DE112012000775T5

DE112012000775T5 - Systeme und Methoden für die Entwicklung und den Vertrieb von Beleuchtungsdatendateien

Info

Publication number: DE112012000775T5
Application number: DE112012000775.1T
Authority: DE
Inventors: John Giddings; Steven Paolini
Original assignee: Telelumen LLC
Current assignee: Telelumen LLC
Priority date: 2011-02-19
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2014-01-16
Also published as: US20150287110A1; WO2012112813A2; CN107918901A; US9066404B2; CN103765467B; US20110137757A1; CN103765467A; CN107918901B; WO2012112813A3; US10339591B2

Abstract

Verkörperungen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Systeme und Methoden zur Erstellung, Vertrieb und Wiedergabe von Beleuchtungsdatendateien. Die mittels Entwicklungssysteme für Leuchten erstellten Beleuchtungsdatendateien werden in ein Verwaltungssystem für Leuchten hochgeladen, in dem sie weiter bearbeitet und für den Verkauf oder die Zulassung in einem Leuchtenmarkt verpackt werden. Verbraucher und Unternehmen, die Leuchten einsetzen, können im Verwaltungssystem und Markt für Leuchten Konten erstellen, um auf die Beleuchtungsdatendateien zuzugreifen und diese an einzelnen oder mehreren Leuchten wiederzugeben. Verbraucher und Unternehmer können ebenfalls Wiedergabelisten erstellen und die Leuchten einzigartig konfigurieren, um in Abhängigkeit von den Benutzerwünschen, Umweltfaktoren oder Energieeffizienz-Einstellungen verschiedene Beleuchtungseffekte darzustellen.

Description

ZUGEHÖRIGE ANWENDUNGEN
Dies ist eine TEILFORTSETZUNGSANMELDUNG der US Patentanmeldung Nr. 12/215, 463, eingereicht am 26. Juni 2008, welche hier als Referenz enthalten ist.
ERFINDUNGSBEREICH
Ausführungsformen der Erfindung aus dem Bereich der Beleuchtungssysteme und Methoden für den Vertrieb und Wiedergabe von Dateien, welche Beleuchtungswünsche darstellen.
HINTERGRUND
Der Abschnitt des elektromagnetischen Spektrums mit Wellenlängen zwischen ungefähr 350 nm und 750 nm, welcher das sichtbare Licht einschließt, ist für viele Zwecke verwendbar. Beispielsweise ermöglichen diese Wellenlängen das menschliche Sehen sowie die Photosynthese, indem sie ausreichend Energie bereitstellen, um damit sinnvolle Arbeit in biologischen Systemen zu leisten, aber nicht so viel, dass dadurch die biologischen Systeme zerstört werden würden. Die Sonne produziert hohe Strahlungsmengen in diesem Spektralbereich und die Erdatmosphäre ermöglicht die Übertragung dieser Wellenlängen zur Erdoberfläche. Sonstige natürliche Lichtquellen, wie Feuer und Blitz sowie vom Menschen hergestellte Quellen wie glühende, fluoreszierende und Festkörperbeleuchtung erzeugen ebenfalls elektromagnetische Strahlung oder Licht in diesem Spektralbereich.
Beleuchtung von der Sonne ist wohl der Goldstandard der Beleuchtung, seit die Menschen sich an das Leben bei Sonnenlicht angepasst haben. In Bezug auf die Sonne variiert die Lichtmenge mit der Zeit von Dunkelheit bis Blenden. Die Sonne hat sowohl intensives kollimiertes (ausgeblendetes) Licht von einem kleinen Bereich (die Sonnenscheibe) und schwaches, diffuses Licht von einem größeren Bereich (der blaue Himmel). Die Spektralverteilung, Ort und Richtung des Lichtes von der Sonne andern sich demnach auch in einer relativ konsistenten Weise mit der Bewegung der Sonne am Himmel. Diese Zusammensetzungen der Sonnenbeleuchtung beeinflussen viele biologische Prozesse, wie zum Beispiel den menschlichen Wach-Schlaf-Zyklus sowie die Lebenszyklen der Pflanzen und Tiere, welche häufig von Sonneneinstrahlung beeinflusst werden.
Die dynamische Variation der Beleuchtung von Lichtquellen, die von Menschenhand hergestellt wurden, ist im Allgemeinen deutlich kleiner als die dynamische Variation in der Sonnenbeleuchtung. Bei Kerzen, Glühbirnen, Leuchtstoffröhren und Entladungslampen sind das Spektrum und größtenteils auch die bereitgestellte Lichtmenge fix zum Zeitpunkt der Installation. Etwas Abblendung und Spektraländerung sind eingeschränkt möglich, aber die Beleuchtung der großen Mehrheit dieser Beleuchtungssysteme ist statisch. Darüber hinaus, wo Abblendung oder Spektraländerungen möglich sind, wird durch die Abblendung häufig die Energieeffizienz der Lichtquelle gesenkt und die Spektraländerungen, welche gewöhnlich mittels optischer Filter erzielt werden, sehr energieverschwendend sein können. Weitere Lichteigenschaften wie Ort, Richtung und Strahlabweichung sind bei den meisten Installationen ebenfalls fix. Das menschliche Sehvermögen ist jedoch so ausgereift, dass diese statische, inflexible Beleuchtung in vielen Fällen akzeptabel ist.
Von Beleuchtungssystemen- und Methoden werden eine höhere Flexibilität und dynamische Eigenschaften gewünscht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach einem Aspekt der Erfindung verbessern die Beleuchtungssysteme und -methoden mehrere Aspekte der Lichtqualität im Vergleich zu konventionellen Ansätzen. Insbesondere können die Beleuchtungsdaten eine ununterbrochene Breitspektrumbeleuchtung festlegen, die mittels eines Players und Leuchten mit mehreren Festkörperstrahlern wie beispielsweise LEDs, erzeugt werden können. Die Beleuchtungsdaten, welche aus einer bestehenden natürlichen oder von Menschenhand erschaffenen Beleuchtungsumgebung aufgenommen oder erstellt werden können, können spektrale, zeitliche und räumliche Informationen enthalten, welche die Eigenschaften des erzeugten Lichts festlegen. Die Intensitäten der einzelnen Strahler in den Leuchten können mittels einer Kombination aus Pulsweitenmodulation (PWM) und Amplitudenmodulation (AM) von Ansteuerungsströmen gesteuert werden. Die Kombination von PWM und AM ermöglicht die Feineinstellung des Emissionsspektrums und die Erstellung von optischen Datenkanälen im Freiraum.
In Übereinstimmung mit einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung erzeugt ein Prozess Beleuchtungsdaten zur Darstellung einer gewünschten Spektralverteilung und verwendet die Beleuchtungsdaten zur Steuerung einer Lichtquelle mit mehreren Strahlern wie zum Beispiel LEDs mit unterschiedlichen Spitzenwellenlänge-Emissionen. Insbesondere bedient die Lichtquelle die Strahler, so dass die jeweiligen Lichtintensitäten der Strahler von den Beleuchtungsdaten abgeleitet werden und eine Kombination der jeweiligen Intensitäten der Strahler die gewünschte Spektralverteilung erzeugt. Die Beleuchtungsdaten können mittels einer Reihe von Techniken von der Aufnahme der Beleuchtungseigenschaften in einer bestimmten Umgebung bis zur Neuerstellung der Beleuchtungsdaten zur Erreichung einer gewünschten Funktion oder ästhetischen Effekts hervorbringen.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält ein System eine oder mehrere Lichtquellen und einen mit der Lichtquelle oder -quellen verbundenen Player. Jede Lichtquelle umfasst mehrere Emitter, wie beispielsweise LEDs, wobei jeder Strahler ein von den Emissionsspektren der anderen Strahler abweichendes Emissionsspektrum aufweist. Der Player ist verbunden, um die Intensität des von jedem Strahler emittierten Lichts zu steuern. Außerdem kann der Player auf die Beleuchtungsdaten mit einer bestimmten Spektralverteilung zugreifen und verwendet die Beleuchtungsdaten zur Bestimmung der jeweiligen Intensitäten der Emissionen aus den Strahlern, welche zur Erzeugung der von den Beleuchtungsdaten dargestellten Beleuchtung erforderlich sind.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Geschäftsmethode die Erstellung von Beleuchtungsdaten, die Informationen mit der Spektralverteilung einer gewünschten Beleuchtung darstellen. Die Beleuchtungsdaten können in einem Dateiformat verkauft und dann mittels eines Beleuchtungssystems zur Wiedererzeugung der gewünschten Beleuchtung abgespielt werden.
In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kommuniziert ein Entwicklungssystem für Leuchten mit einem Verwaltungssystem für Leuchten, welches wiederum mit den Geräten und/oder Leuchten der Kunden verbunden ist. Das Entwicklungssystem für Leuchten ermöglicht es Lichtprogrammierern (d. h. Lichtkünstlern), Beleuchtungsdatendateien zu erstellen und in das Verwaltungssystem und Markt für Leuchten hochzuladen. In einer Ausführungsform verarbeitet, prüft und erstellt das Verwaltungssystem für Leuchten Daten und Qualitätskontrollstandards für Beleuchtungsdatendateien, welche für die Wiedergabe an den Leuchten der Kunden genehmigt oder zugelassen sind. Die Kunden können die Beleuchtungsdatendateien erwerben und einzigartige Wiedergabelisten oder Charakteristika für die Leuchten erstellen, somit die Beleuchtungseffekte steuern und an einzelnen oder mehreren Leuchten wiedergeben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird beispielsweise und ohne Einschränkung darauf, durch die Zahlen in den begleitenden Zeichnungen dargestellt, in welchen Folgendes zu sehen ist:
ist ein Chromatizitätsdiagramm, welches das sichtbare Licht von Lichtquellen bestehend aus einigen Schmalbandemittern darstellt.
zeigt eine Leuchte in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung, welche Schmalbandlichtquellen zur Erzeugung von Beleuchtung mit einem breiten Wellenlängenbereich verwendet.
zeigt eine programmierbare Spektralverteilung von einer Lichtquelle in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
zeigt die Spektren von phosphorkonvertierten LEDs, welche mit den Spektren von direkten LED-Emissionen zur Erzeugung einer programmierbaren Spektralverteilung verwendet werden können.
zeigt ein System in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung zur Raumbeleuchtung.
zeigt ein System in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung zur Aufzeichnung von Beleuchtungsdaten.
zeigt ein Flussdiagramm zur Darstellung einer Geschäftsmethode zum Verkauf von Beleuchtungsdaten in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung.
bildet ein Beispielsystem zur Erzeugung, Vertrieb und Wiedergabe von Beleuchtungsdatendateien.
ist ein Flussdiagramm zur Darstellung einer Methode für die Entwicklung, Prüfung und Erstellung von Beleuchtungsdatendateien.
ist ein Flussdiagramm zur Darstellung einer Methode für den Kauf, Ausführen und Wiedergabe von Beleuchtungsdatendateien.
Die Verwendung der selben Referenzsymbole in verschiedenen Abbildungen weist auf ähnliche oder gleiche Elemente hin.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Entstehung der Festkörperlichtquellen, insbesondere der LEDs (Licht emittierende Dioden) führte zu viel länger haltenden, robusteren und energieeffizienteren Alternativen im Vergleich zu den gewöhnlichen Vakuum- und brennbaren Lichtquellen. Während aber die meisten gewöhnlichen Lichtquellen Breitspektrumstrahler (z. B. weißes Licht) sind, sind die LEDs im Allgemeinen Schmalspektrumstrahler, welche Farblicht an sich mit einer vergleichsweise schmalen Verteilung von Wellenlängen erzeugen. Da weißes Licht häufig bevorzugt wird, wurden LED-Systeme entwickelt, welche mittels einer blauen LED und gelbem Phosphor weiß erscheinen. Das Licht von gewöhnlichen LED-Systemen ist hingegen allgemein weniger ideal für viele Beleuchtungsanwendungen. In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können mehrere LEDs mit verschiedenen Farben oder Emissionsspitzen zur Erzeugung von Beleuchtung mit dem gewünschten Spektrum kombiniert werden, statt einfach die Erscheinung einer bestimmten Farbe wie zum Beispiel Weiß, zu erzeugen.
Die sichtbare Farbe einer Lichtquelle kann mittels eines Chromatizitätsdiagramms grob festgelegt werden, wie zum Beispiel nach dem Chromatizitätsdiagramm 100 der International Commission an Illumination (CIE), welches in gezeigt wird. Das Chromatizitätsdiagramm 100 hat eine Grenze von 100, welche den Spektralfarben im sichtbaren Spektrum entspricht, d. h. monochromatisches Licht mit Wellenlängen zwischen ungefähr 380 nm und 700 nm. Punkte innerhalb der Grenze 110 im Chromatizitätsdiagramm 100 entsprechen Farben, welche vom menschlichen Auge als Reaktion auf die Kombinationen von Spektralfarben wahrgenommen werden. Insbesondere entspricht ein Punkt oder Bereich 120 der Farbe Weiß, welche mittels vieler verschiedener Kombinationen von Spektralfarben hergestellt werden kann. Beispielsweise kann weißes Licht durch einen schwarzen Körper erzeugt werden, der bis zur richtigen Temperatur aufgewärmt wird. In stellt die Kurve 125 die sichtbare Farbe von Schwarzkörper-Strahlung über eine Reihe von Temperaturen eines idealen Schwarzkörpers dar. Wie wohl bekannt, ein Schwarzkörper beginnt bei ungefähr 1500 Grad K mit einer rötlichen Farbe zu leuchten, was sich mit der Steigung der Temperatur des Schwarzkörpers über Orange und Gelb ändert und bei Temperaturen zwischen ungefähr 4000 und 6000 Grad K weißlich erscheint. Glühlichter produzieren im Allgemeinen ein Licht, welches durch das elektrische Aufwärmen eines Glühfadens weiß erscheint und das Licht aus einer Glühbirne kann einer Schwarzkörperstrahlung ähnlich sein.
Das Spektrum von Schwarzkörperstrahlung ist ein kontinuierliches Spektrum, aber die Erscheinung von Weiß kann auch unter Verwendung von nur zwei Spektralfarben erzielt werden. Insbesondere wenn eine Linie, die zwei Punkte im Chromatizitätsdiagramm 100 miteinander verbindet, durch den Bereich 120 führt, welcher Weiß entspricht, erscheinen zwei Lichtquellen mit Farben, die diesen Punkten entsprechen, weiß, wenn sie im richtigen Intensitätsverhältnis miteinander kombiniert werden. stellt speziell dar, dass, wenn eine Linie 130, welche die Punkte 132 und 134 miteinander verbindet, die den Spektralfarben Blau beziehungsweise Gelb entsprechen, den Bereich 120 passiert, eine Kombination des blauen und gelben Lichtes weiß erscheinen wird, wenn das Intensitätsverhältnis der zwei Farben einem Punkt im Bereich 120 entspricht. Eine Linie 140 durchquert den Bereich 120 ebenfalls und zeigt, dass andere Farben, z. B. Zyan (Punkt 142) und Rot (Punkt 144) auch alternativ zur Erzeugung der Erscheinung von Weiß verwendet werden können. Die zwei Farbsysteme sind jedoch als Lichtquelle nicht sehr flexibel. Insbesondere kann ein Zweifarb-Lichtsystem nur die Erscheinung von Farben auf Linien erzeugen, welche die entsprechenden Punkte eines Chromatizitätsdiagramms miteinander verbinden. Weiter kann eine Beleuchtung mittels zwei Lichtquellen nicht den ganzen Spektralgehalt einer natürlichen Lichtquelle wie der Sonne erzeugen, daher leidet die Beleuchtung unter dem Problem der Metamerie, das nachstehend beschrieben wird.
