DE102020126482A1

DE102020126482A1 - Beleuchtungssystem und Verfahren zum Betreiben hierfür

Info

Publication number: DE102020126482A1
Application number: DE102020126482.8A
Authority: DE
Inventors: Timon Grau; Melchior Grau; Thomas Hansen; Falk Güldenzopf
Original assignee: TOBIAS GRAU GmbH
Current assignee: TOBIAS GRAU GmbH
Priority date: 2020-10-09
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2022-04-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein variables Beleuchtungssystem mit mindestens drei Leuchten, mit dem eine Integration weiterer Leuchten oder eine Umgestaltung einfach und kostengünstig realisierbar ist. Jede Leuchte weist auf:• mindestens ein Leuchtmittel (3),• ein Kommunikationsmodul (6),• ein Steuerungsmodul (1) mit einem Datenspeicher (1a) zur Speicherung einer Datenmatrix enthaltend◯ Abstandsdaten aller Leuchten des Beleuchtungssystems und◯ Positionsdaten aller Leuchten des Beleuchtungssystems in einem mindestens zweidimensionalen Koordinatensystem und• ein UWB-Modul (12), das mit dem jeweiligen Steuerungsmodul und dem jeweilige Kommunikationsmodul verbunden ist, wobei das UWB-Modul mittels Ultra-Wideband Funk (UWB) arbeitet und den Abstand der jeweiligen Leuchte zu jeder umliegenden Leuchte des Beleuchtungssystems bestimmt und an den Datenspeicher des Steuerungsmoduls zur Speicherung in der Datenmatrix übermittelt,wobei das Steuerungsmodul dazu ausgebildet ist, die Abstandsdaten mittels des Kommunikationsmoduls von allen Leuchten des Beleuchtungssystems zu empfangen, aus den empfangenen Abstandsdaten die Positionen aller Leuchten des Beleuchtungssystems in dem Koordinatensystem zu bestimmen und die Daten

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem mit mindestens drei Leuchten, die mindestens teilweise mobil sind, wobei jede Leuchte ein Kommunikationsmodul und ein Steuerungsmodul mit einem Datenspeicher aufweist, wobei das Steuerungsmodul mit dem Kommunikationsmodul verbunden ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Beleuchtungssystems.
Moderne Beleuchtungssysteme mit einer Vielzahl von Leuchten beleuchten nicht einfach nur bestimmte Bereiche eines Gebäudes oder eines außerhalb eines Gebäudes angeordneten Geländes, sondern erfüllen zusätzlich Gesundheits- und Sicherheitsaspekte, zielen darauf ab, die Arbeitsatmosphäre z.B. in einem Büro zu verbessern, und verwirklichen außerdem ein modernes Design. Weiter wird darauf Wert gelegt, dass Beleuchtungssysteme möglichst energieeffizient arbeiten. Für solche Aufgaben werden sogenannte intelligente Beleuchtungssysteme eingesetzt, die sich dadurch auszeichnen, dass die Leuchten miteinander kommunizieren.
Ein derartiges Beleuchtungssystem mit mehreren, in einem Gebäude oder Raum angeordneten Leuchten ist bereits aus der Druckschrift DE 10 2012 204 579 B4 bekannt. Bei der bekannten Beleuchtungseinrichtung weisen die Leuchten Kommunikationseinrichtungen auf, so dass sie zumindest teilweise untereinander gekoppelt sind und zumindest teilweise untereinander kommunizieren. Jede der Leuchten realisiert mindestens die Betriebsmodi „Leuchte ist aus“, „Leuchte ist mit einer Grundbeleuchtung an“ und „Leuchte ist mit maximal vorgegebener Beleuchtungsstärke an“, wobei der Betriebsmodus „Leuchte ist mit einer Grundbeleuchtung an“ in Bezug auf die Helligkeit zwischen dem Betriebsmodus „Leuchte ist aus“ und „Leuchte ist mit maximal vorgegebener Beleuchtungsstärke an“ liegt. Wenn beispielsweise durch Einnehmen eines Arbeitsplatzes eine Leuchte in den Betriebsmodus „Arbeitsniveau“ wechselt, in dem die Leuchte mit maximal vorgegebener Beleuchtungsstärke an ist, wechselt eine unmittelbar in Nachbarschaft angeordnete, erste andere Leuchte in den Modus „Leuchte ist in einer Grundbeleuchtung an“. Zur gleichen Zeit verbleibt mindestens eine zweite der anderen Leuchten in ihrem Betriebsmodus „Aus“, welche z.B. von der auf Arbeitsniveau leuchtenden Leuchte weit entfernt ist. Der Nachteil dieser Beleuchtungseinrichtung besteht darin, dass diese starr lediglich benachbarte Leuchten auf eine reduzierte Beleuchtungsstärke schaltet, wenn an einer Leuchte eine Aktivität verzeichnet wird.
Aus den Druckschriften CH 705 688 A1 und EP 2 587 895 A1 ist ein Steuerungssystem für eine Vielzahl mobiler Leuchten bekannt, bei dem jede Leuchte mit einem Kommunikationsmodul aufweisend eine Sende- und Empfangseinrichtung versehen ist. Die Sende- und Empfangseinrichtung enthält einen optischen Sender und einen optischen Empfänger basierend auf sichtbarer oder unsichtbarer Lichtübertragung sowie einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger. Beim Einschalten der Leuchte sendet diese sowohl ein optisches Signal als auch einen Ultraschallimpuls aus, welche alle anderen Leuchten des Systems empfangen. Wegen des Unterschieds zwischen Licht- und Schallgeschwindigkeit werden die Signale mit einer zeitlichen Verzögerung registriert, die von der Distanz der einzelnen Leuchte von der sendenden Leuchte abhängt. Diese zeitliche Verzögerung wird in eine Distanzinformation umgesetzt, so dass die Entfernung der Leuchten des Systems bekannt ist. Die Leuchten schalten sich mit einer von der ermittelten Entfernung abhängigen Helligkeit und Beleuchtungsart ein. Das bekannte Steuerungssystem ist jedoch auf die Reichweite des optischen Signals beschränkt, das heißt auf den jeweiligen Raum eines Gebäudes, in dem die Leuchten angeordnet sind.
Aus der Druckschrift EP 3 013 123 B1 ist ein Beleuchtungssystem mit einer Vielzahl von Leuchten bekannt, bei dem ein Leuchtensteuerungsmodul einer Leuchte die Helligkeit und/oder die Farbe der jeweiligen Leuchte separat abhängig von dem Signal einer anderen Leuchten über einen Funkkanal, das Aktivität an der anderen Leuchte vermeldet, und von der Position der jeweiligen Leuchte in einem zweidimensionalen Koordinatensystem steuert. Ein solches Verhalten der Leuchten wird auch als Schwarmfunktion bezeichnet. Hierfür wird jeder Leuchte eine Positionsangabe in Form einer X-Koordinate und einer Y-Koordinate in einem zweidimensionalen Koordinatensystem zugeordnet. Diese Koordinaten können zum Beispiel während der Installation des Beleuchtungssystems jeder Leuchte einzeln manuell beispielsweise mittels einer Fernbedienung oder mittels eines Tasters zugeordnet werden.
Moderne Bürostrukturen sind aber dynamisch geworden. Die Arbeitsplätze (Schreibtische) sind nicht mehr fest, sie werden individuell verschoben oder eingerichtet, je nachdem, wie es die Arbeitsgruppe gerade benötigt. Dies wird auch bedingt durch den zunehmenden Anteil an Arbeit im Smart-Office. Mit den Arbeitsplätzen werden auch die zugehörigen Leuchten mitgenommen bzw. Leuchten entfernt oder neue Leuchten ergänzt. Mit der Verschiebung, Hinzufügen oder Wegnehmen von Leuchten ändern sich die Positionen der Leuchten und somit der Aufbau des Schwarms. Die vorhandenen X- und Y-Koordinaten passen nach der Veränderung nicht mehr und müssen neu eingegeben werden. Dies bedeutet einen erhöhten Aufwand und vermindert die Akzeptanz für diese Vorgehensweise. Die Erwartungshaltung der Benutzer für solche Systeme ist, dass das System die Veränderungen erkennt und eine Mitwirkung der Benutzer bei der Bestimmung von neuen Positionen nicht erforderlich ist.
Bisherige Ansätze für eine automatische Positionsbestimmung sind nur mit Einschränkungen funktionsfähig. Ein Ansatz verfolgt die manuell angestoßene Abstandsbestimmung über Ultraschall (siehe Druckschrift EP 3 013 123 B1 ). Diese Vorgehensweise benötigt, anders als gewünscht, eine manuelle Handlung des Benutzers. In dem Dokument WO 2014/009422 A1 wird ebenfalls eine Abstandsbestimmung mittels Ultraschall offenbart. Es hat sich gezeigt, dass es bei der Verwendung von Ultraschall zur Abstandsbestimmung durch Raumreflexionen zu Fehlmessungen kommt. Zudem müssen die hierfür erforderlichen Ultraschallwandler aus der Leuchte hervorstehen und stören somit erheblich der Ästhetik der Leuchte. Ein zweiter Ansatz verfolgt den Einsatz von mehreren Koordinatoren an den Raumwänden. Der Ansatz ist teuer und deckt meist nur Räume mit einfachen geometrischen Formen ab. Ein dritter Ansatz versucht durch Messung der Feldstärke eines Bluetooth-Signals eine Interpretation des Aufstellungsortes einer Leuchte zu finden. Durch die Verwendung von Metallteilen an den Leuchten sowie durch Reflexionen des Signals an Wänden und Decken hat sich aber gezeigt, dass dieses Verfahren nicht ausreichend präzise und zuverlässig arbeitet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Beleuchtungssystem mit teilweise mobilen Leuchten zu schaffen, welches variabler hinsichtlich der Anordnung der Leuchten mit Schwarmfunktion ist als die bekannten Systeme sowie insbesondere in einer erweiterten Anordnungssituation mit Flur, vielen Räumen, einem Empfangsbereich und/oder mit mehreren Etagen sinnvoll eingesetzt werden kann. Zudem sollen erweiterte Funktionalitäten des Leuchtenbetriebs bereitgestellt werden und die nachträgliche Integration beziehungsweise Umgestaltung der Anordnung der mobilen Leuchten einfach und kostengünstig sowie designneutral realisiert werden können. Entsprechendes gilt für ein Verfahren zum Betreiben eines Beleuchtungssystems.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein Beleuchtungssystem mit mindestens drei Leuchten, wobei jede Leuchte aufweist:

• mindestens ein Leuchtmittel,
• ein Kommunikationsmodul,
• ein Steuerungsmodul mit einem Datenspeicher zur Speicherung einer Datenmatrix enthaltend
- ◯ Abstandsdaten aller Leuchten des Beleuchtungssystems und
- ◯ Positionsdaten aller Leuchten des Beleuchtungssystems in einem mindestens zweidimensionalen Koordinatensystem,
wobei das Steuerungsmodul mit dem Kommunikationsmodul und dem mindestens einen Leuchtmittel verbunden ist, und
• ein UWB-Modul, das mit dem jeweiligen Steuerungsmodul und dem jeweilige Kommunikationsmodul verbunden ist, wobei das UWB-Modul mittels Ultra-Wideband Funk (UWB) arbeitet, einen UWB-Sender und einen UWB-Empfänger aufweist und mittels dieser nach dem Einschalten der jeweiligen Leuchte und danach zu vorgegebenen Zeitpunkten den Abstand der jeweiligen Leuchte zu jeder umliegenden Leuchte des Beleuchtungssystems bestimmt und an den Datenspeicher des Steuerungsmoduls zur Speicherung in der Datenmatrix übermittelt,

Bei dem oben angegebenen Beleuchtungssystem ist keine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (wie ein Servercomputer) erforderlich. Diese erfindungsgemäße Lösung ist daher besonders kostengünstig und mit wenig Aufwand, auch hinsichtlich der Wartung, verbunden. Es eignet sich besonders für kleinere Beleuchtungssysteme, kann aber auch für größere Systeme eingesetzt werden. Die Positionsdaten aller Leuchten werden in dem jeweiligen Steuerungsmodul einer Leuchte (z.B. in der unten beschriebenen Leuchte am Koordinatenursprung) berechnet und gespeichert. Die jeweils berechnete Position jeder Leuchte wird dann an die jeweilige Leuchte entsprechend weitergegeben.
Eine alternative Lösung betrifft ein Beleuchtungssystem, bei dem eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (z.B. ein Servercomputer) mit mindestens einem Prozessor vorhanden ist. Dieser kann in den Räumlichkeiten/dem Bereich des Beleuchtungssystems angeordnet sein (z.B. in dem gleichen Gebäude) oder über eine Cloudlösung extern realisiert sein. In diesem Fall wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Beleuchtungssystem mit einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung mit einem zentralen Datenspeicher zur Speicherung einer zentralen Datenmatrix und mindestens drei Leuchten, wobei jede Leuchte aufweist:

• mindestens ein Leuchtmittel,
• ein Kommunikationsmodul,
• ein Steuerungsmodul mit einem Datenspeicher zur Speicherung einer lokalen Datenmatrix enthaltend
- ◯ Abstandsdaten der jeweiligen Leuchte zu einer vorgegebenen Anzahl umliegender Leuchten und
- ◯ Daten zur Position der jeweiligen Leuchte des Beleuchtungssystems in einem mindestens zweidimensionalen Koordinatensystem,
wobei das Steuerungsmodul mit dem Kommunikationsmodul und dem mindestens einen Leuchtmittel verbunden ist, und
• ein UWB-Modul, das mit dem jeweiligen Steuerungsmodul und dem jeweilige Kommunikationsmodul verbunden ist, wobei das UWB-Modul mittels Ultra-Wideband Funk (UWB) arbeitet, einen UWB-Sender und einen UWB-Empfänger aufweist und mittels dieser nach dem Einschalten der jeweiligen Leuchte und danach zu vorgegebenen Zeitpunkten den Abstand der jeweiligen Leuchte zu jeder umliegenden Leuchte des Beleuchtungssystems bestimmt und an den Datenspeicher des Steuerungsmoduls zur Speicherung in der lokalen Datenmatrix übermittelt,

