EP2101548A2

EP2101548A2 - Beleuchtungssystem

Info

Publication number: EP2101548A2
Application number: EP09003625A
Authority: EP
Inventors: Hans-Jürgen Wilke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2009-09-16
Also published as: DE102008014143B4; EP2101548A3; DE102008014143A1

Abstract

Um ein Beleuchtungssystem mit mehreren in einer zwei- oder dreidimensionalen Struktur angeordneten Leuchtmitteln zu schaffen, das auf Umgebungsbedingungen reagiert, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass jedem Leuchtmittel mindestens ein aktiver Sensor zugeordnet ist, und jeder aktive Sensor und jedes Leuchtmittel mit mindestens einer Steuerung verbunden sind, die die Leuchtmittel in Abhängigkeit von den eingehenden Sensorsignalen eines Senders steuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem mit mehreren in einer zwei- oder dreidimensionalen Struktur angeordneten Leuchtmitteln.
Derartige Beleuchtungssysteme sind beispielsweise in Form von Anzeigetafeln zur Betrachtung wechselnder Informationen aus größerer Entfernung bekannt. Moderne elektronische Anzeigetafeln weisen eine Vielzahl bistabiler Anzeigeelemente, eins für jeden Bildpunkt auf. Als Anzeigeelemente werden zumeist Leuchtdioden als Leuchtmittel eingesetzt.
Aus der WO2006/05606 A1 ist ein Leuchtmodul bekannt, das mehrere Leuchtmittel, insbesondere LEDs, aufweist. Ein Problem von Beleuchtungen mittels LEDs besteht darin, dass produktionsbedingt der Lichtstrom trotz gleicher Produktionsbedingungen stark schwankt. Das Leuchtmodul ist in der Lage die spektrale Zusammensetzung und die entsprechende Farbtemperatur des abgestrahlten Lichts zu steuern. Zu diesem Zweck besitzt jedes Modul neben den LEDs ein Antriebs- und Steuerungssystem, ein Sensoren aufweisendes Feedback-System, ein Kühlsystem und eine Optik. Das Feedback-System umfasst beispielsweise einen optischen oder einen thermischen Sensor, der Informationen zu dem Antriebs- und Steuerungssystem überträgt, die sich auf das von den LEDs des Moduls abgestrahlte Licht beziehen. Dieser Regelkreis dient dem Zweck, die spektrale Zusammensetzung und Farbtemperatur des abgestrahlten Lichts aufrecht zu erhalten. Ferner offenbart die WO2006/056066 A1 , dass mehrere Beleuchtungsmodule in Verbindung miteinander betrieben werden können, um Licht in einer vergleichbaren Farbskala abzustrahlen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Beleuchtungssystem der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das auf Umgebungsbedingungen reagiert, insbesondere eine aktive Beeinflussung der einzelnen Leuchtmittel erlaubt.
Diese Aufgabe wird bei einem Beleuchtungssystem der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass jedem Leuchtmittel mindestens ein aktiver Sensor zugeordnet ist, jeder aktive Sensor und jedes Leuchtmittel mit mindestens einer Steuerung verbunden sind, die die Leuchtmittel in Abhängigkeit von den eingehenden Sensorsignalen steuert, im Abstand zu den aktiven Sensoren in deren Erfassungsbereich mindestens ein Sender für elektromagnetische Wellen angeordnet ist. Die Anordnung ist derat, dass von jedem Sender die Wellen in Richtung der aktiven Sensoren abgestrahlt werden können, entweder in dem die Wellen eines Senders auf sämtliche aktiven Sensoren fallen oder dass die Wellen eines Senders gezielt auf einen oder mehrere der aktiven Sensoren gerichtet werden können.
Die jedem Leuchtmittel zugeordneten aktiven und ggf. auch passiven Sensoren erfassen physikalische oder chemische Eigenschaften der Umgebung, die als Sensorsignale in der mindestens einen Steuerung in Ausgangsgrößen zur Ansteuerung der zugeordneten Leuchtmittel umgesetzt werden. Die vorzugsweise jedem Leuchtmittel räumlich zugeordneten Sensoren erfassen aufgrund ihres unterschiedlichen Anbringungsortes in der zwei- oder dreidimensionalen Struktur unterschiedliche physikalische und/oder chemische Eigenschaften mit der Folge, dass die Leuchtmittel abhängig von den Umgebungsbedingungen angesteuert werden, beispielsweise indem diese an- und ausgeschaltet, deren Helligkeit oder Abstrahlcharakteristik beeinflusst wird. Die zumindest jedem Leuchtmittel zugeordneten aktiven Sensoren lassen die Beeinflussung der Leuchtmittel des Beleuchtungssystems mit dem mindestens einem im Abstand zu den Sensoren in deren Erfassungsbereich angeordneten Sender für elektromagnetische Wellen zu.
