EP2375870B1 - Verfahren und System zur Lichtsteuerung - Google Patents

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EP2375870B1
EP2375870B1 EP11161310.5A EP11161310A EP2375870B1 EP 2375870 B1 EP2375870 B1 EP 2375870B1 EP 11161310 A EP11161310 A EP 11161310A EP 2375870 B1 EP2375870 B1 EP 2375870B1
Authority
EP
European Patent Office
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illumination
color
luminaire
setpoint
daylight
Prior art date
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EP11161310.5A
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English (en)
French (fr)
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EP2375870A3 (de
EP2375870A2 (de
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Günther SEJKORA
Günther Johler
Jens Beecken
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Zumtobel Lighting GmbH Austria
Original Assignee
Zumtobel Lighting GmbH Austria
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H05B45/22—Controlling the colour of the light using optical feedback
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H05B45/24—Controlling the colour of the light using electrical feedback from LEDs or from LED modules

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling at least one light source for achieving illumination with a desired color or color temperature. Furthermore, the present invention relates to a corresponding light control system for carrying out the method according to the invention.
  • a certain area for example, the surface of a table or a wall area appear in a particular color or with a desired color temperature
  • the ultimately resulting illumination in the area does not depend solely on the used and controllable light source but also influenced by other factors.
  • the influence of the daylight entering through windows is relatively large and can lead to the illumination ultimately resulting in the area deviating significantly in terms of its color or color temperature from the light emitted by the light source or lamp. So it is Corrective actions required to take into account the influence of daylight.
  • the WO 96/28956 also teaches the control of the color temperature of a light source. This is done on the basis of predetermined parameters, which result from the day of the year and the average daylight for that day of the year.
  • the disadvantage is that although the color temperature is not the color location is determined. It is also disadvantageous that the luminous flux is not regulated. Also, for example, due to a cloudy sky, the illuminated object may appear in a color other than the desired one. In addition, the daylight depends on the latitude and longitude, which is also not taken into account.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a novel way to control the light output of a luminaire, in which in a fast and reliable manner in a field lighting with a desired color or color temperature is achieved, the above-described transient response is largely suppressed.
  • the inventive method is characterized by the fact that no control is carried out in the classical sense but instead suitable control values for the luminaire are calculated.
  • suitable control values for the luminaire are calculated.
  • the influence of the natural daylight is first calculated and, based on this, a suitable control value for the luminaire is calculated and transmitted to it.
  • the current actual value of the illumination is again first determined. Based on this, however, supplementary information is taken into account in order to determine a suitable light output by calculation. As a result, the previously described transient response can be suppressed.
  • the above-mentioned steps can be repeated again. In this case, a correction would then be made in a further step.
  • these cycles could be repeated in any number. However, after one or two cycles, usually the resulting illumination only slightly deviate from the specified value.
  • the influence of daylight is taken into account by emitting a light corresponding to a color locus which differs from the desired color locus.
  • By mixing between daylight and artificial light ultimately results in a lighting that corresponds to the desired color location.
  • the light output of the light source has to be modified with regard to the color of the daylight.
  • the problem may now arise that not at the same time lighting with the desired color and desired intensity can be obtained.
  • this will be the intensity of the illumination since the brightness is usually more relevant than the color.
  • the inventive method is not limited to a single light source but can of course be extended to a variety of light sources.
  • FIG. 1 Shown is a room 100 in which a table 105 with a work surface 106 is located.
  • An illumination of the room 100 and in particular of the work surface 106 is carried out with the help of arranged on the ceiling of the room 100 lights 107-109, which are variable in terms of their light output. In particular, there is the possibility of intensity and to change the color of the emitted light.
  • the control of the three lights 107-109 takes place via a control unit 110.
  • the working surface 106 of the table 105 is also influenced by the natural daylight, which can enter the room 100 through a window 101.
  • a blind 102 At the window 101 is a blind 102, over which the influence of daylight can be reduced.
  • complete suppression of daylight is often undesirable.