Die Erzeugung der Empfindung einer Reihe von Farben, beispielsweise für eine Farbvideo-Anzeige erfordert im Allgemeinen Beleuchtung mit mindestens drei Farben. Am häufigsten sind diese drei Farben Rot, Grün und Blau, beispielsweise Punkte 152, 154 und 156 im Chromatizitätsdiagramm 100. Durch die Variierung der Intensitätsverhältnisse dieser Primärfarben kann jede Farbe (einschließlich Weiß) innerhalb eines Dreiecks 150 mit den Punkten 152, 154 und 156 als Knotenpunkt erzeugt werden, wie im Diagramm 100 dargestellt. Die meisten Videoanzeigen (TV, Rechner, Stadionbildschirm usw.) verwenden die Variation der relativen Intensitäten von rotem, grünem und blauem Licht zur Erzeugung der Empfindung einer relativ vollen Farbpalette. Die Empfindung von verschiedenen Farben kann erzielt werden, weil das menschliche Auge normalerweise drei Arten von Zapfen hat und die jeweiligen Zapfen auf rotes, grünes und blaues Licht am empfindlichsten sind. Da die LEDs in Rot, Grün und Blau hergestellt werden können, können LED-Anzeigen, die drei Farben verwenden, veränderbare Farben oder statisch gefärbtes Licht für Anzeigen, Betonung oder Beleuchtung erzeugen.
Während ein System mit drei Primärfarben zur Erzeugung der Empfindung von vielen Farben geeignet ist, erreicht ein solches System nicht die genaue Darstellung des kontinuierlichen Spektrums und der spezifischen Spektralenergieverteilung der Breitspektrumquellen wie zum Beispiel Sonne, Feuer oder eine Glühbirne. Demnach ist ein System mit drei Primärfarben als Beleuchtungsquelle nicht vollständig zufriedenstellend, besonders bei Objekten mit starker Reflexion zwischen den oder über die drei emittierten Primärfarben hinaus. Unterschiede im Beleuchtungsspektrum im Allgemeinen können die Erscheinung von Objekten ändern und die meisten Menschen würden Sonnenlicht oder zumindest Quellen mit kontinuierlichem Spektrum bevorzugen, um sich ein Objekt bei der besten Farbanzeige anzusehen. Ein weiterer Vorteil der Quellen mit kontinuierlichem Spektrum, besonders der Sonne, im Vergleich zur Beleuchtung mit drei Primärfarben ist die Existenz von Kurzwellenlicht, was zur Fluoreszenz der beleuchteten Objekte führen kann. Die Fluoreszenz trägt zum Funkeln der Objekte bei, die ansonsten bei schwacher Beleuchtung matt aussehen können.
Wie vorher erwähnt, eine Situation namens Metamerie besteht, wenn zwei Objekte mit unterschiedlichen Spektraleigenschaften unter der Beleuchtung mittels einer Lichtquelle gleich aussehen, aber nicht unter der Beleuchtung mittels einer anderen Lichtquelle. Diese Situation kann manchmal vermieden oder korrigiert werden, indem die Spektraleigenschaften eines Objekts bei der Herstellung oder durch die Einschränkung der Spektraleigenschaften der Beleuchtung eines Objekts angepasst werden. Diese Optionen stehen jedoch häufig nicht zur Verfügung oder erzeugen suboptimale Ergebnisse und ein Beobachter kann enttäuscht werden, weil Objekte unter verschiedenen Beleuchtungen scheinbar unterschiedliche Farben haben. Ein Beispiel dafür tritt auf, wenn ein Kunde schwarze Hosen und einen scheinbar schwarzen Blazer in einem Geschäft mit fluoreszierendem Licht kauft und später herausfindet, dass der Blazer beim Ansehen unter Sonnenlicht eigentlich marineblau ist.
Breitspektrumbeleuchtung kann Vorteile zusätzlich zur Verbesserung der sichtbaren Farbe von Objekten haben. Die Zapfen, die Farben zerlegende Zellen im Auge sind, belegen einen wichtigen Bereich des menschlichen Auges, aber das Auge enthält auch Stäbchen, welche in einem größeren Teilbereich der Retina zu finden sind. Die Dichte der Zapfen variiert im Auge (einschließlich der höchsten Dichte in der Sehgrube). Die roten, grünen und blauen (auch L, M, S genannt) Zapfen haben eine Spitzensensitivität von fast 564–580 nm, 534–545 nm beziehungsweise 420–440 nm. Die Stäbchen sind für die periphere Sicht und die Sicht bei schwacher Beleuchtung wichtig. Stäbchen haben eine skotopische Kurve (Nachtsichtkurve) mit einer Spitze bei der Lichtwellenlänge von ung. 507 nm. Das menschliche Auge hat auch Sensoren in einer Schicht der Ganglienzellen, welche das meiste der inneren Augenoberfläche abdecken. Diese Sensoren können nichtvisuelle Informationen wahrnehmen und werden für zuständig für die Regelung von verschiedenen Körperfunktionen wie zum Beispiel des Schlaf-/Wachzyklus und der Hormonproduktion gehalten. Die Spitzensensitivität dieser Zellen tritt bei ungefähr 480 nm auf, was sich zwischen Blau und Grün befindet und grob der Farbe des blauen Himmels entspricht. Die Wellenlängen der Spitzensensitivitäten dieser Zellen sind normalerweise kein wichtiger Bereich des von gewöhnlicher LED-Beleuchtung emittierten Spektrums. Solche Vorrichtungen also, die Licht in den richtigen Spektralbereichen erzeugen, können daher biologische Vorteile haben und die Sicht unter schwächeren Beleuchtungsbedingungen verbessern. Eine programmierbare Lichtquelle mit einem kontinuierlichen Spektrum kann mit diesen und weiteren Aspekten umgehen, welche in einer bestimmten Situation wichtig sind.
Die Farbanomalien sowie der Misserfolg der Beleuchtung dabei, Licht in den Wellenlängen entsprechend den Spitzensensitivitäten von bestimmten biologischen Systemen zu erzeugen, kann praktisch eliminiert werden, indem viele Schmalspektrumquellen verwendet werden, die zusammen eine Beleuchtung erzeugen, die einen erweiterten Bereich des sichtbaren Spektrums oder darüber hinaus kontinuierlich abdeckt. stellt eine Luminaire 200 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung dar und umfasst mehrere LED-Typen von 210-1 bis 210-N. Die verschiedenen LED-Typen von 210-1 bis 210-N haben unterschiedliche Emissionsspektren und können zusammen konfiguriert und bedient werden, um eine aufgenommene oder erstellte Spektralverteilung über einen breiten Wellenlängenbereich, z. B. einen Bereich, der das sichtbare Spektrum größtenteils abdeckt, zu erzeugen, und kann um die ultravioletten oder infraroten Wellenlängen erweitert werden. Die Nummer N der LED-Typen von 210-1 bis 210-N, welche zur Abdeckung des gewünschten Wellenlängenbereichs erforderlich sind, hängt im Allgemeinen vom Bereich und den Breiten der emittierten Spektren der LEDs von 210-1 bis 210-N ab. In einer exemplarischen Ausführungsform haben die LEDs von 210-1 bis 210-N unterschiedliche Farben (beispielsweise 5 bis 50 verschiedene Farben) mit Spitzenemissionswellenlängen in einem Bereich von ungefähr 400 nm bis ungefähr 700 nm und die Spitzenemissionswellenlängen der LEDs von 210-1 bis 210-N können in Schritten von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm voneinander getrennt werden, um das sichtbare Spektrum kontinuierlich abzudecken, wenn einzelne LED-Spektren eine FWHM von ungefähr 15 bis 35 nm haben. Ein Diffuser 215, welcher ein optisches Gerät ist, wie zum Beispiel ein mattiertes Blech auf einem transparenten Material, kann zum Mischen des Lichtes von den LEDs von 210-1 bis 210-N verwendet werden, um eine räumlich gleichmäßigere Beleuchtung zu erzeugen, welche das Licht von allen LEDs von 210-1 bis 210-N miteinander kombiniert. Zusätzlich können LEDs von 210-1 bis 210-N des selben Typs an verschiedenen Orten verteilt werden, um mit einer Reihe von LEDs von 210-1 bis 210-N für eine bessere räumliche Gleichmäßigkeit des emittierten Lichtspektrums zu sorgen.
LEDs mit unterschiedlichen Spitzenemissionswellenlängen können unter Verwendung von verschiedenen Materialien oder Strukturen hergestellt werden und würden normalerweise auf getrennten Chips bereitgestellt. Der Spektrumteil zwischen ungefähr 540 nm und 590 nm ist hingegen wirkungslos für direkte Emissionen von den aktuellen LEDs, weil dieser Wellenlängenbereich sich in der Nähe der Grenzwerte der zwei marktbeherrschenden LED-Materialsysteme InGaN (540 nm) und AlInGaP (590 nm) befindet. Phosphore (nicht dargestellt) können zu einer oder mehreren LEDs von 210-1 bis 210-N hinzugefügt werden, um die direkten LED-Emissionen über Fluoreszieren auf die gewünschte Wellenlänge zu konvertieren. Ein Nachteil der Phosphorkonversion im Vergleich zu den direkten LED-Emissionen ist die eingeschränkte Spektralauflösung. LED-Phosphoremissionen im Allgemeinen haben viel breitere Spektralprofile als die direkten Emissionen von einer LED und das emittierte Spektrum der LED-Phosphor-Kombination kann eine Emissionsspitze enthalten, die Fluoreszenz entspricht sowie eine zweite Spitze der spezifischen emittierten Wellenlänge der LED. Diese Effekte könnten die Möglichkeit der Einstellung des Gesamtspektrums des Lichts einschränken, das von einer Luminaire 200 emittiert wird. Trotzdem werden die phosphorkonvertierten LEDs wahrscheinlich eine wichtige Rolle in Produkten mit kontinuierlichen Spektren spielen.
Eine Folge der Verwendung von LEDs mit Wellenlängen im ganzen sichtbaren Spektrum kann der Verlust von Energieeffizienz sein, weil die aktuelle LED-Technologie das Licht von einigen Wellenlängen weniger effizient erzeugt. Die Anzahl von LEDs von jedem Typ (d. h., mit der gleichen oder sehr ähnlichen Spitzenemissionswellenlängen) kann unterschiedlich ausfallen, wenn es darum geht, eine einheitlichere maximale Intensität im ganzen Spektrum zu ermöglichen. Beispielsweise kann die Anzahl von LEDs eines bestimmten Typs von Luminaire 200 so gewählt werden, dass die LEDs von jedem Typ die gleiche kombinierte maximale Intensität haben. Der Einsatz von weniger effizienten LEDs senkt die Gesamtenergieeffizienz von Luminaire 200, kann aber unvermeidbar sein, wenn der Genauigkeit des endgültigen Spektrums Priorität beigemessen wird. Alternativ können mehr LEDs des energieeffizientesten Typs oder Typen in Luminaire 200 eingeschlossen werden, für Verwendungen, wenn Energieeffizienz entgegen spektraler Genauigkeit bevorzugt wird, beispielsweise bei Außenleuchten, die den größten Teil der Zeit eingeschaltet sind. Luminaire 200 kann auch Lichtquellen einsetzen, die über breitere Spektren zusätzlich zu oder anstelle von LEDs mit schmalen Spektren verfügen, die den gleichen Wellenlängenbereich abdecken. Insbesondere wenn die verfügbaren LEDs weniger effizient in der Erzeugung von Licht mit bestimmten Wellenlängen sind, kann Luminaire 200 LEDs mit fluoreszierenden Phosphoren einschließen, um Licht mit den Wellenlängen zu erzeugen, die mittels direkter Emissionen von LEDs weniger effizient produziert werden. Quellen mit breitem Spektrum können verwendet werden, wenn die Spektralauflösung weniger wichtig als Energieeffizienz ist.
Zusätzlich zu den LEDs von 210-1 bis 210-N enthält Luminaire 200 eine Vorrichtungssteuerung 200, die einen programmierbaren LED-230-Treiber bedient, um die Intensität des von jeder LED von 210-1 bis 210-N emittierten Lichts einzeln anpassen zu können. Insbesondere können die von LEDs von 210-1 bis 210-N emittierten Intensitäten so angepasst werden, dass sie eine Beleuchtung erzeugen, die sich jeder gewünschten Spektralenergieverteilung im Wellenlängenbereich der LEDs von 210-1 bis 210-N nähert. stellt ein Beispiel einer Spektralverteilung 300 dar, welche die Summe von Schmalbandverteilungen von 310-1 bis 310-N bedeutet, beziehungsweise die charakteristischen Spitzenwellenlängen .lamda.sub.1 bis .lamda.sub.N der entsprechenden LEDs von 210-1 bis 210-N. Die dargestellte Spektralverteilung 300 entspricht weißem Licht mit grob den gleichen Intensitäten von Licht für alle Wellenlängen zwischen ungefähr 350 nm und 750 nm. Die Spitzenintensitäten I.sub.1 bis I.sub.N mit Schmalbandspektralverteilungen von 310-1 bis 310-N haben jedoch Magnituden unter der Steuerung von Treiber 230 laut . Somit kann die Vorrichtung 200 ein gewünschtes Spektrum reproduzieren, indem alle Intensitäten von I.sub.1 bis I.sub.N getrennt angepasst werden. Die Genauigkeit, mit der eine Spektralverteilung reproduziert werden kann, hängt im Allgemeinen von der Anzahl der verschiedenen Spitzenwellenlängen .lamda.sub.1 bis .lamda.sub.N, von der Breite der Emissionsspektren der LED-Typen von 210-1 bis 210-N sowie vom Intensitätsbereich jeder LED von 210-1 bis 210-N ab. Zur Optimierung der Spektralgenauigkeit ist eine große Anzahl (z. B. 20 bis 50) von den LED-Typen von 210-1 bis 210-N erforderlich, wobei jeder Typ unterschiedliche Wellenlängen für die Spitzenemissionen hat. Die Breiten der Emissionsspektren von jedem Typ sollte so schmal wie möglich sein, wobei sie sich trotzdem mit den Emissionsspektren von anderen LEDs von 210-1 bis 210-N von anderen Typen überschneiden sollten. Lichtquellen mit phosphorkonvertierten LEDs, die weitere Verteilungen haben, wie zum Beispiel die Spektralverteilungen von 320-1 bis 320-N in , können jedoch dann eingesetzt werden, wenn die Genauigkeit des reproduzierten Spektrums weniger wichtig ist oder wenn Lichtquellen mit einem breiteren Spektrum effizienter in der Erzeugung von Licht mit einer gewünschten Wellenlänge sind.