Die in Verbindung mit den aktiven Sensoren eingesetzten Sender, auch als Senderanlage bezeichnet, sind eine Einrichtung zur Erzeugung und Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen, zu denen insbesondere Mikrowellen, Infrarotstrahlung, sichtbares Licht, UV-Strahlung, Röntgen- und Gammastrahlung gehören. Die von diesen Wellen in die aktiven Sensoren eingekoppelte Energie löst Funktionsabläufe der Steuerung und/oder Reaktionen der Leuchtmittel aus. Durch gezielte Unterbrechung der von dem Sender in Richtung der aktiven Sensoren abgestrahlten Wellen werden lediglich die nicht abgeschirmten Sensoren aktiviert und wandeln die durch die Wellen eingetragene Energie um. Die derart erzeugten Sensorsignale werden von der Steuerung sodann in den zugeordneten Leuchtmitteln umgesetzt.
Der Sender weist vorzugsweise einen Modulator zur Modulation der elektromagnetischen Wellen auf, um mit den elektromagnetischen Wellen Informationen an das Beleuchtungssystem zu übertragen, die von den Sensoren empfangen werden. Als Modulationsart kommt insbesondere eine Frequenz-, Amplituden- oder Phasenmodulation in Betracht. Sofern die Steuerung als programmierbare logische Schaltung ausgestaltet ist, kann über die modulierten elektromagnetischen Wellen sogar eine Neuprogrammierung der Steuerung erfolgen.
Wenn die Steuerung des Senders einen Modulator zur wahlweisen Erzeugung unterschiedlicher Modulationen aufweist, kann eine Bedienperson durch Auswahl der Modulation unterschiedliche Funktionsabläufe unabhängig voneinander jedoch zumindest teilweise gleichzeitig in dem Beleuchtungssystem auslösen.
Sofern der Sender Mittel zur Bündlung der elektromagnetischen Wellen aufweist, können diese gezielt auf einzelne Sensoren gerichtet werden, um beispielsweise auf dem Beleuchtungssystem zu schreiben oder zeichnen, virtuelle Schalter des Beleuchtungssystems zu aktivieren oder durch die Leuchtmittel dargestellte Symbole zu manipulieren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Leuchtmittel in einer zweidimensionalen ebenen Struktur angeordnet, die sich als flaches Objekt vorteilhaft an Wänden von Gebäuden oder auch Tragkonstruktionen anbringen lässt. Die Kontur des zweidimensionalen flachen Objekts kann zum Beispiel sternförmig sein, die Form eines Vierecks oder Kegelschnitts oder eine sonstige nahezu beliebige Form aufweisen. Eigenartige Konturen erhöhen den Aufmerksamkeitswert des Beleuchtungssystems, das vorteilhaft in öffentlichen Gebäuden zu Werbe- und Unterhaltungszwecken eingesetzt werden kann.
Die zweidimensionale flächige Struktur des Beleuchtungssystems kann in einer Ausgestaltung der Erfindung auch gekrümmt sein, um die Aufsicht auf die Oberfläche des Beleuchtungssystems bei sehr großen zweidimensionalen Strukturen zu verbessern.
Wenn die Leuchtmittel an einer dreidimensionalen Struktur angeordnet sind, weist diese eine dreidimensionale geometrische Form, zum Beispiel die Form eines Prismas, eines Polyeders, einer Kugel oder eines Kegels auf. Die dreidimensionale Struktur erlaubt die Betrachtung der Leuchtmittel von mehreren Seiten des Beleuchtungssystems, das beispielsweise als Blickfang in einem Raum aufstellbar ist.
Das Beleuchtungssystem umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Leuchtmittel um eine entsprechende Auflösung der gewünschten Darstellung zu erreichen. Zu diesem Zweck können die Leuchtmittel nach Art einer Matrix in Zeilen und Spalten, jedoch auch mit variierenden Abständen verteilt über die zwei- bzw. dreidimensionale Struktur verteilt angeordnet sein. Ein typisches Beleuchtungssystem gemäß der Erfindung weist mindestens 50 Leuchtmittel, vorzugsweise jedoch mehr als 100 Leuchtmittel auf.
Als Leuchtmittel kommen sämtliche elektrischen Betriebsmittel in Betracht, die dazu dienen, Licht zu erzeugen. Neben den traditionellen elektrischen Leuchtmitteln kommen auch moderne Leuchtmittel, insbesondere Leuchtdioden zum Einsatz.