  • control unit 110 must adjust the light output of the lights 107-109 such that the resulting mixed light consisting of the artificial light and the outside light has the desired color location. This is done in the context of the method according to the invention, which will be described in more detail below.
  • the light control system has a sensor 120, which is arranged, for example, on the ceiling of the room 100.
  • the position of the sensor 120 may also be changed, but substantially, the sensor 120 is capable of determining the intensity and color location of the illumination present on the table surface 106. This information is transmitted from the sensor 120 to the control unit 110.
  • FIG. 3a shows the sequence of the method according to the invention.
  • FIG. 3b shows the resulting adjustment of the illumination to the desired color location compared to a classic scheme.
  • the vertical axis characterizes a color parameter of the light.
  • the color of the light output is determined only by a single parameter. In the present case, it could be, for example, the color temperature.
  • the illumination has a color temperature T.
  • the inventive method consists of several individual steps, which in FIG. 3a are shown and explained below.
  • a first step 10 the current color location of the illumination present on the table surface 106 is first determined with the aid of the sensor 120.
  • step 11 the intensity and the color location of the light emitted by the lights are determined. This can be done on the basis of the known current control values for the lights, which allow a conclusion on the emitted light.
  • control unit 110 determines how high the proportion of daylight is. In particular, the color location of the daylight is determined. Based on this, control values for the luminaires are then calculated in a further step 13, which arithmetically suitable for causing illumination of a table surface 106 when the artificial light is mixed with the daylight, which corresponds to the desired value T with respect to its color temperature. These control values are then transmitted to the luminaires.
  • FIG. 3b The result of this procedure can FIG. 3b be removed.
  • the set values to the lamp at the time t 1 In contrast to the continuous adjustment in the frame of the scheme is to be transmitted the set values to the lamp at the time t 1, so that directly receive a light with the color temperature value T. 1 Ideally, this already largely corresponds to the desired value T.
  • step 14 Due to thermal changes of the light sources or aging phenomena, however, the case may arise that the resulting color temperature value T 1 deviates from the desired value T. This will be checked in step 14. Should it be determined that the deviation exceeds a predetermined limit, steps 11-13 are repeated (the current color actual value is already known due to the control in step 14). At the time T 2 , in turn, new control values are transferred to the lights, and the optimized color temperature value T 2 now results. This cycle could be repeated many times. Usually, however, it will already be after or Two steps result in a lighting that corresponds largely to the desired lighting. If, therefore, it is determined in step 14 that the resulting illumination within a predetermined limit has the desired color temperature value, the method is ended.
  • the artificial light is selected in a targeted manner such that it compensates the influence of daylight in a suitable manner.
  • a tungsten light is required, which leads to the desired color, but ultimately leads to a lighting with insufficient brightness.
  • the intensity of the illumination is preferably given a higher priority and then the color is adjusted as well as possible.
  • a control system will be explained schematically, which is preferably used for carrying out the method according to the invention.
  • This brings advantages in particular when several areas of the room are to be illuminated in different ways. Basically, this would require several individual sensors that record and evaluate the respective area.
  • the system according to FIG. 4 is characterized by the fact that in turn only a single sensor unit is used.
  • This provided with the reference numeral 120 sensor unit comprises an imaging digital sensor 21 with associated optics 22, means for processing the image data 23 and in particular a unit 24, which analyzes the image data and generates based on control information, which provides information about the intensity and the individual areas Color of the present lighting included.
  • individual sections of the sensor 21, which may be formed for example by an RGB CCD sensor, detected, analyzed and evaluated. These respective areas would be the Areas correspond, which would have to be monitored by small sensors when using classical sensors.