Der Treiber 230 kann im Allgemeinen alle LEDs von 210-1 bis 210-N in fast jedem gewünschten Ausmaß abblenden, mittels Pulsweitenmodulation (PWM) und/oder Amplitudenmodulation (AM) der jeweiligen Ansteuerungsströme der LEDs von 210-1 bis 210-N. Bei einer Ausführungsform der Erfindung steuern unabhängige Ansteuerungsströme die Intensitäten der LEDs von 210-1 bis 210-N und der LED-Treiber 230 moduliert die Amplituden der Ansteuerungsströme zu den LEDs von 210-1 bis 210-N und verändert die Einschaltzeit des Ansteuerungsstroms für die PWM- und die AM-Steuerung. Die Verwendung von PWM und AM hat Vorteile gegenüber der ausschließlichen Verwendung von einer der beiden. Insbesondere kann ein gewünschter gesamter dynamischer Bereich der Beleuchtungsintensität für Luminaire 200 100.000:1 oder höher sein. Ein AM-Bereich zwischen 10:1 und 1000:1 wäre daher erwünscht. Wenn AM nicht zur Steuerung der Ansteuerungsströme der Luminaire 200 verwendet wird, wäre ein Strom mit großer Magnitude erforderlich, um die gewünschten maximalen Lumen zu erreichen und die Abblendung kann nur mit kürzeren Impulsen des Ansteuerungsstroms erzielt werden. Die Arbeit mit fast dunklen Beleuchtungen erfordert dann kürzere Impulse mit schnellen Kanten, was mehr Geräusch (EMI, elektromagnetische Interferenz) erzeugt, das in irgendeiner Weise verringert werden muss. Weiter ist die Effizienz einer LED häufig invers proportional zum Ansteuerungsstrom und die Verwendung von kurzen und hohen Stromimpulsen bietet keine maximale Energieeffizienz. Dies gilt besonders für die InGaN-Materialien, die für kurze bis mittlere Wellenlängen und phosphorkonvertiertes Weiß verwendet werden. Beispielsweise kann eine Senkung um Faktor 10 des Ansteuerungsstroms zu einer InGaN-basierten LED zu einer Effizienzerhöhung um 70% führen. Der Energieverlust in Form von Wärme (oder I.sup.2R-Verluste) im Treiber 230 und den elektrischen Leitungen wird auch größer, weil der Ansteuerungsstrom stärker wird. Die Möglichkeit zur Anpassung der Magnitude des Ansteuerungsstroms kann diese Probleme unter der Verwendung von nur PWM vermeiden und die Kombination von AM und PWM kann auch einen Weg zur Anpassung des Emissionsspektrums jeder LED von 210-1 bis 210-N bieten, weil die Spitzenemissionswellenlänge einer LED häufig zumindest einigermaßen mit der Amplitude des Ansteuerungsstroms korreliert.
Der Einsatz von PWM oder AM ist nicht auf statische und relativ langsame Beleuchtungseffekte beschränkt. LEDs können sehr schnell ein- und ausgeschaltet werden, viel schneller als das Auge oder sogar einige Geräte es erkennen könnten. Die schnelle Schaltgeschwindigkeit von LEDs von 210-1 bis 210-N könnte zur Datenübertragung und in vielen Fällen gleichzeitig als statische oder gewöhnliche Beleuchtung zu anderen Zwecken verwendet werden.
Weiter könnte mit der Vielzahl von Quellen mit verschiedenen Wellenlängen jede LED von 210-1 bis 210-N zur Übertragung eines getrennten Datenkanals eingesetzt werden, wodurch die verfügbare Bandbreite stark erhöht werden könnte.
Luminaire 200 in der wird in der Verwendung nach obiger Beschreibung die Spektral- und Helligkeitseigenschaften vieler verschiedener Lichtquellen genau oder ziemlich genau reproduzieren oder Beleuchtung nach einem Muster erzeugen, das von einem Autor oder Ingenieur erstellt wurde. In einer Ausführung der Erfindung verwendet Luminaire 200 Beleuchtungsdaten zur Definition einer bestimmten Beleuchtung, das von Luminaire 200 produziert wird. Die Beleuchtungsdaten können über eine Kommunikationsschnittstelle 250 an Luminaire 200 gesendet oder in einem Speichersystem 260 gespeichert werden. In einer beispielhaften Ausführung verbindet eine Kommunikationsschnittstelle 250 Luminaire 200 mit einem Netzwerk, das ähnliche Leuchten oder Steuergeräte umfassen und auch Teil einer Benutzerschnittstelle sein kann, welche die Steuerung von Luminaire 200 durch einen Benutzer ermöglicht, beispielsweise zur Auswahl von aktiven Beleuchtungsdaten für den Betrieb von Luminaire 200. Das Speichersystem 260 in Luminaire 200 kann zum Speichern von Beleuchtungsdaten und ausführbaren Codes für die Vorrichtungssteuerung 220 verwendet werden und von jedem Systemtyp sein, der Daten speichern kann. Solche Systeme umfassen nicht ausschließlich volatile oder nicht-volatile IC-Speicher, beispielsweise DRAM oder Flash Speicher und Lesegeräte für Wechseldatenträger wie zum Beispiel Festplatten, optische Speicherplatten oder USB-Sticks.
stellt den Speicher 260 dar, der zwei Arten von Beleuchtungsdaten enthält, einschließlich die Voreinstellungen 262 und die Benutzerdateien 264. Die Voreinstellungen 262 sind vom Werk installierte Beleuchtungsdatendateien, die standardmäßige Beleuchtung darstellen oder eine Beleuchtung, die für viele Anwender nützlich wäre. Die Voreinstellungen können beispielsweise die Spektren von einer gewöhnlichen natürlichen Lichtquelle wie zum Beispiel der Sonne zu Mittag an einem wolkenlosen Sommertag oder bei Vollmond, die Spektren von flammenbasierten Lichtquellen, beispielsweise Kerzen oder eines Lagerfeuers, die Spektren von gewöhnlichen elektrischen Lichtquellen wie zum Beispiel Glüh- oder fluoreszierenden Lichtern und die Spektren, die Luminaire 200 mit optimaler Energieeffizienz für das menschliche Sehen mit einer Reihe von verschiedenen Intensitäten versorgt, umfassen. Die Benutzerdateien 264 sind Beleuchtungsdaten, die ein Benutzer zum Speichern in Luminaire 200 ausgesucht hat. Die Benutzerdateien 264 können Beleuchtungsdaten der selben Typen enthalten, wie bei den Voreinstellungen erwähnt, aber auch weitere Beleuchtungsdaten, die von besonderem Interesse für einen bestimmten Anwender sind. Beispielsweise können Personen Beleuchtungsdaten in Speicher 260 laden, die Licht mit Spektralgehalt und zeitlichen Variationen erzeugt, die für ihren Schlafzyklus oder den ihres Kindes optimiert sind. Ein Forscher kann Beleuchtungsdaten in Speicher 260 laden, die eine Beleuchtung erzeugen, die den gewünschten Spektralgehalt für ein Experiment oder eine Beleuchtung bereitstellen, welche das Wachstum von bestimmten Pflanzen oder Organismen optimieren.
Es gibt viele verschiedene Beleuchtungstypen, die von Beleuchtungsdatendateien dargestellt werden können, die als Voreinstellungen oder Benutzerdaten im Speicher 260 gespeichert werden können. Um einige Beispiele aufzuzählen, kann Luminaire 200 das Spektrum des Lichtes aus einer natürlichen Quelle, wie zum Beispiel der Sonne oder des Mondes reproduzieren oder näherungsweise reproduzieren, wie es an bestimmten Tagen, zu bestimmten Zeiten und an bestimmten Orten erscheint. Beleuchtungsdaten können Licht mit einem Spektrum darstellen, welches eine gewöhnliche, von Menschenhand hergestellte Lichtquelle nachahmt, wie zum Beispiel eine Glühbirne eines beliebten Typs oder mehrerer Typen, eine Leuchtstofflampe, eine Gasflamme, eine Kerze, eine Öllampe, eine Kerosinlaterne, eine Bogenlampe oder Kalklicht oder Licht mit einem Spektrum für spezifische Anwendungen darstellen wie zum Beispiel Schwarzlicht, Insektenlicht, filmsicheres Licht, Wachstumslampe oder farbiges Licht für jeden erwünschten Filtereffekt. Alle diese verschiedenen Typen von Beleuchtung, die von Beleuchtungsdaten dargestellt werden können, können mit Luminaire 200 reproduziert werden. Luminaire 200 kann auch Licht mit dem Spektrum einer Lichtquelle erzeugen, die normalerweise nicht existiert, wie zum Beispiel 20.000 K CCT (korrelierte Farbtemperatur) Licht, das nicht leicht zu erzeugen ist, weil der Glühfaden schmelzen würde. Wie oben erwähnt, können die Beleuchtungsdaten auch für Luminaire 200 angepasst werden, um eine optimale Energieeffizienz zu bieten, beispielsweise, um die Form des Spektrums von Luminaire 200 mit Helligkeitsstufen für ein gutes menschliches Sehen oder andere nützliche Zwecke nach Umfang der verbrauchten Energie zu ändern.
Beleuchtungsdaten können eine Reihe von verschiedenen Dateiformaten haben, welche für die Darstellung der gewünschten Beleuchtungsdaten geeignet sind. Eine statische Spektralverteilung beispielsweise kann einfach durch ein Set von Mustern dargestellt werden, die einem Set von verschiedenen Lichtwellenlängen entsprechen. Alternativ könnte eine statische Spektralverteilung durch die Koeffizienten einer bestimmten Transformation der Spektralverteilung, zum Beispiel der Fourier-Transformation, dargestellt werden. Weitere Informationen in den Beleuchtungsdaten könnten darstellen, wie die Spektralverteilung sich mit der Zeit oder der absoluten Intensität ändert. Weiter könnten die Beleuchtungsdaten Positions- oder Richtungsinformationen beinhalten, um die räumlichen Variationen des Spektrums und der Beleuchtungsintensität zu zeigen, besonders, wenn Luminaire 200 mit anderen ähnlichen Beleuchtungsvorrichtungen zusammen zur Beleuchtung eines Raums oder anderer Umgebung eingesetzt wird.
Die Vorrichtungssteuerung 220 dekodiert die Beleuchtungsdaten, die ein Benutzer für die Bedienung von Luminaire 200 auswählt und Treiber 230 nach Bedarf programmiert, um mit den LEDs von 210-1 bis 210-N die Beleuchtung zu erzeugen, die in den Beleuchtungsdaten aufgerufen werden. Im Allgemeinen kann die Vorrichtungssteuerung 220 Daten aus mehreren Quellen verwenden, um die richtige Programmierung von Treiber 230 zu bestimmen. Beispielsweise kann die Vorrichtungssteuerung 220 zwischen den in den aktiven Beleuchtungsdaten bereitgestellten Mustern interpolieren, wenn die von LEDs von 210-1 bis 210-N emittierten Spitzenwellenlängen von den Wellenlängen abweichen, die in den ausgewählten Beleuchtungsdaten dargestellt werden. Die Kalibrierungsdaten 266, welche im Speichersystem 260 vom Werk eingestellt werden können, können die emittierten Spitzenwellenlängen, welche jeweils an den LEDs von 210-1 bis 210-N gemessen werden, anzeigen und auch andere LED-Leistungsdaten, beispielsweise die Abhängigkeit der Emissionsintensität von Ansteuerungsstrom, Temperatur oder weiteren Faktoren. Für jede LED kann die Vorrichtungssteuerung 220 dann die Kalibrierungsdaten 266 und die Temperaturdaten von einem Temperatursensor 270 verwenden, um das Ansteuerungssignal festzulegen, das für jene LED zur Erzeugung jenes gewünschten Beitrags zur Spektralverteilung erforderlich ist, welcher in den ausgewählten Beleuchtungsdaten dargestellt wird. Ein Lichtsensor 280 kann zur Überwachung des emittierten Lichts von LEDs von 210-1 bis 210-N eingesetzt werden, um der Vorrichtungssteuerung 220 die Anpassung der Berechnung der erforderlichen Ansteuerungssignale in Abhängigkeit von den Leistungsänderungen mit dem Alter oder des Einsatzes der Luminaire 200 zu ermöglichen.
Die Leuchte 200, die praktisch alle spektralen Energieverteilungen innerhalb der Leistungsgrenzen der LEDs 210-1 bis 210-N produzieren kann, kann mit anderen ähnlichen Leuchten verwendet werden, um die gewünschten räumlichen Beleuchtungsmuster zu erzeugen. Die räumlichen Muster der Beleuchtung können in ähnlicher Weise zeitlichen Variationen unterliegen, wie auch der Spektralgehalt variieren kann. Eine Beleuchtung, die z. B. den Verlauf der Sonneneinstrahlung vom Morgengrauen bis zur Dämmerung nachvollzieht, unterliegt im Laufe des Tages ja auch räumlichen und spektralen Schwankungen sowie Variationen der Intensität. Ein System, das zur Beleuchtung die gewünschten Raum-, Spektral- und Intensitätsmuster umsetzt, könnte zum Beispiel bei der Ausleuchtung einer Szene oder in der Heimbeleuchtung verwendet werden.
zeigt einen Raum 400, der ein Beleuchtungssystem gemäß einer Ausführung der Erfindung enthält, das eine Beleuchtung mit räumlichen Variationen gewährleistet. Raum 400 enthält mehrere Lichtquellen 410, 420 und 430. Bei jeder Lichtquelle 410, 420 oder 430 kann es sich um eine flexible Leuchte wie zum Beispiel die Leuchte 200 aus der handeln, die ein Licht mit einem programmierbaren Spektralprofil erzeugen kann. Eine Beleuchtungssteuerung bzw. ein Wiedergabesystem 450 befindet sich in Kommunikation mit den Lichtquellen 410, 420 und 430 und dabei kann es sich, wie in dargestellt, um ein getrenntes Gerät handeln, oder es kann physisch in eine oder mehrere der Leuchten 410, 420 oder 430 integriert sein. Das Wiedergabesystem 450 kann speziell entwickelte Hardware oder einen Standardcomputer umfassen, der die gewünschten Beleuchtungsfunktionen implementiert.
