-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtensystem, welches einen Sensor zur Erfassung des von mindestens einem Objekt reflektierten Lichts und mindestens eine Leuchte umfasst, welche zur Emission von weißem Licht mit einstellbarer Farbtemperatur eingerichtet ist.
-
Aus
EP 2 219 421 A1 ist ein Verfahren zur Regelung der Farbtemperatur des von der Leuchte emittierten weißen Lichts bekannt, bei dem eine Fläche von der Leuchte beleuchtet wird und bei dem das von der Fläche reflektierte Licht zur Regelung einer als Führungsgröße (Sollwert) vorgegebenen Farbtemperatur benutzt wird.
-
Bei der Beleuchtung von farbigen Objekten ist es bekannt, dass die Intensität des von der Leuchte emittierten Lichts in dem Spektralbereich erhöht wird, welcher von dem farbigen Objekt besonders stark reflektiert wird. So wird beispielsweise Fleisch mit weißem Licht beleuchtet, bei welchem die Intensität im roten Spektralbereich bei 600 bis 640 Nanometer hoch ist. Zur Beleuchtung von Backwaren wäre hingegen die Intensität des weißen Lichts im gelben Spektralbereich erhöht. Die Farbe des Objekts erscheint dadurch bunter, brillanter beziehungsweise farbtiefer. Die Leuchten werden also so betrieben, dass weißes Licht mit einer der Farbe des Objekts entsprechenden Spektralverteilung emittiert wird. Eine solche Einstellung ist in der Regel bereits bei der Herstellung der Leuchten einzustellen und kann für den Benutzer nur mit großem Aufwand geändert werden. Darüber hinaus ist es wünschenswert, dass sich die spektrale Verteilung des weißen Lichts automatisch auch an in ihrem Farbton nur leicht unterscheidenden Objekte automatisch anpasst, so dass die Leuchte nicht auf einige wenige zu beleuchtende Objektfarben voreingestellt ist.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die mit Bezug zum Stand der Technik geschilderten Probleme zu lösen und insbesondere ein Leuchtensystem anzugeben, mit dem sich die spektrale Verteilung des weißen Lichts automatisch an die Farbe des zu beleuchtenden Objekts anpasst, auch wenn sich die Farbtöne verschiedener Objekte nur leicht unterscheiden.
-
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Leuchtensystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen des Leuchtensystems sind in den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben, wobei einzelne Merkmale der vorteilhaften Weiterbildungen in technisch sinnvoller Weise beliebig miteinander kombinierbar sind.
-
Gelöst wird die Aufgabe insbesondere durch ein eingangs genannten Leuchtensystem, das eine mit der mindestens einen Leuchte und dem Sensor verbundene Steuerung, wobei die Steuerung zur Durchführung der folgenden Schritte eingerichtet ist:
- a) Erfassen des von zumindest einem Teilabschnitt des Objekts reflektierten Lichts,
- b) Bestimmen eines Farb-Wertes, insbesondere eines RGB-Wertes des erfassten Lichts,
- c) Umrechnen des bestimmten Farb-Wertes, insbesondere des RGB-Wertes in eine dem Farb-Wert zugehörige Farbtemperatur,
- d) Einstellen der Leuchte, so dass die Leuchte weißes Licht mit der in Schritt c) errechneten Farbtemperatur emittiert.
-
Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken also vor, dass die Farbe des Objekts dazu herangezogen wird, eine die Farbe am besten repräsentierende Farbtemperatur von weißem Licht zu berechnen und anschließend die Leuchte so zu betreiben, dass weißes Licht mit der berechneten Farbtemperatur emittiert wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass derjenige spektrale Bereich des weißen Lichts eine relativ hohe Intensität aufweist, welcher von dem Objekt am stärksten reflektiert wird. Wenn also das von der Leuchte bestrahlte Objekt ausgetauscht wird, kann die spektrale Verteilung des von der Leuchte emittierten weißen Lichts einfach insbesondere auch automatisch angepasst werden. Da der bestimmte Farbwert des Objektes in eine Farbtemperatur umgerechnet wird, ist auch bei einer nur leichten Veränderung einer Farbe eines Objektes eine kontinuierliche Anpassung der spektralen Verteilung des weißen Lichts gegeben. Für die Änderung der Farbtemperatur des emittierten Lichts muss also nicht auf vorgespeicherte Farbtemperaturwerte zugegriffen werden, die jeweils einer Gruppe von RGB-Werten zugeordnet sind, so dass einerseits eine Fehlzuordnung vermieden wird und andererseits eine wesentlich feinere Abstimmung der spektralen Verteilung des weißen Lichts auf die Farbe des Objektes möglich ist.