  • the information captured by the sensor unit 120 is then transmitted to the control unit 110, which takes into account this information in the manner described above and generates the control values for the lamps based thereon. Desired setpoint values for the illumination can be input via corresponding operating devices or input devices 111, which are coupled to the control unit 110.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern mindestens einer Lichtquelle zum Erzielen einer Beleuchtung mit einer gewünschten Farbe bzw. Farbtemperatur. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Lichtsteuersystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die fortschreitende Entwicklung von Lichtquellen führt dazu, dass immer mehr Möglichkeiten bestehen, die Beleuchtung eines Bereichs oder einer Fläche in verschiedenster Art und Weise zu beeinflussen. Während früher in erster Linie eine Veränderung der Helligkeit durchgeführt wurde, besteht nunmehr auch die Möglichkeit, Einfluss auf die Farbe der Beleuchtung zu nehmen. Möglich wurde dies zunächst durch die Verwendung von entsprechenden Farbfiltern, welche den Lichtquellen zugeordnet waren. Mittlerweile werden allerdings immer öfter LEDs als Lichtquellen verwendet, welche eine deutlich komfortablere Beeinflussung der Farbabgabe ermöglichen. Es sind zwischenzeitlich LEDs in den verschiedensten Farben erhältlich, wobei die Möglichkeit besteht, durch die Kombination unterschiedlicher Farben Licht nahezu eines jeden beliebigen Farbtons zu erzielen. Insbesondere sogenannte RGB-Lichtquellen kommen zum Einsatz, bei denen die LEDs Licht in den Farben Rot, Grün und Blau emittieren. Darüber hinaus wird oftmals zusätzlich als weitere Grundfarbe auch noch Gelb verwendet, da hierdurch insbesondere die Erzeugung sogenannten Weißlichts, also von Licht, das für einen Betrachter als weiß empfunden wird, optimiert werden kann.
  • Soll nunmehr ein bestimmter Bereich, beispielsweise die Oberfläche eines Tischs oder ein Wandbereich in einem bestimmten Farbton bzw. mit einer gewünschten Farbtemperatur erscheinen, so ist zu berücksichtigen, dass die letztendlich resultierende Beleuchtung in dem Bereich nicht ausschließlich von der verwendeten und ansteuerbaren Lichtquelle abhängt sondern auch durch andere Faktoren beeinflusst wird. Insbesondere der Einfluss des durch Fenster eintretenden Tageslichts ist verhältnismäßig groß und kann dazu führen, dass die in dem Bereich letztendlich resultierende Beleuchtung hinsichtlich ihrer Farbe oder ihrer Farbtemperatur deutlich von dem von der Lichtquelle bzw. Leuchte abgegebenen Licht abweicht. Es sind also Korrekturmaßnahmen erforderlich, mit denen der Einfluss des Tageslichts berücksichtigt werden kann.
  • Denkbar wäre in diesem Zusammenhang, einen Sensor auf den zu beleuchtenden Bereich zu richten und hierdurch den tatsächlich vorliegenden Farbton zu bestimmen. Diese Information kann dann an eine Steuereinheit übermittelt werden, welche im Sinne einer Regelung die Lichtabgabe der Leuchte solange verändert, bis letztendlich der gewünschte Farbton bzw. die gewünschte Farbtemperatur erhalten wird.
  • Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist allerdings, dass derartige Regelungsverfahren zu einem Einschwingverhalten führen, welches dazu führt, dass vor Erreichen des gewünschten Farbtons zunächst starke Veränderungen stattfinden. Diese werden oftmals als störend empfunden und sollten dementsprechend vermieden werden.
  • In der EP 1 988 752 A1 wird beschrieben, wie das von einem LED-Modul abgegebene Licht auf einen vorgegebenen Wert, d. h, einen vorgegebenen Farbort (engl. chromaticity) geregelt wird. Dies geschieht mittels einer Rückkoppelschleife. Dabei wird mit einem Sensor ausschließlich das von dem LED-Modul abgegebene Licht analysiert. Daraus wird ermittelt, wie die einzelnen LEDs gestromt werden müssen, um zu dem vorgegebenen Farbort zu gelangen. Nachteilig ist zum einen, dass auf diese Weise ausschließlich der Farbort, nicht aber der Lichtstrom geregelt wird. Zum anderen wird eine LED üblicherweise eingesetzt, um einen Gegenstand zu beleuchten. Die Farbe, in der der Gegenstand erscheint wird in der Praxis aber nicht nur durch das Kunstlicht sondern auch durch das Tageslicht und andere Störquellen beeinflusst. Dies wird in der EP 1 988 752 A1 nicht berücksichtigt.