Die Leuchtmittel können unmittelbar an der zwei- oder dreidimensionalen Struktur als Aufnahmevorrichtung befestigt sein. Vorzugsweise sind die Leuchtmittel jedoch in einer Leuchte untergebracht, die weitere Betriebsmittel enthält, um das Leuchtmittel betreiben zu können, wie insbesondere eine Aufnahmevorrichtung sowie die elektrischen Anschlusseinrichtungen. Ferner ist es in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass in der Leuchte auch der dem Leuchtmittel zugeordnete Sensor einschließlich dessen Anschlusseinrichtungen angeordnet ist.
Indem jedes Leuchtmittel Bestandteil einer Leuchte ist, lässt sich dieses insbesondere ohne Werkzeug wechseln, was in Anbetracht dessen, dass die meisten Leuchtmittel eine kürzere Lebensdauer als das Beleuchtungssystem haben, sinnvoll ist.
Aus ästhetischen Gründen sowie zur bestmöglichen Ausnutzung der Oberfläche der zwei- oder dreidimensionalen Struktur des Beleuchtungssystems weisen sämtliche Leuchten vorzugsweise eine übereinstimmende Form auf.
Um die Leuchten bzw. Leuchtmittel in der zwei- oder dreidimensionalen Struktur miteinander zu verbinden, sind diese insbesondere an einer Tragkonstruktion befestigt. Als Tragkonstruktion für eine zweidimensionale Struktur kommt beispielsweise eine Platte und für eine dreidimensionale Struktur beispielsweise ein entsprechend geformter Rahmen oder Körper in Betracht.
Ein geschlossener Bildeindruck entsteht für den Betrachter, wenn sich die Gehäuse aneinander grenzender Leuchten berühren und infolgedessen die Leuchtmittel möglichst nah aneinander heranrücken.
Die zwei- oder dreidimensionale Struktur des Beleuchtungssystems lässt sich in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ohne eine separate Tragkonstruktion realisieren, wenn aneinander grenzende Leuchten untereinander lösbar miteinander verbunden sind. Als lösbare Verbindung kommen insbesondere Formschlussverbindungen zwischen benachbarten Leuchten in Betracht.
Wie bereits eingangs erwähnt, kommen aktive bzw. passive Sensoren zur Erfassung physikalischer und/oder chemischer Eigenschaften, wie insbesondere die Temperatur, die Feuchtigkeit, der Schalldruck, die Helligkeit sowie die Zusammensetzung der Raumluft in dem Beleuchtungssystem zum Einsatz.
Kommen zusätzlich passive Sensoren zum Einsatz, ändern sich deren elektrische Eigenschaften, wie beispielsweise Widerstand, Kapazität, Impedanz abhängig von den Umgebungsbedingungen, ohne dass von außen Energie zugeführt werden muss.
Die Verwendung aktiver Sensoren erlaubt darüber hinaus die Ausbildung virtueller Bedienelemente zur Auslösung von Funktionsabläufen in der Steuerung des Beleuchtungssystems. Bei Aktivierung des virtuellen Bedienelementes kann die Steuerung beispielsweise ein in der Steuerung abgelegtes Programm initialisieren, das eine zeitliche Abfolge für das Aufleuchten von einzelnen oder mehreren Leuchtmitteln festlegt. Ein weiteres Beispiel für einen derartigen Funktionsablauf ist die Aktivierung eines über eine Schnittstelle mit dem Beleuchtungssystem gekoppelten externen Gerätes, beispielsweise einer Audioeinheit, die akustische Signale auslöst.
Die virtuellen Schalter werden vorzugsweise durch aktivierte Leuchtmittel im Bereich der den virtuellen Schalter ausbildenden Sensoren kenntlich gemacht. Die virtuellen Bedienelemente können beispielsweise herkömmliche Ein- und Ausschalter, Schiebeschalter, Drehschalter, Schieberegler sowie Drehregler durch Aktivierung der entsprechenden Leuchtmittel nachbilden. Des Weiteren können mehrere virtuelle Bedienelemente logisch miteinander verknüpft sein. Die logische Verknüpfung bewirkt, dass die Auslösung des Funktionsablaufs der Steuerung nur bei Eintritt der logischen Bedingung, insbesondere einer Und/Oder-Bedingung eintritt.
