EP3207763A1 - Verfahren zur ansteuerung einer led-leuchte und led-leuchte - Google Patents

Verfahren zur ansteuerung einer led-leuchte und led-leuchte

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EP3207763A1
EP3207763A1 EP15774612.4A EP15774612A EP3207763A1 EP 3207763 A1 EP3207763 A1 EP 3207763A1 EP 15774612 A EP15774612 A EP 15774612A EP 3207763 A1 EP3207763 A1 EP 3207763A1
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EP
European Patent Office
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led
light
spectrum
stk
arrangement
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EP15774612.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3207763B1 (de
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Horst-Werner Maier-Hunke
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Durable Hunke and Jochheim GmbH and Co KG
Original Assignee
Durable Hunke and Jochheim GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • 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]
    • H05B45/30—Driver circuits
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    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/46—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs disposed in parallel lines
    • 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
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source

Definitions

  • the invention relates to a method for driving an LED light, which comprises at least a first LED array and a second LED array, wherein the first LED array and the second LED array in operation light with different light spectra, d. H. with different mean color temperatures, send out. These different light spectra then mix to form a total light spectrum of the LED light.
  • An LED arrangement may consist of a single LED or several LEDs, e.g. an LED assembly comprising a plurality of LEDs to be driven together.
  • the invention relates to a corresponding LED lamp.
  • the user has the ability to change the overall light spectrum or the color temperature of the LED light and thus adapt to its current needs and / or mood by driving the various LED arrangements.
  • the proportions of the light emitted by the first LED arrangement and the second LED arrangement are controlled within the overall light spectrum of the LED arrangements in accordance with a predetermined, in particular time-of-day, circadian spectrum control curve.
  • a spectrum control curve could be such that in the morning at the start of work, the blue light component or cold light component is slowly increased in order to further assist the user during a particularly active phase in the morning, whereas at midday the blue light component is shut down again, to prepare the user for the midday rest by the biological effect of light.
  • this spectral control function is preferably a melanopically effective time-dependent, in particular circadian spectrum control curve, which can act on the melatonin household of the user visually by the light color or the blue component.
  • a temporary short-term dose variation signal preferably a dose increase signal
  • at least the first LED array is driven for a predefined dose change period, preferably dose increase period, temporarily deviating from the predetermined control curve to operate at a predetermined minimum power or proportion of the light of this first LED array within the total light spectrum of the LED arrays is a certain minimum proportion and that after expiration of the predefined dose change period, the LED arrays are driven according to a predetermined control rule so that the total light spectrum again corresponds to the predetermined spectrum control curve.
  • the respective proportions of the light of the LED arrangements are again selected so that light is emitted with the total color temperature or overall light spectrum predetermined at that time by the spectrum control function. This corresponds to a kind of superposition of the actual spectrum control function by a controller according to the temporary short-term dose change signal.
  • the first LED arrangement preferably has a light spectrum with a greater proportion of blue light than the second LED
  • the first LED array is particularly preferably a LED array. Arrangement for emitting cold white LED light and in the second LED array to an LED array for emitting warm white light. The short-term increase in cold light can provide greater suppression of melatonin output, which increases serotonin and makes the user a little more awake and fresher.
  • the first LED array radiates the warmer light
  • the second LED array emits the colder light.
  • the short-term dose change signal would have exactly the opposite effect, namely that the proportion of warm light is increased significantly for a short time. This is useful, for example, if the user decides that he would like to perform a short-term relaxation exercise, for example a meditative short-term relaxation or the like, in which an excessively high proportion of blue light could possibly interfere.
  • a short-term relaxation exercise for example a meditative short-term relaxation or the like, in which an excessively high proportion of blue light could possibly interfere.
  • the definition of which LED arrangement is the first and which the second LED arrangement is initially arbitrary.
  • Crucial is the automatic return to the preset optimized spectrum control function, in particular spectrum control curve, after the predetermined dose change period, so that especially in the first case when the blue light level is increased, the user is not overstimulated, although he actually according The optimized spectrum control function normally requires less stimulation at this time.
  • the short-term dose change signal can temporarily increase the effect of serotonin or melatonin, it will be simplified in the following, irrespective of whether temporarily a completely or relatively increased proportion of blue light for refreshment or an absolutely or relatively increased proportion of warm light is output for reassurance.
  • the predefined dose change period is accordingly referred to as "boost period” or the operating mode in which the LED light or at least the first LED arrangement is operated during the boost period as “boost mode”. designated.
  • a first boost signal in the direction of increasing the proportion of cold light to increase it in the short term, and vice versa upon receipt of a corresponding the second boost signal in the warm light direction, the proportion of warm light is increased in a reverse manner.
  • corresponding interfaces may be provided to each specify a boost signal in the desired direction.
  • a temporary calming phase could be coupled with a subsequent short refreshing phase, so that the user is more easily "awake" again.
  • An LED luminaire which is particularly preferably a desk lamp, floor lamp, wall lamp or ceiling lamp (also suspended luminaire), has at least a first LED array and at least a second LED array, wherein the first LED array and the second LED array in operation emitting light with different light spectra.
  • one of the LED assemblies e.g. B. the first LED array, cold white LED light (preferably over 5000 K, more preferably about 6500 K or above) from and another LED arrangement, eg. B. the second LED array, warm white light (preferably below 3300 K, more preferably about 2700 K or below).
  • the one LED arrangement u. a.
  • Each LED array preferably comprises a group of LEDs.
  • This LED lamp also includes a control arrangement, for example, as will be explained later, a control device or a control module in or on the lamp and possibly other control programs on hereby coupled devices, which is designed to the proportions of the first LED To control the order and the second LED array emitted light within an overall light spectrum of the LED arrays according to the predetermined spectrum control function.
  • a control arrangement for example, as will be explained later, a control device or a control module in or on the lamp and possibly other control programs on hereby coupled devices, which is designed to the proportions of the first LED To control the order and the second LED array emitted light within an overall light spectrum of the LED arrays according to the predetermined spectrum control function.
  • the control arrangement has at least one short-term dose variation interface, preferably a dose-increasing interface (hereinafter simply limiting the invention to a single key, also referred to simply as the "boost key”) and is designed such that it can be used receiving a short-term dose change signal, preferably a dose increase signal, from said short-term dose change interface at least drives said first LED array for a predefined dose change period, preferably a dose increase period, deviating from said predetermined spectrum control function is operated at a predetermined minimum power or that the proportion of light that first LED array within the total light spectrum of the LED arrays is a certain minimum proportion, and that after the predefined dose change period, the LED arrays are driven according to a predetermined control rule so that the total light spectrum again at the current time after the expiry of dose change Time span predetermined spectrum control function corresponds.
  • a dose-increasing interface hereinafter simply limiting the invention to a single key, also referred to simply as the "boost key”
  • the LED lamp can also have more than two LED arrays with different color temperatures or light spectra.
  • the control method according to the invention can be extended accordingly, for example, by providing a separate boost mode or boost for several or even each of the LED arrays, for a limited period of time, for the power of the LED in question Deviating from a preset spectrum control curve.