  • Die WO 96/28956 lehrt ebenfalls die Regelung der Farbtemperatur einer Lichtquelle. Dies geschieht auf Basis von vorbestimmten Parametern, die sich aus der dem Tag des Jahres und dem mittleren Tageslicht zu diesem Tag des Jahres ergeben. Nachteilig ist, dass zwar die Farbtemperatur nicht aber der Farbort bestimmt wird. Auch ist nachteilig, dass der Lichtstrom nicht geregelt wird. Auch kann z.B. aufgrund eines bedeckten Himmels der beleuchtete Gegenstand in einem anderen als dem gewünschten Farbton erscheinen. Zusätzlich hängt das Tageslicht von der geographischen Länge und Breite ab, was ebenfalls nicht berücksichtigt wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Möglichkeit zum Steuern der Lichtabgabe einer Leuchte anzugeben, bei der in schneller und zuverlässiger Weise in einem Bereich eine Beleuchtung mit einer gewünschten Farbe oder Farbtemperatur erzielt wird, wobei das oben geschilderte Einschwingverhalten weitestgehend unterdrückt wird.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Lichtsteuersystem gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass keine Regelung im klassischen Sinne durchgeführt wird sondern stattdessen geeignete Stellwerte für die Leuchte berechnet werden. Hierbei wird zunächst der Einfluss des natürlichen Tageslichts berechnet und darauf basierend dann ein geeigneter Stellwert für die Leuchte berechnet und an diese übermittelt.
  • Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren zum Steuern mindestens einer Leuchte zum Erzielen einer Beleuchtung mit einer gewünschten Farbe oder Farbtemperatur vorgeschlagen, welches die folgenden Schritte aufweist:
    1. a) Ermitteln des aktuellen Farborts einer in einem zu beleuchtenden Bereich vorliegenden Beleuchtung;
    2. b) Berechnen der Intensität und des Farborts des von der Leuchte abgegebenen Lichts auf Basis des aktuellen Stellwerts der Leuchte;
    3. c) Berechnen des Einflusses des natürlichen Tageslichts auf Basis der inden Schritten a) und b) erhaltenen Informationen;
    4. d) Berechnen und Übermitteln eines Stellwerts für die Leuchte, wobei der Stellwert dazu geeignet ist, bei Mischung des von der Leuchte abgegebenen Lichts mit dem Tageslicht eine Beleuchtung mit einer Farbtemperatur zu erzielen, die im Wesentlichen einem vorgegebenen Sollwert entspricht.
  • Zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also wiederum zunächst der aktuelle Istwert der Beleuchtung ermittelt. Darauf basierend werden allerdings dann ergänzende Informationen berücksichtigt, um eine geeignete Lichtabgabe rechnerisch zu bestimmen. Hierdurch kann das zuvor geschilderte Einschwingverhalten unterdrückt werden.
  • Sollte die Abweichung der resultierenden Beleuchtung von dem gewünschten Farbort eine vorgegebene Grenze überschreiten, können die oben genannten Schritte nochmals wiederholt werden. In diesem Fall würde dann also in einem weiteren Schritt eine Nachkorrektur vorgenommen werden. Theoretisch könnten diese Zyklen in beliebiger Anzahl wiederholt werden. Allerdings wird nach ein oder zwei Zyklen in der Regel die resultierende Beleuchtung nur noch unwesentlich von dem vorgegebenen Sollwert abweichen.