In beiden Varianten der Beleuchtungssysteme kann die Leuchte noch ein oder mehrere weitere Module, z.B. Sensormodule, aufweisen.
Als Leuchtmittel werden in der vorliegenden Anmeldung alle elektrischen Mittel und Verbraucher verstanden, die aus elektrischer Energie Licht erzeugen. Jedes Leuchtmittel bildet eine Lichtquelle und ist beispielsweise als Gasentladungslampe, Hochdruckentladungslampe, Leuchtstofflampe, Glühlampe, Halogen-Glühlampe und/oder Modul mit einer oder einer Vielzahl von LEDs.
Das Steuerungsmodul ist eine Computereinheit mit mindestens einem Prozessor und einem Datenspeicher zur Speicherung von Daten wie der angegebenen Datenmatrix (kann auch als Tabelle ausgeführt sein). Das Steuerungsmodul enthält neben der Hardware auch entsprechende Software zur Durchführung der beschriebenen Aufgaben und Abläufe. Die in dem Datenspeicher gespeicherte Datenmatrix enthält Abstandsdaten der jeweiligen Leuchte zu einer vorgegebenen Anzahl umliegender Leuchten (d.h. einer Teilmenge aller Leuchten des Beleuchtungssystems oder aller Leuchten des Beleuchtungssystems) oder die Abstandsdaten aller Leuchten des Beleuchtungssystems sowie die Positionsdaten der jeweiligen Leuchte des Beleuchtungssystems oder die Positionsdaten aller Leuchten in einem mindestens zweidimensionalen Koordinatensystem. Die Daten sind der jeweiligen Leuchte beispielsweise über ihre UID (unique identifier, z.B. Seriennummer der Leuchte) zugeordnet. Beispielsweise ist die Abstandsangabe den beiden Leuchten, die den jeweiligen Abstand ausbilden, zugeordnet. Die Position ist der jeweiligen Leuchte, die diese Position hat, zugeordnet. Die Datenmatrix kann weitere Daten enthalten, die ebenfalls der jeweiligen Leuchte zugeordnet sind, beispielsweise eine Statusinformation (z.B. An, Aus, Standby, Status in Bezug auf die Aufnahme in das Beleuchtungssystem, Status in Bezug auf die Eigenschaft, den Ursprung des Koordinatensystems zu bilden), die Zugehörigkeit zu einer Gruppe von Leuchten oder die Funktion oder Verwendung der jeweiligen Leuchte, insbesondere wenn auch andere, von Leuchten verschiedene Objekte in das Beleuchtungssystem einbezogen werden (siehe unten).
Erfindungsgemäß sind mit UWB-Modulen ausgerüstete Leuchten dazu in der Lage, die Abstände untereinander ständig neu zu messen. Mobile Arbeitsplätze werden durch diese Technologie überhaupt erst richtig möglich. Die mindestens drei Leuchten des Beleuchtungssystems werden auch als Schwarm bezeichnet. Wird eine Leuchte dem Beleuchtungssystem hinzugefügt oder entfernt, wird sie automatisch mit in den Schwarm aufgenommen oder aus diesem entfernt. Diese enorme Flexibilität und der Wegfall der ständigen, manuellen Konfiguration gibt dem Benutzer ein völlig neues Erlebnis für seinen mobilen Arbeitsplatz. Diese Vorteile ergeben sich unter Anderem daraus, dass die UWB-Module der Leuchten, die mittels Ultra-Wideband (UWB) Funk arbeiten, den Abstand zu einem jeweils anderen UWB-Modul mit hoher Präzision ermitteln können.
Das UWB-Modul besitzt einen UWB-Empfänger und einen UWB-Sender, die jeweils für den Nahbereichs-Funk, vorzugsweise im Bereich zwischen 3,1 und 10,6 GHz vorgesehen sind. Charakteristisch für die UWB-Technologie ist die Nutzung eines extrem großen Frequenzbereichs mit einer Bandbreite von mindestens 500 MHz oder von mindestens 20% des arithmetischen Mittelwertes von unterer und oberer Grenzfrequenz des genutzten Frequenzbandes. Das UWB-Modul wird für die Bestimmung des Abstandes der Leuchte zu den umliegenden Leuchten genutzt und verwendet hierfür beispielsweise das TWR (two-way-ranging)-Verfahren. Das UWB-Modul kann beispielsweise nach dem Standard IEEE 802.15.4a arbeiten, welcher neue Optionen für die physikalische Schicht beschreibt, um Anwendungen des UWB auf der Grundlage von Entfernungsinformationen in einem drahtlosen Personal Area Network mit niedriger Übertragungsrate zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß werden die mit dem UWB-Modul bestimmten Abstandsdaten mittels des von dem UWB-Modul separaten Kommunikationsmoduls an die anderen Leuchten bzw. die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung versendet, wobei das Kommunikationsmodul ein von UWB verschiedenes Kommunikationsverfahren, beispielsweise über WLAN, verwendet. Hierdurch wird die Datenkommunikation der Leuchten untereinander und ggf. mit einer separaten, zentralen Datenverarbeitungseinrichtung effizient gestaltet und alle Leuchten des Beleuchtungssystems bzw. die separate zentrale Datenverarbeitungseinrichtung können erreicht werden. Es können beispielsweise eine der nachfolgenden Kommunikationstechnologien verwendet werden:

• WLAN-Verbindung (insbesondere nach IEEE 802.1 1ax),
• ISM-Verbindung (Industrial, Scientific, Medical Band),
• Bluetooth-Verbindung,
• ZigBee-Verbindung,
• WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access),
• Mobilfunkverbindung, insbesondere GSM-, GPRS-, EDGE-, UMTS-, 3G-, 4G- (LTE-, LTE-A) und/oder 5G-Verbindung
• Infrarotverbindung.