  • the first LED array outside the boost mode emits no light at all (ie their share of the total spectrum is zero), and the remaining total spectrum of the other LED arrays is manually or optionally according to user request according to a time-dependent spectrum - Control curve (as part of the spectrum control function) controlled.
  • the first LED arrangement is also used in "normal operation" and contributes its time-varying proportion to the light spectrum of the LED luminaire in accordance with a spectrum control curve.
  • the first LED arrangement is operated in boost mode with a maximum proportion of the total light spectrum.
  • the first LED arrangement is operated at maximum power, ie even if it is possible to dim the LED lamp, such a dimming Setting temporarily put out of action and sent a maximum dose of light of the first LED array to temporarily reduce the release of melatonin as much as possible and thereby enhance the effect of the happiness hormone serotonin.
  • the second LED arrangement is preferably switched off in boost mode or operated at least below a defined power, so that z. B. at maximum power of a first LED array with cold light at the same time only minimal warm light is emitted, eg. B. if the first LED array itself also has a spectrum share in the yellow / red area.
  • the dose variation period is preferably at most about 30 minutes, more preferably at most about 20 minutes, most preferably at most about 10 minutes.
  • the approximate "approx.” Is understood to mean that the dose change period includes, for example, a short rise time with a time constant in the range of seconds, preferably only a few seconds, in which the first LED array can be started up if an instantaneous change in color temperature or light temperature is not desired.
  • the reset after the dose change period takes place on the total light spectrum according to a predetermined control rule.
  • This basically includes
  • an immediate provision can be made, ie immediately after the expiry of the time period, a conversion to the planned at this time shares in the total spectrum according to the Spectrum control curve is done.
  • this control rule particularly preferably provides that, after the predefined dose change period has elapsed, the LED arrangements are controlled in such a way that the proportion of the light of the first LED arrangement in the total light spectrum exceeds a specific reset period, preferably at least 30 sec. is reduced until the total light spectrum again corresponds to the predetermined spectrum control curve. Ie. For example, slowly, with a time constant in the minute range, the power of the first LED arrangement is shut down again according to the given control rule and, if necessary, the power of the second LED arrangement is simultaneously raised again.
  • the invention serves to make a short-term conversion of the total light spectrum for adaptation to unexpected changes in the situation.
  • circadian spectrum control curve optimal light are delivered to the user. It then makes sense to take precautions that the user does not unconsciously override the spectrum control curve for too long a period of time by constantly switching to "boost mode.”
  • this is preferably within a predetermined range Acceptance period accepted only a certain maximum number of Kurzzeitdosisver Sungssignale, in particular dose increase signals, in which then actually deviates from the predetermined control curve control of the LED arrays.
  • the control device may preferably store at what time a short-term dose change signal takes place, and then the number of times in the time span will then be stored stored from the initial receipt of
  • the acceptance period is preferably at least four hours, more preferably at least eight hours, and most preferably at least twelve hours.
  • the maximum number of short-term dose change signals that is accepted within the acceptance period is, for example, preferably four, particularly preferably two. However, this also depends on the length of the acceptance period. In principle, it is also possible to have multiple nested acceptance periods monitor, for example, that the boost mode can not be used more than twice in four hours, but not more than four times in twelve hours.
  • a graphical user interface particularly preferably a touch display
  • the control curve can also be changed particularly preferably with the aid of the graphical user interface.
  • a simple display of the respective current value of the spectrum control curve for example in the manner of a bar chart or the like.
  • Very particular preference is given to both a simple display on an operating module, for example, directly on the lamp, and an additional optional output of the spectrum control curve on a touch display or the like.
  • a spectrum control curve and / or a short-term dose change signal from a mobile terminal or a PC, preferably wireless, are transmitted to a control device of the LED light.
  • the mobile terminal is thus temporarily a part of the control arrangement of the LED light, namely a kind of remote control.
  • a mobile terminal here is any device to understand what the user can carry with him and which has suitable storage means and a user interface and an interface for coupling to the control device of the LED light.
  • These include typical handheld devices, in particular with suitable radio interfaces or the like, such as smartphones, tablet PCs, laptops, watches, spectacles etc. with suitable functions similar to smartphones.
  • the mobile terminal or the PC only have to have suitable application software (also referred to as "app” in the following), preferably wirelessly, more preferably via a short-range radio link.
  • a mobile terminal with a suitable app can also be used to control multiple LED lights (even with one and the same spectrum control curve), e.g. B. when the user uses multiple workstations with such LED lights.
  • a near field communication element eg an NFC tag, an RFID tag or the like
  • a scan code can also be attached to the LED light.
  • a mobile terminal or PC can then be on the mobile terminal or the PC when detecting the near field communication element by the terminal automatically (possibly with a user confirmation) called and executed a suitable app, as later will be explained.
  • an operating module can also be mounted directly on the housing of the LED lamp or elsewhere in the room and connected to the LED lamp.
  • interpolation point values are preferably specified as interpolation points at different points in time, and an interpolation function is then determined on the basis of these interpolation points as the spectrum control curve.
  • an interpolation function is then determined on the basis of these interpolation points as the spectrum control curve.
  • up to 24, preferably at least twelve such bases are distributed over the day.
  • Each support point will then have a color temperature value and the respective time available. If, for example, as explained above, an app is used on a smartphone in order to determine or change the spectrum control curve, it is sufficient, for example, only these interpolation points to the control device, for example to the integrated in the LED lamp control module or with it firmly connected control module to convey.
  • the color temperature value as well as the distance of the interpolation point to the next can be transmitted as a value pair per support point.
  • the spectrum control curve could also be transmitted by the control device on the side of the LED light only in the form of a list of points to the app of the terminal, if the spectrum control curve is generated or changed in the control device.
  • the current interpolation function Is z. If, for example, this interpolation function is a polynomial of the nth degree, then the associated coefficients of the polynomial can be stored in the LED luminaire-side control device in addition to the interpolation points, so that the current value of the spectral value to be set in a very simple manner Control curve can be found and adjusted. For this purpose, the LED luminaire-side control device can perform its own time measurement with its own clock in the control device.
  • a change in the spectrum control curve on a graphical user interface may be particularly preferably added and / or removed and / or moving bases.
  • a graphical user interface eg, a touch display
  • Both the app and possibly the LED lights side control device can be set up for this purpose.
  • the displacement of the support points can be particularly preferably two-dimensional, d. H. a vertex can be moved both in color temperature direction and in time direction. Adding, removing, or moving such a vertex automatically results in a new interpolation function being determined as the new spectrum control curve.
  • the list of bases or at least the changed bases is again transmitted to the LED lights side controller, which then z.
  • the interpolation function also recalculated and deposited new coefficients.
  • the spectrum control curve is locally modified at least temporally.
  • This local modification is at least partially automated in a subsequent re-run of the spectrum control curve, for example the next day. taken into account.
  • This is independent of whether a base of the curve is newly generated, removed or moved or whether, for example, just the current color value manually, for example, on an operating module of the LED light, z. B. using a color controller, using a voice control on the control module or the app, etc. is changed directly by the user.