Die Steuerung weist mindestens eine I/O-Schnittstelle für die eingehenden Sensorsignale und die Ausgangsgrößen zur Steuerung der Leuchtmittel auf. Abhängig von der Art der Vernetzung kann es erforderlich sein, dass die Steuerung mehrere Eingänge für die eingehenden Sensorsignale und mehrere Ausgänge zur Steuerung der Leuchtmittel aufweist. Neben dieser vorgenannten Schnittstelle für die eingehenden Sensorsignale und die Ausgangsgrößen kann die Steuerung mindestens eine weitere Schnittstelle zum Anschluss externer Geräte oder zur Einbindung des Beleuchtungssystems in Kommunikationsnetze aufweisen. Die Sensorsignale steuern in diesem Fall nicht nur die Leuchtmittel, sondern können darüber hinaus beispielsweise eine Audioquelle aktivieren. Über die Kommunikationsschnittstelle lässt sich die Anzeige des Beleuchtungssystems, beispielsweise über das Internet, an andere Orte übertragen und dort wahrnehmbar machen.
Grundsätzlich können die Funktionen der Steuerung fest vorgegeben sein. Vorzugsweise ist die Steuerung jedoch als programmierbare logische Schaltung mit wieder verwendbarem Speicher ausgestaltet. Dies erlaubt eine Aktualisierung und/oder Änderung der Funktion / Funktionsabläufe durch Einspielen neuer Programme in die Steuerung. Als Speicher kommen beispielsweise EEROM/-Flash-Speicher in Betracht.
Eine zeitverzögerte Reaktion der Leuchtmittel des Beleuchtungssystems in Abhängigkeit von den eingehenden Sensorsignalen lässt sich erzielen, wenn die Steuerung ein Verzögerungsglied - in Form von Soft- oder Hardware - umfasst.
Die Sensoren und die Leuchtmittel sind mit der bzw. den Steuerungen des Beleuchtungssystems vorzugsweise seriell über einen Bussystem, insbesondere einen Feldbus verbunden. Diese Art der seriellen Vernetzung ist gegenüber der herkömmlichen Parallelverdrahtung wesentlich kostengünstiger, da ein deutlich geringerer Verkabelungsaufwand erforderlich ist. Neben der höheren Zuverlässigkeit bietet die Feldbus-Vernetzung die Möglichkeit von Erweiterungen und/oder Änderungen des Beleuchtungssystems durch Hinzufügung weiterer Sensoren und/oder Leuchtmittel, die an den seriellen Bus problemlos anschließbar sind.
Die herkömmliche Parallelverdrahtung eignet sich insbesondere für kleinere Beleuchtungssysteme mit einer geringeren Anzahl von Leuchtmitteln und für die kein Bedürfnis besteht, zusätzliche Leuchtmittel und/oder Sensoren zu ergänzen. Die weniger komplexe Parallelverdrahtung ist weniger störanfällig, da eine defekte Kabelverbindung zu einem Sensor bzw. Leuchtmittel nicht zu einer Betriebsunterbrechung des gesamten Beleuchtungssystems führt, wie diese bei nicht redundanten Busvernetzungen im Falle einer Busstörung auftreten kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand unterschiedlicher Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Figuren 1a, b: zeigen den prinzipiellen Aufbau eines erfin-dungsgemäßen Beleuchtungssystems,
Figuren 2a-d: zeigen unterschiedlich geformte und in einer zweidimensionalen Struktur angeordnete Leuch-ten eines erfindungsgemäßen Beleuchtungs-systems
Figuren 3a-c: zeigen unterschiedlich konturierte zweidimensionale Strukturen eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems mit verschiedenen Anordnungen der Sensoren innerhalb der Leuchten
Figur 4: zeigt ein erfindungsgemäßes Beleuchtungs-system mit einem im Abstand davon aufge-stellten Sender
Figur 5: zeigt ein Beleuchtungssystem nach Figur 4 im Betrieb
Figur 6: zeigt die von dem Sender eines Beleuchtungs-systems nach Figuren 4 und 5 abgestrahlten modulierten Signale
Figur 7: verdeutlicht die Abstrahlcharakteristik des Senders eines Beleuchtungssystems nach den Figuren 4 und 5
Figur 8: zeigt ein erfindungsgemäßes Beleuchtungs-system mit einem virtuellen Bedienelement sowie
Figur 9: zeigt ein erfindungsgemäßes Beleuchtungs-system mit einem Sender mit gebündelter Abstrahlung.

Figuren 1a, b zeigen ein Beleuchtungssystem 1 mit mehreren in einer zweidimensionalen Struktur 2 in Form einer ebenen Fläche angeordneten Leuchten 3, die jeweils ein Leuchtmittel 4 sowie ein jedem Leuchtmittel 4 zugeordneten Sensor 5 umfassen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedem Leuchtmittel 4 genau ein Sensor 5 zugeordnet. Erfindungsgemäß ist es jedoch ebenfalls möglich, dass einem Leuchtmittel 4 mehrere Sensoren 5 zugeordnet sind (vg. Figur 3); es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwingend erforderlich, dass die Sensoren 5 in der ihnen zugeordneten Leuchte 3 untergebracht sind.