Die Leuchten 410, 420 und 430 können unter der Steuerung des Wiedergabesystems 450 als Netzwerk fungieren, und die Raumbeleuchtung in der gewünschten spektralen, zeitlichen und räumlichen Verteilung gewährleisten. Es ist eine Vielzahl von physischen und logischen Anordnungen von mehreren Leuchten 410, 420 und 430 möglich. Zum Beispiel könnte jede Leuchte 410, 420 und 430 über eine Netzwerkadresse verfügen; alle Leuchten 410, 420 und 430 könnten seriell mit einander verbunden sein, oder die Leuchten 410, 420 und 430 könnten in Reihen und Spalten konfiguriert und adressiert werden, um einen Bereich über Deckenbeleuchtung auszuleuchten. Die verwendete Konfiguration sollte vorzugsweise dem Wiedergabesystem 450 mit jeder Leuchte 410, 420 und 430 eine unabhängige Kommunikation erlauben.
Während der Einrichtung oder des Betriebs der Beleuchtung in Raum 400 kann das Wiedergabesystem 450 die Charakteristika jeder einzelnen Leuchte 410, 420 und 430 abfragen, um die Eigenschaften der Lichtquelle, einschließlich statischer und dynamischer Informationen zu bestimmen. Zu den statischen Informationen können z. B. die Positionen der Leuchten 410, 420 und 430 sowie die Farben und die Art der Strahler der einzelnen Leuchten 410, 420 und 430 gehören. Zu den dynamischen Informationen können z. B. die Temperaturen, das Alter sowie die Anzahl der Leuchten 410, 420 und 430 gehören. Das Wiedergabesystem 450 kann darüber hinaus Sensoren umfassen, die an einem oder mehreren Punkten im Raum 400 die Spektralverteilung des Lichts messen können. Basierend auf dem gemessenen Licht oder der erfassten Charakteristika der Leuchten 410, 420 und 430 sowie der ausgewählten Beleuchtungsdaten, wählt das Wiedergabesystem 450 die Spektralverteilung für die jeweiligen Leuchten 410, 420 und 430; und das Wiedergabesystem 450 oder die Leuchten 410, 420 und 430 können den Treiberstrom der Strahler in den Leuchten 410, 420 und 430 berechnen, der erforderlich ist, um die gewünschte Beleuchtung in Raum 400 zu erzielen.
Das Wiedergabesystem 450 ist in der Lage, komplexe Beleuchtungsprogramme auszuführen, die spezifische spektrale und räumliche Verteilungen sowie zeitliche Variationen der spektralen und räumlichen Beleuchtung in Raum 400 beinhalten. Die räumlichen und spektralen Informationen in einer Beleuchtungsdatendatei können, auf Grundlage des speziell zur Wiedergabe in Beleuchtungssystemen aufgenommenen Inhalts, großflächige Beleuchtungsquellen wie z. B. den Himmel nachahmen. Die Beleuchtung in Raum 400 könnte demnach die spektrale Verteilung der diffusen Beleuchtung des Himmels nachahmen, die zu einer bestimmten Tages- und Jahreszeit an einem bestimmten Ort aufgenommen wurde. Darüber hinaus könnte die Beleuchtung in Raum 400 auch zeitliche Variationen in der spektralen Verteilung des Himmels im Laufe eines Tages oder einer Jahreszeit in Echtzeit oder aber in einem komprimierten oder erweiterten zeitlichen Rahmen nachahmen. Ein helles, lokalisiertes Licht, wie es mit der Sonne assoziiert wird, könnte über das Programm mit der Himmelsbeleuchtung überlagert werden. Das Wiedergabesystem könnte alternativ dazu umgeschaltet werden, damit ein Raum 400 Licht reproduziert, das das Flackern und die spektralen Eigenschaften eines Lagerfeuers oder von Kerzenlicht, Glühbirnen oder sogar einem Blitzschlag nachahmt. Allgemeiner ausgedrückt kann das Wiedergabesystem 450 so betrieben werden, dass es jede Beleuchtung erzeugen kann, die in einer Beleuchtungsdatendatei für diesen Zweck aufgenommen oder von einem Autor erstellt wurde.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung; kann ein Aufzeichnungssystem dazu verwendet werden, die Spektral-, Zeit- und Richtcharakteristiken einer bestehenden Beleuchtungsumgebung zur Reproduktion im Beleuchtungssystem in oder verwendet werden. zeigt ein einfaches Aufzeichnungssystem 500, das Beleuchtungsmuster zur Wiedergabe in Raum 400 in aufnehmen kann. Das Aufnahmesystem 500 umfasst mehrere „Camcorder” 510, 520 und 530, die in verschiedene Richtungen weisen. Camcorder 520 kann zum Beispiel direkt nach oben in den Himmel gerichtet werden, während die Camcorder 510 und 530 in verschiedenen Winkeln bis hin zu senkrecht in ausgewählte Kompassrichtungen weisen. Die Ausrichtung der Camcorder 510 bis 530 könnte alternativ auch entsprechend der Positionen der Leuchten in einem spezifischen Beleuchtungssystem, wie z. B. dem Beleuchtungssystem 400 in , ausgewählt werden. Konventionelle Farb-Camcorder verfügen nur über drei Kanäle (Rot, Grün und Blau), was in der Regel für eine umfassende Spektralaufnahme, wie sie hier benötigt wird, nicht ausreichend ist. Dementsprechend sollte es sich bei den Camcorder 510, 520 und 530 vorzugsweise um einen Schwarz-Weiß-Camcorder handeln, bei dem jeder Pixelsensor innerhalb eines breiten Spektrums lichtempfindlich ist. Die Camcorder 510, 520 und 530 können jeweils mit einem Kollimator und Prismen, Beugungsgittern oder anderen optischen Elementen 515, 525 oder 535 ausgestattet sein, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Wellenlänge Licht räumlich trennen. In Folge dessen wird ein bestimmter Bereich des Spektrums, z. B. Licht mit einer Wellenlänge von 350 nm bis 750 nm in jedem Camcorder 510, 520 und 530 über die Oberfläche des Sensors ausgebreitet. Sobald die Pixelsensoren im Camcorder den Winkeln zugeordnet sind, über die sich verschiedene Wellenlängen von Licht ausbreiten, kann die Lichtmenge einer bestimmten Wellenlänge direkt über die an einer dieser Wellenlänge entsprechenden Stelle durch den bzw. die Pixelsensor(en) gemessene Lichtstärke abgelesen werden.
Ein Datenerfassungsgerät 550, wie z. B. ein Computer oder ein festverdrahtetes System, kann in einer Gruppe von Wellenlängenbändern Lichtstärken messen und diese Werte können in einem für Beleuchtungsdaten geeigneten Dateiformat gespeichert werden, das die zugehörigen spektralen zeitlichen und räumlichen Informationen beibehält. Die für solche Aufnahmen verwendete Bildrate hängt im Allgemeinen von der Zeitskala des aufgenommenen Beleuchtungseffekts ab. Eine sehr niedrige Bildrate von z. B. weniger als einem Bild pro Minute, eignet sich möglicherweise für eine Aufnahme eines ganzen Tages an Außenbeleuchtung, obwohl eine schnellere Bildrate, wie z. B. 10 Bilder pro Sekunde bei Sonnenaufgang oder bei Sonnenuntergang oder bei der Aufnahme eines Blitzes während eines herannahenden Sturms verwendet werden könnten. Andererseits legt das Licht pro Sekunde 60 km zurück, so dass für eine hochwertige Aufzeichnung einer Beleuchtung durch einen Blitzschlag eine Erfassungsrate von 1000 Bildern pro Sekunde erforderlich ist.
Statt Schwarz-Weiß-Camcorder mit Farbfiltern könnten auch Hyperspektralkameras zur Aufzeichnung der spektralen und räumlichen Entwicklung der Beleuchtung verwendet werden. Hyperspektralkameras verfügen im Grunde genommen über ein Spektrometer in jedem Pixel und haben oftmals viel weniger Pixel als Video- oder digitale Fotokameras. Hyperspektralkameras sind allgemein bekannt und werden in Anwendungen wie in der Erdfernerkundung zu militärischen und Umweltschutzzwecken sowie zur industriellen Prozesssteuerung verwendet. Der Nachteil an Hyperspektralkameras ist, dass sie teuer sind und große Datenmengen erzeugen, die möglicherweise nicht erforderlich sind, um Beleuchtung mit ausreichender Wiedergabetreue aufzuzeichnen.
Die Verarbeitung von Beleuchtungsrohdaten kann die Beleuchtungsdaten als Input für ein Beleuchtungssystem nützlicher oder interessanter machen und eine zweckdienliche Interaktion zwischen Beleuchtungsdesignern, Künstlern und Forschern ermöglichen. In vielen Fällen ändern sich die Originallichtinformationen, wie z. B. ein Sonnentag, nur sehr langsam und die langsame Veränderung in der Beleuchtung ermöglicht eine beträchtliche Komprimierung ohne die Gefahr eines Verlusts von wertvollen Informationen. Es kann auch wünschenswert sein, aufgenommene Szenen zu manipulieren oder zusammenzufassen. Die Aufzeichnung einer einzigen Kerzenflamme kann z. B. mehrfach überlagert werden, um den Anschein einer Vielzahl von getrennten Kerzen zu geben; oder die Lichtstärke und spektrale Verteilung der Kerzenflamme kann geändert werden, um die entsprechenden Änderungen der Farbtemperatur der natürlichen Kerze nachzuahmen oder die Farbtemperatur konstant zu halten und nur die Intensität zu verändern. Andere Beispiele für Veränderungen beinhalten das Morphen, d. h. verschiedene, unabhängig von einander aufgenommene Lichtmuster nahtlos ineinander übergehen zu lassen, um ein neues einzigartiges Lichtmuster zu bilden. Das Licht eines sonnigen Tages könnte z. B. in das Licht eines regnerischen Tages übergehen und schließlich zu Blitzen führen. Diese Übergänge können spektrale, räumliche und zeitliche Informationen enthalten.
Ein weiterer Aspekt der Bearbeitung der Rohdateien besteht in der Transformation räumlicher oder spektraler Informationen aus der Originalaufnahme in die tatsächlichen Positionen und Möglichkeiten der Lichtquellen in einem Raum. Beleuchtungskörper müssten nicht in einem Raster oder einer bestimmten Konfiguration angeordnet sein. Stattdessen könnte jeder beliebige Standort von einem Raster über einzigartige festgelegte Positionen bis hin zu einer organischen Anordnung (zur Simulation von Lichteinfall durch Baumzweige) gewählt werden und die aufgezeichneten Beleuchtungsdaten können für Verwendungszwecke mit den bestehenden Leuchten und in Flächenbeleuchtung vorverarbeitet oder verändert werden.
Weitere Optionen zur Bearbeitung von Beleuchtungsdaten sind Zeitfilter oder die Einfügung. Tatsächliche Beleuchtungsdaten können zum Beispiel gemittelt werden, um die Auswirkungen von flüchtigen Phänomen wie Wolken, Sonnenaufgang, Sonnenuntergang oder dem Flackern einer Flamme zu minimieren. Als Alternative können solche vorübergehenden Phänomene zu genau geplanten Zeiten erscheinen oder willkürlich über ein Beleuchtungsgrundmuster eingefügt werden, das eine konstantere Beleuchtung darstellt, wie zum Beispiel Licht von einem blauen Himmel oder dem orangefarbenen oder blauen Körper einer Flamme.
Ein Autor kann, wie weiter oben schon erwähnt, aufgezeichnete Beleuchtungsdaten bearbeiten, um eine Beleuchtung zu erstellen, die künstlerisch ansprechend ist oder die vom Autor beabsichtigte Wirkung erzielt. Ein Autor kann jedoch auch völlig neue Beleuchtungsdaten erstellen, ohne sich dabei auf irgendwelche aufgezeichneten Beleuchtungsdaten zu stützen. In gleicher Weise kann ein Techniker auch Beleuchtungsdaten erstellen, um eine besonders nützliche Funktion zu schaffen oder ein Ergebnis wie die Optimierung der Reaktion eines biologischen Systems auf Beleuchtung zu erzielen.
Die Leuchte 200 in oder das Wiedergabesystem 450 in kann auch einen Datenspeicher oder Anschlussports für Wechselmedien wie optische Speicherplatten oder elektronische Datenspeicher umfassen, die eine Vielzahl von verschiedenen Beleuchtungsmustern speichern können. So könnten „Wiedergabelisten” erstellt werden, um eine Auswahl an Szenen zur Beleuchtung eines Raums anzubieten. Eine Version von „Tageslicht” oder auch Kerzenlicht könnte jederzeit angezeigt werden. Eine spezielle Beleuchtung ist möglicherweise zu bestimmten Zeiten angebracht, Kerzenlicht vielleicht beim Abendessen und scheinbares Sonnenlicht zu anderen Zeiten. Beleuchtungssysteme könnten einen Sonnenaufgang auf der „östlichen” Decke erstellen und dann den Wandel im Laufe des Tages bis hin zum Sonnenuntergang auf der „westlichen” Decke darstellen. Der „nördliche” und „südliche” Himmel können auch auf einem beliebigen Teil der Decke oder Wand dargestellt werden und Ereignisse wie Blitzschläge und Nordlichter können zu Unterhaltungszwecken oder auch als nützliche Beleuchtung hinzugefügt werden. Zusätzlich zu funktionaler oder unterhaltsamer Beleuchtung könnten auch Forschungssequenzen wie Tag- und Nachtrhythmus erstellt und in eine Wiedergabeliste des Beleuchtungssystems aufgenommen werden. Solche Wiedergabelisten könnten Anderen mit ähnlichen Interessen zur Verfügung gestellt und kommerziell vermarktet werden, wie Musik-CDs, Videos und MP3- sowie andere digitale Unterhaltung, die über das Internet verfügbar ist.
Die Herstellung von nützlichen Beleuchtungsdatendateien in einem wünschenswerten Format wird in der Regel in gleicher Weise besondere Fähigkeiten erfordern wie die Schaffung von Musik. Dementsprechend sollten Beleuchtungsdaten als urheberrechtlich geschütztes Werk, das in Lizenz vergeben und kommerziell übertragen werden kann, Rechtsschutz genießen. enthält ein Flussdiagramm eines Geschäftskonzepts 600, das die Rechtsmerkmale von durch einen Urheber erstellten Beleuchtungsdaten verwendet. Das Geschäftskonzept 600 beginnt mit Schritt 610, der Erstellung der Beleuchtungsdaten. Die Beleuchtungsdaten können entweder durch die oben beschriebenen Techniken, einschließlich der Aufzeichnung von Beleuchtungsdaten in der Umwelt, durch die vollständige Neuerstellung von Beleuchtungsdaten oder durch die Kombination oder Veränderung von Beleuchtungsdaten aus einer der Quellen, erstellt werden. In Schritt 620 werden dann Beleuchtungsdaten erfasst und gespeichert, die Nutzern angeboten werden. Die Beleuchtungsdaten können z. B. an einem zentralen Speicherort wie einer Website abgelegt oder auf einem physischen Speichermedium wie einer CD-ROM oder einer DVD-ROM gespeichert werden. Dann kann wie in Schritt 620 dargestellt eine Lizenzgebühr erhoben werden, nach deren Zahlung der Nutzer die Beleuchtungsdaten über ein Netzwerk wie das Internet herunterladen oder über den Kauf eines physischen Mediums erhalten kann. Der Nutzer kann die Beleuchtungsdaten dann, wie in Schritt 640 dargestellt, in einem Beleuchtungssystem verwenden.