  • the term "manual" is not to be understood that the user performs the re-adjustment by hand, but that the local modification of the spectrum control curve is not automatic, but targeted by the user for a specific, preferably current, time or In the end, such a change usually causes the spectrum control curve to be modified locally, unless the user makes it very clear through appropriate inputs to the user interface that he / she no longer Control curve, but instead wants to set manually a color temperature value fixed.
  • Such automatic consideration of a local modification in the subsequent passage of the spectrum control curve, for example, by this local modification is suitably stored, for. B. by changing the base list, causes the control with the spectrum control curve is in some way adaptive. For example, each time (manually) the light color is changed by the user during the control with a spectrum control curve, the reuse of the spectrum control curve may deposit a change in the spectrum control curve such that the manually adjusted variation of the Color spectrum, for example, about 30% (or another share) is taken over. If the user carried out the same modification three times in a row at about the same time, the spectrum control curve would be changed to about 30% on the third day if the changes were accepted, so that the user no longer has to make any further changes.
  • the overall system has learned that the user desires a different color spectrum at a particular time of day than originally provided by the spectrum control curve. It is also possible to consider not only "normal" manual light color changes by the user, but also the setting of the Boost mode, ie if the user is in Boost mode at the same time for several days in a row. to turn on the blue light component increase, the spectrum control curve is automatically changed in such a way that more blue light is made available to the user at this time, even if Conditionally at the time such a high level of blue light is set automatically as in boost mode.
  • an initialization procedure or parameterization procedure eg during the initialization procedure
  • user-specific parameters via a user interface and based on these user-specific parameters then a user-specific individual start spectrum control curve is determined.
  • the "user-specific” parameters include, for example, the "user-behavior-specific” parameters, such as, for example, For example, when a user usually has to perform or perform which activities, for example, when his work begins, when work ends, when he makes a lunch break, etc.
  • “user-feeling" specific parameters such as when the user considers the highest would be ready to perform if it were free to choose, but not “user-specific” parameters, in contrast, lamp turn-on and turn-off times or specific color temperature values at specific times.
  • the control arrangement of the LED luminaire moreover preferably has at least one dimmer interface and is designed such that the total amount of light of the LED arrangements, that is, via the dimmer interface, is provided by means of a suitable dimming signal.
  • the brightness or total power of the LED light is adjustable, preferably independent of the color temperature.
  • This dimmer interface can be arranged, for example, on an LED luminaire-side operating module and / or in an app of a mobile terminal.
  • the LED lamp and / or the mobile terminal may be equipped with a brightness sensor, via which the brightness of the LED assemblies is controlled ambient light-dependent. In this case, already existing in the terminal sensors, e.g. a camera to be used with.
  • the use of a motion or presence sensor is possible, via which the brightness is regulated as a function of a user presence.
  • the controller may also be set up such that, in the normal course according to the spectrum control curve, a maximum of (total) 80% power is output, which is distributed among the LED arrays. This is particularly advantageous in a boost mode, when it comes to the user to get as much blue light as possible in the short term in order to lower the melatonin output.
  • Such a control of the light color according to a predetermined spectrum control function, in particular spectrum control curve, with fixed dimming value is preferably carried out by means of a method and a correspondingly formed control arrangement, wherein at least the first LED array and the second LED array with a certain current ratio can be controlled.
  • the first LED arrangement and the second LED arrangement are particularly preferably controlled in a pulse width modulation method (PWM method).
  • PWM method pulse width modulation method
  • the power or brightness of the individual LED arrangements is controlled with this PWM method.
  • the LED arrangements, z. B. via at least one switching current regulator or constant current regulator of the control arrangement, with a common total current, in particular a constant current, are operated, and this total current is switched over in time different phases to the various LED arrangements.
  • the power given by the total current which is ultimately determined by the dimming value, is divided among the given LED arrays.
  • a parallel operation of the two LED arrangements occurs, unless that is not the case anyway, due to the reduced total power between switching over for a longer period of time, no energization of the LED arrangements should take place within the PWM method. How later will be explained with reference to the figure description, this is relatively easy to implement by a signal delay.
  • the power then temporarily splits to both LED arrays, that is, one LED array shuts down power while simultaneously increasing the power of the other LED array.
  • This control method largely avoids flicker, increases electromagnetic immunity and reduces electromagnetic emissions. Therefore, this procedure also makes sense in PWM methods for controlling a plurality of LED arrangements if the boost mode according to the invention is not available.
  • FIG. 1 shows a side view of an exemplary embodiment of an LED luminaire according to the invention
  • Figure 2 is a simplified block diagram of an embodiment of a
  • Control arrangement for an LED luminaire comprising an LED luminaire-side control device and a mobile terminal coupled thereto,
  • FIG. 3 shows a circuit diagram for an exemplary embodiment of a control device of the LED luminaire
  • FIG. 4 shows a pulse diagram for the PWM control signals of two LED arrangements and for the overall PWM current signal of the LED arrangements according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 5 shows a pulse diagram for the PWM control signals of two LED arrangements and for the overall PWM current signal of the LED arrangements according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a schematic representation of an example of a graphical user interface for setting a spectrum control curve
  • FIG. 7 shows a representation of the spectrum control curve according to FIG. 6 after or during a change of interpolation points
  • FIG. 8 shows a representation of an example of a spectrum control curve and its temporary change upon receipt of a short-term dose variation signal according to the invention.
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of an example of a graphical user interface for the further setting of parameters of an LED lamp, FIG.
  • Figure 10 is a flow chart illustrating the initialization of the control by determining an individual user-specific spectrum control curve.
  • a table lamp 100 which can preferably be used as desk lamp 100.
  • the table lamp 100 comprises a luminous head 50.
  • the luminous head 50 has a light module 51 with a plurality of LED arrangements for generating light, in this case specifically two LED arrangements 1, 2 each having an LED pair with two individual LEDs (as shown in FIG ).
  • One LED array 1 contains LEDs which emit cold white light with a strong maximum in the blue region around 400 nm.
  • these can be LEDs XLamp XM-L KW-U2 from Cree.
  • the other LED array 2 contains LEDs which emit more warm white light with a strong maximum in the yellow-red area around 600 nm.
  • these can be LEDs XLamp XM-L2 WW-T3 from Cree.
  • the LED arrays are soldered in the light module 51 to an LED board, for example a metal core board (not shown).
  • the light fixture 100 has a control module 41 which is located in a lower region of the light arm is housed and connected via lines to the light module 51. Part of this control module 41 is also an operating module 10.
  • the operating mode dul 10 can be manually operated by a user by touching a control surface.
  • the lighting module 51 also comprises a reflector arrangement which ensures that the light is emitted at a specific emission angle, as well as a diffuser arrangement, for example in the form of a simple frosted glass pane or the like, which differs from the various LEDs of FIG LED assemblies 1, 2 scattered light scattered and mixed so well that a thus illuminated surface is evenly illuminated.
  • the lighting module 51 also has suitable means, such as cooling fins or the like, to provide for dissipation of the excess heat.
  • LED lamp 100 is a relatively simple embodiment with only one light head 50 and a light module 51st
  • the LED lamp 100 could also have a plurality of light heads or lighting modules, for example, as a floor lamp a double head in different directions down.