  • Grundsätzlich wird der Einfluss des Tageslichts dadurch berücksichtigt, dass die Leuchte ein Licht entsprechend einem Farbort abgegeben wird, welcher von dem gewünschten Farbort abweicht. Durch die Vermischung zwischen Tageslicht und künstlichem Licht allerdings ergibt sich dann letztendlich eine Beleuchtung, die dem gewünschten Farbort entspricht. Es muss also die Lichtabgabe der Lichtquelle im Hinblick auf die Farbe des Tageslichts modifiziert werden. Hierbei kann sich nunmehr das Problem ergeben, dass nicht gleichzeitig eine Beleuchtung mit gewünschter Farbe und gewünschter Intensität erhalten werden kann. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, einem der beiden Parameter eine erhöhte Priorität zuzuweisen. Üblicherweise wird dies die Intensität der Beleuchtung sein, da die Helligkeit in der Regel eine größere Relevanz besitzt als die Farbe. Alternativ hierzu würde allerdings auch die Möglichkeit bestehen, in einem derartigen Fall den Einfluss des Tageslichts zumindest teilweise zu reduzieren, was beispielsweise durch den Einsatz von Jalousien oder dergleichen erfolgen kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf eine einzige Lichtquelle beschränkt sondern kann selbstverständlich auf eine Vielzahl von Lichtquellen ausgeweitet werden.
  • Ferner wird erfindungsgemäß ein Lichtsteuersystem zum Erzielen einer Beleuchtung mit einer gewünschten Farbtemperatur vorgeschlagen, welches aufweist:
    • eine Leuchte, deren Lichtabgabe hinsichtlich der Intensität und des Farborts veränderbar ist;
    • Sensormittel zum Erfassen des aktuellen Farborts einer in einem zu beleuchtenden Bereich vorliegenden Beleuchtung und
    • eine Steuereinheit, welche dazu ausgebildet ist, die Intensität und den Farbort des von der Leuchte abgegebenen Lichts zu bestimmen, darauf basierend den Einfluss des natürlichen Tageslichts zu berechnen und einen Stellwert für die Leuchte zu berechnen und zu übermitteln, wobei der Stellwert dazu geeignet ist, bei der Mischung des von der Leuchte abgegebenen Lichts mit dem Tageslicht eine Beleuchtung mit einer Farbtemperatur zu erzielen, die im Wesentlichen einem vorgegebenen Sollwert entspricht.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Figuren 1 und 2
    schematisch die Ansichten eines Raums, bei dem das erfindungsgemäße Steuerungskonzept zum Einsatz kommen soll;
    Figur 3a
    den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens;
    Figur 3b
    ein Schema zur Verdeutlichung der Vorgehensweise bei der erfindungsgemäßen Lichtsteuerung und
    Figur 4
    ein zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt eingesetztes Lichtsteuersystem.
  • Anhand der Figuren 1 und 2 soll zunächst die der erfindungsgemäßen Lösung zugrunde liegende Problemstellung erläutert werden. Dargestellt ist ein Raum 100, in dem sich ein Tisch 105 mit einer Arbeitsfläche 106 befindet. Eine Beleuchtung des Raums 100 und insbesondere auch der Arbeitsfläche 106 erfolgt mit Hilfe von an der Decke des Raums 100 angeordneten Leuchten 107-109, die hinsichtlich ihrer Lichtabgabe veränderlich sind. Insbesondere besteht die Möglichkeit, die Intensität und die Farbe des abgegebenen Lichts zu verändern. Die Ansteuerung der drei Leuchten 107-109 erfolgt hierbei über eine Steuereinheit 110.
  • Neben dem Licht der Leuchten 107-109 wird die Arbeitsfläche 106 des Tischs 105 allerdings auch durch das natürliche Tageslicht beeinflusst, welches durch ein Fenster 101 in den Raum 100 einfallen kann. An dem Fenster 101 befindet sich eine Jalousie 102, über welche der Einfluss des Tageslichts reduziert werden kann. Eine vollständige Unterdrückung des Tageslichts ist allerdings oftmals nicht gewünscht.