Das Kommunikationsmodul arbeitet über einen Funkkanal und beinhaltet einen Funksender und einen Empfänger für Funksignale zur Kommunikation der Leuchten untereinander, besonders bevorzugt mittels WLAN oder Bluetooth oder über das SRD 868 MHz-Band, durch welches eine Reichweite von ca. 50 m im offenen Gelände/Raum realisiert werden kann. Für die Funkübertragung wird bevorzugt ein proprietäres Funkmodul und ein proprietäres Übertragungsprotokoll oder ein MQTT-Netzwerkprotokoll verwendet. Vorzugsweise ist die Funkantenne im/am Kommunikationsmodul direkt angebracht. Alternativ kann eine externe Funkantenne angeschlossen sein.
Die mindestens drei Leuchten des Beleuchtungssystems sind mindestens teilweise mobil, d.h. beweglich, gestaltet. Dies bedeutet, dass ein Teil der Leuchten des Beleuchtungssystems fest montiert sein können (z.B. Deckenleuchten fest am Gebäude montiert), während ein weiterer Teil der Leuchten (z.B. als Steh- oder Tischleuchten) beweglich sind bzw. beweglich sein können. Leuchten, die beispielsweise an einem Tisch oder dergl. befestigt werden können, werden hierbei als beweglich angesehen, da sie mit dem Tisch oder nach Lösen von dem Tisch beweglich sind. Es können auch alle Leuchten des Systems beweglich gestaltet sein.
Abstandsdaten sind Daten, welche die Abstände der jeweiligen Leuchte zu einer vorgegebenen Anzahl umliegender Leuchten beinhalten. Da die Abstände mittels des UWB-Moduls gemessen werden, sind die Abstände genauer die Abstände der jeweiligen UWB-Module dieser Leuchten. Die umliegenden Leuchten sind die Leuchten, die sich in der Nähe der jeweiligen Leuchte befinden. Die vorgegebene Anzahl kann fest im System vorgegeben sein (z.B. die nächstliegenden 10 Leuchten) oder sich über einen bestimmten maximalen Abstand, der vorgegeben ist, ergeben (z.B. alle Leuchten, die sich in einem Abstand von maximal 10 m befinden). Der maximale Abstand kann sich z.B. aus der Reichweite des an der jeweiligen Leuchte eingesetzten UWB-Moduls ergeben. Die Reichweite hängt beispielsweise von den physikalischen Gebäudebedingungen des Gebäudes, in dem das Beleuchtungssystem angeordnet ist, ab. Dicke Betonteile und Trapezbleche aus Metall, die in dem Gebäude vorhanden sind, reduzieren die Reichweite erheblich. Auch ist der Einbau des UWB-Moduls in der Leuchte und der Leuchtentyp von hoher Bedeutung für die Reichweite. Für die jeweilige Anwendung können experimentelle Messungen durchgeführt werden, um die Reichweite der verwendeten UWB-Module und damit deren Abstandsbestimmung genauer beurteilen zu können.
Die Abstandsbestimmung einer Leuchte mittels des UWB-Moduls zu den umliegenden Leuchten erfolgt automatisch zu vorgegebenen Zeitpunkten, beispielsweise in festen Zeitabständen (periodisch) und/oder nach vorgegebenen Ereignissen (z.B. nach dem Einschalten der jeweiligen Leuchte), beispielsweise mittels des bekannten Two-Way-Ranging-Verfahrens oder des Time-Differenz-of-Arrival-Verfahren. Weitere Verfahren sind ebenfalls anwendbar. Dies ist eine Abstands- oder Distanzmessung, die auf der Messung von Laufzeiten des UWB-Signals beruht. Die Abstandsbestimmung erfolgt in Bezug auf die umliegenden Leuchten, d.h. die mittels des UWB-Moduls erreichbaren Leuchten. Dies kann eine Teilmenge aller Leuchten oder (bei kleineren Systemen) alle Leuchten des Beleuchtungssystems beinhalten. Die Abstandsbestimmung wird auch bei der Initialisierung des Beleuchtungssystems, d.h. bei seiner ersten Inbetriebnahme, durchgeführt. Entsprechend werden auch die Positionen der Leuchten bei der Initialisierung und danach automatisch und zu vorgegebenen Zeitpunkten bestimmt. Beispielsweise erfolgt eine Bestimmung des Abstands zu den umliegenden Leuchten festen Zeitabständen, wobei diese beispielsweise im Bereich von 15 Minuten bis 1 Stunde liegen können. Die ermittelten Abstandsdaten werden dann in der Datenmatrix oder der lokalen Datenmatrix der jeweiligen Leuchte gespeichert. Die aktuell ermittelten Abstandsdaten jeder Leuchte werden dann zu einem vorgegebenen Zeitpunkt (z.B. periodisch in festen Zeitabständen, z.B. im Bereich von 15 Minuten bis 1 Stunde, und/oder abhängig von einem vorgegebenen Ereignis, z.B. Initialisierung des Beleuchtungssystems) an die Leuchte am Koordinatenursprung oder die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung mittels des Kommunikationsmoduls übermittelt.
In einem Ausführungsbeispiel kann die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung oder die Leuchte am Koordinatenursprung die empfangenen Abstandsdaten vor der Berechnung der Positionsdaten abgleichen. Ein solcher Abgleich könnte erforderlich sein, wenn für die gleiche Strecke zwischen zwei Leuchten von jeder Leuchte (bzw. dessen UWB-Modul) ein anderer (geringfügig abweichender) Abstand ermittelt wurde. Der Abgleich erfolgt beispielsweise durch die Berechnung des arithmetischen Mittels der beiden ermittelten Abstände. Die Positionsbestimmung erfolgt dann basierend auf dem berechneten Mittelwert.
Die Position einer jeden Leuchte ist die Position in einem zweidimensionalen Koordinatensystem (X- und Y-Koordinate für Länge und Breite) oder dreidimensionalen Koordinatensystem (X-, Y- und Z-Koordinate für Länge, Breite und Höhe). Die X-, Y-, und ggf. Z-Koordinaten werden auch als Positionsdaten bezeichnet. Alternativ kann die Z-Koordinate durch eine Etagennummer ersetzt werden, die auch manuell eingegeben werden kann. Die automatische Positionsbestimmung erfolgt dann lediglich für die X- und Y-Koordinate. Die manuelle Eingabe der Z-Koordinate kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise über ein Konfigurationsinterface Web-basierend, über eine PC-Software, eine APP oder aber auch über einen Server. Alternativ kann die Eingabe der Z-Koordinate auch über eine hardwaremäßige Einstellung direkt an der Leuchte erfolgen, z.B. über einen an der Leuchte angebrachten Schalter oder Taster. Als Position der Leuchte in dem jeweiligen Koordinatensystem wird genauer die Position eines Punktes am Kopf oder am Fuß der Leuchte oder eines anderen bestimmten vorgegebenen Positionspunktes, z.B. des Verbindungspunktes des Kopfes mit dem Leuchtenschaft, des Schwerpunktes oder des geometrischen Mittelpunktes der Leuchte, verstanden, da die Leuchte in der Regel eine größere Abmessung aufweist.
Bei der Initialisierung des Beleuchtungssystems oder einer Re-Initialisierung wird der Position der Leuchte mit der kleinsten UID (unique identifier, z.B. Seriennummer der Leuchte) der Ursprung des Koordinatensystems (z.B. (X,Y) = (0,0) oder (X,Y,Z) = (0,0,0)) zugeordnet. Hierbei stellt die UID eine leuchten-individuelle/spezifische Bezeichnung dar - jede einzelne Leuchte besitzt ihre individuelle UID. Die Leuchte mit der kleinsten UID aller Leuchten des Beleuchtungssystems wird auch als „Leuchte am Koordinatenursprung“ bezeichnet. Die Identifizierung der Leuchte mit der kleinsten UID wird nach Möglichkeit vor der Abstands- und Positionsbestimmung der Leuchten bei der Initialisierung oder Re-Initialisierung durchgeführt. Hierfür tauschen die Leuchten mittels ihres jeweiligen Kommunikationsmoduls ihre UID aus. Eine Re-Initialisierung wird beispielsweise durchgeführt, wenn die Leuchte am Koordinatenursprung aus dem Beleuchtungssystem entfernt wurde oder wenn (große) Änderungen am Beleuchtungssystem eine solche neue Initialisierung des Systems erfordern. Bei einer Re-Initialisierung wird häufig ein neuer Koordinatenursprung bestimmt, der einer anderen Leuchte zugeordnet ist. Entsprechend sind in diesem Fall die Positionen aller Leuchten des Systems neu zu berechnen.
Die Positionen der von der Leuchte am Koordinatenursprung verschiedenen Leuchten beinhalten die Koordinaten des oben erwähnten, vorgegebenen Positionspunkts der jeweiligen Leuchte in dem jeweiligen Koordinatensystem in Bezug auf den Koordinatenursprung, wobei die Koordinaten positiv und negativ sein können. Das dreidimensionale Koordinatensystem unterscheidet sich von dem zweidimensionalen Koordinatensystem darin, dass auch eine Koordinate, die die Höhe beschreibt, mit einbezogen wird. So können Leuchten auf verschiedenen Etagen oder Stufen eines Gebäudes unterschieden bzw. charakterisiert werden.
Die Positionsdaten (d.h. die Koordinaten) aller Leuchten können durch das Steuerungsmodul der Leuchte am Koordinatenursprung bzw. durch die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung aus den vorhandenen und übermittelten Abstandsdaten nach dem unten im Detail beschriebenen Verfahren ermittelt werden. Die ermittelten Positionsdaten werden dann in der Datenmatrix der Leuchte am Koordinatenursprung oder der zentralen Datenmatrix gespeichert. Anschließend werden die Positionsdaten an jede Leuchte übermittelt, und zwar vorzugsweise für jede Leuchte die Koordinaten dieser Leuchte an die jeweilige Leuchte. Das heißt, dass jede Leuchte von der Leuchte am Koordinatenursprung oder der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung jeweils ihre eigene Position übermittelt bekommt. Alternativ können den Leuchten auch die Positionsdaten für die umliegenden Leuchten oder aller Leuchten übermittelt werden. Für das Empfangen der Abstandsdaten und das Übermitteln der Positionsdaten an die Leuchten besitzt auch die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung ein Kommunikationsmodul.
Das Steuerungsmodul ist weiter dazu ausgebildet, ein Betriebsverhalten des mindestens einen Leuchtmittels der Leuchte abhängig von den in der (lokalen) Datenmatrix der jeweiligen Leuchte zugeordneten Positionsdaten, d.h. der Position der Leuchte in dem Koordinatensystem, zu steuern.
Der Betriebszustand des mindestens einen Leuchtmittels beinhaltet beispielsweise die Definition der Parameter wie Helligkeit, Farbe, Abstrahlrichtung des mindestens einen Leuchtmittels und/oder die Realisierung einer direkten und/oder indirekten Beleuchtung durch das mindestens eine Leuchtmittel. Hierbei können in dem Fall, wenn zwei oder mehr als zwei Leuchtmittel an der Leuchte vorgesehen sind, der Betriebszustand durch gleiche oder unterschiedliche Parameter der einzelnen Leuchtmittel definiert werden. Insbesondere kann eine direkte und/oder eine indirekte Beleuchtung durch die Gesamtheit von zwei oder mehr als zwei Leuchtmitteln verwirklicht werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Steuerungsmodul dazu eingerichtet, die Helligkeit und/oder die Farbe des mindestens einen Leuchtmittels der jeweiligen Leuchte separat abhängig von der Position der Leuchten in dem mindestens zweidimensionalen Koordinatensystem und dem in der Leuchte vorliegenden Aktivitätssignal sowie den über den Funkkanal des Kommunikationsmoduls übertragenen Aktivitätssignalen der jeweils anderen Leuchten zu steuern. Hierbei beinhalten Aktivitätssignale die Aktivität einer Person im Bereich der jeweiligen Leuchte des Beleuchtungssystems. Von anderen Leuchten übertragene Aktivitätssignale beinhalten die Aktivität einer Person im Bereich einer jeweils anderen Leuchte. Beispielsweise dient das Steuerungsmodul jeder Leuchte zur entsprechenden Ansteuerung mindestens eines elektronischen Vorschaltgeräts der jeweiligen Leuchte, welches mit einem Leuchtmittel, beispielsweise einer LED-Leiterplatte oder einer Leuchtstoffröhre verbunden ist. Das Steuerungsmodul und/oder das Kommunikationsmodul kann auch Teil des Vorschaltgeräts sein. Das Steuerungsmodul kann die von dem Kommunikationsmodul empfangenen Aktivitätssignale verarbeiten und das An- und Ausschalten des Leuchtmittels bzw. die Einstellung der Helligkeit und ggf. auch der Farbe des Leuchtmittels im angeschalteten Zustand basierend auf den Aktivitätssignalen und der Position der Leuchte in dem mindestens zweidimensionalen Koordinatensystem bewirken. Vorzugsweise verfügt das Steuerungsmodul über ein eigenes Netzteil, welches besonders bevorzugt mit einem Primärschaltregler versehen ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verfügt das Steuerungsmodul über ein Relais, welches das elektronische Vorschaltgerät im Standby von der Netzspannung trennt, so dass der Gesamtenergieverbrauch der Leuchte im Standby unter 0,5 W liegt. Das Relais kann mit einem vorlaufenden Wolfram-Kontakt ausgerüstet sein, so dass es den Einschaltstromstoß des elektronischen Vorschaltgeräts ertragen kann. In einem Ausführungsbeispiel kann die Ansteuerung des mindestens einen elektronischen Vorschaltgeräts innerhalb der Leuchte über ein DALI-Netzwerk realisiert sein. Hierbei erfolgt die Spannungsversorgung über das integrierte Netzteil.