Die Leuchtmittel 4 und Sensoren 5 sind im Ausführungsbeispiel nach Figur 1a über einen Feldbus 6 mit einer Steuerung 7 verbunden, die die Leuchtmittel 4 in Abhängigkeit von den Sensorsignalen steuert. Das Ausführungsbeispiel nach Figur 1b zeigt ein Beleuchtungssystem 1 mit übereinstimmender zweidimensionaler Struktur, bei dem die Leuchtmittel 4 und Sensoren 5 mittels einer Parallelverdrahtung 8 mit den Ein- bzw. Ausgängen 9 der Steuerung 7 verbunden sind.
Ferner weist die Steuerung 7 sowohl im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 a als auch 1b zwei weitere Schnittstellen 10 auf, die die Kommunikation des Beleuchtungssystems 1 mit externen Geräten und/oder Kommunikationskanälen ermöglichen.
In den Ausführungsbeispielen nach Figuren 1a, 1b weisen sämtliche Leuchten 3 eine übereinstimmende, dreieckige Form in einer unregelmäßig konturierten zweidimensionalen Struktur auf. Figuren 2a - d zeigen unterschiedlich konturierte zweidimensionale Strukturen mit runden und rechteckigen Leuchten, wobei die runden Leuchten in Figur 2a regelmäßig in Spalten und Zeilen, in Figur 2b regelmäßig jedoch zeilenweise versetzt und in Figur 2d unregelmäßig innerhalb der zweidimensionalen Struktur angeordnet sind. Figur 2c zeigt ebenfalls eine regelmäßige jedoch jeweils um 90° verdrehte Anordnung rechteckig geformter Leuchten innerhalb der zweidimensionalen Struktur 2. In den Figuren 2a - d wurde der Übersichtlichkeit halber auf die Darstellung der Sensoren verzichtet.
Abweichend von den dargestellten ebenen zweidimensionalen Strukturen können die Flächen auch gekrümmt ausgeführt sein. Darüber hinaus kommen beliebige dreidimensionale Strukturen in Betracht, an denen die Leuchten angeordnet sind.
Figur 4 zeigt das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem 1, in dem die Leuchten 3 in einer rechteckigen ebenen zweidimensionalen Struktur 2 zusammengefasst sind, wobei eine Platte 11 als Tragkonstruktion für die Leuchten 3 dient und die den Leuchten 3 zugeordneten Sensoren 12 mittig in den Leuchten angeordnet sind. Bei den Sensoren 12 handelt es sich um aktive Sensoren 12, die auf sie auftreffende Energie, beispielsweise thermische Energie oder Lichtenergie in elektrische Energie umwandeln. Insoweit benötigt das Beleuchtungssystem 1 nach Figur 4 zusätzlich einen Sender 13, der im Abstand 14 zu den Sensoren 12 in deren Erfassungsbereich angeordnet ist. Der Sender 13 beaufschlagt die aktiven Sensoren 12 mit elektromagnetischen Wellen, im dargestellten Ausführungsbeispiel mit IR(Infrarot)-Strahlung 15 eines IR-Strahlers 18. Aus der Vergrößerung V sind die zentrisch innerhalb der Leuchten 3 angeordneten aktiven IR-Sensoren 12 erkennbar.
Der Sender 13 verfügt über eine Steuerung mit einem Modulator 17, um auf die elektromagnetischen Wellen ein Nutzsignal aufzumodulieren, das in den Frequenzbereich des Senders 13 umgesetzt wird. Insoweit lassen sich von dem Sender 13 Informationen an das Beleuchtungssystem 1 übertragen, die dort von den Sensoren 12 empfangen und von einem Demodulator zurückgewonnen werden. Der Einsatz des Modulators 17 bietet den Vorteil, dass von dem Sender 13 sowohl analoge als auch digitale Signale übertragen und von den Sensoren 12 empfangen werden können.
Der in Figur 5 dargestellte IR-Strahler 18 sendet fortlaufend entsprechend Figur 6 modulierte elektromagnetische Wellen im Infrarotbereich (modulierte IR-Strahlung 23, 24) in Richtung der zweidimensionalen Struktur 2. Der Infrarotstrahler 18 verfügt beispielsweise über die in Figur 7 dargestellte Abstrahlcharakteristik 19 oder 20, die sicherstellt, dass sämtliche Sensoren 12 der zweidimensionalen Struktur 2 von den elektromagnetischen Wellen im Infrarotbereich 15 erfasst werden können. Das Kreisdiagramm in Figur 7 ist normiert auf 100 % Strahlungsintensität 21 für zwei unterschiedliche IR-Strahler 18. Kommt ein IR-Strahler 18 mit der Abstrahlcharakteristik 19 zum Einsatz, muss sich die Platte 11 innerhalb der die Abstrahlcharakteristik 19 symbolisierenden Kurve befinden. Ein IR-Strahler 18 mit der Abstrahlungscharakteristik 20 erlaubt eine breitere Platte 11 bei gleichem Abstand von dem IR-Strahler 18.