  • Soll nun die Oberfläche 106 des Tischs 105 in einer bestimmten Farbe oder Farbtemperatur erscheinen, so muss die Steuereinheit 110 die Lichtabgabe der Leuchten 107-109 derart einstellen, dass das resultierende Mischlicht bestehend aus dem künstlichen Licht und dem Außenlicht den gewünschten Farbort aufweist. Dies erfolgt im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches nachfolgend näher beschrieben werden soll.
  • Voraussetzung des Verfahrens ist, dass Informationen über die aktuell an der Tischoberfläche 106 vorliegenden Beleuchtungsbedingungen erhalten werden. Hierfür weist das Lichtsteuersystem einen Sensor 120 auf, der beispielsweise an der Decke des Raums 100 angeordnet ist. Die Position des Sensors 120 kann auch verändert werden, wesentlich allerdings ist, dass der Sensor 120 in der Lage ist, die Intensität und den Farbort der an der Tischoberfläche 106 vorliegenden Beleuchtung zu bestimmen. Diese Informationen werden von dem Sensor 120 an die Steuereinheit 110 übermittelt.
  • Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist schematisch in Figur 3a dargestellt. Figur 3b zeigt die resultierende Anpassung der Beleuchtung an den gewünschten Farbort im Vergleich zu einer klassischen Regelung. Zur Erläuterung der Darstellung von Figur 3b sei angemerkt, dass die Horizontalachse etwa den zeitlichen Verlauf der Beleuchtung, die an der Tischoberfläche vorliegt, wiedergibt. Die Vertikalachse charakterisiert einen Farbparameter des Lichts. Zur Vereinfachung wird im vorliegenden Fall davon ausgegangen, dass die Farbe der Lichtabgabe lediglich durch einen einzigen Parameter bestimmt wird. Im vorliegenden Fall könnte es sich beispielsweise um die Farbtemperatur handeln. Es ist nun insbesondere gewünscht, dass die Beleuchtung eine Farbtemperatur T aufweist.
  • Würde zum Einstellen des Kunstlichts eine klassische Regelung vorgenommen werden, so würde sich für die resultierende Beleuchtung ein Farbverlauf ergeben, welcher der Kurve II entspricht. Erkennbar ist, dass hier die Regelung zunächst zu einer schnellen Anpassung der Farbtemperatur führt, allerdings zunächst die gewünschte Farbtemperatur T überschritten wird, was weitere Korrekturen erfordert, die letztendlich zu dem angedeuteten Einschwingverhalten führen. Die Farbe der Beleuchtung wird in diesem Fall also während des Anpassens periodisch verändert, was als unangenehm empfunden wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dies verhindert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren besteht aus mehreren einzelnen Schritten, die in Figur 3a dargestellt sind und nachfolgend erläutert werden. In einem ersten Schritt 10 wird zunächst mit Hilfe des Sensors 120 der aktuelle Farbort der an der Tischoberfläche 106 vorliegenden Beleuchtung bestimmt. Nachfolgend werden in Schritt 11 die Intensität und der Farbort des von den Leuchten abgegebenen Lichts ermittelt. Dies kann auf Basis der bekannten aktuellen Stellwerte für die Leuchten erfolgen, welche einen Rückschluss auf das abgegebene Licht zulassen.
  • Basierend auf den in den Schritten 10 und 11 erhaltenen Informationen wird dann in Schritt 12 der Einfluss des natürlichen Tageslichts berechnet. Die Steuereinheit 110 ermittelt also, wie hoch der Anteil des Tageslichts ist. Insbesondere wird auch der Farbort des Tageslichts bestimmt. Darauf basierend werden dann in einem weiteren Schritt 13 Stellwerte für die Leuchten berechnet, welche rechnerisch dazu geeignet sind, bei Mischung des Kunstlichts mit dem Tageslicht eine Beleuchtung einer Tischoberfläche 106 hervorzurufen, welche hinsichtlich ihrer Farbtemperatur dem gewünschten Wert T entspricht. Diese Stellwerte werden dann an die Leuchten übermittelt.