  • the emission direction from the light head goes upwards, so that the lamp acts as a ceiling washer or to the side as a wallwasher.
  • lamps with light heads that can emit light in two different directions, optionally, or at the same time, for example with two light modules with their own LED arrangements, one light module down and the other lights up as the ceiling and the lighting modules independently or in Combination can be operated.
  • FIG. 2 shows a control arrangement 40 for an LED lamp 100.
  • the two LED arrangements 1, 2 are shown only symbolically with an LED. It may, as explained here but also act on several LEDs, such. B. explained to Figure 1.
  • the control arrangement 40 comprises a control device 41 arranged on the side of the LED light 100, for example here in the form of the control module 41, which is arranged in the lower part of the arm of the LED light 100 (see FIG. 1).
  • This control module 41 includes, as already mentioned, an operating module 10 with a plurality of operating elements 1 1, 15, 18, here preferably in the form of capacitive acting on touch "keys".
  • the one interface 43 is a plug interface 43, for example a USB interface 43, for connecting the mobile terminal or a USB memory or the like to the control module 51 and / or as a charging interface for charging a mobile terminal.
  • the other interface 42 is a wireless interface 42, preferably in the short-range radio range, in this case specifically a preferred Bluetooth interface 42.
  • a mobile terminal 60 with a graphical user interface 61, preferably a smartphone, can also be used via this wireless interface 42.
  • a clock with appropriate function o- the like are coupled to the LED light 100.
  • an app that provides a control functionality for the LED lamp 100 is implemented. For example, a spectrum control curve can be determined hereby, and values for this spectrum control curve can be transmitted to the control module 41 for controlling the LED arrangements 1, 2.
  • Another module of the control module 41 is a microcontroller 20, which controls an LED current control 30 of the control module 41, via which the LED arrangements 1, 2 in turn are activated or energized in a pulse width modulation method.
  • the LED current controller 30 may include a total current control device 31 for both LED arrays 1, 2, and a current selection device 32, e.g. H. which proportion of the total current which of the LED arrangements 1, 2 is made available. Via a current switch 33, the total current is then divided according to phases. A detailed construction of how such an LED current control 30 can be realized will be explained in more detail with reference to FIGS. 3 to 5.
  • the total current and the proportion of the total current for the individual LED arrangements 1, 2, is ultimately determined by the microcontroller 20, which drives the LED current control 30.
  • the microcontroller 20 is given a spectrum control function STK, here in the form of a time-dependent, in particular circadian, spectrum control curve STK, according to which the color temperature is automatically changed to suit the daily course of the user.
  • the spectral control function can also specify a constant value to the microcontroller (ie a time-constant function), the value remaining valid until the user returns via a key for adjusting the color temperature, for example, with a specific color temperature controller 1 1 on the control module 10 or a corresponding virtual setting controller on the graphical user interface 61 of the mobile terminal 60 app, sets a new value. This depends on which function the user has set.
  • the dimming d. H. Adjusting the brightness or the total power (ultimately here the total current), the LED assemblies 1, 2 via a suitable dimming button assembly 18 (here symbolized by only a dimmer button) on the control module 10 or a corresponding functionality on the Mobile Terminal 60.
  • This overall brightness setting is independent of the color temperature setting (except in Boost mode, if applicable).
  • FIG. 2 shows only in simplified form the components essential for the invention and that the entire control arrangement 40 may also include further components, for example further mobile terminals or PCs coupled via the interfaces.
  • the control device 41 may also have other components and assemblies, such as one or more power supplies, voltage converters, optionally additional storage units, interfaces, other processors, display elements, etc.
  • FIG 3 shows in more detail a circuit diagram with which such a control of the LED assemblies 1, 2 can be realized, in which case only the microcontroller 20 is shown with the current control circuit.
  • the microcontroller 20 each have a PWM current signal I G P for the LED total current (hereinafter PWM total current signal called) and a PWM current signal l W p for one of the two LED arrays 1, 2 , here the warm white second LED array 2, produced.
  • the PWM current signals are each logical control signals (with "0" or "1") to control the current.
  • the PWM current signal l W p for the second LED array 2 is supplied to an XOR gate 36 (exclusive OR gate) as well as the PWM total current signal I G p.
  • the result is then a PWM current signal I K p for the first LED array 1 with the cool white LEDs.
  • This PWM current signal I K p is applied to a switching input of a first transistor T1, here a MOSFET.
  • a second transistor T2, here also a MOSFET, for the second warm-white LED array 2 is driven at its switching input by the PWM current signal I W p for the second LED array 2.
  • the switching inputs of the transistors T1, T2 are (forming the current switch 33, together here) thereto K p, IWP, and via resistors R2, R3, respectively connected to the signal lines of the respective PWM current signals I with a reference potential VR, for example, 5V. With the aid of the transistors T1, T2, only the total current is split between the two LED arrangements 1, 2.
  • the total current of the LED array and thus the brightness of the light module is, as mentioned, ultimately determined by the PWM total current signal l G p, which is first supplied by the microcontroller 20 to a logical AND gate 35, in addition, a logical release signal PWM E. is supplied to an inverted input.
  • the enable signal PWM E is output by the microcontroller 20 so that only the logical PWM total current signal l G p is output at the output of the AND gate 35 accordingly when the microcontroller has been safely started up in a defined state.
  • a current controller 34 here a step-down regulator module 34, for example, type LM3406 supplied with which the total current predetermined by the PWM total current signal I g p can be regulated by the LED arrangements 1, 2.
  • a free-wheeling diode D 1 to ground and an inductance L 1 are conventionally provided at the output of the step-down regulator module 32 between the output of the step-down regulator module 34 and the anode terminals of the LED arrays 1, 2, which are connected in parallel.
  • two freewheeling diodes D2, D3 are additionally connected in order to avoid voltage peaks at the LEDs.
  • the LED arrays 1, 2 are connected to the aforementioned transistors T1, T2.
  • the transistors T1, T2 are each connected to ground via a common resistor R4. This resistor R4 is used for total current measurement. The current value determined there is supplied as an actual value to the step-down regulator module 34 (not shown in FIG. 3).
  • the PWM current signal l W p is not conducted for the second LED array 2 immediately to the transistor T2, but via a circuit arrangement consisting of a diode D4, one connected in parallel with resistor R1 , a subsequent Schmitt trigger 37 and one between the diode D4 and the resistor R1 on the one hand and the Schmitt trigger 37 on the other hand connected to ground capacitor C1.
  • a circuit arrangement consisting of a diode D4, one connected in parallel with resistor R1 , a subsequent Schmitt trigger 37 and one between the diode D4 and the resistor R1 on the one hand and the Schmitt trigger 37 on the other hand connected to ground capacitor C1.
  • FIG. 1 A pulse diagram of the PWM current signals l G p, IWP. IKP in this circuit arrangement is shown in FIG.
  • the upper pulse diagram shows the PWM total current signal IGP output by the microcontroller and the middle pulse diagram shows the PWM current signal IWP for the warm white second LED arrangement 2.
  • the lower pulse diagram shows the PWM current signal I K p generated therefrom by the logic module 36 the cool white, first LED array 1. Shown is the switching state over time.