-
Der Sensor ist insbesondere so eingerichtet, dass die Intensitätsverteilung von drei Grundfarben erfasst wird, aus denen der RGB-Wert des erfassten Lichts bestimmt werden kann. Der Sensor kann insbesondere eine Kamera sein, die eine Vielzahl von Pixeln aufweist. Zur Bestimmung des für die Umrechnung benötigten RGB-Wertes kann der RGB-Wert eines einzelnen Pixels herangezogen werden; es kann aber auch ein gemittelter RGB-Wert einer Vielzahl von Pixeln herangezogen werden. Zudem ist es möglich, einen gemittelten RGB-Wert aller Pixel zur Umrechnung heranzuziehen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Benutzer diejenigen Pixel auswählt, die zur Bestimmung des RGB-Wertes herangezogen werden sollen. Somit ist es auch möglich, dass mit nur einem Sensor das von mehreren Objekten reflektierte Licht erfasst wird und für jedes Objekt ein RGB-Wert bestimmt wird. In diesem Zusammenhang ist es insbesondere vorgesehen, dass mehrere Leuchten vorgesehen sind, denen jeweils ein Objekt zuordenbar ist, wobei mit dem einen Sensor das reflektierte Licht der mehreren Objekte erfassbar ist und für jedes Objekt ein RGB-Wert bestimmbar ist, so dass die Farbtemperatur des von den unterschiedlichen Leuchten jeweils emittierten Lichts für jedes Objekt eingestellt wird.
-
Die errechnete Farbtemperatur gilt als eingestellt, wenn der Farbort des von der Leuchte emittierten weißen Lichts innerhalb einer McAdam Ellipse mit einer Größe von kleiner als 8, bevorzugt kleiner als 4 der zugehörigen Farbtemperatur auf der Planckschen Kurve liegt.
-
Zum Umrechnen des bestimmten Farbwertes in eine dem Farbwert zugehörige Farbtemperatur in Schritt c) kann vorgesehen sein, dass Schritt c) die folgenden Schritte umfasst:
- c1) Umwandeln eines in Schritt b) bestimmten RGB-Wertes in einen CIE-Wert, wobei in einem Schritt
- c1a) der in Schritt b) bestimmte RGB-Wert in einen Tristimuluswert eines CIE-Farbraumes und in einem Schritt
- c1b) der Tristimuluswert in eine xy-Koordinate des CIE-Farbraums umgerechnet wird und
- c2) aus dem umgewandelten CIE-Wert eine Farbtemperatur abgeleitet wird.
-
Eine solche Umrechnung erlaubt also die Umwandlung der mittels des Sensors bestimmten RGB-Werte in den CIE-Farbraum.
-
Aus dem CIE-Wert kann in Schritt c2) eine korrelierte Farbtemperatur als errechnete Farbtemperatur bestimmt werden. Insbesondere wird aus der xy-Koordinate eine korrelierte Farbtemperatur bestimmt, wobei die Leuchte anschließend so eingestellt wird, dass weißes Licht mit der Farbtemperatur emittiert wird.
-
In diesem Zusammenhang kann insbesondere vorgesehen sein, dass zum Ableiten einer Farbtemperatur aus dem umgewandelten CIE-Wert in Schritt c2) die Juddsche Gerade bestimmt wird, auf die der umgewandelte CIE-Wert insbesondere die xy-Koordinate liegt, wobei mittels der Juddschen Gerade die Farbtemperatur errechnet wird. Die Juddschen Geraden schneiden die Plancksche Kurve im CIE-Diagramm, so dass für einen Farbort im CIE-System eine Juddsche Gerade bestimmt werden kann, auf die der Farbort liegt. Die errechnete Farbtemperatur ist dann die Farbtemperatur, an der die Juddsche Gerade die Plancksche Kurve schneidet.