  • Das Ergebnis dieser Vorgehensweise kann Figur 3b entnommen werden. Im Gegensatz zu der kontinuierlichen Anpassung im Rahmen der Regelung werden also zum Zeitpunkt t1 die Stellwerte an die Leuchten übermittelt, so dass unmittelbar eine Beleuchtung mit dem Farbtemperaturwert T1 erhalten wird. Im Idealfall entspricht dies bereits weitestgehend den gewünschten Wert T.
  • Aufgrund von thermischen Veränderungen der Lichtquellen oder Alterungserscheinungen kann allerdings der Fall auftreten, dass der resultierende Farbtemperaturwert T1 von dem gewünschten Wert T abweicht. Dies wird in Schritt 14 überprüft. Sollte hierbei festgestellt werden, dass die Abweichung eine vorgegebene Grenze überschreitet, so werden die Schritte 11-13 wiederholt (der aktuelle Farb-Istwert ist aufgrund der Kontrolle in Schritt 14 ohnehin bereits bekannt). Zum Zeitpunkt T2 werden dann wiederum neue Stellwerte an die Leuchten übergeben und es ergibt sich nunmehr der optimierte Farbtemperaturwert T2. Dieser Zyklus könnte des Öfteren wiederholt werden. In der Regel wird sich allerdings bereits nach ein oder zwei Schritten eine Beleuchtung ergeben, die weitestgehend der gewünschten Beleuchtung entspricht. Wird also in Schritt 14 festgestellt, dass die daraus resultierende Beleuchtung innerhalb einer vorgegebenen Grenze den gewünschten Farbtemperaturwert aufweist, so wird das Verfahren beendet.
  • Ein Vergleich zu Kurve II im Falle einer klassischen Regelung zeigt unmittelbar, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren kein störendes Einschwingverhalten der Beleuchtung erfolgt. Die Anpassung der Beleuchtung erfolgt deutlich effektiver und schneller. Wesentlich hierbei ist, dass die geeigneten Stellwerte gezielt berechnet werden, wobei hierfür die zuvor erhaltenen ergänzenden Informationen berücksichtigt werden. Das vorliegende Beispiel wurde anhand der Anpassung der Farbtemperatur geschildert. Selbstverständlich ist das Verfahren allerdings nicht auf eine Farbtemperaturanpassung beschränkt sondern kann grundsätzlich eingesetzt werden, wenn eine Beleuchtung mit einem bestimmten Farbton, also auch außerhalb des Weißlichtbereichs erzielt werden soll.
  • Im Zuge des Verfahrens wird also das Kunstlicht in gezielter Weise derart gewählt, dass es den Einfluss des Tageslichts in geeigneter Weise ausgleicht. Es kann sich hierbei nun das Problem ergeben, dass zum Ausgleichen des Tageslichts ein Kunstlicht erforderlich ist, welches zwar zu der gewünschten Farbe führt, allerdings letztendlich zu einer Beleuchtung mit einer unzureichenden Helligkeit führt. In einem derartigen Fall wird bevorzugt der Intensität der Beleuchtung eine höhere Priorität eingeräumt und dann die Farbe so gut wie möglich angepasst. Denkbar wäre allerdings auch, den Einfluss des Tageslichts durch die Ansteuerung der Jalousie zu reduzieren.
  • Abschließend soll schematisch ein Steuersystem erläutert werden, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt zum Einsatz kommt. Dieses bringt insbesondere dann Vorteile mit sich, wenn mehrere Bereiche des Raums in unterschiedlicher Weise beleuchtet werden sollen. Grundsätzlich wären hierfür mehrere einzelne Sensoren erforderlich, die den jeweiligen Bereich erfassen und bewerten. Das System gemäß Figur 4 zeichnet sich allerdings dadurch aus, dass wiederum lediglich eine einzige Sensoreinheit zum Einsatz kommt. Diese mit dem Bezugszeichen 120 versehene Sensoreinheit weist einen bildgebenden Digitalsensor 21 mit zugehöriger Optik 22, Mittel zur Aufbereitung der Bilddaten 23 sowie insbesondere eine Einheit 24 auf, welche die Bilddaten analysiert und darauf basierend Kontrollinformationen generiert, welche für die einzelnen Bereiche Auskunft über die Intensität und Farbe der vorliegenden Beleuchtung enthalten. Hierzu werden einzelne Abschnitte des Sensors 21, der beispielsweise durch einen RGB-CCD-Sensor gebildet sein kann, erfasst, analysiert und bewertet. Diese jeweiligen Bereiche würden den Flächen entsprechen, die bei der Nutzung klassischer Sensoren jeweils durch kleine Sensoren überwacht werden müssten.
