu der Lichtaustrittsseite der Leuchte, in welcher die Abdeckung 5 angeordnet ist, bewirkt wird.
6 zeigt die Leuchte nach 5 mit zwei Schmutzpartikel 6 auf der Abdeckung 5. In 6 wird Licht an dem linken Schmutzpartikel 6 entsprechend der gestrichelten Linie reflektiert. Ferner fällt jedoch auch Streulicht von dem linken Schmutzpartikel 6 auf den Sensor 2, wie durch den Strahlengang L1 angezeigt. Dieses Licht verstärkt die am Sensor 2 gemessene Lichtintensität. Es wird deutlich, dass bei mehr Schmutzpartikeln der Anteil des Lichts der Rückreflexion auf den Sensor 2 erhöht wird. Dadurch kann bei einem größeren Anstieg der am Sensor 2 gemessenen Lichtintensität auf einen höheren Grad der Verschmutzung geschlossen werden.
7 zeigt die Leuchte nach 5 und 6, wobei jedoch die Abdeckung 9, welche der Abdeckung 5 entspricht, einen Schaden, z.B. durch einen Bruch der Abdeckung, aufweist. Aus dieser Darstellung wird deutlich, dass durch die schadhafte Stelle in der Abdeckung 9 kein Licht mehr zu dem Sensor 2 zurückreflektiert wird. Daher kann durch eine Verringerung der am Sensor 2 gemessenen Lichtintensität auch auf eine schadhafte Stelle in der Abdeckung geschlossen werden. Allgemein ist jede Veränderung der Rückreflexion von der Abdeckung ein Indiz für entweder eine Verschmutzung oder eine sonstige Beschädigung der Abdeckung. Es ist auch möglich, dass durch Schmutzpartikel die Lichtabsorption an der Oberfläche erhöht wird. In diesem Fall kann auch eine Verringerung der am Sensor 2 gemessenen Lichtintensität auf eine Verschmutzung hindeuten. Allgemein kann man jedoch feststellen, dass jede Art der Veränderung der Abdeckung 5 durch Verschmutzung, Bruch oder Materialalterung grundsätzlich zu einer Veränderung der am Sensor 2 gemessenen Lichtintensität führt, so dass die am Sensor 2 gemessene Änderung der Lichtintensität generell ein Anzeichen für eine Veränderung der Abdeckung 5 ist.
Obgleich in den Figuren nicht dargestellt, ist zu verstehen, dass die Leuchten dafür eingerichtet sind, aus den am Sensor 2 gemessenen Lichtintensitäten die Veränderung zu ermitteln und ein entsprechendes Anzeichen für eine Veränderung auszugeben. Allgemein kann die Anzeige der Veränderung der Rückreflexion lokal erfolgen, z.B. durch eine drahtlose Schnittstelle im Nahfeldbereich oder durch eine Warnleuchte an der Leuchte selbst. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Leuchtmittel 1 durch Blinken oder durch eine Farbveränderung eine entsprechende Warnung vor Ort ausgibt. In diesem Fall kann die schadhafte oder verdreckte Abdeckung direkt an der Straßenleuchte von der Straße aus erkannt werden. Es ist nicht notwendig, mit einer Hebebühne oder einer ähnlichen Einrichtung die Leuchte direkt zu inspizieren. In einer Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass ein Blinkalgorithmus direkt nach dem Einschalten der Leuchte den aktuellen Verschmutzungsgrad anzeigt. Zum Beispiel kann einmal Blinken eine leichte Verschmutzung, zweifaches Blinken eine etwas stärkere Verschmutzung und mehrfaches Blinken eine starke Verschmutzung anzeigen. Auf diese Weise können unterschiedliche Verschmutzungsgrade dargestellt werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Anzeige der Veränderung der Rückreflexion, die durch den Sensor 2 bestimmt wird, auch über eine Schnittstelle an eine zentrale Einheit weitergeleitet werden. Die beiden Ausführungsformen können auch kombiniert werden, d.h. dass die Anzeige der Verschmutzung sowohl lokal als auch zentral erfolgt. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Art der Einstellung des Verschmutzungsgrades, z.B. die Häufigkeit des Blinkens, über ein zentrales oder dezentrales System vom Benutzer der Leuchte selbst angepasst werden kann, weil der eine oder andere Benutzer den Grad der Verschmutzung unterschiedlich definiert haben möchte. In allen Ausführungsformen kann eine entsprechende Wartung auch vollautomatisch, z.B. durch eine entsprechend eingerichtet Drohne, die automatisch zur Leuchte geführt wird, eingeleitet werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind im Rahmen der Ansprüche, welche die Erfindung definieren, möglich. Im Unterschied zu den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen sind auch andere Leuchten als nur Straßenleuchten berücksichtigt. Beispielsweise können Leuchten in Produktionshallen einer erhöhten Verschmutzung ausgesetzt sein. Für derartige Leuchten ist es auch von Vorteil, dass die Diagnose bezüglich des Verschmutzungsgrades der Abdeckung automatisch erfasst wird, weil die Leuchten häufig in einer großen Höhe angebracht sind, so dass eine direkte Inspektion der Leuchte aufwendig ist. Ferner kann eine Veränderung in der Rückreflexion nicht nur eine Verschmutzung und eine Beschädigung der Abdeckung anzeigen. Es ist auch möglich, dass sich insbesondere transparente Kunststoffe mit der Zeit selbst farblich verändern. Der Absorptionsgrad und/oder der Reflexionsgrad des Kunststoffs ändert sich dadurch auch, so dass durch den Messwert der Lichtintensität am Sensor 2 auch eine solche Veränderung der Abdeckung festgestellt werden kann.
Weitere Ausführungsformen können auch umfassen, dass der Sensor eine Einrichtung aufweist, insbesondere einen Filter, um nur Licht zu detektieren, welches von dem Leuchtmittel abgegeben wurde. Ähnlich wie bei den Ausführungsformen mit der Blende kann dadurch der Anteil des Fremdlichts, der in die Leuchte eintritt und zur Verfälschung der Messung führen kann, bei der Messung reduziert werden. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass ein separates Leuchtmittel, d.h. unabhängig von dem Hauptleuchtmittel der Leuchte, nur für die Messung der Rückreflexion eingeführt wird. Beispielsweise kann ein Leuchtmittel mit einer bestimmten Wellenlänge Licht auf die Abdeckung abgeben, wobei das Licht nicht für die Beleuchtungsaufgabe der Leuchte bestimmt ist. Der Sensor kann genau auf die Wellenlänge des betreffenden Leuchtmittels abgestimmt sein, so dass nur Licht dieses Leuchtmittels detektiert wird. Die Messgenauigkeit der Rückreflexion kann dadurch erhöht werden. Eine ähnliche Verbesserung der Messgenauigkeit kann auch dadurch erzielt werden, dass das Leuchtmittel mit einer bestimmten Modulationsfrequenz Licht abgibt und die Steuereinrichtung zur Auswertung der am Sensor 2 gemessenen Intensität nur das Licht mit der entsprechenden Modulationsfrequenz berücksichtigt. Dadurch lässt sich die Messgenauigkeit erheblich vergrößern, weil keinerlei Fremdlicht, d.h. weder Licht des Leuchtmittels der Leuchte, das außerhalb der Abdeckung zurückreflektiert wird noch sonstiges Fremdlicht, welches von außen in die Leuchte eintritt, bei der Messung berücksichtigt wird.
Bezugszeichenliste

1: Lichtquelle, z.B. LED
2: Lichtsensor
3: PCB
4: optisches Element, wie z.B. Reflektor oder Linse
5: Abdeckung
6: Schmutzpartikel
7: Blende für Sensor
8: Rückreflexionen, Streulicht
9: gebrochene Abdeckung

Claims

Leuchte umfassend: wenigstens eine Lichtquelle (1), eine lichtdurchlässige Abdeckung (5), welche die Lichtquelle (1) gegenüber einer Umgebung der Leuchte wenigstens teilweise abdeckt, einen Lichtsensor (2), welcher angeordnet ist, um eine Intensität von Licht zu messen, welches von der Lichtquelle (1) ausgeht und von der Abdeckung (5) direkt oder indirekt zurückreflektiert wird, und eine Steuereinheit, welche eingerichtet ist, um eine Differenz von zeitlich beanstandeten Messwerten des Lichtsensors (2) zu ermitteln, um bei Überschreiten eines Schwellenwertes eine Veränderung eines Reflexionsgrades der Abdeckung (5) anzuzeigen.