Unterbricht nun -wie in Figur 5 dargestellt- ein Gegenstand 22 oder ein Mensch die modulierte IR-Strahlung 23,24 von dem IR-Strahler 18 in Richtung der zweidimensionalen Struktur 2, trifft auf die Sensoren 12 im IR-Strahlungsschatten 25 keine IR-Strahlung 15,23,24 auf. Die im IR-Strahlungsschatten 25 liegenden Leuchten 3, sind als schwarze Punkte dargestellt.
Die nicht im Signalschatten 25 befindlichen IR-Sensoren 12 des Beleuchtungssystems 1 empfangen die modulierte IR-Strahlung 15, 23, 24 des IR-Strahlers 18, die demoduliert und zur Steuerung 7 übertragen wird. Die Steuerung 7 wertet die eingehenden demodulierten Sensorsignale sämtlicher IR-Sensoren 12 aus. Die Steuerung 7 kann insbesondere die Sensorsignale von Sensoren 12 im Infrarotsignalschatten 25 von solchen Sensorsignalen unterscheiden, die von mit IR-Strahlung bestrahlten IR-Sensoren stammen:

Sämtliche Leuchtmittel 4, auf deren IR-Sensoren 12 modulierte IR-strahlung 23,24 trifft, bleiben ausgeschaltet, also dunkel. Sämtliche im IR-Strahlungsschatten 25 befindlichen Leuchtmittel 4 werden aktiviert und leuchten in einer durch die Steuerung 7 bestimmten Weise auf. Der beispielsweise von einem Menschen erzeugte IR-Strahlungsschatten 25 löst ein von den Leuchtmitteln 4 hervorgerufenes Licht-Ereignis in gleicher Form des IR-Strahlungsschattens 25 auf der zweidimensionalen Struktur 2 aus. Der Schatten auf der zweidimensionalen Struktur entspricht in Form und Größe dem Schatten bei einem Schattenspiel, jedoch mit dem Unterschied, dass im dargestellten Ausführungsbeispiel der Schatten ausschließlich von unsichtbaren IR-Strahlen erzeugt wird und der verschattete Bereich derjenige ist, der leuchtet.
Sofern die Steuerung 7 im Ausführungsbeispiel ein Verzögerungsglied umfasst, ist die Aktivierung der im IR-Strahlungsschatten 25 angeordneten Leuchtmittel mit zeitlicher Verzögerung möglich. Nach dem Auftreffen der modulierten IR-Strahlung 23 oder 24 werden die Sensorsignale erst mit zeitlicher Verzögerung in eine Aktivierung der zugeordneten Leuchtmittel 4 umgesetzt. Ist die Verzögerungszeit des Verzögerungsgliedes beispielsweise eine Sekunde, so wird einer Person, die sich zwischen dem Infrarotstrahler 18 und der zweidimensionalen Struktur 2 hindurchbewegt, ein leuchtender, vergrößerter Schattenwurf auf der zweidimensionalen Struktur 2 folgen. Bleibt die Person in dem Strahlengang zwischen IR-Strahler und zweidimensionaler Struktur 2 stehen, bewegt sich der vergrößerte Schattenwurf noch eine Sekunde weiter, bevor er zum Stillstand kommt.

Wie bereits ausgeführt, können die Sensoren zugleich auch andere Funktionsabläufe auslösen, wie beispielsweise nacheinander einzelne oder Gruppen von Leuchtmitteln 4 gezielt aktivieren, so dass Muster auf der zweidimensionalen Struktur 2 erzeugt werden, die beispielsweise wie ein Feuerwerk oder platzende Lichtpunkte wirken. Die ausgelösten Funktionsabläufe können auch die Helligkeit, Leuchtdauer und Farben einzelner oder Gruppen von Leuchtmitteln 4 des Beleuchtungssystems beeinflussen.
Die Steuerung 7 kann auch derart programmiert sein, dass nur Veränderungen des IR-Strahlungsschattens 25 von den Leuchtmitteln 4 dargestellt werden. In diesem Fall entstehen umrissartige Lichtbilder auf der zweidimensionalen Struktur 2 des Beleuchtungssystems 1.