  • a PWM current control signal for the current of the cold white and the warm white LED arrays can also be generated directly by the microcontroller. It can be ensured that the current of the warm white LED array 2 can be turned off only after the power for the cool white LED array 1 is turned on and the total current has split on both branches.
  • a PWM current signal l G p for the common total LED current can be generated via a logical OR connection (which can be generated, for example, simply with two diodes and one resistor), which then can be used. can be given to the dimming input of the LED current controller (ie the step-down regulator).
  • the LED current can again be switched over transistors to the cool white and warm white LED arrangement 1, 2.
  • FIG. 1 A corresponding diagram of these PWM current signals I G p, IWP, IKP is shown alternatively in FIG.
  • the upper diagram shows the output from the microcontroller PWM current signal l W p for the warm white LED array 2, the middle diagram also issued by the microcontroller PWM current signal l K p for the cool white LED assembly 1 and the lower diagram of the the two upper curves via an OR operation generated PWM total current signal l G p, which is given to the dimming input of the controller.
  • a circadian time-dependent spectrum control curve STK for the microcontroller 20 can be generated with the aid of a graphical user interface 61, for example by means of an app on a mobile terminal 60 as the spectrum control function STK.
  • the total light spectrum or the overall color temperature of the light emitted by the light-emitting module 51 of the LED light 100 is determined over the course of the day.
  • the current spectrum control curve STK is displayed over time on the touch display of the terminal 60. Plotted here in the spectrum control curve STK in each case the color temperature of the total light of the controlled lighting module 51 of the LED lamp 100 over time.
  • the display is also rotated in the usual way, so that the time axis is always down.
  • the time scale is shown below. The color temperature increases from bottom to top. It starts down at about 2700 K (warm white light) and goes up to about 6500 K (cool white light).
  • the zoom can be zoomed in or out using zoom buttons 62.
  • zooming with the usual gestures on the touch screen is possible (for example, pulling apart the fingers or pushing the fingers together).
  • shift keys 63 are also shown here if different LED lights or different independent light modules with their own independent spectrum control curves are to be controlled with the app.
  • a button 64, the current window or the app can be closed. It will be in this context It should be noted that the term "key" is to be understood to be virtual keys, so that when the screen is touched at this point, the respective function is triggered.
  • the spectrum control curve STK is defined by multiple vertices SP1, SP2, ... SP6.
  • an accurate color temperature value eg the mean value or the maximum of the total light spectrum
  • These interpolation points SP1, SP2,... SP6 either become as later will be explained, initially set for a start-spectrum control curve. However, they can also be individually predetermined or changed by the user, as will be explained with reference to FIG. In Figure 6, only six such bases are shown. It can also be used more bases to define a curve, for example, twelve or twenty-four points distributed over the day.
  • the spectrum control curve STK is then placed as, possibly in sections, interpolation function, for example as a spline, through these interpolation points.
  • the first interpolation point SP1 here is at the same time a interpolation point, with which it is specified that the illumination module 51 is switched on at this point in time. This is in the example shown in FIG. 6 at 9 o'clock in the morning.
  • the last interpolation point is accordingly also a point in time at which the light-emitting module 51 is switched off again. This is the time at 19:30.
  • the user can also change the spectrum control curve STK by changing the support points SP1, SP2,... SP6.
  • Shown here is the original spectrum control curve STK as in FIG. 6 and a new spectrum control curve STK 'generated by the displacement of the support points SP2, SP3 and SP4 and removal of the fifth support point SP5.
  • the fulcrums SP1, SP2, ... SP6 can be shifted in two directions, namely, only in the color temperature direction, ie, perpendicular to the time axis, as in the fulcrums SP2, SP4.
  • a shift along the time axis is possible, as is the case with the third interpolation point SP3.
  • the touchscreen When touching the fulcrum (preferably, the touchscreen reacts so that the user touches the curve just below the fulcrum to not obscure the fulcrum itself), an enlarged fulcrum below it is shown where the user uses his finger to Good base can lead.
  • the current color temperature value can be displayed, as here 3200 K (thus still in the warm white area) at the base SP3.
  • the change of the spectrum control curve STK i. H. the displacement of the points SP1, SP2, ... SP6, registered and stored. This can be done both in the app, i. in the memory of the mobile terminal, as well as in the microcontroller 20 or in the associated memory 21 of the microcontroller 20 in the control module 41 (see Figure 2) of the LED light itself done.
  • the spectrum control curve is run through again, for example the next day, the change in the curve introduced by the user on the previous day can be taken into account, but preferably only by a reduced part, for example by 30%. If the user makes the same or similar change three days in a row, this results in a changed curve in the desired form.
  • the user can of course also set a mode in which the changes are adopted immediately as a fix and not just as a change made individually for that day, which is then possibly taken into account in the learning mode.
  • Figure 8 shows an example of how the color temperature CT is temporarily changed when the boost mode is turned on, d. H. when the user actuates a boost key to transmit a short-term dose change signal DHS, here a dose increase signal (DHS).
  • DHS dose increase signal
  • a change to increase the proportion of warm light for a temporary relaxation phase could also take place.
  • the color temperature CT as a proportion of the cold white light kw (ie, light of the first LED array 1) or warm white light ww (that is, light of the first LED array 1) is indicated in% on the vertical axis.
  • a boost button 15 is located, for example, on the operating module 10 of the LED lamp 100 (see FIGS. 1 and 2).
  • a corresponding virtual key may also be provided by the app on the graphical user interface 61 of the portable terminal 60. Without pressing such a boost button, control of the color temperature of the LED lighting module 51 would normally occur according to the spectrum control curve shown in FIG. 8, which in turn is defined by fulcrums SP1, SP2, ... SP4 over time t. However, at any time t B , the user decides that he needs refreshing with respect to the light.
  • the cool white LED array 1 After pressing the boost button at a relatively short rise time At r of preferably about one Second, to ensure that the cool white LED array 1 is ramped up to the maximum power, ie at 100% power (whereas in normal operating mode, for example, the total power is at most 80% of the possible power). In other words, 100% of the available power is spent to operate the first LED array 1.
  • the warm white LED array 2 is not powered at all during this time.
  • the color temperature CT is 100% kw. This results in a maximum blue component (in the region around 450 nm) being emitted, which reduces the user's melatonin output in the short term and thus increases the effect of the rather refreshing happiness hormone serotonin.
  • the LED light or the light module is preferably constructed so that the illuminance is then at least 80 lux, but more preferably higher, for example, about 200 Ix.
  • this increase in performance of the cool white LEDs and color shift to the maximum blue fraction occurs only for a limited boost time AtB of, for example, 10 minutes.
  • the power of the cool white LED array 1 and the power of the warm white LED Arrangement 2 again adjusted so that the total light spectrum reaches the color temperature value of the control curve STK at the time then present.
  • the LED lighting module 51 is then operated again normally according to the spectrum control curve STK.
  • the spectrum control curve STK is not affected thereby.
  • the activation of the boost mode is stored at this time and this similarly enters into a long-term change in the control curve over several days, if the user, for several days in a row, at approximately the same time the boost Button pressed, as this indicates that the spectrum control curve is not optimally set for the user and he generally needs a little more blue light at this time of day.