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Steuerungsmodul dazu ausgebildet, das Betriebsverhalten des mindestens einen Leuchtmittels abhängig von einem an der jeweiligen Leuchte detektierten Aktivitätssignal und/oder abhängig von einem über das Kommunikationsmodul von einer anderen Leuchte übertragenen Aktivitätssignal zu steuern. Das bedeutet, dass das Beleuchtungssystem beispielsweise die Abstufung der Helligkeit und/oder des Farbwerts in jeweils mindestens zwei Stufen durch einen vorgegebenen ersten Helligkeitswert und mindestens einen zweiten Helligkeitswert bzw. mindestens einen ersten Farbwert und mindestens einen zweiten Farbwert realisiert. Die Leuchte, an der ein Aktivitätssignal vorliegt, wird als Masterleuchte bezeichnet. Das Steuerungsmodul der jeweiligen Leuchte steuert deren Helligkeit derart, dass, wenn die Leuchte die Leuchte die Masterleuchte ist und sich innerhalb eines Abstands zu der Masterleuchte befindet, der kleiner ist als ein erster Radius, die Gesamthelligkeit an dem zu beleuchtenden Bereich dem ersten vorgegebenen Helligkeitswert und/oder dem ersten vorgegebenen Farbwert entspricht. Dann, wenn sich die Leuchte in einem Abstand von der Masterleuchte befindet, der kleiner ist als ein zweiter Radius, jedoch größer als der erste Radius, wird die Gesamthelligkeit an dem zu beleuchtenden Bereich auf den zweiten vorgegebenen Helligkeitswert und/oder den zweiten vorgegebenen Farbwert eingestellt. Hierbei kann außerdem eine Umgebungshelligkeit berücksichtigt werden, die mit einem Helligkeitssensor bestimmt wurde. Der Abstand der Leuchten zueinander wird erfindungsgemäß aus den bekannten Positionsdaten der Leuchten in dem Koordinatensystem berechnet oder ergibt sich aus den mittels des UWB-Moduls bestimmten Abstandswerten.
Alternativ oder zusätzlich kann die Einstellung des Helligkeitswerts und/oder Farbwerts des mindestens einen Leuchtmittels anhand der tatsächlichen Position erfolgen, beispielsweise wenn bei einer festgestellten Aktivität eine gesamte Gruppe von Leuchten (z.B. die Leuchten eines Raumes und/oder einer Etage) Licht abgeben soll. Die ermittelten Positionsdaten ermöglichen es, eine Gruppenbildung der Leuchten besonders einfach zu realisieren und insbesondere automatisch durchzuführen, vor allem, wenn eine Zuordnung der Positionsdaten zu einem Gebäude- und/oder Geländeplan erfolgt. Es ist demnach besonders vorteilhaft, das Betriebsverhalten des mindestens einen Leuchtmittels basierend auf einer Zugehörigkeit der Leuchte zu einer Gruppe zu steuern, welche wiederum davon abhängt, welche Position die Leuchte in dem Koordinatensystem einnimmt.
Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem ist zudem für das kombinierte Betreiben beliebiger Leuchten, beispielsweise Stehleuchten, Tischleuchten, Pendelleuchten, Anbauleuchten, Deckenleuchten oder Wandleuchten geeignet.
Das Steuerungsmodul, das Kommunikationsmodul und das UWB-Modul können entweder in die Leuchte integriert oder als separate Bauteile ausgeführt sein, welche nachträglich an der Leuchte angebracht und mit den Bauteilen der Leuchte verbunden werden können. Hierdurch ist eine Nachrüstung bereits vorhandener Leuchten möglich. Zwei oder mehr als zwei der genannten Module können auch als kombinierte Module ausgebildet sein. Jedes der genannten Module kann auch aus verschiedenen Teilen bestehen.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Beleuchtungssystem mindestens ein weiteres, von einer Leuchte verschiedenes Objekt, beispielsweise einen Tisch, ein Mobiltelefon und/oder eine Bedieneinrichtung, auf, wobei das Objekt jeweils ein Steuerungsmodul, ein UWB-Modul mit einem UWB-Sender und einem UWB-Empfänger sowie ein Kommunikationsmodul aufweist, wobei das Steuerungsmodul des Objekts derart eingerichtet ist, dass nach Einschalten des Objekts das Objekt analog zu den mindestens drei Leuchten des Beleuchtungssystems in die Abstandsbestimmung und die Positionsbestimmung sowie gegebenenfalls den Abstandsabgleich einbezogen wird, wobei das Steuerungsmodul bzw. die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung ferner derart eingerichtet ist, dass in der Datenmatrix, der zentralen Datenmatrix und/oder der lokalen Datenmatrix zu jeder Leuchte und zu jedem Objekt die jeweilige Funktion gespeichert ist. Beispielsweise kann die Position eines sich in dem Beleuchtungssystem bewegenden Personen durch die Position seines Mobiltelefons verfolgt und zur Steuerung des Betriebsverhaltens des mindestens einen Leuchtmittels der Leuchten herangezogen werden. Beispielsweise kann für jede Person ein individuelles Profil angelegt sein, welches die jeweilige Leuchte temporär, solange die Person an dem zu der Leuchte gehörenden Arbeitsplatz arbeitet, in die gewünschte Profil-Konfiguration übernehmen kann. Gemäß dem Profil kann dann die Helligkeit, Lichtfarbe sowie andere Wünsche des personenspezifischen Profils der jeweiligen Leuchte individuell gesteuert werden. Auch die Position von Tischen und Bedieneinrichtungen (z.B. Schalter, Taster, Fernbedienung) kann bestimmt werden und beispielsweise einer Gruppe von Leuchten zugeordnet werden. Die Bedieneinrichtung kann dann zur Einstellung der Betriebsparameter der Leuchten dieser Gruppe verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Beleuchtungssystem derart konfiguriert sein, dass Leuchten in Gruppen sich automatisch die idealen Einstellungen für die Gruppe an Personen suchen, die sich gerade gemeinsam unter den Leuchten der Gruppe befinden. Weiter kann eine Funktion realisiert werden, bei der das Beleuchtungssystem solange den Platz an einer Leuchte als nicht besetzt aber reserviert anzeigt, bis sich die passende, dem Arbeitsplatz zugewiesene Person nahe an der Leuchte befindet.
In einem Ausführungsbeispiel weist jede Leuchte zusätzlich ein Bewegungsmeldemodul auf, welches einen Bewegungsmelder, vorzugsweise mit hochwertigem PIR (Passive Infrarot Receiver), insbesondere einem Quad-PIR-Sensor, beinhaltet. Die Linse des Bewegungsmelders ist vorzugsweise klein und optisch ansprechend gestaltet. Das Bewegungsmeldemodul ist mit dem Steuerungsmodul der jeweiligen Leuchte verbunden. Die Signale des Bewegungsmeldemoduls werden in dem Steuerungsmodul der jeweiligen Leuchte verarbeitet und bewirken die Erzeugung eines Aktivitätssignals und dessen Versendung mittels des Kommunikationsmoduls. Beispielsweise wird ein Aktivitätssignal erzeugt, wenn ein sich bewegendes Objekt, beispielsweise eine Person, durch den Bewegungsmelder detektiert wird.
Weiter verfügt jede Leuchte in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel über mindestens ein Anzeigemittel, beispielsweise mindestens eine LED, z.B. eine Dual Color LED in den Farben rot/grün, um der bedienenden Person eine Rückmeldung zum Betriebszustand der Leuchte (was auch den Zustand des Bewegungsmelders beinhalten kann) geben zu können.
In einem Ausführungsbeispiel weist jede Leuchte zusätzlich einen Helligkeitssensor auf, der mit dem Steuerungsmodul verbunden ist, wobei das Steuerungsmodul die Helligkeit der jeweiligen Leuchte zusätzlich abhängig von der durch den Helligkeitssensor ermittelten Umgebungshelligkeit steuert. Dadurch berücksichtigt das erfindungsgemäße System zusätzlich das vorhandene Umgebungslicht. Bei ausreichendem Umgebungslicht schalten die Leuchten nicht ein, wenn ein Lichtbedarf besteht, so wird lediglich die zusätzlich zum Umgebungslicht benötigte Helligkeit durch die Leuchte bereitgestellt. Hierdurch kann insgesamt auch eine Energieeinsparung erreicht werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann, wie oben bereits angedeutet wurde, ein Gebäudeplan und/oder ein Geländeplan mit der Position jeder Leuchte und/oder mit der Position jedes Objekts in dem Koordinatensystem derart verknüpft werden, dass der Position jeder Leuchte und/oder jedem Objekt eine Position in dem jeweiligen Gebäude und/oder dem jeweiligen Gelände zugeordnet wird, um eine Gruppierung der Leuchten und/oder Objekte vorzunehmen. Aber auch dann, wenn ein Gebäude- und/oder Geländeplan nicht vorliegt bzw. nicht mit den Positionsdaten der Leuchten und/oder Objekte verknüpft wird, kann eine Gruppierung der Leuchten und/oder Objekte erfolgen, um Schwarmfunktionen zu realisieren. Hierfür kann beispielsweise eine Mustererkennung und/oder Dimensionsauswertung in Bezug auf die Gesamtheit der Positionen aller Leuchten und/oder Objekte durchgeführt werden, für die vorab Kriterien definiert werden. Beispielsweise stellen in einer bestimmten Schicht oder Wolke angeordnete Leuchten und/oder Objekte in der Regel die Leuchten und/oder Objekte dar, die in einer einzigen Etage eines Gebäudes angeordnet sind. Z.B. gehört jede Schicht zu einer Etage (Mustererkennung). In einem Beispiel für die Dimensionsauswertung kann die räumliche Ausdehnung der Leuchten in eine Richtung des Koordinatensystems betrachtet werden. Eine weiter Abstand der äußeren Leuchten des Beleuchtungssystems kann z.B. mit einem Vorsprung des Gebäudes verknüpft werden. Die Genauigkeit der Zuordnung der Leuchten- oder Objektpositionen zu dem Gebäude und/oder Geländeplan wird durch die Verknüpfung derartiger Kriterien erhöht. Leuchten mit nahe beieinander liegenden Positionen in dem Koordinatensystem (Dimensionsauswertung) bilden eine Arbeitsinsel. Zur gemeinsamen Steuerung des Betriebsverhaltens bilden sie eine Gruppe.
Bei einer Verknüpfung der automatisch berechneten Positionen der Leuchten ist es, insbesondere bei Verwendung einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung (Server) möglich, eine Raumbelegung von dynamisch verschobenen Arbeitsplätzen aufzuzeichnen. Bisherige Raumbelegungslösungen für den Smart Office Bereich sehen nur eine Belegungsanzeige für fest installierte und nicht für dynamisch verschiebbare Arbeitsplätze vor. Bei dem vorliegenden Beleuchtungssystem kann die erkannte Position in Bezug auf das Gebäude (Raumlage) bzw. Gelände an die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung gemeldet werden, sodass auch die individuelle Lage eines mobilen Arbeitsplatzes erkannt und angezeigt werden kann.
In einem Ausführungsbeispiel ist eine Gruppenbildung von Leuchten und/oder Objekten, beispielsweise anhand der Position jeder Leuchte in dem jeweiligen Gebäude und/oder dem jeweiligen Gelände, durchführbar. Hierfür werden vektorisierte Raumgeometrien oder Gebäudegeometrien verwendet, die in Verbindung mit bekannten Positionen der Leuchten oder Objekte den intelligenten Abgleich und die intelligente Zuordnung von Leuchten in Gruppen ermöglichen. Die Gruppenbildung der Leuchten findet dann z.B. über geschlossene Räume / Etagen statt. Wird aufgrund der Koordinaten mehrerer Leuchten erkannt, dass diese sich gemeinsam in einem Raum befinden, so ist die automatische Gruppenbildung möglich. Die zuvor angesprochenen vektorisierten Raumgeometrien enthalten Gebäudewände in vektorisierter Form (Streckenvektoren). Die Auswertung durch das Steuerungsmodul bzw. die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung ist dann relativ einfach: Wird eine Verbindung zwischen zwei Leuchten ohne Überschreitung eines Streckenvektors (einer Wand) möglich, so befinden sich die Leuchten im selben Raum und können einer Gruppe zugeordnet werden.
Die obige Aufgabe wird auch gelöst durch ein UWB-Modul für eine Leuchte oder ein Objekt eines Beleuchtungssystems mit den oben beschriebenen Merkmalen. Das UWB-Modul ist für die Verwendung in dem Beleuchtungssystem und die oben beschriebene Abstandsbestimmung eingerichtet. Entsprechend wird die Aufgabe auch gelöst durch eine Leuchte oder ein Objekt mit einem solchen UWB-Modul.
Die obige Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Beleuchtungssystems mit mindestens drei Leuchten, wobei jede Leuchte aufweist:

• mindestens ein Leuchtmittel,
• ein Kommunikationsmodul,
• ein Steuerungsmodul mit einem Datenspeicher zur Speicherung einer Datenmatrix enthaltend
- ◯ Abstandsdaten aller Leuchten des Beleuchtungssystems und
- ◯ Positionsdaten aller Leuchten des Beleuchtungssystems in einem mindestens zweidimensionalen Koordinatensystem,
wobei das Steuerungsmodul mit dem Kommunikationsmodul und dem mindestens einen Leuchtmittel verbunden ist, und
• ein UWB-Modul, das mit dem jeweiligen Steuerungsmodul und dem jeweilige Kommunikationsmodul verbunden ist, wobei das UWB-Modul mittels Ultra-Wideband Funk (UWB) arbeitet, einen UWB-Sender und einen UWB-Empfänger aufweist, wobei mittels UWB-Sender und UWB-Empfänger nach dem Einschalten der jeweiligen Leuchte und danach zu vorgegebenen Zeitpunkten der Abstand der jeweiligen Leuchte zu jeder umliegenden Leuchte des Beleuchtungssystems bestimmt und an den Datenspeicher des Steuerungsmoduls zur Speicherung in der Datenmatrix übermittelt

Alternativ wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Beleuchtungssystems mit einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung mit einem zentralen Datenspeicher zur Speicherung einer zentralen Datenmatrix und mindestens drei Leuchten, wobei jede Leuchte aufweist:

• mindestens ein Leuchtmittel,
• ein Kommunikationsmodul,
• ein Steuerungsmodul mit einem Datenspeicher zur Speicherung einer lokalen Datenmatrix enthaltend
- ◯ Abstandsdaten der jeweiligen Leuchte zu einer vorgegebenen Anzahl umliegender Leuchten und
- ◯ Daten zur Position der jeweiligen Leuchte des Beleuchtungssystems in einem mindestens zweidimensionalen Koordinatensystem,
wobei das Steuerungsmodul mit dem Kommunikationsmodul und dem mindestens einen Leuchtmittel verbunden ist, und
• ein UWB-Modul, das mit dem jeweiligen Steuerungsmodul und dem jeweilige Kommunikationsmodul verbunden ist, wobei das UWB-Modul mittels Ultra-Wideband Funk (UWB) arbeitet, einen UWB-Sender und einen UWB-Empfänger aufweist, wobei mittels UWB-Sender und UWB-Empfänger nach dem Einschalten der jeweiligen Leuchte und danach zu vorgegebenen Zeitpunkten der Abstand der jeweiligen Leuchte zu jeder umliegenden Leuchte des Beleuchtungssystems bestimmt und an den Datenspeicher des Steuerungsmoduls zur Speicherung in der lokalen Datenmatrix übermittelt wird,

Ein Teil der Verfahrensschritte zu dem obigen Verfahren wurden bereits oben in Zusammenhang mit dem Beleuchtungssystem erläutert. Die Bestimmung der Positionsdaten durch das Steuerungsmodul der Leuchte am Koordinatenursprung oder durch die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung erfolgt beispielsweise nach dem folgenden Verfahren.
Es werden zunächst anhand der Abstandsdaten drei Leuchten ausgewählt, die einen möglichst großen Abstand voneinander haben, im besten Fall sollen die Abstandswerte dieser Leuchten möglichst gleich sein, d.h. die drei Leuchten bilden in etwa ein gleichseitiges Dreieck, welches möglichst groß ist. Dies bedingt, dass die Abstände der drei Leuchten zueinander bekannt ist, d.h. jede der drei Leuchten liegt jeweils in der Reichweite des jeweiligen UWB-Moduls der jeweils anderen zwei Leuchten. Eine weitere Bedingung für die Auswahl der drei Leuchten besteht darin, dass für jede der drei Leuchten der Abstand zur Leuchte am Koordinatenursprung bekannt sein muss, d.h. auch die Leuchte am Koordinatenursprung liegt jeweils in der Reichweite des UWB-Moduls aller drei Leuchten. Diese drei, so ausgewählten Leuchten werden im Folgenden als Startleuchte1, Startleuchte2 und Startleuchte3 bezeichnet. Im Fall, dass ein Beleuchtungssystem mit einem dreidimensionalen Koordinatensystem vorliegt, wird, falls eine solche vorhanden ist, noch eine vierte Leuchte ausgewählt, welche außerhalb einer Ebene liegt, die durch Startleuchte1, Startleuchte2 und Startleuchte3 aufgespannt wird. Diese Leuchte wird als Startleuchte4 bezeichnet und erfüllt zudem die in Bezug auf die Startleuchte1, Startleuchte2 und Startleuchte3 oben beschriebenen Bedingungen. Startleuchte1, Startleuchte2, Startleuchte3 und Startleuchte4 bilden daher möglichst einen regelmäßigen Tetraeder, wobei Startleuchte4 einen möglichst großen Abstand zu allen drei anderen Startleuchten aufweist. Die durch die vier Startleuchten gebildete Figur kann auch von der Raumform eines regelmäßigen Tetraeders abweichen. Mittels der bekannten Methode der Triangulation werden nun ausgehend von der Leuchte am Koordinatenursprung auf der Basis der jeweiligen Abstandsdaten die Koordinaten der Startleuchte1, Startleuchte2, Startleuchte3 und gegebenenfalls auch von Startleuchte4 im zwei- oder dreidimensionalen Koordinatensystem, d.h. ihre jeweiligen Positionsdaten, berechnet. Ausgehend von den bekannten Positionsdaten der Leuchte am Koordinatenursprung, der Startleuchte1, der Startleuchte2, der Startleuchte3 und gegebenenfalls der Startleuchte4 werden dann basierend auf den bekannten Abstandsdaten der jeweiligen Leuchte die Positionsdaten aller übrigen Leuchten des Beleuchtungssystems, beispielsweise mittels Triangulation, berechnet. Das geschilderte Vorgehen bewirkt, dass Fehler bei der Bestimmung der Positionsdaten minimiert werden. Dies ergibt sich daraus, dass die Startleuchte1, Startleuchte2, Startleuchte3 und gegebenenfalls Startleuchte4 möglichst weit voneinander entfernt angeordnet sind. Andere Verfahren zur Bestimmung der Positionsdaten aller Leuchten des Beleuchtungssystems aus den bekannten Abstandsdaten und nach Festlegung des Koordinatenursprungs an der Leuchte mit der kleinsten UID sind ebenfalls anwendbar.
Die so ermittelten Positionsdaten aller Leuchten werden von der Leuchte am Koordinatenursprung oder von der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung dann mittels ihres jeweiligen Kommunikationsmoduls an die jeweilige Leuchte weitergegeben. Hierbei ist es für viele Anwendungen ausreichend, wenn die jeweilige Leuchte lediglich ihre eigene Position kennt. Alternativ können natürlich den Leuchten zusätzlich auch die Positionen der jeweils umliegenden Leuchten oder aller Leuchten des Beleuchtungssystems mitgeteilt werden. Die Zuordnung der Positionsdaten zu den jeweiligen Leuchten erfolgt dabei über die zugehörige UID der Leuchte.
Wenn das Beleuchtungssystem nach der Abstandsbestimmung oder anhand anderer Parameter (Status der Leuchte) feststellt, dass sich die Abstandsänderung bei einer vorgegebenen Zahl von Leuchten oberhalb eines Schwellwertes liegt, kann die Positionsbestimmung nach obigem Verfahren auch unabhängig von einem vorgegebenen Zeitintervall neu durchgeführt werden. Sollte dies aufgrund einer sehr weitreichenden Leuchtenumgestaltung nicht möglich sein (z.B. weil die Leuchte am Koordinatenursprung entfernt wurde), kann eine vollständige Neuberechnung des Beleuchtungssystems durchgeführt werden (einschließlich Neubestimmung des Koordinatenursprungs).
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezüge.
Es zeigen schematisch:

1 bis 2 die Anordnung der Leuchten eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems in einer Etage eines Gebäudes mit einem Flur und fünf Räumen in einer Ansicht von oben,
3 bis 5 unterschiedliche Leuchtzustände des Ausführungsbeispiels gemäß 1 in einer Ansicht von oben,
6 bis 7 veränderte Anordnungen der Leuchten des Beleuchtungssystems gemäß 1 bei in gegenüber 1 bis 5 geänderter Raumsituation (6: ein Flur und drei Räume, 7: ein Flur und zwei Räume),
8 und 9 unterschiedliche Leuchtzustände für die Anordnung der Leuchten gemäß 7,
10 den Aufbau einer Leuchte und
11 die Abstandsbestimmung mittels UWB Modul in Bezug auf sechs Leuchten des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels.