Figur 8 zeigt ein der Figur 4 vergleichbares Beleuchtungssystem 1 mit einem virtuellen Bedienelement 26 in der linken oberen Ecke der zweidimensionalen Struktur 2, die der Übersichtlichkeit halber ohne die einzelnen Leuchten 3 dargestellt ist. In der vergrößerten Darstellung des virtuellen Bedienelementes 26 ist erkennbar, dass dieses aus sechs Leuchten 3 mit zugeordneten IR-Sensoren 12 besteht. Die Bedienung erfolgt beispielsweise dadurch, dass innerhalb einer vorgegebenen Zeit von beispielsweise zwei Sekunden mehrfach, beispielsweise dreimal die IR-Sensoren 12 des virtuellen Bedienelementes 26 in einen IR-Strahlungsschatten des Infrarotstrahlers 18 gebracht werden. Die Erzeugung des IR-Strahlungsschattens kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine Bedienperson gezielt ihre Handfläche in den IR-Strahlengang zwischen der IR-Strahlungsquelle 18 und dem virtuellen Bedienelement 26 bringt. Um das virtuelle Bedienelement 26 auf der zweidimensionalen Struktur 2 kenntlich zu machen, können beispielsweise die den IR-Sensoren des virtuellen Bedienelementes 26 zugeordneten Leuchtmittel 4 aktiviert werden. Das virtuelle Bedienelement 26 nimmt dadurch die Gestalt eines herkömmlichen Schalters an. Erkennt die Steuerung 7 die Betätigung des virtuellen Bedienelementes 26, wird ein in einen Programmspeicher der Steuerung 7 abgelegter Funktionsablauf ausgelöst. Einzelne oder alle Leuchtmittel 4 des Beleuchtungssystems 1 werden ein- oder ausgeschaltet, ein bestimmtes Programm zur gezielten Aktivierung von Leuchtmitteln 4 wird gestartet oder über eine externe Schnittstelle der Steuerung 7 wird ein Gerät bedient.
Das im Ausführungsbeispiel nach Figur 8 durch aktivierte Leuchtmittel 4 sichtbar gemachte virtuelle Bedienelement 26 kann auch unsichtbar auf der zweidimensionalen Struktur 2 vorhanden sein, indem es nicht durch Aktivierung oder Deaktivierung von Leuchtmitteln kenntlich gemacht wird. In diesem Fall lässt sich das virtuelle Bedienelement in Suchspiele auf der Struktur 2 integrieren. Des Weiteren ist es möglich, sich auf der Struktur 2 bewegende virtuelle Bedienelemente zu erzeugen, die eine Bedienperson durch geschickte Bewegung eines Gegenstandes oder ihrer Hand in dem IR-Strahlengang bedienen muss.
Die Anordnungen nach Figuren 5 oder 8 können beispielsweise auch zur Erkennung von Mustern, Bewegungsrichtungen und - geschwindigkeiten von im IR-Strahlengang bewegten Gegenständen und/oder Personen eingesetzt werden. Insbesondere in öffentlichen Räumen, wie beispielsweise Hotelempfangshallen, Flughäfen, Bahnhöfen, Unterführungen, jedoch auch im Bereich der Unterhaltung lassen sich die Bewegungen von Personen oder Personenkollektiven erfassen und in von den Bewegungen abhängige Leuchtereignisse umsetzen.
Das Beleuchtungssystem nach Figur 9 stimmt in seinem Aufbau mit den Beleuchtungssystemen nach Figuren 5 und 8 im wesentlichen überein. Der Hauptunterschied ergibt sich daraus, dass der IR-Strahler 27 einen gebündelten IR-Strahl 28 erzeugt. Zusätzlich ist vorgesehen, dass neben dem für das menschliche Auge unsichtbaren IR-Strahl zusätzlich ein sichtbarer Lichtstrahl erzeugt wird, der über eine Sammellinse 29 gebündelt wird. Dieser zusätzliche sichtbare Lichtstrahl ist jedoch nicht zwingend erforderlich und dient lediglich dem Zweck, den auf der zweidimensionalen Struktur 2 auftreffenden Strahl des beweglich angeordneten IR-Strahlers 27 sichtbar zu machen. Die Bedienperson kann somit einen sichtbaren Lichtpunkt gezielt bewegen, um damit den unsichtbaren IR-Strahl 28 gezielt zu führen. Alternativ könnte der auftreffende IR-Strahl durch Aufleuchten der den Sensoren zugeordneten Leuchtmittel sichtbar gemacht werden.