  • Boost button By pressing the boost button at time t B also a watch counter is triggered, which runs along at least one acceptance period AZ long. While this counter is running, the number of times the user presses the boost key is counted, and it is stored in the microcontroller that within the acceptance period AZ a certain number of boost periods At B may be present, for example that the user is within four Hours only twice can use the boost mode. switches if the user enters Boost mode a third time within four hours, it will have no effect.
  • Figure 9 shows, this time in upright representation, another user interface (another window or menu) of the app for controlling the LED light on a mobile device 60.
  • another user interface another window or menu
  • the app for controlling the LED light on a mobile device 60.
  • STK control curve
  • this toolbar may be invoked by the user, with the app turned on and the spectral control curve displayed, fingering the finger over the screen from the edge, around the toolbar to "pull out" the page margin.
  • This toolbar contains on the one hand a menu button 69, with which a main menu and including other functions (or windows) can be turned on, for example, a window for calling an initialization mode to first create a customized as well as individual start spectrum control curve for the user .
  • the toolbar also includes a boost button 65 for triggering the previously discussed boost mode.
  • an on / off button 66 is provided here.
  • a further key 67 can be set whether the control curve STK is actually adjusted during a shift of the currently visible point on the control curve control curve or whether this should only be a short-term customization of the control curve for that one day.
  • Via a virtual dimming key 68 a virtual dimming controller 70 is opened. On this a virtual point 71 can be moved so as to vary the brightness of the LED lighting module, in parallel with the possibility of using a corresponding dimmer control in the operating module 10 to the LED light 100.
  • the said app can be downloaded to the mobile terminal 60 in the usual way, for example from the Internet.
  • it is also possible to couple the terminal 60 via the wireless interface with the LED lamp 100 for example, by a search mode is set in the usual way and at the same time on the LED light, a search mode is set and a find the devices can then still be given a confirmation signal in the app and / or the operating module of the LED light to complete the coupling.
  • a coupling by means of a Nahfeldkommunikations interface or reading a scan code to the LED light conceivable.
  • the LED light module is turned off or dimmed to a minimum and automatically resumes the connection and a booting of the LED light module, as soon as the Terminal is again in the reception area etc.
  • FIG. 10 shows a flow chart of how an individual start spectrum control curve S-STK can be generated for a user for the first time using an LED light by this user.
  • the user is offered by the app after the coupling or selection or confirmation of the coupling with the LED light to perform an initialization mode. If this is accepted by the user, various user-specific parameters P1, P2,... Are queried within a first initialization step I. In this case, there is no query at what times exactly which interpolation points are set with which values, but instead user-behavior-specific parameters are interrogated, such as the time of the start of work, the time of the end of work, the time and duration of the pauses.
  • the start spectrum control curve S-STK is then calculated in a subsequent curve determination step II.
  • the start spectrum control curve S-STK could be selected so that the beginning of the curve is 30 minutes before the start of work and the curve has a 60% cold white content.
  • the end of the curve can be 30 minutes after the end of work, with a 0% cold white portion.
  • One hour before the end of work could be a base, which still contains 20% cold white. Around the breaks around more bases are laid. For example, a base could be set 30 minutes before lunch with 40% cold whiteness, and during the lunch break the cold whiteness is then set to 20% and at the end of the lunch break and 30 minutes after lunch break, two bases with 80% cold white Share set.
  • bases with 70% cold whiteness could be chosen for all times in the period of the selected highest motivation, which are not affected by breaks or end of work, whereby the one hour of the most high willingness to perform a 90% Cold white portion receives.
  • the interpolation points which are set on the basis of the freely selectable highest willingness to perform, are set in such a way that they do not influence the pauses or the end of work selected by the external specifications.
  • This start spectrum control curve S-STK can then be transmitted from the mobile terminal 60 via the wireless interface to the control module or the microcontroller 20 in the control module 41 of the LED light 100. It is sufficient if the list of bases is transmitted.
  • the microcontroller and the app can calculate the same interpolation function as the spectrum control curve.
  • the microcontroller can store the coefficients of an nth order polynomial for the interpolation function. By simple multiplication processes, the microcontroller 20 can then quickly calculate the appropriate value of the curve at any time and output corresponding PWM current control signals, as has already been explained with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the new interpolation points are transmitted via the wireless interface to the microcontroller of the control module of the LED lamp, which then also calculates the new coefficients and deposited.
  • the user can also at any time switch off a use of the spectrum control curve and proceed to keep the spectrum control function constant for the next period of time and, for. B. via a simple slider to set the color temperature, in which case the microcontroller holds this constant value. Also in this case, it is possible to select the boost function and then return to the predetermined constant value according to the spectrum control function.
  • the LED light not only has two LED arrays with different light spectra but optionally also more than two different LED arrays with different light colors or spectra, in particular any colored LEDs, for example - but not exhaustive - amber, blue, red, yellow-red and / or green LEDs. It could also z. B. one or more additional LED arrangements may be provided, which are switched on only in boost mode to the first LED Reinforce arrangement in their effect.
  • the various LED arrangements can also be distributed thereon, ie they are located in different light heads or lighting modules.
  • these z. B. each have multiple LED arrays and / or independently controlled by the inventive method, are also operated independently with different spectrum control functions (for example, with different circadian variations) and also with separately triggered trigger modes.
  • the special features of the variants described above can also be combined with each other.
  • the use of the indefinite article "on” or “one” does not exclude that the characteristics in question may also be present multiple times.

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

Abstract

Es werden ein Verfahren zur Ansteuerung einer LED-Leuchte (100) sowie eine hierfür geeignete LED-Leuchte (100)beschrieben. Die LED-Leuchte (100) umfasst zumindest eine erste LED-Anordnung (1) und eine zweite LED-Anordnung (2), wobei die erste LED-Anordnung (1) und die zweite LED-Anordnung (2) im Betrieb Licht mit unterschiedlichen Lichtspektren aussenden und dabei vorzugsweise die erste LED-Anordnung (1) einen höheren Blaulichtanteil aussendet als die zweite LED-Anordnung (2). Die Anteile des von der ersten LED-Anordnung (1) und der zweiten LED-Anordnung (2) ausgesendeten Lichts innerhalb eines Gesamtlichtspektrums der LED-Anordnungen (1, 2) werden dabei gemäß einer vorgegebenen Spektrums-Steuerungsfunktion (STK) gesteuert. Bei Empfang eines Kurzzeitdosisveränderungssignals (DHS) wird zumindest die erste LED-Anordnung (1) für eine vordefinierte Dosisveränderungs-Zeitspanne (ΔtB) abweichend von der vorgegebenen Spektrums-Steuerungsfunktion (STK) so angesteuert, dass sie mit einer vorgegebenen Mindestleistung betrieben wird oder der Anteil des Lichts dieser ersten LED-Anordnung (1) innerhalb des Gesamtlichtspektrums der LED-Anordnungen (1, 2) einen bestimmten Mindestanteil beträgt, und nach Ablauf der vordefinierten Dosisveränderungs-Zeitspanne (ΔtB) die LED-Anordnungen (1, 2) gemäß einer vorgegebenen Steuerungsregel so angesteuert werden, dass das Gesamtlichtspektrum wieder demaktuellen Wert der vorgegebene Spektrums-Steuerungsfunktion(STK) entspricht.