  • Die von der Sensoreinheit120 erfassten Informationen werden dann an die Steuereinheit 110 übermittelt, welche diese Informationen in der oben beschriebenen Weise berücksichtigt und darauf basierend die Stellwerte für die Leuchten generiert. Gewünschte Sollwerte für die Beleuchtung können über entsprechende Bedieneinrichtungen bzw. Eingabegeräte 111, die mit der Steuereinheit 110 gekoppelt sind, eingegeben werden.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Steuern mindestens einer Leuchte (107, 108, 109) zum Erzielen einer Beleuchtung mit einer gewünschten Farbtemperatur, aufweisend die folgenden Schritte:
    a) Ermitteln des aktuellen Farbortes einer in einem zu beleuchtenden Bereich vorliegenden Beleuchtung;
    b) Berechnen der Intensität und des Farborts des von der Leuchte (107, 108, 109) abgegebenen Lichts auf Basis des aktuellen Stellwerts der Leuchte (107, 108, 109);
    c) Berechnen des Einflusses des natürlichen Tageslichts auf Basis der in den Schritten a) und b) erhaltenen Informationen;
    d) Berechnen und Übermitteln eines Stellwerts für die Leuchte (107, 108, 109), wobei der Stellwert dazu geeignet ist, bei Mischung des von der Leuchte (107, 108, 109) abgegebenen Lichts mit dem Tageslicht eine Beleuchtung mit einer Farbtemperatur zu erzielen, die im Wesentlichen einem vorgegebenen Sollwert entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Verfahren wiederholt wird, falls die Abweichung der Farbtemperatur der sich ergebenden Beleuchtung von dem Sollwert einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Berechnen des Stellwerts eine für den Bereich vorgesehene Gesamthelligkeit der Beleuchtung Priorität genießt.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Einfluss des Tageslichts durch die Aktivierung von Blendschutz- oder Abschattungseinrichtungen, insbesondere Jalousien, zumindest teilweise reduziert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Stellwerte für mehrere Leuchten (107, 108, 109) berechnet werden.
  6. Lichtsteuersystem zum Erzielen einer Beleuchtung mit einer gewünschten Farbtemperatur, aufweisend:
    • eine Leuchte (107, 108, 109), deren Lichtabgabe hinsichtlich der Intensität und des Farborts veränderbar ist;
    • Sensormittel (120) zum Erfassen des aktuellen Farbortes einer in einem zu beleuchtenden Bereich vorliegenden Beleuchtung;
    • eine Steuereinheit (110), welche dazu ausgebildet ist:
    a) die Intensität und den Farbort des von der Leuchte (107, 108, 109) abgegebenen Lichts zu bestimmen;
    b) darauf basierend den Einfluss des natürlichen Tageslichts zu berechnen; und
    c) einen Stellwert für die Leuchte (107, 108, 109) zu berechnen und zu übermitteln, wobei der Stellwert dazu geeignet ist, bei Mischung des von der Leuchte (107, 108, 109) abgegebenen Lichts mit dem Tageslicht eine Beleuchtung mit einer Farbtemperatur zu erzielen, die im Wesentlichen einem vorgegebenen Sollwert entspricht.
EP11161310.5A 2010-04-09 2011-04-06 Verfahren und System zur Lichtsteuerung Active EP2375870B1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010003802A DE102010003802A1 (de) 2010-04-09 2010-04-09 Verfahren und System zur Lichtsteuerung

Publications (3)

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