Die 1 bis 9 zeigen beispielsweise die erste Etage (Zone 1) eines Gebäudes mit fünf, drei oder zwei durch verschiebbare Wände abgetrennten Arbeitsbereichen oder Räumen (Zone1,Z1; Zone1,Z2; Zone1,Z3; Zone1,Z4; Zone1,Z5) und einem dazwischen angeordneten T-förmigen Flur (Zone1, Z0). Die in diesen Arbeitsbereichen oder Räumen und im Flur angeordneten Leuchten sind als kleine Rechtecke in die Skizze eingezeichnet. Das Gebäude hat weitere Etagen (beispielsweise Erdgeschoss-Zone0,2. Etage-Zone2 und 3. Etage-Zone3) mit Leuchten, die ebenfalls zu dem Beleuchtungssystem gehören.
Die in 1 dargestellte Raumanordnung weist einen ersten Raum Zone1,Z1 auf und beinhaltet vier Arbeitsplätze mit jeweils einer Stehleuchte f1, f2. Die Leuchtengruppe f1, f2 wird als Zone1 Z1 bezeichnet. In dem Raum Zone1,Z2 befinden sich sechs Arbeitsplätze mit drei Stehleuchten f3, f4, f5. Die Stehleuchten f6, f7 sind in dem Raum mit der Nummer Zone1,Z3 angeordnet.
In dem Zimmer Zone1 ,Z5 ist kein Arbeitsplatz und auch keine Leuchte vorhanden. Das Zimmer unten rechts, deren Stehleuchten f9, f8 die Gruppe Zone1,Z4 bilden, besitzt insgesamt vier Arbeitsplätze. Die Leuchten c1 bis c10, welche die Gruppe Zone1, Z0 bilden und beispielsweise als Deckenleuchten gestaltet sind, beleuchten den zwischen den Räumen angeordneten Flurbereich.
Jede Leuchte weist, wie in 10 anhand eines Blockschemas gezeigt wird, ein Steuerungsmodul 1 auf, welches das Steuerungsmodul für den Betrieb der jeweiligen Leuchte darstellt. Dieses Steuerungsmodul 1 weist mindestens einen Prozessor und einen Datenspeicher 1a auf, in dem eine Datenmatrix gespeichert werden kann. Die Datenmatrix enthält beispielsweise Abstandsdaten der jeweiligen Leuchte zu einer vorgegebenen Anzahl umliegender Leuchten (z.B. Leuchten der gleichen Etage (Zone1)), d.h. die Abstände der jeweiligen Leuchte zu den umliegenden Leuchten, die mittels des UWB-Moduls erreichbar sind und mindestens die Positionsdaten der eigenen Leuchte, d.h. die Koordinaten X,Y und Z in einem dreidimensionalen Koordinatensystem. Die Zuordnung der Abstands- und Positionsdaten zu den einzelnen Leuchten erfolgt mittels eines UID (unique identifier), beispielsweise die Seriennummer der jeweiligen Leuchte, wobei die UID ebenfalls in der Datenmatrix gespeichert ist. Weiter kann die Datenmatrix zu der jeweiligen Leuchte eine Statusinformation (An, Aus, Status in Bezug auf die Aufnahme in das Beleuchtungssystem, ihre Verwendung (z.B. Verwendung als Stehleuchte oder Deckenleuchte) Status in Bezug auf die Eigenschaft, den Ursprung des Koordinatensystems zu bilden) und/oder eine Position der jeweiligen Leuchte in dem Gebäude und/oder Gelände und/oder eine Gruppeninformation, welche die Zugehörigkeit der jeweiligen Leuchte zu einer oder mehreren Gruppen beinhaltet, und/oder eine Funktionsinformation (z.B. Funktion der Leuchte wie Arbeitsplatzleuchte oder Deckenleuchte) enthalten. Die Datenmatrix enthält die oben genannten Daten für die umliegenden Leuchten (z.B. die Leuchten der gleichen Etage Zone1) oder für alle Leuchten des Beleuchtungssystems, wobei die Zuordnung der Daten jeweils über die UID der jeweiligen Leuchte erfolgt.
Hinsichtlich der automatischen Bestimmung der Positionen werden zwei Ausführungsvarianten unterschieden. Die erste Variante besitzt keine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung, die Positionsbestimmung wird durch das Steuerungsmodul 1 der Leuchte am Koordinatenursprung (d.h. der Leuchte mit der kleinsten UID) durchgeführt. Bei der zweiten Variante ist eine (nicht dargestellte) separate zentrale Datenverarbeitungseinrichtung (Server) vorgesehen, welche nach Erhalt der ermittelten Abstände aller Leuchten die Positionen aller Leuchten in dem dreidimensionalen Koordinatensystem berechnet und anschließend mindestens die eigenen Positionsdaten an jede Leuchte übermittelt. Die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung kann sowohl innerhalb des Gebäudes angeordnet (beispielsweise in einem Rechnerraum, z.B. als Linux-basiertes Serversystem) als auch über eine Cloud extern realisiert sein.
Weiter ist ein Netzteil 10 vorgesehen, welches mit einem Primärschaltregler versehen ist. Das Netzteil ist ausgelegt für eine Primärspannung von 100 V bis 240 V / 50 Hz bis 60 Hz AC. Das Netzteil versorgt alle Einzelkomponenten und Erweiterungsmodule der Leuchte und ist insbesondere mit dem Steuerungsmodul 1 verbunden. Durch ein Relais kann ein elektronisches Vorschaltgerät 2, mit dem das Steuerungsmodul 1 verbunden ist, von der Netzspannung getrennt werden, so dass der Gesamtenergieverbrauch der Leuchte im Standby unter 0,5 W liegt. Es können auch mehrere elektronische Vorschaltgeräte vorgesehen sein.
Das elektronische Vorschaltgerät 2 ist mit mindestens einem Leuchtmittel 3, z.B. einer LED-Leiterplatte oder einer Leuchtstoffröhre, verbunden.
Weiter ist ein UWB (Ultra-Wideband) Modul 12 vorgesehen, welches mit dem Steuerungsmodul 1 verbunden ist. Das UWB-Modul besitzt einen UWB-Empfänger und einen UWB-Sender, die jeweils für den Nahbereichs-Funk, vorzugsweise im Bereich zwischen 3,1 und 10,6 GHz vorgesehen sind und jeweils nach der oben beschriebenen UWB-Technologie arbeiten. Das UWB wird zur automatischen Abstandsbestimmung der jeweiligen Leuchte zu den umliegenden Leuchten (Leuchten im Umfeld) verwendet, beispielsweise in einem Bereich von bis zu 50 m und z.B. mittels TWR-Verfahren.
Weiter kann eine Bedieneinrichtung in Form eines Tastenmoduls vorgesehen sein, welches das Ein- und Ausschalten sowie Dimmen der jeweiligen Leuchte erlaubt. Ferner ist die Eingabe von Parametern wie die Arbeitshelligkeit sowie die Grundhelligkeit eines ersten Erfassungsbereichs A und/oder eines zweiten Erfassungsbereichs B möglich. Hierfür ist das Tastenmodul mit dem Steuerungsmodul 1 verbunden.
Das Steuerungsmodul 1 kann weiter verbunden sein mit einem Bewegungsmeldemodul 5, welches dem Steuerungsmodul 1 Signale übermitteln kann, wenn durch den Bewegungsmelder, vorzugsweise einem oder mehreren Quad-PIR-Sensoren, des Bewegungsmeldemoduls 5 Aktivität im Bereich der jeweiligen Leuchte detektiert wird. Das Bewegungsmeldemodul 5 kann zudem einen nicht dargestellten Helligkeitssensor beinhalten, welcher die Helligkeit der Leuchtenumgebung misst und an das Steuerungsmodul 1 weitergibt.
Alternativ oder zusätzlich zum Tastenmodul kann ein Webinterface (GUI oder Webservice) und/oder eine App bereitgestellt werden, die verwendet werden können, die Leuchte ein- und auszuschalten sowie zu dimmen. Zudem können z.B. während der Konfiguration des Systems Parameter für die jeweilige Leuchte eingegeben werden. Hierfür sind das Web-Interface oder die App beispielsweise über ein unten beschriebenes Kommunikationsmodul 6 mit dem Steuerungsmodul 1 verbunden.
Zudem besitzt jede Leuchte das Kommunikationsmodul 6 mit einem Funksender und -empfänger, welches mit dem Steuerungsmodul 1 bidirektional kommuniziert und zur Kommunikation der Leuchten untereinander dient. Durch das Kommunikationsmodul 6 empfangene Signale werden an das Steuerungsmodul 1 weitergegeben. Zudem bewirkt das Steuerungsmodul 1 das Versenden von Funksignalen durch das Kommunikationsmodul 6. Das Kommunikationsmodul 6 arbeitet mit einem von UWB verschiedenen Kommunikationsverfahren (siehe oben), beispielsweise mittels WLAN, z.B. nach IEEE 802.11ax.
Die Ansteuerung des elektronischen Vorschaltgeräts 2 durch das Steuerungsmodul 1 kann innerhalb der Leuchte über ein DALI-Netzwerk 7 erfolgen (DALI = Digital Addressable Lighting Interface), wobei die DALI-Schnittstelle digital und seriell arbeitet. Alternativ kann ein nicht dargestelltes 1 - 10 V Schnittstellenmodul verwendet werden, welches über eine 1 - 10 V Analogschnittstelle an das elektronische Vorschaltgerät 2 angebunden ist.
Jede Leuchte kann bei einer sogenannten Arbeitshelligkeit betrieben werden, welche durch das Steuerungsmodul 1 eingestellt wird, wenn an der jeweiligen Leuchte durch ein entsprechendes Sensorsignal des Bewegungsmelders des Bewegungsmeldemodul 5 eine Aktivität detektiert wird. Die Arbeitshelligkeit kann während der Konfiguration des Beleuchtungssystems eingestellt werden und beispielsweise zwischen 80% und 100% der maximalen Helligkeit der jeweiligen Leuchte liegen.
Bei einer Initialisierung des in den 1 bis 5 dargestellten Beleuchtungssystems nach der ersten Ausführungsvariante des Beleuchtungssystems ohne zentrale Datenverarbeitungseinrichtung werden mittels des UWB-Moduls 12 aller Leuchten dieser Etage (Zone1), welche die umliegenden Leuchten des sich über mehrere Etagen erstreckenden Beleuchtungssystems bilden, die Abstände der Leuchten f1 bis f9 und c1 bis c9 bestimmt. Hierfür ermittelt das UWB-Modul 12 z.B. mittels TWR-Verfahren den Abstand einer Leuchte zu allen anderen umliegenden Leuchten, nämlich den Leuchten dieser Etage. Dies wird für alle Leuchten durchgeführt. Dieses Vorgehen ist anhand der Stehleuchten f3, f4, f5 und der Deckenleuchten c4, c5, c6 des Ausführungsbeispiels gemäß 1 in 11 dargestellt. Die Abstandsbestimmung mittels des UWB-Moduls 12 jeder Leuchte f3, f4, f5, c4, c5, c6 wird durch einen grauen Pfeil veranschaulicht. Die in 11 dargestellten Doppelpfeile sollen zeigen, dass jeder Abstand zweifach bestimmt wird, nämlich beispielsweise von der Leuchte f3 zur Leuchte f5 und umgekehrt von der Leuchte f5 zu der Leuchte f3.
Weiter wird vor der Positionsbestimmung, beispielsweise bei der Initialisierung des Beleuchtungssystems, zunächst diejenige Leuchte ausgewählt, welche die kleinste UID (z.B. Seriennummer) aufweist und dieser Leuchte der Koordinatenursprung (0,0,0) als Position zugewiesen. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Leuchte am Koordinatenursprung beispielsweise die Leuchte c2.
Die gewonnenen Abstandsinformationen werden in der Datenmatrix der jeweiligen Leuchte gespeichert und über das Kommunikationsmodul 6 an die Leuchte c2 am Koordinatenursprung übermittelt.
Die Abstandsinformationen werden dann mittels des Steuerungsmoduls der Leuchte c2 am Koordinatenursprung untereinander abgeglichen, beispielsweise wird aus den beiden erhaltenen Abstandswerten zwischen den Leuchten f3 und f5 ein gewichteter arithmetischer Mittelwert gebildet und als Abstandswert für beide Leuchten f3 und f5 weiterverwendet. Entsprechend werden nach dem Abgleich der Abstandswerte diese in der Datenmatrix der Leuchte am Koordinatenursprung aktualisiert.
Anschließend berechnet das Steuerungsmodul 1 der Leuchte c2 am Koordinatenursprung beispielsweise mittels Triangulation automatisch aus den Abstandsdaten die Koordinaten X, Y und Z jeder Leuchte, d.h. die eigene Koordinate und die Koordinaten der umliegenden Leuchten ausgehend von dem Koordinatenursprung (0,0,0). Die Koordinaten jeder Leuchte können ausgehend von dem Ursprung bei c2 negativ oder positiv sein. Die berechneten Koordinaten jeder Leuchte werden anschließend in der Datenmatrix der Leuchte c2 am Koordinatenursprung in dem Datenspeicher 1a gespeichert. Hierbei wird das oben dargestellte Verfahren verwendet, bei dem zuerst anhand der oben geschilderten Bedingungen aus den Abstandsdaten möglichst weit voneinander entfernte Startleuchte1, Startleuchte2 und Startleuchte3 ausgewählt werden. Diese Leuchten können bei dem Ausführungsbeispiel der 1 z.B. die Leuchten c1, f4 und f9 sein. Weiter wird noch eine Startleuchte4 aus der (nicht dargestellten) obersten Etage des Gebäudes ausgewählt. Zu diesen Leuchten werden zuerst mittels Triangulation die Positionsdaten in Bezug auf den Koordinatenursprung bei Leuchte c2 bestimmt. Anschließend werden die Positionsdaten aller übrigen Leuchten bestimmt. Die von dem Steuerungsmodul 1 der Leuchte c2 bestimmten Positionsdaten werden dann an die Leuchten des Beleuchtungssystems unter Verwendung der jeweiligen Kommunikationsmodule 6 übermittelt, und zwar mindestens jeder Leuchte ihre eigenen Positionsdaten. Es können auch die Positionsdaten der umliegenden Leuchten (hier beispielsweise die Positionsdaten aller Leuchten der jeweiligen Etage) oder die Positionsdaten aller Leuchten übermittelt werden.
Die Bestimmung des Ursprungs für das aufgespannte Koordinatensystem ist von großer Bedeutung für die Konsistenz der Daten. Unabhängig davon, ob die Server-basierte Lösung oder die Lösung ohne Server verwirklicht wird, erfolgt die Bestimmung des Ursprungs dadurch, dass die Leuchte mit der niedrigsten UID, z.B. der kleinsten Seriennummer den Ursprung des Koordinatensystems beschreibt. Diese Position (0,0,0) wird dieser Leuchte bei der Initialisierung zugewiesen. Um zu erkennen, ob eine Leuchte beim Ursprung, eine bereits erfasste Leuchte oder neue Leuchte (noch nicht erfasst) ist, kann jeder Leuchte in der Datenmatrix eine Statusinformation zugeordnet werden. Diese wird anderen Leuchten gegenüber ebenfalls kenntlich gemacht. Folgende exemplarische Stati könnten verwendet werden:

• „0“ = Leuchte ist neu und / oder noch nicht aufgenommen
• „1“ = Leuchte ist bereits aufgenommen und nicht Ursprung des Koordinatensystems
• „2“ = Leuchte ist bereits aufgenommen und Ursprung des Koordinatensystems Kommt eine (neue) Leuchte nach der Initialisierung des Beleuchtungssystems hinzu, so orientiert diese sich an dem bereits gebildeten Koordinatensystem mit dem festgelegten Koordinatenursprung. Nach der Positionsbestimmung für die neue Leuchte wird der Status entsprechend angepasst.

Das obige Vorgehen beschreibt das Verfahren der ersten Ausführungsvariante des Beleuchtungssystems ohne zentrale Datenverarbeitungseinrichtung.
Bei der zweiten Ausführungsvariante mit einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung werden die Abstände jeder Leuchte zu den jeweiligen umliegenden Leuchten mittels UWB-Modul 12 analog zu dem oben beschriebenen Vorgehen der ersten Ausführungsvariante ermittelt. Nachdem die Abstände bestimmt wurden, werden diese mittels Kommunikationsmodul 6 an die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt und in der zentralen Datenmatrix gespeichert. Weiter wird vorab, beispielsweise während einer Initialisierung des Beleuchtungssystems, analog zum obigen Vorgehen durch die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung die Leuchte am Koordinatenursprung (hier z.B. die Leuchte c2) ermittelt.
Anschließend berechnet die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung analog zu dem Vorgehen in der Leuchte c2 am Koordinatenursprung die Positionsdaten aller Leuchten und übermittelt diese analog zu dem Vorgehen der Leuchte c2 am Koordinatenursprung bei dem System ohne zentrale Datenverarbeitungseinrichtung an alle Leuchten.
Wie unten nochmals erläutert wird, wird die oben geschilderte Abstands- und Positionsbestimmung bei beiden Ausführungsvarianten periodisch wiederholt, beispielsweise alle 30 Minuten. Hierdurch können die Positionsdaten in ihrer Genauigkeit verbessert oder Umgestaltungen von Arbeitsplätzen, die zu einer Bewegung der Leuchten, hier insbesondere der Stehleuchten f1 bis f9 führen, automatisch bei der Schwarmfunktion des Beleuchtungssystems berücksichtigt werden. Eine derartige Umgestaltung würde sich derart auswirken, dass sich die Koordinaten der bewegten Leuchten ändern. Zudem kann erfasst werden, wenn Leuchten aus dem Beleuchtungssystem entfernt oder Leuchten zu dem Beleuchtungssystem hinzugefügt werden. Den neuen Leuchten werden dann entsprechend über die Abstandsbestimmung ebenfalls Koordinaten in dem dreidimensionalen Koordinatensystem zugeordnet.
Das obige Vorgehen kann analog auch für ein zweidimensionales Koordinatensystem verwendet werden, indem die Z-Koordinate weggelassen wird. Dieses kann beispielsweise für ein Beleuchtungssystem eingesetzt werden, das sich lediglich über einen (großen) Raum oder eine Etage eines Gebäudes erstreckt.
Da die Position jeder Leuchte im Beleuchtungssystem eindeutig bestimmt wurde, besteht die Möglichkeit, nun einen Abgleich mit bauseits vorhandenen Lageplänen (Gebäudeplan und/oder Geländeplan) durchzuführen. Dazu kann als Referenz eine von der Lage her bekannte Leuchte verwendet werden. Alternativ aber kann die wirkliche Lage auch durch einen intelligenten Algorithmus mit der geplanten Lage verglichen werden. Erfahrungsgemäß werden im Gebäude einige Leuchten abweichend vom Plan aufgestellt. Der intelligente Algorithmus, der beispielsweise in der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung implementiert ist, ist dazu in der Lage, die größtmögliche Übereinstimmung zwischen realer Lage und geplanter Lage zu bilden und daraus mit hoher Trefferquote eine genaue Lage der Leuchten in Bezug auf die wahren Gebäudekoordinaten zu bilden. Hierfür können die oben erwähnten Algorithmen zur Mustererkennung und/oder Dimensionsauswertung angewendet werden. Es kann mit diesem Verfahren beispielsweise ein Offset zwischen dem von den Leuchten vergebenen Koordinaten-Ursprung und dem wahren Gebäude-Ursprung gebildet werden. Nachdem dieser Prozess durchlaufen ist, kann jede verschobene Leuchte im Gebäude grafisch ermittelt werden. Dies bildet eine ideale Grundlage, um Smart Offices und Coworking Spaces einfach und sehr koordiniert zu gestalten. Hierbei wird ein Verschieben von Leuchten dynamisch erkannt und ausgewertet. Gruppenweises Arbeiten ist leicht zu planen und zu gestalten, da einfach erkannt werden kann, wie viele Leuchten in einer Gruppe schon zusammen stehen bzw. mit wenigen Handgriffen zusammengebracht werden können.
Weiter können die Leuchten, wie dies oben bereits beschrieben wurde, basierend auf den Positionsdaten automatisch Gruppen zugeordnet werden. Hierfür werden vektorisierte Raumgeometrien oder Gebäudegeometrien verwendet. Bei der in 1 dargestellten wurde eine erste Gruppe von Leuchten f1, f2 der Gruppe Zone1,Z1 des ersten Raums zugeordnet. In der Gruppe Zone1,Z2 (Raum 2) befinden sich drei Stehleuchten f3, f4, f5. Die Stehleuchten f6, f7 sind der Gruppe Zone1,Z3 (Raum 3) angeordnet. Der Gruppe Zone1,Z5 (Raum 5) ist keine Leuchte zugeordnet. Die Stehleuchten f9, f8 bilden die Gruppe Zone1,Z4 (Raum 4). Die Leuchten c1 bis c10 bilden die Gruppe Zone1,Z0 und beleuchten den zwischen den Räumen angeordneten Flurbereich.
Wie oben bereits beschrieben wurde, können auch von Leuchten verschiedene Objekte, beispielsweise Bedienelemente, Mobiltelefone oder Schreibtische, beispielsweise Schreibtische mit Rollen, in das Beleuchtungssystem einbezogen werden. Hierfür weist jedes Objekt ein UWB-Modul auf. Mobiltelefone können dazu dienen, die Position einer Person in Bezug auf das Beleuchtungssystem anzugeben. Zu den Merkmalen der Objekte und das Verfahren wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Im Folgenden wird nun die Arbeitsweise der Leuchten bei Schwarmsteuerung erläutert, in welcher die automatisch bestimmte Position (X-, Y- und Z-Koordinaten) der jeweiligen Leuchte verwendet wird.
Wie in 1 anhand der um die Flurleuchten c6 und c7 gezeichneten Kreise A und B angedeutet wird, besitzt jede der Leuchten f1 bis f9 und c1 bis c10 einen ersten kreisförmigen Erfassungsbereich (kleiner Kreis A), dessen erster Radius im Steuerungsmodul 1 jeder Leuchte gespeichert ist, wobei dann, wenn eine Aktivität innerhalb des ersten Erfassungsbereichs A festgestellt wird, an der Leuchte eine Grundhelligkeit eingestellt wird, welche z.B. 70% der Arbeitshelligkeit beträgt. Beim Vorliegen einer Aktivität innerhalb des zweiten Erfassungsbereichs (großer Kreis B) einer Leuchte, jedoch außerhalb des ersten Erfassungsbereichs A, wird durch das Steuerungsmodul 1 an der zugehörigen Leuchte eine Grundhelligkeit eingestellt, welche z.B. bei 40% der Arbeitshelligkeit liegt. Entsprechend ist für jede Leuchte in dem jeweiligen Steuerungsmodul 1 auch der Radius und die zugehörige Grundhelligkeit des zweiten Erfassungsbereichs B gespeichert. Die Helligkeitswerte für den ersten Erfassungsbereich und den zweiten Erfassungsbereich B sowie deren Radien können individuell für jede Leuchte oder für Gruppen von Leuchten voreingestellt werden. Die Helligkeitsverläufe können auch z.B. linear in direkter Abhängigkeit zur aktiven Leuchte stehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 5 sind z.B. die Radien der zweiten Erfassungsbereiche B derart gestaltet, dass die zweiten Erfassungsbereiche B der Leuchten c1, c3, c5, c7 und c9 einen kleineren Radius aufweisen (beispielhaft siehe Kreis B um die Leuchte c7) als die zweiten Erfassungsbereiche B der Leuchten c2, c4, c6 und c8 (beispielhaft siehe Kreis B um die Leuchte c6). Der zweite Erfassungsbereich der Leuchten c1, c3, c5, c7 und c9 reicht nicht bis zu den Leuchten in den Räumen, während der zweite Erfassungsbereich der Leuchten c2, c4, c6 und c8 jeweils zumindest die nächstliegenden Leuchten in den Räumen mit einschließt. Daher wirkt sich eine Aktivität der Leuchten in den Räumen auf die Flurleuchten c2, c4, c6 und c8 aus, es wird ggf. bei dem vorliegenden Beispiel 40% der Arbeitshelligkeit eingestellt. Demgegenüber liegen die Leuchten in den Räumen zu weit von den Leuchten c1, c3, c5, c7 und c9 entfernt, so dass eine Aktivität an diesen Leuchten keine Veränderung des Zustands „Aus“ hervorrufen (siehe auch das unten anhand der 5 beschriebene Verhalten der Leuchten c4, c5 und c6 bei einer Aktivität in dem Raum Zone1,Z2).
2 zeigt beispielhaft jeweils den ersten Erfassungsbereich A und des zweiten Erfassungsbereichs B der Leuchten f3 und f8, die sich in den jeweiligen Räumen Zone1,Z2 und Zone1,Z4 befinden.
Die Definition und Eingabe weiterer Helligkeitsstufen, z.B. für einen Raumreinigungsmodus, ist ebenfalls möglich.
Ob sich eine Leuchte innerhalb des ersten Erfassungsbereichs A oder des zweiten Erfassungsbereichs B befindet, kann aufgrund der in der Datenmatrix enthaltenen Abstandsdaten ermittelt werden. Falls Abstände von Leuchten benötigt werden, deren Abstand mittels UWB-Modul nicht ermittelt wurde (weil diese Leuchten keine umliegenden Leuchten sind sondern weiter als die Reichweite des UWB-Moduls entfernt sind), kann der Abstand über bekannte algebraische Methoden aus den jeweiligen Positionsdaten beider Leuchten ermittelt werden.
Wenn nun eine Person 10 den Flur bei der Leuchte c9 betritt, wie in 3 dargestellt, so wird an dieser Leuchte mittels des Bewegungsmeldemoduls 5 eine Aktivität detektiert. Diese Leuchte schaltet dann auf ihre Arbeitshelligkeit.
Die Leuchte c9 kommuniziert nun per Funk über das Kommunikationsmodul 6 mit allen anderen Leuchten f1 bis f9, c1 bis c8 und c10 und übermittelt diesen die Nachricht, dass bei ihr eine Aktivität detektiert wurde.
Aus den mittels UWB-Modul ermittelten Abstandsdaten ist der Abstand der Leuchte c9 von der Leuchte c7 beziehungsweise c8 in der Datenmatrix der Leuchte c9 enthalten. Daraus kann ermittelt werden, ob die Leuchte c9 sich in dem ersten Erfassungsbereich A der Leuchte c7 beziehungsweise c8, in ihrem zweiten Erfassungsbereich B, oder außerhalb dieser Erfassungsbereiche befindet. Je nach Ergebnis dieses Vergleichs bewirkt das Steuerungsmodul 1, dass die Leuchten mit einer vorgegebenen Grundhelligkeit betrieben werden.
Im vorliegenden Fall ergibt sich aus 1, wobei Leuchte c8 zu c6 analoge Erfassungsbereiche aufweist, dass die Leuchte c9 im ersten Erfassungsbereich A der Leuchte c8 angeordnet ist. Entsprechend wird c8 auf eine Grundhelligkeit von 70% der Arbeitshelligkeit eingestellt. 1 ist weiter zu entnehmen, dass sich die Leuchte c9 innerhalb des Kreises mit dem Radius des zweiten Erfassungsbereichs B und außerhalb des Radius des ersten Erfassungsbereichs A der Leuchte c7 befindet, so dass diese auf die Grundhelligkeit mit dem Wert 40% der Arbeitshelligkeit eingestellt wird. Vor Einstellung der jeweiligen Grundhelligkeit prüft das jeweilige Steuerungsmodul 1 zudem anhand der von der Leuchte c9 übermittelten Gruppenangabe die Zugehörigkeit der Leuchte c9 zu der Gruppe der Leuchte c8 beziehungsweise c7. Da sich die Leuchten c7, c8 und c9 in der gleichen Gruppe Zone1 und der gleichen Untergruppe Z0 befinden, werden die oben angegebenen Grundhelligkeiten auch eingestellt. Dies kann in einem Ausführungsbeispiel beispielsweise mittels einer entsprechenden Pulsweitenmodulation (PWM) erreicht werden. Dieses Verfahren ist in der Druckschrift EP 3 013 123 B1 genauer beschrieben - hierauf wird Bezug genommen. Die Leuchten c1 bis c6 und c10 sowie f1 bis f9 sind ausgeschaltet, da sie zu weit von der Aktivität entfernt angeordnet sind.
Grundsätzlich wird bei dem in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel für die Einstellung der Helligkeit der Leuchten c1 bis c10 der Zone Z0, die sich im Flurbereich befinden, eine Aktivität von Leuchten aus den Gruppen Z1 bis Z5 berücksichtigt.
Demgegenüber wird bei der Einstellung der Helligkeit der Leuchten der Gruppen Z1 bis Z5 eine Aktivität der Leuchten f1 bis f9 nur dann berücksichtigt, wenn sie in der gleichen Gruppe, d.h. im gleichen Raum detektiert wird. Eine Aktivität der Leuchten der Gruppe Z0 wird für die Leuchten der Gruppen Z1 bis Z5 nicht berücksichtigt.
Bei einer weiteren Bewegung der Person 10 durch den Flur entlang der Leuchten c8, c7 und c6 schalten diese Leuchten ebenfalls auf Arbeitshelligkeit. Die jeweils passierten Leuchten c9, c8 und c7 leuchten weiter auf Niveau der Arbeitshelligkeit in ihrer voreingestellten Nachlaufzeit. Da die Leuchte c6 im ersten Erfassungsbereich A der Leuchte c5 liegt, schaltet diese auf eine Grundhelligkeit mit 70% der Arbeitshelligkeit. Weiter liegt die Leuchte c6 im zweiten Erfassungsbereich B der Leuchten c4 und c10, so dass die Leuchten c4 und c10 auf eine Grundhelligkeit mit 40% der Arbeitshelligkeit schalten. Die Leuchten f1 bis f9 und c1 bis c3 bleiben weiter ausgeschaltet.
In der in 4 dargestellten Situation, in der sich die Person 10 nun in den mittigen oberen Raum, an den Arbeitsplatz mit der Leuchte f4 bewegt hat, wird diese nun mit Arbeitshelligkeit betrieben, da mittels des Bewegungsmeldemodul 5 an dieser Leuchte eine Aktivität festgestellt wird. Da die Leuchte f4 im ersten Erfassungsbereich A der Leuchten f5 und f6 liegt und f4 zur gleichen Gruppe Z2 gehört, schalten die Leuchten f5 und f6 auf eine Grundhelligkeit von 70% der Arbeitshelligkeit. Die Leuchte f4 liegt weiter im zweiten Erfassungsbereich B der Leuchten c4 und c6, so dass diese auf eine Grundhelligkeit von 40% der Arbeitshelligkeit schalten. Da diese Flurleuchten zur Gruppe Z0 gehören, berücksichtigen diese, wie oben ausgeführt, eine Aktivität aus der Gruppe Z2. Dies führt, wie der 4 zu entnehmen ist, dazu, dass für eine Person, die im Raum Z2 arbeitet, auch die angrenzenden Bereiche des Flurs beleuchtet sind, was die Sicherheit erhöht und eine für das Auge angenehmere Beleuchtung schafft. Die Leuchten f1, f2, f6 bis f9, c1 bis c3, c5 und c7 bis c9 sind ausgeschaltet beziehungsweise wieder nach Ablauf der Nachlaufzeit aus.
Nun bewegt sich die Person 10, wie in 5 dargestellt, zur Leuchte f3, welche die Aktivität der Person 10 mittels des Bewegungsmeldemoduls 5 feststellt und daraufhin auf Arbeitshelligkeit schaltet. Obwohl die Leuchte f3 im zweiten Erfassungsbereich der Leuchte f2 liegt, wird diese jedoch nicht eingeschaltet, da die Leuchte f2 nicht zur Gruppe Z2, sondern zur Gruppe Z1 gehört. (Die Leuchten f1 bis f7 besitzen sämtlich eine analoge Größe der Erfassungsbereiche, wie sie in 2 für die Leuchte f3 dargestellt ist.) Demgegenüber schaltet die Leuchte f4 auf eine Grundhelligkeit von 70% der Arbeitshelligkeit und die Leuchten f5 und c4 schalten auf eine Grundhelligkeit von 40% der Arbeitshelligkeit. Die Leuchten f1, f2, f6 bis f9, c1 bis c3 und c5 bis c10 sind ausgeschaltet.
Das Steuerungsmodul 1 kann außerdem bei der Einstellung der Helligkeit weitere Steuerparameter wie eine optionale Alterungskompensation der Leuchtmittel und die mit dem Helligkeitssensor bestimmte Umgebungshelligkeit berücksichtigen. Das automatische Umschalten zwischen zwei Helligkeiten erfolgt als Dimm-Vorgang einstellbar oder hartcodiert innerhalb von beispielsweise 1 Sekunde. Das Dimmen über den gesamten Wertebereich per Hand dauert einstellbar oder hartcodiert z.B. 5 Sekunden.
Die Alterungskompensation insbesondere hinsichtlich des Ausgleichs der nachlassenden Helligkeit der LEDs kann beispielsweise derart implementiert werden, dass bei einer neuen Leuchte die maximale Helligkeit zuerst reduziert wird, um dann über den Produktlebenszyklus nach und nach erhöht zu werden. Der Zeitraum in Stunden und die Anfangshelligkeit ist konfigurierbar. Weiterhin lässt sich die bisherige Laufzeit auch manuell einstellen, sollten beispielsweise die LED Arrays getauscht werden.
Via Web-Interface oder App lassen sich die verschiedenen Parameter der Steuerung einstellen. Die Eingabe der Parameter erfolgt vorzugsweise passwortgeschützt. Die Konfiguration der Schwarmfunktion wird bevorzugt separat durchgeführt und hat bevorzugt ein eigenes Passwort.
Die in 6 gezeigte Anordnung der Leuchten unterscheidet sich von der Anordnung der Leuchten in 1 bis 5 darin, dass nur noch zwei Räume existieren und der sich aus den Räumen 1 bis 3 ergebende offene Bereich in zwei Bereiche aufgeteilt ist. Die Räume 4 und 5 weisen jeweils eine einzige Leuchte auf. Die Leuchten f3 bis f5 wurden in ihren Positionen geringfügig nach links verschoben und haben daher über die oben angegebene Abstandsbestimmung mittels UWB-Modul neue Koordinaten X,Y,Z erhalten. Die Leuchte f9 wurde von Raum 4 in den Raum 5 bewegt und dieser wurden daher automatisch ebenfalls neue Koordinaten zugeordnet. Automatisch wurde basierend auf den ermittelten Positionsdaten der Leuchten auch die Zuordnung der Gebäudekoordinaten und die sich daraus ergebende Gruppenzugehörigkeit zu jeder Leuchte vorgenommen. Die Leuchten f3 bis f7 der Gruppe Zone1, Z2 reagieren jetzt gemeinsam - als wären diese in einem Raum angeordnet - auf eine Bewegung der Person 10 in Bezug auf diese. Dies wird anhand von 8 gezeigt.
Eine weitere Anordnung von Leuchten wird in den 7 bis 9 gezeigt. Diese unterscheidet sich von der in 6 gezeigten Anordnung darin, dass der Raum 4 nicht mehr vorhanden ist und der Bereich in den offenen Arbeitsbereich, der aus den Räumen 1 bis 3 entstanden ist, integriert wurde. Die in dem Bereich des Raums 4 angeordneten, neuen Leuchten f10 bis f12, welche ebenfalls Stehleuchten sind, wurden dem Beleuchtungssystem automatisch hinzugefügt und ihre Positionen in dem Koordinatensystem über die Abstände von den anderen Leuchten berechnet. Weiter wurden die Leuchten f10 bis f12 den Gebäudekoordinaten zugeordnet. Sie bilden eine Gruppe von Leuchten Zone1,Z4. Die Leuchte f8 befindet sich jetzt in Raum 5 und ist damit Bestandteil der Gruppe Zone1,Z5. Entsprechend haben sich zu der Leuchte f8 in der Datenmatrix gespeicherten Positionsdaten und Gruppenzugehörigkeit geändert. Dies wurde, wie oben beschrieben, automatisch über das UWB-Modul anhand der Abstandsbestimmung der Leuchte f8 zu den Leuchten f1 bis f7 und f10 bis f12 ermittelt und durch die Verknüpfung der Positionsdaten mit den Gebäudedaten berechnet.
Bei der in 7 gezeigten Anordnung ist die Person 10 wie in 4 an der Leuchte f4 tätig. Entsprechend wird die Leuchte f4 mit Arbeitshelligkeit betrieben, da das Bewegungsmeldemodul 5 an dieser Leuchte eine Aktivität detektiert, und die Leuchten f5 und f6 mit einer Grundhelligkeit von 70% der Arbeitshelligkeit. Da die Leuchte f4 im zweiten Erfassungsbereich B der Leuchten c4 bis c6 liegt, werden diese Leuchten mit einer Grundhelligkeit von 40% der Arbeitshelligkeit betrieben. Wenn sich nun die Person 10 weiter in Richtung Leuchte f5 bewegt und dort ein Aktivitätssignal am Bewegungsmeldemodul 5 auslöst, schaltet die Leuchte f5 auf Arbeitshelligkeit (siehe 8). Entsprechend werden nun die Leuchten f4 und f6 mit einer Grundhelligkeit von 70% der Arbeitshelligkeit betrieben, da sich die Leuchte f5 im ersten Erfassungsbereich A dieser Leuchten befindet. Die Leuchten c5 bis c8 werden mit 40% der Arbeitshelligkeit betrieben, da die Leuchte f5 im zweiten Erfassungsbereich B dieser Leuchten angeordnet ist.
Wie oben bereits ausführlich erläutert wurde, wird die Gruppenzugehörigkeit der Leuchten zur Bestimmung der Helligkeit auf der Basis der für diese Leuchten bekannten Koordinaten (Positionsdaten) im dreidimensionalen Koordinatensystem berechnet. Die Arbeitsweise des Beleuchtungssystems in Reaktion auf die Aktivität einer Person kann natürlich für mehrere, in dem Bereich des Beleuchtungssystems tätige Personen analog realisiert werden.
Auf der Basis der Kenntnis der Positionen der Leuchten und ggf. der weiteren Objekte im dem Beleuchtungssystem können weitere Schwarmfunktionen realisiert werden, die über die oben geschilderte Reaktion auf die Aktivität einer Person hinausgehen. Beispielsweise kann anhand der Verknüpfung der Koordinatendaten mit den Gebäudedaten eine automatische Zuordnung der Leuchten zu eine Flurbereich erfolgen und damit eine Mindesthelligkeit in Laufzonen sichergestellt werden. Weiterhin können basierend auf den Koordinatendaten bestimmte Leuchten (z.B. die außen liegenden Leuchten) einfach identifiziert werden und hierdurch bestimmte, vorgegebene Beleuchtungsszenen realisiert werden. Dies kann z.B. die Logobildung über die Beleuchtung in Fensternähe (z.B. ein großes „TOBIAS GRAU“ über beleuchtete Räume) oder eine Nachtbeleuchtung mit geringer Helligkeit am Rand des Beleuchtungssystems umfassen. Eine solche Nachtbeleuchtung ist in 9 dargestellt. Dort leuchten nur die außen liegenden Flurleuchten c1 und c9 mit einer Grundhelligkeit von 40% der Arbeitshelligkeit. Hierdurch läuft eine Person, die morgens als erste den Bereich des Beleuchtungssystems betritt, nicht ins Dunkle. Weiter könnte eine zeitliche Steuerung von Leuchten bestimmter Bereiche des Beleuchtungssystem erfolgen. Beispielsweise könnte eine Helligkeits- oder Lichtfarbveränderung eingesetzt werden, um auf Pausenzeiten oder ein Arbeitszeitende hinzuweisen. In vielen Firmen ist die Kantine nicht auf eine gleichzeitigen Pausenzeit aller Mitarbeiter ausgelegt.
Insgesamt können durch das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem aufgrund der automatischen Positionsbestimmung der Leuchten in einem Koordinatensystem auf einfache Weise vielfältige Schwarmfunktionen realisiert werden, durch die die Beleuchtung noch besser an heutige dynamische Anforderungen der Arbeitswelt angepasst werden kann. Besonders attraktiv ist die Verwendung eines dreidimensionalen Datensystems, bei dem auch Leuchten in unterschiedlichen Etagen oder z.B. entlang eines Treppenhauses miteinander verknüpft werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012204579 B4 [0003]
CH 705688 A1 [0004]
EP 2587895 A1 [0004]
EP 3013123 B1 [0005, 0007, 0087]
WO 2014/009422 A1 [0007]