Leuchte nach Anspruch 1, wobei dem Leuchtmittel (1) wenigstens ein optisches Element (4) zugeordnet ist, wobei das optische Element (4) eingerichtet ist, um eine Lichtverteilung der Leuchte zu beeinflussen, und ferner einen Lichtanteil, der von dem Leuchtmittel in eine Richtung direkt zu dem Lichtsensor (2) abgegeben wird, vom Lichtsensor (2) wegzulenken.
Leuchte nach Anspruch 2, wobei das optische Element einen Reflektor und/oder eine Linse umfasst.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchte in einem Bereich des Lichtsensors eine Blende (7) aufweist, welche den Lichtsensor gegenüber Raumwinkelbereichen abschirmt, aus denen aufgrund der geometrischen Anordnung von der Lichtquelle (1), der Abdeckung (5) und dem Lichtsensor (2) kein Licht von der Lichtquelle zu dem Lichtsensor (2) zurückreflektiert werden kann.
Leuchte nach Anspruch 4, wobei die Blende (7) mit einer Längserstreckung parallel zu einer Richtung angeordnet ist, wobei die Richtung einem Lichtausfallswinkel an einem Ort der Abdeckung entspricht, der dem Betrag nach dem Lichteinfallswinkel von der Lichtquelle auf den gleichen Ort der Abdeckung entspricht.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchte ferner eingerichtet ist, um einen Helligkeitswert des Leuchtmittels abhängig von dem ermittelten Reflexionsgrad der Abdeckung (5) anzupassen, um eine Verminderung der Lichtabgabe der Leuchte bei erhöhtem Reflexionsgrad der Abdeckung entgegenzuwirken.
Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchte eingerichtet ist, um das Überschreiten eines Schwellenwertes des Reflexionsgrades der Abdeckung (5) eine oder mehrere der folgenden Funktionen auszuführen: die Leuchte meldet den geänderten Reflexionsgrad der Abdeckung (5) über eine Schnittstelle, insbesondere eine drahtgebundene oder eine drahtlose Schnittstelle, an eine externe mobile Einheit; die Leuchte meldet den geänderten Reflexionsgrad durch Verändern der Lichtabgabe des Leuchtmittels (1), insbesondere durch Blinken oder durch Verändern der Lichtfarbe; die Leuchte meldet den geänderten Reflexionsgrad der Abdeckung durch eine in der Leuchte integrierte Signalanzeige, z.B. eine Warnleuchte; und/oder die Leuchte meldet den geänderten Reflexionsgrad über eine Schnittstelle an eine Zentrale, über die mehrere Leuchten überwachbar sind.
Einrichtung zum Überwachen einer Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung mit einer Schnittstelle der Leuchte verbunden ist, um eine Information bezüglich einer Veränderung des Reflexionsgrades der Abdeckung (5) zu empfangen.
Einrichtung nach Anspruch 8, wobei die Einrichtung dafür eingerichtet ist, ein Signal für eine notwendige Wartungsarbeit auszugeben.
Einrichtung nach Anspruch 9, wobei das Wartungssignal eine Drohne ansteuert, welche dafür eingerichtet ist, eine Reinigung der Leuchte automatisch vorzunehmen.
Verfahren zum Betreiben einer Leuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Empfangen eines Signals der Leuchte, welches eine Überschreitung eines Schwellenwertes des Reflexionsgrades der Abdeckung anzeigt; Auslösen einer Wartungsarbeit an der Leuchte zum Reinigen oder Ersetzen der Abdeckung.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Wartungsarbeit von einer automatisch geführten Drohne ausgeführt wird.