Description

Verfahren zur Ansteuerung einer LED-Leuchte und LED-Leuchte
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer LED-Leuchte, welche zumindest eine erste LED-Anordnung und eine zweite LED-Anordnung umfasst, wobei die erste LED-Anordnung und die zweite LED-Anordnung im Betrieb Licht mit unterschiedlichen Lichtspektren, d. h. mit unterschiedlichen mittleren Farbtemperaturen, aussenden. Diese verschiedenen Lichtspektren mischen sich dann zu einem Gesamtlichtspektrum der LED- Leuchte. Eine LED-Anordnung kann dabei aus einer einzelnen LED oder mehreren LEDs bestehen, z.B. eine LED-Baugruppe, umfassend mehrere gemeinsam anzusteuernden LEDs, umfassen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine entsprechende LED-Leuchte.
Bei derartigen LED-Leuchten hat der Benutzer durch die Ansteuerung der verschiedenen LED-Anordnungen die Möglichkeit, das Gesamtlichtspektrum bzw. die Farbtemperatur der LED-Leuchte zu ändern und damit seinen aktuellen Bedürfnissen und/oder seiner Stimmung anzupassen.
Neuere Forschungen haben gezeigt, dass die Farbe des Lichts nicht zu vernachlässigende Auswirkungen auf das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit der mit dem Licht bestrahlten Personen hat. Dies gilt insbesondere für den Anteil des blauen Lichts (welches auch als Kaltlicht bezeichnet wird). Blaues Licht wird von den retinalen Ganglienzellen der Augen registriert und kann darüber aktiv Einfluss auf den Biorhythmus nehmen. Der Biorhythmus oder auch Schlaf-/Wachrhythmus wird in der Natur u. a. durch die Farbe des Tageslichts mit gesteuert. Blaues Licht wird in der Natur vor allem vom Tageshimmel abgestrahlt, wodurch der biologische Rhythmus auf „Tag" eingestellt wird und dafür sorgt, dass der Körper wach wird. Die neuen Erkenntnisse weisen darauf hin, dass blaues Licht insbesondere aktiv die Produktion und Wirkung des„Schlafhormons" Melatonin hemmt und dadurch das Glückshormon Serotonin stärker dominieren kann.
In der US 2010/076250 A1 wird dieser Effekt genutzt, um einem Nutzer das morgendliche Aufstehen zu erleichtern. Hierbei wird der Nutzer durch eine spezielle Beleuchtungseinrichtung, beispielsweise in der Dusche, zunächst einem bläulichen„Aufwach-Licht" ausgesetzt, wobei die Beleuchtungseinrichtung dann ihre Lichtfarbe in Richtung des Tageslichts verändert. Bei dieser Einrichtung geht es jedoch nur um eine Energiestimulation in einer Aufwachphase des Nutzers. Insbesondere bei Menschen, die überwiegend in geschlossenen Räumen arbeiten, kann es aber dazu kommen, dass sie tagsüber zu wenig blaues Licht erhalten und dadurch der durch das Tageslicht vorgegebene biologische Rhythmus aus dem Gleichgewicht kommen kann. Daher kann es für den Benutzer zur Erhöhung seines Wohlbefindens und seiner Leistungsfähigkeit wünschenswert sein, wenn er die Möglichkeit hat, angepasst an seinen Tagesablauf immer eine optimale Farbtemperatur des Lichts einzustellen, dem er ausgesetzt ist.
Dies ist möglich, wenn beispielsweise die Anteile des von der ersten LED-Anordnung und der zweiten LED-Anordnung ausgesendeten Lichts innerhalb des Gesamtlichtspektrums der LED-Anordnungen gemäß einer vorgegebenen, insbesondere tageszeitabhängigen, zirkadianen, Spektrums-Steuerungskurve gesteuert werden. Auf diese Weise kann der Benutzer dafür sorgen, dass das Gesamtlichtspektrum bzw. der Farbtemperaturwert des von der LED-Leuchte abgegebenen Gesamtlichts zu jedem Zeitpunkt gut an seinen Tagesrhythmus und seine aktuelle Situation angepasst ist. Beispielsweise könnte eine Spektrums-Steuerungskurve so aussehen, dass morgens bei Arbeitsbeginn langsam der Blaulichtanteil bzw. Kaltlichtanteil hochgefahren wird, um den Benutzer während einer besonders aktiven Phase am Vormittag in seiner Leistungsfähigkeit noch weiter zu unterstützen, wogegen zur Mittagszeit hin der Blaulichtanteil wieder heruntergefahren wird, um den Benutzer durch die biologische Wirkung des Lichts auf die Mittagsruhepause vorzubereiten. Nach der Mittagspause könnte dann eine erneute Erhöhung des Blaulichtanteils vorgesehen sein und zum Ende der Arbeitszeit wird abends der Blaulichtanteil wieder langsam heruntergefahren, so wie dies auch in der Natur vorgegeben ist. In vielen Berufen kann es jedoch vorkommen, dass unerwartet an den Benutzer Aufgaben herangetragen werden, die kurzfristig die volle Konzentration und Leistungsfähigkeit des Benutzers erfordern. Treten solche Ereignisse kurz vor der Mittagspause oder vor dem Arbeitsende auf, würde beispielsweise bei der zuvor beschriebenen Spektrums-Steuerungskurve durch den bereits vorab reduzierten Kaltlichtanteil bzw. Erhöhung des Warmlichtanteils dafür gesorgt, dass beim Benutzer mehr Melatonin ausgeschüttet wurde und dadurch ggf. die Aufmerksamkeit und Leistungsfähigkeit herabgesetzt wurde.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass auf unvorhergesehene Abweichungen im Tagesablauf auch bezüglich der Aussendung des Lichts optimaler reagiert werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch eine LED- Leuchte gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ansteuerung einer LED-Leuchte werden zwar ebenfalls die Anteile des von der ersten LED-Anordnung und der zweiten LED-Anordnung ausgesendeten Lichts innerhalb eines Gesamtlichtspektrums der LED-Anordnung gemäß einer vorgegebenen Spektrums-Steuerungsfunktion z. B. über den Tag hinweg gesteuert. Die Spektrums-Steuerungsfunktion gibt also vor, mit welchen Leistungen die LED- Anordnungen (relativ zueinander) betrieben werden, um ein gewünschtes Gesamtlichtspektrum zu erhalten, wobei dieses u. a. durch einen Farbtemperaturwert bzw. Licht- temperaturwert (z.B. einen Mittelwert oder ein Maximum des Gesamtlichtspektrums) definiert sein kann. Bei dieser Spektrums-Steuerungsfunktion handelt es sich vorzugsweise wie beschrieben um eine melanopisch wirksam zeitabhängige, insbesondere zirkadiane Spektrums-Steuerungskurve, welche auf optischem Wege durch die Lichtfarbe bzw. den Blauanteil auf den Melatoninhaushalt des Benutzers wirken kann. Jedoch wird erfindungsgemäß bei Empfang eines temporären Kurzzeitdosisveränderungssignals, vorzugsweise Dosiserhöhungssignals, zumindest die erste LED-Anordnung für eine vordefinierte Dosisveränderungs-Zeitspanne, vorzugsweise Dosiserhöhungs-Zeitspanne, vorübergehend abweichend von der vorgegebenen Steuerungskurve so angesteuert, dass sie mit einer vorgegebenen Mindestleistung betrieben wird oder der Anteil des Lichts dieser ersten LED-Anordnung innerhalb des Gesamtlichtspektrums der LED-Anordnungen einen bestimmten Mindestanteil beträgt und dass nach Ablauf der vordefinierten Dosisveränderungs-Zeitspanne die LED-Anordnungen gemäß einer vorgegebenen Steuerungsregel so angesteuert werden, dass das Gesamtlichtspektrum wieder der vorgegebenen Spektrums-Steuerungskurve entspricht. Das heißt, dass zum dann aktuellen Zeitpunkt die jeweiligen Anteile des Lichts der LED-Anordnungen wieder so gewählt sind, dass Licht mit der zu diesem Zeitpunkt durch die Spektrums-Steuerungsfunktion vorgegebenen Gesamtfarbtemperatur bzw. Gesamtlichtspektrum ausgegeben wird. Dies entspricht einer Art Überlagerung der eigentlichen Spektrums-Steuerungsfunktion durch eine Steuerung entsprechend dem temporären Kurzzeitdosisveränderungssignal.