Claims

Beleuchtungssystem mit mindestens drei Leuchten, wobei jede Leuchte aufweist: • mindestens ein Leuchtmittel (3), • ein Kommunikationsmodul (6), • ein Steuerungsmodul (1) mit einem Datenspeicher (1a) zur Speicherung einer Datenmatrix enthaltend ◯ Abstandsdaten aller Leuchten des Beleuchtungssystems und ◯ Positionsdaten aller Leuchten des Beleuchtungssystems in einem mindestens zweidimensionalen Koordinatensystem, wobei das Steuerungsmodul mit dem Kommunikationsmodul und dem mindestens einen Leuchtmittel verbunden ist, und • ein UWB-Modul (12), das mit dem jeweiligen Steuerungsmodul und dem jeweilige Kommunikationsmodul verbunden ist, wobei das UWB-Modul mittels Ultra-Wideband Funk (UWB) arbeitet, einen UWB-Sender und einen UWB-Empfänger aufweist und mittels dieser nach dem Einschalten der jeweiligen Leuchte und danach zu vorgegebenen Zeitpunkten den Abstand der jeweiligen Leuchte zu jeder umliegenden Leuchte des Beleuchtungssystems bestimmt und an den Datenspeicher des Steuerungsmoduls zur Speicherung in der Datenmatrix übermittelt, wobei das Steuerungsmodul dazu ausgebildet ist, die mittels UWB-Modul ermittelten Abstandsdaten mittels des Kommunikationsmoduls von allen Leuchten des Beleuchtungssystems zu empfangen, aus den empfangenen Abstandsdaten die Positionen aller Leuchten des Beleuchtungssystems in dem Koordinatensystem zu bestimmen und in der Datenmatrix als Positionsdaten zu speichern sowie die Daten der jeweils bestimmten Position mittels des Kommunikationsmoduls an jede Leuchte der anderen Leuchten des Beleuchtungssystems zu übermitteln, wobei die übermittelten Positionsdaten in der Datenmatrix der jeweiligen Leuchte speicherbar sind, wobei das Steuerungsmodul weiter dazu ausgebildet ist, ein Betriebsverhalten des mindestens einen Leuchtmittels der Leuchte abhängig von den in der Datenmatrix der jeweiligen Leuchte zugeordneten Positionsdaten zu steuern.
Beleuchtungssystem mit einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung mit einem zentralen Datenspeicher zur Speicherung einer zentralen Datenmatrix und mindestens drei Leuchten, wobei jede Leuchte aufweist: • mindestens ein Leuchtmittel (3), • ein Kommunikationsmodul (6), • ein Steuerungsmodul (1) mit einem Datenspeicher (1a) zur Speicherung einer lokalen Datenmatrix enthaltend ◯ Abstandsdaten der jeweiligen Leuchte zu einer vorgegebenen Anzahl umliegender Leuchten und ◯ Daten zur Position der jeweiligen Leuchte des Beleuchtungssystems in einem mindestens zweidimensionalen Koordinatensystem, wobei das Steuerungsmodul mit dem Kommunikationsmodul und dem mindestens einen Leuchtmittel verbunden ist, und • ein UWB-Modul (12), das mit dem jeweiligen Steuerungsmodul und dem jeweilige Kommunikationsmodul verbunden ist, wobei das UWB-Modul mittels Ultra-Wideband Funk (UWB) arbeitet, einen UWB-Sender und einen UWB-Empfänger aufweist und mittels dieser nach dem Einschalten der jeweiligen Leuchte und danach zu vorgegebenen Zeitpunkten den Abstand der jeweiligen Leuchte zu jeder umliegenden Leuchte des Beleuchtungssystems bestimmt und an den Datenspeicher (1a) des Steuerungsmoduls zur Speicherung in der lokalen Datenmatrix übermittelt, wobei das Steuerungsmodul und das Kommunikationsmodul dazu ausgebildet sind, die mittels UWB-Modul ermittelten Abstandsdaten an die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung zu übermitteln, wobei die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, aus den Abstandsdaten aller Leuchten des Beleuchtungssystems die Positionsdaten aller Leuchten in dem Koordinatensystem zu bestimmen, in der zentralen Datenmatrix zu speichern und für jede Leuchte des Beleuchtungssystems die ermittelten Positionsdaten der jeweiligen Leuchte an die jeweilige Leuchte zu übermitteln, wobei die übermittelten Positionsdaten in der lokalen Datenmatrix der jeweiligen Leuchte speicherbar sind, wobei das Steuerungsmodul weiter dazu ausgebildet ist, ein Betriebsverhalten des mindestens einen Leuchtmittels der jeweiligen Leuchte abhängig von den in der lokalen Datenmatrix zu der jeweiligen Leuchte gespeicherten Positionsdaten zu steuern.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem mindestens ein weiteres, von einer Leuchte verschiedenes Objekt, beispielsweise ein Tisch, ein Mobiltelefon und/oder eine Bedieneinrichtung, aufweist, wobei das Objekt jeweils ein Steuerungsmodul, ein UWB-Modul mit einem UWB-Sender und einem UWB-Empfänger sowie ein Kommunikationsmodul aufweist, wobei das Steuerungsmodul des Objekts derart eingerichtet ist, dass nach Einschalten des Objekts das Objekt analog zu den mindestens drei Leuchten des Beleuchtungssystems in die Abstandsbestimmung und die Positionsbestimmung einbezogen wird, wobei das Steuerungsmodul ferner derart eingerichtet ist, dass in der Datenmatrix, der zentralen Datenmatrix und/oder der lokalen Datenmatrix zu jeder Leuchte und zu jedem Objekt die jeweilige Funktion gespeichert ist.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsbestimmung des UWB-Moduls mittels Two-Way-Ranging erfolgt.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmodul weiter dazu ausgebildet ist, das Betriebsverhalten des mindestens einen Leuchtmittels abhängig von einem an der jeweiligen Leuchte detektierten Aktivitätssignal und/oder abhängig von einem über das Kommunikationsmodul von einer anderen Leuchte übertragenen Aktivitätssignal zu steuern.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenmatrix zu jeder Leuchte und/oder zu jedem Objekt eine Statusinformation enthält.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatensystem ein dreidimensionales Koordinatensystem darstellt.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Initialisierung des Beleuchtungssystems der Ursprung des Koordinatensystems der Position der Leuchte mit der kleinsten UID (unique identifier) zuordenbar ist.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gebäudeplan und/oder ein Geländeplan mit der Position jeder Leuchte und/oder mit der Position jedes Objekts in dem Koordinatensystem derart verknüpfbar ist, dass der Position jeder Leuchte und/oder jedem Objekt eine Position in dem jeweiligen Gebäude und/oder dem jeweiligen Gelände zugeordnet wird.
Beleuchtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppenbildung von Leuchten und/oder Objekten, beispielsweise anhand der Position jeder Leuchte in dem jeweiligen Gebäude und/oder dem jeweiligen Gelände, durchführbar ist.
UWB-Modul für eine Leuchte oder ein Objekt eines Beleuchtungssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Leuchte oder Objekt mit einem UWB-Modul nach Anspruch 11.
Verfahren zum Betreiben eines Beleuchtungssystems mit mindestens drei Leuchten, wobei jede Leuchte aufweist: • mindestens ein Leuchtmittel (3), • ein Kommunikationsmodul (6), • ein Steuerungsmodul (1) mit einem Datenspeicher (1a) zur Speicherung einer Datenmatrix enthaltend ◯ Abstandsdaten aller Leuchten des Beleuchtungssystems und ◯ Positionsdaten aller Leuchten des Beleuchtungssystems in einem mindestens zweidimensionalen Koordinatensystem, wobei das Steuerungsmodul mit dem Kommunikationsmodul und dem mindestens einen Leuchtmittel verbunden ist, und • ein UWB-Modul (12), das mit dem jeweiligen Steuerungsmodul und dem jeweilige Kommunikationsmodul verbunden ist, wobei das UWB-Modul mittels Ultra-Wideband Funk (UWB) arbeitet, einen UWB-Sender und einen UWB-Empfänger aufweist, wobei mittels UWB-Sender und UWB-Empfänger nach dem Einschalten der jeweiligen Leuchte und danach zu vorgegebenen Zeitpunkten der Abstand der jeweiligen Leuchte zu jeder umliegenden Leuchte des Beleuchtungssystems bestimmt und an den Datenspeicher des Steuerungsmoduls zur Speicherung in der Datenmatrix übermittelt wird, wobei mittels des Kommunikationsmoduls einer Leuchte am Koordinatenursprung die mittels UWB-Modul ermittelten Abstandsdaten aller anderen Leuchten des Beleuchtungssystems empfangen und dem Steuerungsmodul der Leuchte am Koordinatenursprung übermittelt werden, wobei mittels des Steuerungsmoduls der Leuchte am Koordinatenursprung aus den übermittelten Abstandsdaten die Positionen aller anderen Leuchten des Beleuchtungssystems in dem Koordinatensystem bestimmt und in der Datenmatrix der Leuchte am Koordinatenursprung als Positionsdaten gespeichert werden, wobei mittels des Kommunikationsmoduls die bestimmten Positionsdaten jeder Leuchte an die jeweilige Leuchte übermittelt werden, wobei mittels des Steuerungsmoduls ein Betriebsverhalten des mindestens einen Leuchtmittels der Leuchte abhängig von den in der Datenmatrix der jeweiligen Leuchte zugeordneten Positionsdaten gesteuert wird.
Verfahren zum Betreiben eines Beleuchtungssystems mit einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung mit einem zentralen Datenspeicher zur Speicherung einer zentralen Datenmatrix und mindestens drei Leuchten, wobei jede Leuchte aufweist: • mindestens ein Leuchtmittel (3), • ein Kommunikationsmodul (6), • ein Steuerungsmodul (1) mit einem Datenspeicher (1a) zur Speicherung einer lokalen Datenmatrix enthaltend ◯ Abstandsdaten der jeweiligen Leuchte zu einer vorgegebenen Anzahl umliegender Leuchten und ◯ Daten zur Position der jeweiligen Leuchte des Beleuchtungssystems in einem mindestens zweidimensionalen Koordinatensystem, wobei das Steuerungsmodul mit dem Kommunikationsmodul und dem mindestens einen Leuchtmittel verbunden ist, und • ein UWB-Modul (12), das mit dem jeweiligen Steuerungsmodul und dem jeweilige Kommunikationsmodul verbunden ist, wobei das UWB-Modul mittels Ultra-Wideband Funk (UWB) arbeitet, einen UWB-Sender und einen UWB-Empfänger aufweist, wobei mittels UWB-Sender und UWB-Empfänger nach dem Einschalten der jeweiligen Leuchte und danach zu vorgegebenen Zeitpunkten der Abstand der jeweiligen Leuchte zu jeder umliegenden Leuchte des Beleuchtungssystems bestimmt und an den Datenspeicher (1a) des Steuerungsmoduls zur Speicherung in der lokalen Datenmatrix übermittelt wird, wobei mittels des Steuerungsmoduls und mittels des Kommunikationsmoduls die mittels UWB-Modul ermittelten Abstandsdaten an die zentrale Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt werden, wobei mittels der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung aus den Abstandsdaten aller Leuchten des Beleuchtungssystems die Positionsdaten aller Leuchten in dem Koordinatensystem bestimmt, in der zentralen Datenmatrix gespeichert und für jede Leuchte des Beleuchtungssystems die ermittelten Positionsdaten der jeweiligen Leuchte an die jeweilige Leuchte übermittelt werden, wobei mittels des Steuerungsmoduls die von der zentralen Datenverarbeitungseinrichtung übermittelten Positionsdaten der jeweiligen Leuchte in der lokalen Datenmatrix gespeichert werden und ein Betriebsverhalten des mindestens einen Leuchtmittels der jeweiligen Leuchte abhängig von den in der lokalen Datenmatrix zu der jeweiligen Leuchte gespeicherten Positionsdaten gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem mindestens ein weiteres, von einer Leuchte verschiedenes Objekt, beispielsweise ein Tisch, ein Mobiltelefon und/oder eine Bedieneinrichtung, aufweist, wobei das Objekt jeweils ein Steuerungsmodul, ein UWB-Modul mit einem UWB-Sender und einem UWB-Empfänger sowie ein Kommunikationsmodul aufweist, wobei nach Einschalten des Objekts das Objekt analog zu den mindestens drei Leuchten des Beleuchtungssystems in die Abstandsbestimmung, den Abstandsabgleich und die Positionsbestimmung einbezogen wird, wobei in der Datenmatrix, der zentralen Datenmatrix und/oder der lokalen Datenmatrix zu jeder Leuchte und zu jedem Objekt die jeweilige Funktion gespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsbestimmung des UWB-Moduls mittels Two-Way-Ranging erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsverhalten des mindestens einen Leuchtmittels abhängig von einem an der jeweiligen Leuchte detektierten Aktivitätssignal und/oder abhängig von einem über das Kommunikationsmodul von einer anderen Leuchte übertragenen Aktivitätssignal gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenmatrix zu jeder Leuchte und/oder zu jedem Objekt eine Statusinformation enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatensystem ein dreidimensionales Koordinatensystem darstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Initialisierung des Beleuchtungssystems der Ursprung des Koordinatensystems der Position der Leuchte mit der kleinsten UID (unique identifier) zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gebäudeplan und/oder ein Geländeplan mit der Position jeder Leuchte und/oder der Position jedes Objekts in dem Koordinatensystem derart verknüpft wird, dass der Position jeder Leuchte und/oder der Position jedes Objekts eine Position in dem jeweiligen Gebäude und/oder dem jeweiligen Gelände zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppenbildung von Leuchten und/oder Objekten, beispielsweise anhand der Position jeder Leuchte in dem jeweiligen Gebäude und/oder dem jeweiligen Gelände, durchgeführt wird.