Da Beleuchtungssysteme und einzelne Leuchten in der Regel über unterschiedliche Möglichkeiten hinsichtlich der Farbe und des Leistungsniveaus für jede Farbe verfügen, können Beleuchtungsdaten vor dem Verkauf verändert werden, um eine benutzerspezifische Datei zu erstellen, die auf dem Beleuchtungssystem, für das diese Datei erstellt wurde, korrekt wiedergegeben wird. Bei diesem Änderungsprozess können gemessene Eigenschaften der Leuchten verwendet werden, die im Werk aufgezeichnet und im Beleuchtungssystem gespeichert wurden, oder die nach der Seriennummer des Beleuchtungssystems geordnet katalogisiert werden. Software kann auf relativ einfach Weise eine standardisierte Beleuchtungsdatendatei in eine benutzerspezifische Datei oder Dateien umwandeln, die dann die gewünschte Beleuchtung ordnungsgemäß wiedergeben. Die notwendige Anpassung könnte automatisch zum Zeitpunkt des Downloads stattfinden, indem die Seriennummer der Leuchte bzw. der Leuchten eingegeben wird. Alternativ dazu können die erforderlichen Programme und die Verarbeitungskapazität auch in die Leuchten integriert werden, um eine standardisierte Beleuchtungsdatendatei in die Beleuchtungsdaten umzuwandeln, die angesichts der spezifischen Merkmale der Leuchte benötigt werden. Ein anderer Ansatz könnte darin bestehen, dafür zu sorgen, dass sich alle Leuchten in gleicher Weise verhalten, so dass Standardbeleuchtungsdatendateien unverändert verwendet werden können.
Ein vollständiger Satz mit Tools für die Aufzeichnung, Erstellung und Wiedergabe von Beleuchtungsszenen, wie sie oben beschrieben wurden, ist vergleichbar mit den Tools, die bereits für die Unterhaltungsindustrie, z. B. für die Musik-, Fernseh- und Filmbranche, zur Verfügung stehen. Die möglichen Manipulationen und Endverwendungszwecke des beschriebenen Systems beschränken sich jedoch nicht auf Unterhaltungszwecke oder den Konsum durch Menschen. Dort wo in der Landwirtschaft z. B. künstliches Licht verwendet wird, könnte es wünschenswert sein (um Energie zu sparen), den Teil des Spektrums zu entfernen, der normalerweise von der Pflanze reflektiert (Chlorophyllspektrum) wird und der vom Standpunkt des biologischen Prozesses her verschwendet wird. In der industriellen Prozesssteuerung könnten Bildverarbeitungssysteme von maßgeschneidertem Spektrallicht profitieren, weil die Geschwindigkeit und Genauigkeit des Erkennungssystems erhöht wird. Unternehmen, die farbige Materialien (z. B. Farben, Färbemittel, Plastik und Textilien) herstellen, könnten auch von reproduzierbarem, benutzerdefiniertem Spektrallicht profitieren, um die Qualität und Konsistenz ihrer Produkte zu verbessern.
Ein weiterer Aspekt dieser Erfindung bezieht sich auf die Entwicklung, den Vertrieb und die Wiedergabe von Beleuchtungsdatendateien. stellt eine Ausführung eines Luminaire Developer Systems (LDS, Lichtentwicklersystem) 700 dar. Das LDS ermöglicht Entwicklern und Programmierern, mit Hilfe von Lichttools und -skripts Beleuchtungsdatendateien für die „Wiedergabe” auf Kundenleuchten 410–430 zu erstellen. Das LDS 700 kann einen oder mehrere Server, Clients oder verteilte Computer, Geräte oder Rechensysteme umfassen. Das LDS umfasst eine Lichtprogrammiererschnittstelle 710 zur Erstellung von Beleuchtungsdatendateien 720. Der Lichtprogrammierer verfügt über durchschnittliche Fachkenntnisse und ist in der Lage, Beleuchtungsdatendateien zu erstellen. Das LDS kann auch einen Lichtentwicklersatz 730, eine grafische Benutzerschnittstelle 740, Lichtskripts 750 und Lichttools 760 enthalten. Der Lichtentwicklersatz 730 kann selbst Lichtskripts und Lichttools enthalten. Der Lichtentwicklersatz kann einem Lichtprogrammierer über eine Lizenz zur Verfügung gestellt und über eine ID oder einen Code durch den Lichtmanager 810 verfolgt werden. Die Lizenz, ID bzw. der Code kann dazu verwendet werden, die Entwicklungsaktivitäten des Lichtprogrammierers, die erstellten Beleuchtungsdatendateien 720 und die Zahlungen an den bzw. von dem Lichtprogrammierer zu verfolgen. In anderen Ausführungen wird der Lichtentwicklersatz als Open Source-Software zur Verfügung gestellt. Es wird geschätzt, dass das LDS auch die Form eines Web-Portals annehmen kann, über das die Programmierer Beleuchtungsdatendateien in einer Cloud-Computing-Umgebung entwickeln können.
Diese Lichtskripts und -tools können Software in irgendeiner dem Durchschnittsfachmann bekannten Programmiersprache einschließlich, aber nicht beschränkt auf, JAVA, Perl, C usw. enthalten. Der Programmierer 710 kann Lichtskripts 750 und Lichttools 760 zur Erstellung von Beleuchtungsdatendateien 720 verwenden. In einer Ausführung werden die Beleuchtungsdatendateien über eine digitale Rechteverwaltung geschützt. Die Beleuchtungsdatendateien können verschlüsselt werden, damit nur autorisierte Nutzer, die über den Entschlüsselungsschlüssel oder das Passwort verfügen, darauf zugreifen können. Dazu kann auch die Public-Key-Verschlüsselung und die symmetrische Verschlüsselung gehören. In einer Ausführung verschlüsselt das Lichtmanagementsystem Beleuchtungsdatendateien, die an den Markt gesendet werden, und Dateien, die durch den Client 870 oder Leuchten 410–430 heruntergeladen werden. Das Beleuchtungs- und Steuerungswiedergabesystem 450 bzw. der Client 870 verfügt unter Verwendung der Kundensoftware 875 über den notwendigen Entschlüsselungsschlüssel bzw. das Passwort, das zur Verwendung der Beleuchtungsdatendateien erforderlich ist. Alternativ dazu kann sich der Schlüssel bzw. das Passwort zur Verschlüsselung der Beleuchtungsdatendateien in den Leuchten selbst befinden. Verschlüsselte Datendateien können auch zwischen dem LDS und dem Lichtmanagementsystem ausgetauscht werden. Die Entschlüsselung kann je nach Sicherheitsbedürfnis an jedem beliebigen Punkt im System stattfinden. In einer weiteren Ausführung können die Beleuchtungsdatendateien mit einem digitalen Wasserzeichen oder ähnlichem versehen werden, damit der Inhalt nicht frei vertrieben werden kann und der Autor oder ein Lichtmanager die Verteilung und die Verwendung der Beleuchtungsdatendateien verfolgen und überwachen kann.
Unter Bezugnahme auf ist in einer Ausführung das Lichtmanagementsystem 800 (LMS) ein zentralisiertes System, das mit einem Netzwerk verbunden und in der Lage ist, mit einem oder mehreren LDS zu kommunizieren. Wie bereits ausgeführt, muss es sich bei diesem Netzwerk nicht unbedingt nur um das Internet handeln, sondern kann auch Ethernets, LANs, WANs, verdrahtete Netzwerke, Glasfaseroptik-Netzwerke, drahtlose Netzwerke, Funknetze und andere Netzwerke umfassen, die den Datenstandards (wie, aber nicht beschränkt auf, die durch das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) anerkannten) entsprechen, die einem Durchschnittsfachmann bekannt sind. Kommunikationskanäle können HTTPS, SSL oder ungesichertes HTTP sein und auch jedes bekannte Netzwerk oder Internetsicherheitssystem einschließlich Anmeldung/Passwort, Authentifizierung, Sicherheits-ID oder die Verwendung von Netzwerkschlüsseln enthalten. In einigen Ausführungen enthält das LMS 800 einen Lichtmanager 810, eine Entwicklersystemdatenbank 820, eine Kundendatenbank 830 und einen Online-Lichtmarkt. Alternativ dazu kann der Lichtmarkt 840 auch unabhängig vom LMS 800 sein.
Der Lichtmanager 810 kann Software und/oder Hardware zur Verwaltung der Kommunikation mit dem LDS 700 sowie zur Nachverfolgung der Erstellung, dem Hoch- und Herunterladen und dem Austausch von Zahlungen zwischen Lichtprogrammierern 710 und dem LMS 800 umfassen. Der Lichtmanager kann auch Entwicklungssoftware und Lichtskripts sowie Tools zur Erstellung und Bearbeitung der vom LDS 700 erhaltenen Beleuchtungsdatendateien beinhalten. Der Lichtmanager kann zum Beispiel die Authentifizierung, Lizenzierung, ID-Erstellung und Organisation aller von Lichtprogrammierern 710, nachfolgend als Lichtkünstler bezeichnet, hochgeladenen Beleuchtungsdatendateien gewährleisten. Der Lichtmanager kann sicherstellen, dass alle Beleuchtungsdatendateien den festgelegten Standards sowie der gewünschten Qualität entsprechen. In einer Ausführung kann der Lichtmanager den Beleuchtungsdatendateien zusätzliche Funktionen hinzufügen, wie z. B. Fehlerkorrekturen, Sicherheitsfunktionen, proprietäre Wrapper (die von autorisierten Lichtsystemen erkannt werden) und grafische Benutzersymbole, die auf dem Lichtmarkt 840 jeder Datei zugeordnet sind.
Das Entwicklerdatenbanksystem 820 ist eine zentrale Datenbank, die Informationen zu Lichtprogrammierern und Programmierer-IDs und möglicherweise die Beleuchtungsdatendateien 720 und andere von Programmierern erstellte Programme und Skripts enthält. In anderen Ausführungen können die Beleuchtungsdatendateien in einem Datendateiserver 850 oder einem anderen mit dem Netzwerk verbundenen Gerät gespeichert werden. Die Entwicklerdatenbank kann auch Informationen zu Zahlungen, Lizenzen, Software, Skripts und Dateien enthalten, die zwischen dem LDS 700 und dem LMS 800 ausgetauscht wurden. Der Lichtmanager kann die Erstellung der Beleuchtungsdatendateien nachverfolgen, indem er jeder von den Programmierern erstellten Datendatei einen eindeutigen Code oder eine ID zuweist. In einer Ausführung sind die Codes bzw. IDs programmiererspezifisch, um dem LDS die Möglichkeit zu geben, die Produktivität eines jeden Lichtprogrammierers 710 nachzuhalten.
Der Lichtmarkt 840 ist ein eCommerce-System, das für Verbraucher, die Beleuchtungsdatendateien erwerben oder herunterladen möchten, zugänglich ist. Ein Beispiel für ein solches eCommerce-System wäre eines, das dem Kunden erlaubt, sich über einen Web-Browser bei einem Commerce Server auf dem Internet (der Informationen zu Produkten, wie z. B. Preis, Verfügbarkeit usw. hat) anzumelden und Dateien von einem Commerce Server oder ähnlichen Servern oder Computersystemen zu kaufen oder herunterzuladen. In diesem Fall besteht das Produkt aus Beleuchtungsdatendateien.
Hier in wird der Markt als ein Teil des LMS 800 dargestellt. Es ist jedoch durchaus anzunehmen, dass der Markt als separates Netzwerk, auf dem Internet und/oder hinter der Firewall eines Unternehmens existieren kann. Der Markt kann auch Drittanbietersysteme wie PayPal^TM verwenden, die den Kunden und Anbietern eine sichere Zahlungsmethode bereitstellen. Der Lichtmarkt 840 kann Server, Clients und Software und/oder Hardware umfassen, die dem Kunden den Einkauf erleichtern und ihm den Zugriff auf den Kundendateiserver 860 und die Beleuchtungsdatendateien gewähren. Die Methode dafür, wie der Kunde auf die Beleuchtungsdatendateien oder Wiedergabelisten zugreift und sie herunterlädt, wird weiter unten im Einzelnen anhand der in dargestellten Ausführung erläutert. Die Beleuchtungsdatendateien 865a des Kunden, die z. B. im Kundendateiserver 860 gespeichert sind, unterscheiden sich möglicherweise dahingehend von den Datendateien 720 und denen, die auf dem Dateiserver 850 gespeichert sind, dass sie der Qualitätskontrolle, Standardisierung und Hinzufügung von Sicherheitsfunktionen, Grafiken etc. unterliegen. In einer Ausführung wurden die Beleuchtungsdatendateien des Kunden im Markt 840 vom LMS zum Verkauf freigegeben. Der Lichtmarkt umfasst möglicherweise Zahlungsserver, Authentifizierungsserver, Sicherheitssoftware, Kundendatenbanken und Dateiserver für Beleuchtungsdatendateien. In einer Ausführung enthält der Lichtmarkt Beleuchtungsdatendateien, Beleuchtungsgattungen und -kategorien und eine grafische Benutzerschnittstelle zur Navigation der Marktwebsite zum Zwecke des Kaufs von Beleuchtungsdatendateien basierend auf Nutzerpräferenzen, Suchanfragen, Empfehlungen usw..
Die Kundendatenbank 830 enthält Informationen zur Identifikation der einzelnen Käufer von Beleuchtungsdatendateien, Zahlungsinformationen sowie Angaben zu Nutzerpräferenzen, Kaufgewohnheiten und Lizenzen für die Verwendung von Beleuchtungsdatendateien. Die Kundendatenbank 830 kann entweder Teil des Lichtmarktes 840 oder aber ein unabhängiger Computer oder Server sein.
Auf dem Lichtmarkt 840 kann der Kunde über einen Client 870 oder einen Computer Beleuchtungsdatendateien, die auf einem Kundendateiserver 860 oder dem Lichtmarkt 840 gespeichert sein können, zu kaufen. Die Beleuchtungsdatendateien kann der Nutzer auf dem Beleuchtungs- und Steuerungssystem 450 ausführen, um auf den Leuchten 410–430 den gewünschten Effekt zu erzielen. Die Lichtfunktionen können auch in einen LED-Fernseher des Nutzers integriert sein. Es können z. B. Lichtanwendungen und Firmware entwickelt werden, mit deren Hilfe der Fernseher eines Nutzers als vernetzte Leuchte fungieren kann. Ein LED-Fernseher oder ein ähnliches Gerät können dann denselben oder einen ähnlichen Beleuchtungseffekt erzielen wie die Leuchten 410–430. Es ist nicht zu verkennen, dass der Client 870 Geräte wie Server, Desktop-Computer, Laptop-Computer, Notebook-Computer, Smartphones, Mobilgeräte, Tablet-ähnliche Geräte oder irgendein anderes mobiles Unternehmens- oder Verbraucher-Rechensystem umfassen kann, das in der Lage ist, Kommunikation über ein Netzwerk durchzuführen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Client-Funktionalität in die Leuchten selbst oder das Beleuchtungs- und Steuerungswiedergabesystem 450 eingebettet sein können. Die Leuchten können über eine Benutzerschnittstelle verfügen, die dieselbe oder eine ähnliche Funktionalität wie der Client 870 aufweist. Ein Kunde kann über einen Client 870 über ein Netzwerk eine Verbindung mit dem Markt 840 herstellen und auf dem Server 860 auf Kundenbeleuchtungsdatendateien zugreifen. Wie schon zuvor ausgeführt, muss es sich bei dem Netzwerk nicht notwendigerweise nur um ein Internet-Netzwerk handeln, sondern es kann auch ein Ethernet, LAN, WAN, verdrahtetes Netzwerk, Glasfaseroptik-Netzwerk, Drahtlosnetzwerk, Funknetzwerk oder jede andere Art von Netzwerk sein, das den Standards (wie z. B. den durch das IEEE anerkannten, aber auch anderen) entspricht, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind.