Abhängig von dem in der Steuerung 7 hinterlegten Programm kann mit dem Infrarot-Signalstrahl 28 auf der zweidimensionalen Struktur 2 geschrieben bzw. gezeichnet werden, ein virtuelles Bedienelement angesprochen oder ein Spiel durchgeführt werden. Das in der Steuerung 7 hinterlegte Programm ist vorzugsweise so programmiert, dass der von den IR-Sensoren 12 empfangene IR-Strahl 28 durch das zugeordnete Leuchtmittel 4 sichtbar gemacht wird. Abhängig von dem Programm kann die Dauer der Lichtaussendung auf die Zeit beschränkt werden, in der der IR-Strahl den jeweiligen zugeordneten IR-Sensor 12 trifft oder durch ein Zeitglied für eine bestimmte Dauer verlängert werden, so dass sich eine temporäre Lichtspur 30 auf der zweidimensionalen Struktur 2 durch eine Folge hintereinander aktivierter Leuchtmittel 4 zeigt oder dauerhaft sein, bis sie wieder durch einen Schaltvorgang unterbrochen wird.
Wenn der Modulator 17 des Senders 13 verschieden modulierte IR-Strahlung 23,24, wie in Figuren 6a, 6b dargestellt, erzeugen kann, kann durch Auswahl der unterschiedlich modulierten IR-Strahlung 23,24 jeweils ein unterschiedlicher Funktionsablauf in der Steuerung 7 ausgewählt werden.
Alternativ ist es möglich, mehrere IR-Strahler 27 mit unterschiedlich modulierter IR-Strahlung unabhängig voneinander, jedoch gleichzeitig zum Einsatz zu bringen. In diesem Fall können mehrere Bedienpersonen gleichzeitig mit dem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem 1 interagieren.

Bezugszeichenliste

Nr.	Bezeichnung
1.	Beleuchtungssystem
2.	zweidimerisionale Struktur
3.	Leuchten
4.	Leuchtmittel
5.	Sensor
6.	Feldbus
7.	Steuerung
8.	Parallelverdrahtung
9.	Ein-/Ausgang
10.	weitere Schnittstellen
11.	Platte
12.	IR-Sensoren
13.	Sender
14.	Abstand
15.	Elektromagnetische Wellen / IR-Strahlung
16.	-
17.	Modulator
18.	IR-Strahler
19.	Abstrahlcharakteristik
20.	Abstrahlcharakteristik
21.	Strahlungsintensität
22.	Gegenstand
23.	modulierte IR-Strahlung
24.	modulierte IR-Strahlung
25.	IR-Strahlungsschatten
26.	virtuelles Bedienelement
27.	IR-Strahler
28.	IR-Strahlung (gebündelt)
29.	Sammellinse
30.	Lichtspur

Claims

Beleuchtungssystem mit mehreren in einer zwei- oder dreidimensionalen Struktur angeordneten Leuchtmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Leuchtmittel (4) mindestens ein aktiver Sensor (5,12) zugeordnet ist, jeder aktive Sensor (5,12) und jedes Leuchtmittel (4) mit mindestens einer Steuerung (7) verbunden sind, die die Leuchtmittel (4) in Abhängigkeit von den eingehenden Sensorsignalen steuert und im Abstand (14) zu den aktiven Sensoren (5,12) in deren Erfassungsbereich mindestens ein Sender (13) für elektromagnetische Wellen (15,28) angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweidimensionale Struktur (2) eben ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Leuchtmittel (4) Bestandteil einer Leuchte (3) ist
Beleuchtungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchten (3) sämtlich eine übereinstimmende Form aufweisen
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aneinandergrenzende Leuchten (3) lösbar miteinander verbunden sind
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein aktiver Sensor (5,12) in jeder Leuchte (3) angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein aktiver Sensor (5,12) als virtuelles Bedienelement (26) zur Auslösung von Funktionsabläufen der Steuerung (7) ausgebildet ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7,dadurch gekennzeichnet, dass jede Steuerung (7) mindestens eine Schnittstelle (9) für die eingehenden Sensorsignale und die Ausgangsgrößen zur Ansteuerung der Leuchtmittel (4) aufweist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (7) eine programmierbare logische Schaltung ist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (7) ein Verzögerungsglied umfasst, um die Leuchtmittel (4) und /oder weitere Schnittstelle (10) in Abhängigkeit von den eingehenden Sensorsignalen zeitverzögert anzusteuern.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (13) einen Modulator (17) aufweist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Senders (13) einen Modulator (17) zur wahlweisen Erzeugung unterschiedlicher Modulationen (23,24) aufweist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (13) Mittel zur Strahlenbündelung der elektromagnetischen Wellen (28) aufweist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (13) Mittel zur Strahlenbündelung der elektromagnetischen Wellen (28) aufweist.
Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (5,12) und die Leuchtmittel (4) über einen Bus (6), insbesondere einen Feldbus mit der Steuerung (7) verbunden sind.