-
Wenn es nicht möglich ist, eine Farbtemperatur aus dem CIE-Wert zu berechnen, so kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit eines maximalen Grundfarbenwertes des RGB-Wertes eine vorgegebene Farbtemperatur des weißen Lichts eingestellt wird. Wenn eine Berechnung keine Farbtemperatur ergibt, so wird weißes Licht mit einer vorbestimmten Farbtemperatur emittiert, wobei die Farbtemperatur davon abhängt, welcher der drei Grundfarben des RGB-Wertes am größten ist. Wenn beispielsweise der Rot-Wert des RGB-Wertes am größten im Vergleich zu den anderen beiden Werten ist, so wird eine Farbtemperatur von kleiner als 2800 K, bevorzugt kleiner als 2200 K und/oder besonders bevorzugt die minimal einstellbare Farbtemperatur der Leuchte eingestellt. Ist hingegen der Blau-Wert des RGB-Wertes am höchsten, so wird insbesondere eine Farbtemperatur des weißen Lichts von mehr als 6500 K, bevorzugt mehr als 7200 K und besonders bevorzugt die maximal einstellbare Farbtemperatur der Leuchte eingestellt. Ist hingegen der Grün-Wert des RGB-Werts vergleichsweise am größten, so wird eine Farbtemperatur zwischen 3000 K und 5000 K, bevorzugt zwischen 3500 und 4500 K und besonders bevorzugt zwischen 3800 K und 4200 K eingestellt. Wenn zwei Werte des RGB-Wertes gleich groß sind oder der RGB-Wert nicht plausibel ist, so wird eine Farbtemperatur zwischen 2600 K und 3400 K, bevorzugt zwischen 2800 K und 3200 K eingestellt.
-
Das Leuchtensystem umfasst insbesondere mehrere jeweils weißes Licht mit einstellbarer Farbtemperatur emittierende Leuchten, wobei die Farbtemperatur des jeweils emittierten weißen Lichts unabhängig von der Farbtemperatur der anderen Leuchten einstellbar ist. Die Leuchten des Leuchtensystems umfassen insbesondere jeweils drei LEDs, wobei bevorzugt eine erste LED Licht mit einer dominanten Wellenlänge im blauen Spektralbereich, insbesondere mit einer dominanten Wellenlänge zwischen 380 nm bis 480 nm, eine zweite LED Licht mit einer dominanten Wellenlänge im roten Spektralbereich, insbesondere mit einer dominanten Wellenlänge von 600 nm bis 640 nm und eine dritte LED mintfarbenes Licht emittiert, wobei der Farbort des mintfarbenen Lichts insbesondere innerhalb des von den folgenden vier xy-Koordinaten aufgespannten Vierecks im CIE-Diagramm angeordnet ist: (0,4000; 0,4500), (0,4500; 0,5400), (0,3900; 0,6000) und (0,3300; 0,4800), bevorzugt innerhalb des von den folgenden xy-Koordinaten aufgespannten Vierecks: (0,3900; 0,5940), (0,3900; 0,5640), (0,3720 0,5290) und (0,3720; 0,5590).
-
Die Leuchten sind dabei so eingerichtet, dass die Farbtemperatur des weißen Lichts zumindest zwischen 3000 K und 6000 K, bevorzugt zwischen 2500 K und 7000 K und besonders bevorzugt zwischen 2000 K und 8000 K einstellbar ist und dass der Farbwiedergabeindex über den gesamten einstellbaren Farbtemperaturbereich größer als 85, bevorzugt größer als 90 ist. Somit ist es möglich, über einen großen Farbtemperaturbereich für einen sehr großen Farbbereich weißes Licht zu emittieren, dessen spektrale Verteilung an die jeweilige Farbe des Objektes angepasst ist, so dass diese brillant wiedergegeben werden.
-
Für die Initiierung des Leuchtensystems kann vorgesehen sein, dass das von dem Umgebungslicht reflektierte Licht des Objekts erfasst wird und dass auf Basis des so bestimmten RGB-Wertes die Farbtemperatur errechnet wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass bei der Initiierung des Leuchtensystems weißes Licht mit einer vorgegebenen Farbtemperatur von beispielsweise 3500 K emittiert wird und auf Basis des dann von dem Objekt reflektierten Lichts der RGB-Wert bestimmt und in eine Farbtemperatur umgerechnet wird. Die Steuerung kann auch als Regelsystems eingesetzt werden, so dass die Schritte a) bis d) wiederholend durchgeführt werden, bis sich die errechnete Farbtemperatur nicht mehr ändert.
-
Die Erfindung und das technische Umfeld werden anhand der Figur beispielhaft erläutert.
-
Die Figur zeigt ein Leuchtensystem mit drei Leuchten 3, die jeweils ein Objekt 2 beleuchten. Das Leuchtensystem umfasst ferner einen als Kamera ausgebildeten Sensor 1 und eine mit den Leuchten 3 und dem Sensor 1 verbundene Steuerung 4. Mit dem Sensor 1 wird das von den Objekten 2 reflektierte Licht erfasst, wobei über das erfasste Licht jeweils ein RGB-Wert für jedes Objekt 2 bestimmt wird. Aus diesem RGB-Wert errechnet die Steuerung 4 eine Farbtemperatur und stellt die jeweilige Leuchte 3 so ein, dass diese weißes Licht mit der errechneten Farbtemperatur emittiert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Sensor
- 2
- Objekt
- 3
- Leuchte
- 4
- Steuerung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