Die Kommunikationskanäle können sicheres HTTPS, SSL oder ungesichertes HTTP sein und können auch jedes bekannte Netzwerk- oder Internet-Sicherheitssystem einschließlich Anmeldung/Passwort, Authentifizierung, Sicherheits-ID, oder die Verwendung von Netzwerkschlüsseln umfassen. Der Markt kann ein Kundenkonto beinhalten, in dem die Präferenzen und getätigten Einkäufe des Kunden gespeichert werden. Der Client lädt gegen Zahlung einer Gebühr Beleuchtungsdatendateien herunter und nimmt über den Zahlungsserver (nicht abgebildet) im Markt eine sichere Zahlung vor. In einer anderen Ausführung kann der Kunde Beleuchtungsdatendateien auf Medien wie z. B. CDs, DVDs, USB-Laufwerken oder irgendeinem anderen physischen Speichermedium kaufen und/oder in Lizenz nehmen.
Der Client 870 kann ein eigenständiges Gerät oder in das Beleuchtungs- und Steuerungswiedergabesystem 450 integriert sein, das alternativ direkt mit dem Netzwerk und Lichtmanagementsystem 800 und dem Lichtmarkt 840 verbunden sein kann. In einer Ausführung der Erfindung sendet der Client 870 auf Anfrage oder automatisch (je nach den vom Nutzer gewählten Einstellungen) Befehle an das Beleuchtungs- und Steuerungswiedergabesystem 450, um die Beleuchtungsdatendateien des Kunden auszuführen. Das Beleuchtungs- und Steuerungswiedergabesystem 450 ist mit einem oder mehreren Leuchten 410, 420 und 430 verbunden. Die Verbindungen zwischen den verschiedenen Geräten und der Software oder Firmware in diesem System kann drahtlos oder verdrahtet ausgelegt sein und z. B. Verbindungen wie einen Universal Serial Bus (USB), High Definition Multimedia Interface (HDMI), Internet, Ethernet, Radiofrequenz, Bluetooth^TM, optische Verbindungen usw. umfassen. Es ist anzunehmen, dass auch weitere, dem Durchschnittsfachmann bekannte Verbindungsarten Verwendung finden.
Das Beleuchtungs- und Steuerungswiedergabesystem 450 kann zusätzlich zu der bereits beschriebenen Funktionalität auch noch Software, Firmware oder Hardware zur Identifizierung und Validierung lizenzierter Beleuchtungsdatendateien 865b des Kunden umfassen, um nicht autorisierten oder raubkopierten Versionen von Beleuchtungsdatendateien vorzubeugen. In einer Ausführung kann das Beleuchtungs- und Steuerungswiedergabesystem einen Speicher 260, Voreinstellungen 262, Benutzerdateien 264 und eine Kalibrierung 266 aufweisen, die zuvor als Teil der Leuchte 200 dargestellt wurden, sowie zusätzliche Software und Speicher für die Ausführung von Beleuchtungswiedergabelisten. In bestimmten Ausführungen sind der Speicher, die Benutzerpräferenzen, Kalibrierungseinstellungen und Voreinstellungen im Beleuchtungs- und Steuerungswiedergabesystem verteilt statt in der Leuchte selbst angeordnet.
In einer Ausführungsform, wie in dargestellt, umfasst Kundenklient 870 Leuchtenkundensoftware 875. Die Leuchtenkundensoftware beinhaltet eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) und Software zur Verwaltung und Erstellung von Beleuchtungsdatendateieinstellungen und Wiedergabelisten. Die Leuchtenkundensoftware kann ebenfalls Funktionen zur Kontrolle von Leuchtlichteffekten, wie weiter unten im Einzelnen beschrieben, enthalten. Die Licht-Skripte, Lichtkontrolle und Wiedergabesystemsoftware sowie die Leuchtenkundensoftware wird hierin stellenweise zusammenfassend als „Leuchtenapplikationen” bezeichnet. Es sollte ebenfalls geschätzt werden, dass das System auch als Webservice implementiert werden kann, wobei ein Webbrowser für Klient 870, das Beleuchtungs- und Wiedergabekontrollsystem 450 und/oder die Leuchten 410–430 eingesetzt werden können. Der Webbrowser kann einem Kunden ermöglichen, sich auf eine Hostseite einzuloggen, die dieselbe Funktionalität wie die Kundensoftware 875 bereitstellt. Ein Hostserver im Markplatz 840 oder einem anderen Standort kann einem Anwender ermöglichen, Kundenbeleuchtungsdatendateien zu speichern, Wiedergabelisten zu organisieren und Anwenderpräferenzen anzulegen, die den Anwender darauf hinweisen, wenn neue oder bevorzugte Beleuchtungsdatendateien auf dem Markplatz existieren. Zum Beispiel kann das Beleuchtungs- und Wiedergabekontrollsystem 450 eine Netzwerkverbindung zu dem Leuchtenmarktplatz umfassen, wo automatisch Updates geprüft und Kundenbeleuchtungsdatendateien oder Demos heruntergeladen werden können. Diese Funktion kann ebenfalls über Klient 870 oder die Leuchten selbst ausgeführt werden.
In einer anderen Ausführungsform speichert die Leuchtenkontrolle und das Wiedergabesystem 450 Kundenbeleuchtungstitellisten und gibt diese wieder. Alternativ können Wiedergabelisten auf dem Klient 870 gespeichert und über die Kundenbeleuchtungssoftware 875 oder die Leuchte selbst ausgeführt werden. Die Wiedergabelisten können zum Beispiel ausgewählte/bevorzugte Beleuchtungsdatendateien und/oder Beleuchtungsdatendateien in einem termingebundenen oder aufeinanderfolgenden Format umfassen. Wiedergabelisten erlauben dem Anwender, Beleuchtungsdatendateien zu bestimmten Tageszeiten oder je nach Stimmung des Anwenders oder benutzerdefinierte Einstellungen auszuführen. Zum Beispiel können Heimbeleuchtungsdatendateien Einstellungen für „morgens”, „mittags” und „abends” beinhalten, die die Leuchte zum Abspielen verschiedener Beleuchtungsdatendateien in Abhängigkeit von der jeweiligen Tageszeit veranlasst. Wenn die Wiedergabeliste ausgeführt wird, kann diese einzelne Beleuchtungsdatendateien zu verschiedenen Tageszeiten wiedergeben (bzw. zur Wiedergabe aufgefordert werden), von denen jede die Intensität, Charakteristik, Beleuchtung, Spektralverteilung und -temperatur des von den Leuchten 410–430 emittierten Lichts kontrolliert.
Es sollte geschätzt werden, dass die Ausführungsformen der Erfindung auf verschiedene Kunden- bzw. zweckmäßige Konfigurationen ausgedehnt werden können. Zum Beispiel kann der Klient 870 in Form eines mobilen Endgeräts einem Anwender erlauben, die Beleuchtung und das Wiedergabesystem 450 von einem entfernten Standort zu kontrollieren. Ein Anwender fährt möglicherweise von der Arbeit nach Hause und möchte seiner Frau mitteilen, dass er nach Hause kommt. Dementsprechend könnte der Klient 870 entweder mit Hilfe der Kundensoftware 875 oder einer Webapplikation (wie zum Beispiel einer Android^TM oder iPhone^® Applikation) ein Programm ausführen, das wiederum zur Ausführung einer Beleuchtungsdatendatei zu Hause führt, die die Farbe oder die das Licht der Beleuchtung ändert (z. B. grün – „Ich komme nach Hause”; oder rot – „Ich stecke im Verkehr”; gelb – „Ich bin bald zu Hause”). Beleuchtungen in Flughäfen, auf öffentlichen Plätzen, in Bürogebäuden, Fertigungsstätten usw. können vom Bediener aktiviert werden, die Farbe oder den Beleuchtungseffekt zu ändern, um Warnhinweise, verspätete Flüge, Sperrungen oder Gefahren zu signalisieren.
In einer anderen Ausführungsform hat die Wiedergabe- und Titellistenfunktion wichtige zweckmäßige und umweltspezifische Vorteile. Zum Beispiel kann das Beleuchtungskontroll- und Wiedergabesystem 450 mit einer oder mehreren Leuchten in einem Gebäude, an einem Arbeitsplatz oder in einem Unternehmen verbunden werden, das in verschiedenen Räumen oder Abteilungen unterschiedliche Anforderungen an die Beleuchtung hat. Jede der Kundenbeleuchtungsdatendateien kann spezifisch auf die verschiedenen Räume, Etagen oder Abteilungen in Abhängigkeit von den Beleuchtungsanforderungen zugeschnitten und automatisch über das Beleuchtungskontroll- und Wiedergabesystem angepasst werden. Dies kann zum Beispiel durch Abspielen von vordefinierten Dateien oder Wiedergabelisten für das Gebäude erreicht werden. Die Ausführung von Wiedergabelisten kann auf Energie- und Kosteneinsparung konfiguriert werden, wobei zum Beispiel die Intensität und Helligkeit der Beleuchtung in verschiedenen Räumen kontrolliert wird, in die natürliches Sonnenlicht einfällt. Daher könnte für ein Büro mit einem Fenster, in das während sechs Stunden pro Tag stets natürliches Licht einfällt, eine Beleuchtungsdatendatei als Bestandteil einer Wiedergabeliste bestehen, die so programmiert ist, dass die Beleuchtung während der hellen Tageslichtstunden abgedunkelt und die Helligkeit und Intensität gesteigert wird, wenn der Grad der Beleuchtung durch natürliches Tageslicht abgenommen hat.
In noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung verfügt das Beleuchtungskontroll- und Wiedergabesystem 450 über einen oder mehrere Sensoren 455, wie zum Beispiel photovoltaische Sensoren, die das Beleuchtungsniveau in einem Raum messen und ein Signal an ein Steuergerät in dem Beleuchtungskontroll- und Wiedergabesystem 450 senden können, das wiederum eine bestimmte Beleuchtungsdatendatei oder Titelliste wiedergibt oder ausführt, die mit dem gemessenen Wert des von dem Sensor kommenden Signals in Zusammenhang steht. Hier verfügt das Beleuchtungskontroll- und Wiedergabesystem 450 über ein Regelungssystem, das erlaubt, für optimale, energieeffiziente Beleuchtung in dem Raum zu sorgen. In manchen Ausführungsformen können die Sensoren auf der Leuchte angebracht sein oder aber an anderen Stellen im Haus oder dem Gebäude.
Darüber hinaus ermöglicht die Kundensoftware 875 einem Anwender, alle Beleuchtungsaspekte zu Hause oder im Büro zu kontrollieren, indem das Beleuchtungskontroll- und Wiedergabesystem programmiert wird, Beleuchtungen zu bestimmten Tageszeiten ein- bzw. auszuschalten und die Leuchten so einzustellen, dass der gewünschte Beleuchtungseffekt erzielt wird, wie zum Beispiel das Nachahmen der Effekte von Mittagssonne, Sonnenuntergang, Mondlicht, Kerzenlicht, Schwarzlicht und andere Umgebungslichteffekte. Dies kann mit Hilfe von Wiedergabelisten oder zeitgebundener Programmierung erreicht werden.
Es sollte geschätzt werden, dass die Leuchte, wie ein Fernseher oder ein vernetztes Mediengerät, in der Lage ist, Beleuchtungsdatendateien zu streamen, ähnlich einem Anwender, der Videos, Musik oder andere Inhalte über das Internet streamt. Der Beleuchtungsmarkplatz kann so gestaltet werden, dass Wiedergabelisten oder gestreamte Beleuchtungsdatendateien unter verschiedenen Genres und Kategorien zusammengefasst werden, die dann die Beleuchtung der Leuchte des Kunden kontrollieren. Ein Anwender kann eine Wiedergabeliste oder einen Beleuchtungssender auf dem Marktplatz abonnieren. Zum Beispiel könnte sich ein Anwender dazu entschließen, Beleuchtung für „ein Tag am Strand” zu streamen. In diesem Beispiel streamt der Beleuchtungsmarktplatz Beleuchtungsdatendateien an den Klient 870, an das Beleuchtungskontroll- und Wiedergabesystem 450 und/oder an die Leuchten 410–430, die verschiedenen Beleuchtungseffekten entsprechen, die einen Tag am Strand nachahmen. Beleuchtungsdatendateien können Kunden auch vorgeschlagen oder auf diesen basierend auf zum Beispiel Kundengewohnheiten, Geschmack, Präferenzen oder dem Charakter der Leuchte zugeschnitten werden. (Der „Charakter” der Leuchte wird nachfolgend genauer dargelegt.) Das Streaming oder Verwenden von Beleuchtungsdatendateien kann durch das Lichtmanagementsystem (LMS) oder einem anderen Remote-Server überwacht werden. Ein Zahlungssystem könnte eine Berechnung der Kunden nach Verwendungsdauer der Beleuchtungsdatendateien oder Wiedergabelisten enthalten.
Es sollte ebenfalls geschätzt werden, dass der Beleuchtungsmarktplatz kollaboratives, soziales Networking ermöglichen kann, wo Beleuchtungskunden ihre Präferenzen miteinander teilen, Beleuchtungseffekte diskutieren und ihre Kundenpersönlichkeiten anzeigen können. So werden Beleuchtungsanwender unterschiedlichen Beleuchtungseffekten und Feedback von anderen Anwendern ausgesetzt. In einer Ausführungsform kann ein Anwender mit anderen Leuchten in Kontakt treten, um Beleuchtungsdatendateien zu teilen oder um sich mit anderen Anwendern zu vernetzen, um deren Titellisten auf seiner/ihrer eigenen Leuchte wiederzugeben.
In einer anderen Ausführungsform können Musikdateien mit Beleuchtungsdatendateien kombiniert oder synchronisiert werden, so dass die Leuchten Beleuchtungen basierend auf den Klangeffekten der Musik wiedergeben. Eine Beleuchtungsdatendatei könnte Skripte enthalten, die so programmiert sind, dass verschiedene Beleuchtungsfarben, -intensitäten oder -effekte ausgeführt werden, die mit spezifischen Tonfrequenzen, Noten oder Liedern korrelieren. Zum Beispiel kann ein Anwender, der sich ein bestimmtes Lied anhört, unabhängig davon, ob es seine oder ihre eigene Audiodatei (z. B. MP3, Wave-Datei usw.) oder ein gestreamtes Lied von dem Markplatz oder einer anderen Internetseite ist, seine oder ihre Leuchte aktivieren und auf jedes einzelne Lied abgestimmte Beleuchtungseffekte wiedergeben. Zum Beispiel kann klassische Musik Beleuchtungseffekte annehmen, die darauf basieren, ob Komponisten wie zum Beispiel Beethoven, Mozart oder Strawinsky angehört werden. Jazz-, Rock- oder Technomusik kann einen anderen Effekttyp oder eine Wiedergabeliste aufrufen.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung tragen Leuchten bestimmte Eigenschaftskategorien. Zusammengefasst stellen diese den „Charakter” der Lichteinheit und der Umgebung, in der das Licht wiedergegeben wird, dar. Durch die Kategorisierung dieser Charaktere kann der Marktplatz 840 die Software, auf bestimmten Leuchten oder Kundengeräten installierte Licht-Skripte empfehlen und verwalten, und Software kann sich bei bekannten Charakteren der Kundenleuchten in angemessener Art und Weise verhalten.
Der „Charakter” einer Leuchte kann eine Reihe technischer Aspekte der Beleuchtungseinheit wie zum Beispiel Lichtmenge, Lumen-/Watteffizienz usw. berücksichtigen, die die Leistungsfähigkeit gegenüber der Lebensdauer der Beleuchtungseinheit ausmachen. Der „Charakter” der Leuchte kann ebenfalls unter Berücksichtigung der Farbtreue konfiguriert werden, für die die Anzahl der Farbkanäle, Spitzenwellenlängen pro Kanal, Lumenleistung, Auflösung der Ausgangskontrolle und zeitliche Reaktionsauflösung entscheidend sein könnte.
Automatische Updates der Software und Firmware der Leuchten sind eine weitere Eigenschaft der Ausführungsformen der Erfindung. Software/Firmwareupdates können in Abhängigkeit vom Charakter der Leuchten entweder abonniert oder (auf einer Zustimmungs- oder Ablehnungsbasis) „gepusht” werden, basierend auf den Charakteren der Leuchten (zum Beispiel basierend auf deren Speicherkapazität und Wiedergabetreue). Beleuchtungsdatendateien, Applikationen, Updates, Upgrades und Fehlerbehebung können ebenfalls je nach Präferenz abonniert oder auf den Anwender gepusht werden. Zum Beispiel könnte ein Gebäudeverwalter energiesparende Beleuchtungsdatendateien zur Beleuchtung eines Gebäudes abonnieren, während der Inhaber eines Restaurants möglicherweise Umgebungsbeleuchtungen für sein Restaurant bevorzugt oder abonniert, die für Themen des Mittelmeerraums geeignet sind. Darüber hinaus können Lumenskripts und Lumenskriptupdates in Abhängigkeit des Speicher- und Wiedergabetreuecharakters einer Einheit vorgeschlagen werden (zum Beispiel darf ein Update zur Glättung von 32-Farbrepräsentationen nicht auf eine Einheit mit 16 Farben gepusht werden).
Ein Lichtcharakter kann ebenfalls Sensorentreue besitzen, das heißt, dass durch das Kennen des Sensorencharakters einer Einheit nur geeignete Softwarekonfigurationen vorgeschlagen werden und gleichermaßen, dass die Kenntnis, dass der Sensorencharakter für eine bestimmte Applikation unzureichend ist, zum Vorschlagen eines Hardwareupgrades führt. Die Sensoren können an den Leuchten selbst oder externen Einrichtungen wie Fenstern oder der Außenseite eines Hauses oder Gebäudes angebracht sein. Die Sensoren sind mit den Leuchten, dem Beleuchtungs- und Wiedergabekontrollsystem verbunden oder an einer beliebigen Stelle in oder an dem Haus oder Gebäude. Ein Sensor kann ein einfaches, licht- oder bewegungssensitives Gerät sein. In bestimmten Ausführungsformen kann der Sensor 455 ein intelligenter Sensor sein, der Umweltfaktoren wie zum Beispiel Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Geräuschpegel, Klangmuster, Herzfrequenz, infrarote Strahlung, Telefonklingeln, Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentrationen und andere Faktoren messen kann, die für lichtempfindliche Biorhythmen wichtig sein könnten. Die Sensoren können in Form von photovoltaischen oder Spectrometersensoren oder beliebigen anderen Messgeräten vorliegen, die einem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Wie bereits zuvor erwähnt, können Beleuchtungssensoren auf die Tages- und/oder Jahreszeit reagieren und den Leuchten oder dem Beleuchtungskontroll- und Wiedergabesystem Feedback geben, um eine gewünschte Zeit, einen geografischen Standort oder Umweltbedingungen nachzuahmen oder zu repräsentieren. Die Sensoren können ebenfalls witterungsempfindlich sein und dem Beleuchtungskontroll- und Wiedergabesystem Feedback zur Verfügung stellen, um bestimmte Beleuchtungsdatendateien basierend auf Umweltbedingungen wie zum Beispiel Hitze, Schnee, Regen oder anderen Zuständen auszuführen, die die Beleuchtung eines Innenraumes oder Gebäudes beeinflussen könnten.
Die Beleuchtungsapplikationen werden eine Bandbreite von Möglichkeiten besitzen, die ein Angebot von Lichtattributen, Sensorreaktionen und Kollaborationsfunktionen umfassen. Kollaborative Funktionen schließen die Fähigkeit von Leuchten ein, mit anderen Leuchten sowie einem sozialen Netzwerkportal wie zuvor erwähnt zu kommunizieren. Die Leistungsfähigkeit eines Licht-Skripts kann eingeschränkt sein, wenn der Hardwarecharakter ein Farb- oder Helligkeitsniveau, das das Lumenskript erfordert, nicht enthält oder nicht in der Lage ist, Beleuchtungsdatendateien kollaborativ mit anderen Einheiten wiederzugeben oder nicht über den erforderlichen Sensorensatz verfügt.
In einer Ausführungsform werden die Beleuchtungsapplikationen Skripte künstlicher Intelligenz besitzen, die in der Lage sind, eine Reihe verschiedener, externer Faktoren zu messen. Die Beleuchtungsapplikationen können hinzulernende Applikationen enthalten, die das Anwenderverhalten nachahmen, und zum Beispiel die Beleuchtungspräferenzen oder die Routine des Anwenders erlernen, um die Beleuchtung automatisch dem Lebensstil des Anwenders anzupassen. Zum Beispiel könnte der Leuchtensensor 455 die Routine eines Anwenders verfolgen und Feedback an das Beleuchtungskontroll- und Wiedergabesystem 450 liefern, das über statistische Software verfügt, die Anwenderdaten wie zum Beispiel die Häufigkeit der Bewegungen des Anwenders in einem bestimmten Raum, die Tageszeiten, zu denen der Anwender zu Hause ist und die Dauer kompiliert, die er an verschiedenen Orten im Haus verbringt. Die Software kann die Mittelwerte jeder dieser Kategorien bestimmen und die Aktivierung der Beleuchtungsapplikationen nach einem Zeitplan veranlassen, der den Gewohnheiten des Anwenders entspricht. Zum Beispiel können sich die Leuchten automatisch einschalten, bevor der Anwender nach Hause kommt oder sich ausschalten, nachdem der Anwender zur Arbeit geht, sich abdunkeln, bevor der Anwender einschläft und sich erhellen, bevor der Anwender aufwacht. Die Beleuchtungsapplikationen sind ebenfalls in der Lage, sich sowohl an die innere und als auch äußere Umgebung des Hauses oder Gebäudes des Anwenders anzupassen. Wenn es zum Beispiel draußen regnet und im Zimmer Jazzmusik gespielt wird, kann eine Beleuchtungsdatendatei auf dem Beleuchtungskontroll- und Wiedergabesystem ausgeführt werden, die entweder durch die Präferenz des Anwenders eingestellt wurde oder in das Genre oder die Kategorie Regenwetter und/oder Jazzmusik fällt, um die Leuchten der Umgebungsbeleuchtung anzupassen, die dieser Einstellung entspricht. Es sollte geschätzt werden, dass dieses System vielfältige, zweckmäßige Applikationen in Hotels, Flughäfen, Kasinos oder anderen öffentlichen Einrichtungen mit unterschiedlichen Beleuchtungsansprüchen finden wird. Zum Beispiel bestehen für Hotels im Eingangsbereich, den Fluren, Konferenzräumen, Restaurants und Gästezimmern etliche unterschiedliche Beleuchtungsansprüche. Beleuchtungssensoren können über das gesamte Gebäude verstreut sein und messen Bewegungen in Räumen, natürlichen Lichteinfall und auch die Tageszeit. Mit dem Einsatz des künstlichen Intelligenzsystems kann das Hotel sicherstellen, dass in jedem Bereich des Hotels genau die richtige Lichtmenge (und die geeignete Lichtqualität) in höchstmöglicher Effizienz angeboten wird. Alternativ können die Leuchten über einen Steuerungshost so vorprogrammiert werden, dass Licht in jeder Umgebung in geplanter Art und Weise zur Verfügung gestellt wird.
Die Leuchten der vorliegenden Erfindung können unter mehreren unterschiedlichen Einstellungen installiert und vernetzt werden, was in den Kategorien des Beleuchtungsmarktplatzes reflektiert werden kann. Zu Beispielen der unterschiedlichen Leuchteneinstellungen mit spezifischen Applikationen und Charakteren gehören: Industrie, Gewächshaus, Küche, Schlafzimmer, Flur, Außenbereich, Büro, Krankenhaus, Restaurant, Hotel, Einzelhandel und Schule.
Die Lichtanwendungen können auch für verschiedene Anlässe, wie Geburtstage, Hochzeiten, Ferien und besondere Ereignisse, wie Konzerte, die zeitgesteuerte und synchronisierte Beleuchtungseffekte erfordern, programmiert werden. Die Programmierung der Lichtanwendungen kann auch auf Altersgruppen, Geschlechtervorlieben, Persönlichkeitstyp (z. B. ausdrucksstark, introvertiert, liebenswürdig, quantitativ), Freizeit, usw. angepasst werden. In anderen Ausführungsformen können die Lichtanwendungen physiologische Vorlieben, Biorhythmus und Stimmungen widerspiegeln.
Eine Leuchte kann auch mit jeglicher Hardware und allen Anwendungen für die vorgesehenen Persönlichkeiten, Benutzervorlieben und geografische Lage vorkonfiguriert werden, so dass eine für jeden Benutzer angepasste Ausführung geliefert werden kann.
Die Leuchten dieser Erfindung können auch periphere Verwendungen und Anwendungen haben. Zum Beispiel kann eine Leuchte über W-LAN, Bluetooth^TM, Funkfrequenz oder andere Kommunikationskanäle mit einem Telefon (z. B. einem Festnetz- oder Mobiltelefon), einer Zeitschaltuhr, einer Türklingel verbunden werden, so dass beim Klingeln des Telefons oder der Türglocke ein Flimmern oder ein Farbwechsel der Leuchte ausgelöst wird, um den Benutzer darauf aufmerksam zu machen, dass das Telefon oder die Türglocke klingelt. Dies kann für den Benutzer als zusätzliches Signal dienen, wenn der Ton des Telefons stumm oder auf Vibration geschaltet ist oder wenn der Benutzer das Telefon oder die Türglocke in einem anderen Zimmer nicht hören kann. Eine Leuchte kann auch als Feueralarm oder Warnsignal fungieren, wenn sie Sensoren hat, die Geräusche von Rauchmeldern, Rauch, klimatischen Veränderungen oder anderen Auslösern, die den Benutzer vor unberechtigtem Zutritt oder Bewegungen warnen, erkennen können. Alternativ können bestehende Rauchmelder und andere Sensoren mit den Leuchten 410–430 vernetzt werden.
8 zeigt eine Ausführungsform eines Methoden- und Prozessablaufplans für die Entwicklung von Beleuchtungsdatendateien. In Schritt 880 meldet sich ein Lichtkünstler (als Lichtprogrammierer in 7 gezeigt) bei dem Lichtmanagementsystem (LMS) an und erhält eine Entwicklerkennung und ein Passwort. In Schritt 890 verbindet sich der Lichtkünstler mit dem Lichtmanagementsystem. In Schritt 900 gibt der Lichtkünstler seine Kennung und sein Passwort ein, die er beim LMS registriert hat, um sich in die Entwicklungssystemdatenbank 820 einzuloggen. In Schritt 910 nimmt das LMS eine Überprüfung von Kennung/Passwort mit der Entwicklerdatenbank vor. In Schritt 920 authentifiziert das LMVS den Entwickler. In Schritt 930 lädt der Lichtkünstler Lichttools und Licht-Skripte auf das Lichtentwicklungssystem (LDS). In Schritt 940 erstellt der Lichtkünstler mit Hilfe der Lichttools und Licht-Skripte die Beleuchtungsdatendateien 720 unter Einhaltung der Normen und Formate des LMS. In Schritt 950 lädt der Lichtkünstler die Datendateien auf das LMS hoch. In Schritt 960 verarbeitet der Lichtmanager 810 die Datendateien um sicherzustellen, dass Normen, Formate und Kodierungsanforderungen eingehalten werden. In Schritt 970 fügt der Lichtmanager einen anwendereigenen Datenwrapper hinzu (falls notwendig) oder verschlüsselt die Beleuchtungsdatendateien. In Schritt 990 organisiert und kategorisiert der Lichtmanager die genehmigten Beleuchtungsdatendateien und überträgt diese Dateien auf den Online-Markt 840. In Schritt 1000 stellt der Online-Markt die Beleuchtungsdatendateien und Wiedergabelisten des Kunden für einen Download durch Nutzer zur Verfügung. Es ist zu beachten, dass die vorgenannten Schritte durch Computergeräte mit Unterstützung durch einige Benutzer- und Verwaltungsschritte erfolgen, wobei aber nicht alle Schritte in der aufgeführten und/oder gezeigten Reihenfolge durchgeführt werden müssen. Man wird es zu schätzen wissen, dass LDS und LMS als Webdienst implementiert werden können, wobei alle Lichttools und Licht-Skripte als Teil des Cloud-Computing für registrierte Lichtprogrammierer verfügbar sind.
9 zeigt eine Ausführungsform einer Methode und eines Prozesses, die den Nutzern zum Herunterladen und Ausführen von Beleuchtungsdatendateien dienen. In Schritt 1010 erstellt der Client 870 eine Verbindung mit dem Markt 840. In Schritt 1020 verwendet der Nutzer ein Login/Passwort. (Diese Login- und Passwortinformationen können dem Nutzer zur Verfügung gestellt werden, wenn er sich beim Markt registriert.) In Schritt 1030 überprüft der Markt die Kundendatenbank und authentifiziert den Nutzer, wenn eine Übereinstimmung gefunden wird. Wenn eine Übereinstimmung gefunden wird, kann der Nutzer mit dem nächsten Schritt fortfahren. Wenn keine Übereinstimmung gefunden wird, kann der Nutzer nicht mit dem nächsten Schritt fortfahren. In Schritt 1040 trifft der Nutzer eine Auswahl aus dem Markt. In Schritt 1050 nimmt der Nutzer eine Zahlung (die, je nach Dienst, optional sein kann) über den Zahlungsserver (im Online-Markt) vor, und die Nutzerdaten, d. h. die Identität, Adresse und Käufe des Nutzers werden in der Kundendatenbank 830 gespeichert. In Schritt 1060 lädt der Nutzer Beleuchtungsdatendateien herunter. In Schritt 1070 kann der Nutzer optional eine oder mehrere Wiedergabelisten erstellen. In Schritt 1080 erkennt das Beleuchtungssteuerungs- und -wiedergabesystem 450 die Beleuchtungsdatendateien 865a–b und authentifiziert Dateien durch Überprüfung auf einen anwendereigenen Datenwrapper, einen Code oder eine Kennung, die in den genehmigten Beleuchtungsdateien enthalten sind. Der Authentifizierungsschritt ist optional. In anderen Ausführungsformen muss das Beleuchtungssteuerungs- und -wiedergabesystem die Beleuchtungsdatendateien 865a–b entschlüsseln. In Schritt 1090 führt das Beleuchtungssteuerungs- und -wiedergabesystem die Beleuchtungsdatendateien aus und die Beleuchtung wird von den Leuchten entsprechend angepasst. In einigen Ausführungsformen kann der Nutzer Beleuchtungsdatendateien für einen Probezeitraum herunterladen. Man wird es zu schätzen wissen, dass der Nutzer gesamte Wiedergabelisten von Beleuchtungsdatendateien und nicht nur einzelne Dateien herunterladen kann. Es ist zu beachten, dass die vorgenannten Schritte durch Computergeräte mit Unterstützung durch einige Benutzer- und Verwaltungsschritte erfolgen, wobei aber nicht alle vorgenannten Schritte in der aufgeführten und/oder gezeigten Reihenfolge durchgeführt werden müssen.
In einer Ausführungsform kann die Kundensoftware 875 für die Leuchte und/oder die im Beleuchtungssteuerungs- und -wiedergabesystem 450 vorhandene Software und Firmware automatisch von dem Leuchtenmanagementsystem aktualisiert werden, solange die Netzwerkverbindung verfügbar ist.
Man wird es zu schätzen wissen, dass in bestimmten Ausführungsformen der Client 870 oder die Kundensoftware 875 in das Beleuchtungssteuerungs- und -wiedergabesystem 450 integriert werden kann, oder alternativ in die Leuchte selbst. Die Leuchten können auch die Funktionalität des Beleuchtungssteuerungs- und -wiedergabesystems 450 umfassen.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die Beschreibung nur ein Beispiel für die Anwendung der Erfindung und sollte nicht als Einschränkung gesehen werden.
Verschiedene Anpassungen und Kombinationen von Merkmalen der dargelegten Ausführungsformen liegen im Rahmen der Erfindung, die durch die folgenden Ansprüche definiert werden. Es ist ferner zu beachten, dass Ausführungsformen dieser Erfindung unter Bezugnahme auf verschiedene Software- und Hardwarekomponenten beschrieben wurden, von denen einige in den Beispielfiguren abgebildet sind. Ein Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass bei modernen verteilten Computersystemen die Software- und/oder Hardwarekomponenten an verschiedenen Stellen, in Servern, Clients und/oder Hardware- oder Firmwarekomponenten untergebracht sein können, ohne dass die Stelle oder Funktion der Software, Firmware- oder Hardwarekomponenten, die in Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen und Figuren beschrieben werden, dadurch beschränkt würden.

Claims

Ein System zur Entwicklung von Beleuchtungsdatendateien, das Folgendes umfasst: ein Lichtentwicklungssystem, das an ein Lichtmanagementsystem angeschlossen ist; wobei besagtes Lichtentwicklungssystem einen oder mehrere Beleuchtungsprogrammierschnittstellen für Beleuchtungsprogrammierer enthält, die über einen Kommunikationskanal auf Beleuchtungsentwicklertools auf besagtem Lichtmanagementsystem zugreifen und diese herunterladen können und Beleuchtungsdatendateien erstellen und auf besagtes Lichtmanagementsystem hochladen können; wobei besagtes Lichtentwicklungssystem eine oder mehrere Leuchten umfasst; wobei besagte Entwicklertools Software für die Erstellung von Beleuchtungsdatendateien enthalten; wobei besagtes Lichtmanagementsystem in der Lage ist, Beleuchtungsentwicklungen zu bestätigen und Beleuchtungsdatendateien zu speichern.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei jeder Beleuchtungsdatendatei ein eindeutiger Identifikationscode zugewiesen wird.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei die Beleuchtungsdatendateien verschlüsselt werden.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei das Lichtentwicklungssystem über einen Webdienst läuft, der vom Lichtmanagementsystem zur Verfügung gestellt wird, wobei besagte Programmierer sich bei dem Webdienst einloggen, besagte Beleuchtungsdatendateien mit Hilfe von Entwicklertools, die von besagtem Dienst zur Verfügung gestellt werden, erstellen und die Beleuchtungsdatendateien auf das Lichtmanagementsystem hochladen können.
Ein Lichtmarktsystem für die Speicherung und Verteilung von Beleuchtungsdatendateien, wobei besagter Markt Folgendes umfasst: E-Commerce-Server, der bzw. die eine Benutzerschnittstelle zum Anzeigen, Browsen und Kaufen von Beleuchtungsdatendateien bereitstellt; Ein Datenspeicherungsserver für die Speicherung von Beleuchtungsdatendateien; Eine Kundendatenbank für die Speicherung von Informationen über Verbraucher und Käufe von Beleuchtungsdatendateien; Kommunikationsmittel für die Kommunikation mit einem oder mehreren Kunden-Client-Geräten, die mit einem Beleuchtungssteuerungs- und -wiedergabegerät verbunden sind.
Das System gemäß Anspruch 5, wobei besagter Markt in der Lage ist, Beleuchtungsdatendateien an einen oder mehrere Kunden-Client-Geräte zu streamen.
Ein Wiedergabesystem für Beleuchtungsdatendateien, das Folgendes umfasst: Ein Client-Gerät, das über einen Kommunikationskanal an einen Lichtmarkt angeschlossen ist, wobei besagtes Client-Gerät über Software für das Herunterladen und Organisieren von Beleuchtungsdatendateien verfügt; Besagter Client, der ferner an ein Beleuchtungssteuerungs- und wiedergabegerät für die Ausführung besagter Beleuchtungsdatendateien angeschlossen ist, wobei besagtes Wiedergabegerät in der Lage ist, auf die Beleuchtungsdaten von besagter Datendatei zuzugreifen, die eine spektrale Verteilung darstellen, und als Reaktion auf den Zugriff auf die Beleuchtungsdaten eine Leuchte mit mehreren Strahlern von jeweils entsprechender Intensität betreibt, so dass eine Kombination der jeweiligen Intensitäten der Strahler die spektrale Verteilung erzeugt, die den Beleuchtungsdaten, auf die zugegriffen wurde, entsprechen.
Das System gemäß Anspruch 7, wobei das Client-Gerät das Beleuchtungssteuerungs- und -wiedergabegerät enthält.
Das System gemäß Anspruch 7, wobei besagter Markt einen Webdienst für besagtes Client-Gerät zum Speichern, Organisieren und Abspielen der Beleuchtungsdatendateien enthält.
Das System gemäß Anspruch 7, wobei besagte Beleuchtungsdatendateien verschlüsselt sind.
Das System gemäß Anspruch 7, wobei das Client-Gerät ferner eine Software für das Erstellen, Organisieren und Herunterladen der Wiedergabelisten der Beleuchtungsdatendateien umfasst.
Das System gemäß Anspruch 9, wobei der Client Wiedergabelisten auf besagtem Webdienst erstellen und verwalten und darauf zugreifen kann.
Das System gemäß Anspruch 7, wobei die Leuchte alle Funktionen des Client umfasst.
Das System gemäß Anspruch 7, wobei einer der Clients oder die Leuchte Software für das Abspielen von ausschließlich genehmigten Beleuchtungsdatendateien enthält.
Das System gemäß Anspruch 7, das ferner einen Sensor enthält, welcher der Leuchte eine Rückmeldung bezüglich der aus folgender Gruppe ausgewählten Faktoren gibt: Beleuchtung, Wetter, Temperatur, Tageszeit, Feuchtigkeit, Geräuschpegel, Klangmuster, Herzfrequenz, Bewegung, Infrarotstrahlung, Telefonklingeln, Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentrationen, wobei besagte Rückmeldung eine Änderung der Beleuchtungswirkung der Leuchte bewirken kann.
Eine computergestützte Methode für die Erstellung und Verteilung von Beleuchtungsdatendateien, die folgende Schritte enthält: erlaubt einem Lichtentwicklungssystem, sich mit einem Lichtverwaltungssystem zu verbinden; stellt dem Lichtentwicklungssystem Tools für die Erstellung von Beleuchtungsdatendateien zur Verfügung; erhält Beleuchtungsdatendateien vom Lichtentwicklungssystem, verarbeitet besagte Beleuchtungsdatendateien im Lichtmanagementsystem und stellt dem Kunden Zugang zu besagten Beleuchtungsdatendateien zur Verfügung.
Die Methode gemäß Anspruch 16, die ferner den Schritt der Verschlüsselung der Beleuchtungsdatendateien umfasst.
Die Methode gemäß Anspruch 16, wobei besagtes Lichtentwicklungssystem vom Lichtmanagementsystem auf einem Webdienst gehustet wird.
Eine computergestützte Methode für die Verteilung von Beleuchtungsdatendateien, die folgende Schritte umfasst: Bereitstellung von E-Commerce-Servern, die eine Benutzerschnittstelle zum Anzeigen, Browsen und Kaufen von Beleuchtungsdatendateien zur Verfügung stellen; Bereitstellung eines Datenspeicherungsservers für die Speicherung von Beleuchtungsdatendateien; Bereitstellung einer Kundendatenbank für die Speicherung von Informationen über Verbraucher und Käufe von Beleuchtungsdatendateien; Kommunikation mit einem oder mehreren Kunden-Client-Geräten, die an ein Beleuchtungssteuerungs- und wedergabegerät angeschlossen sind, wobei besagtes Wiedergabegerät in der Lage ist, auf die Beleuchtungsdaten von besagter Datendatei zuzugreifen, die eine spektrale Verteilung darstellen, und als Reaktion auf den Zugriff auf die Beleuchtungsdaten eine Leuchte mit mehreren Strahlern von jeweils entsprechender Intensität betreibt, so dass eine Kombination der jeweiligen Intensitäten der Strahler die spektrale Verteilung erzeugt, die den Beleuchtungsdaten, auf die zugegriffen wurde, entspricht.
Die Methode gemäß Anspruch 19, wobei besagte Beleuchtungsdatendateien verschlüsselt werden.
Die Methode gemäß Anspruch 19, wobei besagtes Wiedergabegerät nur genehmigte Beleuchtungsdatendateien wiedergeben kann.
Eine computergestützte Methode für die Wiedergabe von Beleuchtungsdatendateien, die folgende Schritte umfasst: Zugriff auf einen Lichtmarkt über einen Kommunikationskanal; Herunterladen von Beleuchtungsdatendateien auf ein Client-Gerät; Verwendung des besagten Client-Geräts für die Ausführung besagter Beleuchtungsdatendateien, wobei besagtes Client-Gerät an ein Beleuchtungssteuerungs- und wiedergabegerät angeschlossen ist, das in der Lage ist, auf die Beleuchtungsdaten von besagter Datendatei zuzugreifen, die eine spektrale Verteilung darstellen, und als Reaktion auf den Zugriff auf die Beleuchtungsdaten eine Leuchte mit mehreren Strahlern von jeweils entsprechender Intensität betreibt, so dass eine Kombination der jeweiligen Intensitäten der Strahler die spektrale Verteilung erzeugt, die den Beleuchtungsdaten, auf die zugegriffen wurde, entspricht.
Die Methode gemäß Anspruch 22, die ferner den Schritt der Erstellung einer Wiedergabeliste für die Beleuchtungsdatendateien zur Steuerung der Leistung der Leuchte umfasst.
Die Methode gemäß Anspruch 22, wobei besagte Beleuchtungsdatendateien verschlüsselt werden.
Die Methode gemäß Anspruch 22, die ferner den Schritt der Bereitstellung von Software- oder Firmware-Aktualisierungen für das Client-Gerät umfasst.
Die Methode gemäß Anspruch 22, wobei besagte Leuchte alle Funktionen des Client-Geräts umfasst.
Die Methode gemäß Anspruch 24, wobei das besagte Client-Gerät in der Lage ist, die verschlüsselten Beleuchtungsdatendateien zu entschlüsseln.
Die Methode gemäß Anspruch 22, die als weiteren Schritt einen Sensor verwendet, welcher mit dem Beleuchtungssteuerungs- und wedergabegerät verbunden ist, um der Leuchte eine Rückmeldung bezüglich der aus folgender Gruppe ausgewählten Faktoren zu geben: Beleuchtung, Wetter, Temperatur, Tageszeit, Feuchtigkeit, Geräuschpegel, Klangmuster, Herzfrequenz, Bewegung, Infrarotstrahlung, Telefonklingeln, Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentrationen, wobei besagte Rückmeldung eine Änderung der Beleuchtungswirkung der Leuchte bewirken kann.
Die Methode gemäß Anspruch 28, wobei das besagte Wiedergabegerät in der Lage ist, eine Beleuchtungsdatendatei auf der Grundlage eines sensorischen Inputs wiederzugeben.
Das System gemäß Anspruch 7, wobei die Leuchten eindeutige Persönlichkeiten enthalten.
Das System gemäß Anspruch 30, wobei die Persönlichkeiten ein oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen können: Lichtleistung, Energieeffizienz, Farbtreue, Sensortreue, Geographie, Umgebung, Zuhause, Geschäft oder Privat.
Die Methode gemäß Anspruch 22, wobei die Wiedergabe der Beleuchtungsdatendateien auf der Persönlichkeit der Leuchte basiert.
Die Methode gemäß Anspruch 22, wobei die Wiedergabe der Beleuchtungsdatendateien auf den Benutzerpräferenzen basiert.
Die Methode gemäß Anspruch 19, wobei die Käufe der Beleuchtungsdatendateien aufgrund von Benutzerpräferenzen vorgeschlagen werden können.
Die Methode gemäß Anspruch 19, wobei die Käufe der Beleuchtungsdatendateien aufgrund der Persönlichkeit der Leuchte vorgeschlagen werden können.