Wie eingangs erläutert, bietet sich dieses Szenario insbesondere an, wenn ein Benutzer bei einem unvorhergesehenen Arbeitseinsatz oder aus einem sonstigen Grund kurzzeitig etwas„frischer" werden möchte. Daher weist vorzugsweise die erste LED-Anordnung ein Lichtspektrum mit einem größeren Blaulichtanteil auf als die zweite LED-Anordnung. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der ersten LED-Anordnung um eine LED- Anordnung zur Abgabe von kaltweißem LED-Licht und bei der zweiten LED-Anordnung um eine LED-Anordnung zur Abgabe von warmweißem Licht. Durch die kurzzeitige Erhöhung des Kaltlichts kann für eine größere Unterdrückung des Melatoninausstoßes gesorgt werden, wodurch das Serotonin ansteigt und der Nutzer etwas wacher und frischer wird.
Ebenso ist es aber auch möglich, dass die erste LED-Anordnung das wärmere Licht abstrahlt, wogegen die zweite LED-Anordnung das kältere Licht abstrahlt. In diesem Fall würde das Kurzzeitdosisveränderungssignal genau die umgekehrte Wirkung haben, nämlich dass der Warmlichtanteil kurzzeitig erheblich erhöht wird. Dies bietet sich beispielsweise an, wenn der Nutzer beschließt, dass er kurzzeitig eine Entspannungsübung, beispielsweise eine meditative Kurzzeitentspannung oder dergleichen, durchführen möchte, bei der ein zu heller Blaulichtanteil unter Umständen stören könnte. Durch die kurzzeitige Einstellung auf Warmlicht für eine begrenzte Zeit während seiner Entspannungsübung kann er die Wirkung dieser Entspannungsübung verstärken, um anschließend dann im normalen Tagesablauf weiterzumachen, wobei das Licht dann wieder gemäß der vorgegebenen Spektrums-Steuerungskurve gesteuert wird. Insofern ist die Festlegung, welche LED-Anordnung die erste und welche die zweite LED-Anordnung ist, zunächst willkürlich gelegt. Entscheidend ist jedoch die automatische Rückkehr zur voreingestellten optimierten Spektrums-Steuerungsfunktion, insbesondere Spektrums-Steuerungskurve, nach Ablauf der vorgegebenen Dosisveränderungs-Zeitspanne, so dass vor allem im ersten Fall, wenn der Blaulichtanteil erhöht wird, der Benutzer nicht überstimuliert wird, obwohl er eigentlich gemäß der optimierten Spektrums-Steuerungsfunktion zu diesem Zeitpunkt normalerweise weniger Stimulation benötigt.
Da das Kurzzeitdosisveränderungssignal temporär die Wirkung von Serotonin oder Mela- tonin verstärken kann, wird es im Folgenden unabhängig davon, ob temporär ein absolut oder relativ erhöhter Blaulichtanteil zur Auffrischung oder ein absolut oder relativ erhöhter Warmlichtanteil zur Beruhigung ausgegeben wird, vereinfacht auch als„Boost-Signal" bezeichnet. Die vordefinierte Dosisveränderungs-Zeitspanne wird dementsprechend als „Boost-Zeitspanne" bzw. die Betriebsart, in dem die LED-Leuchte bzw. zumindest die erste LED-Anordnung während der Boost-Zeitspanne betrieben wird, als„Boost-Modus" bezeichnet.
Grundsätzlich ist es bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung auch möglich, dass bei einem Empfang eines ersten Boost-Signals in Richtung der Erhöhung des Kaltlichtanteils dieser kurzfristig erhöht wird und umgekehrt bei Empfang eines entsprechen- den zweiten Boost-Signals in Warmlichtrichtung der Warmlichtanteil in umgekehrter Weise erhöht wird. In diesem Fall können vorzugsweise entsprechende Schnittstellen vorgesehen sein, um jeweils ein Boost-Signal in die gewünschte Richtung vorzugeben. Auch könnte eine temporäre Beruhigungsphase mit einer nachfolgenden kurzen Erfrischungsphase gekoppelt sein, so dass der Benutzer leichter wieder„wach" wird.
Eine erfindungsgemäße LED-Leuchte, bei der es sich besonders bevorzugt um eine Schreibtischleuchte, Stehleuchte, Wandleuchte oder Deckenleuchte (auch abgehängte Leuchte) handelt, weist zumindest eine erste LED-Anordnung und zumindest eine zweite LED-Anordnung auf, wobei die erste LED-Anordnung und die zweite LED-Anordnung im Betrieb Licht mit unterschiedlichen Lichtspektren aussenden. Bevorzugt gibt eine der LED-Anordnungen, z. B. die erste LED-Anordnung, kaltweißes LED-Licht (vorzugsweise über 5000 K, besonders bevorzugt ca. 6500 K oder darüber) ab und eine andere LED- Anordnung, z. B. die zweite LED-Anordnung, warmweißes Licht (vorzugsweise unter 3300 K, besonders bevorzugt ca. 2700 K oder darunter). Beispielsweise kann die eine LED- Anordnung u. a. einen starken Anteil von Licht im Bereich von 450 bis 500 nm aussenden (da vermutlich Licht bei 480 nm besonders wirksam auf die retinalen Ganglienzellen ist), wogegen die andere LED-Anordnung Licht mit mehr Gelb- und Rotanteilen im Bereich von 580 bis 680 nm aussendet. Jede LED-Anordnung umfasst bevorzugt eine Gruppe von LEDs.
Diese LED-Leuchte umfasst zudem eine Steuerungsanordnung, beispielsweise, wie später noch erläutert wird, eine Steuereinrichtung bzw. ein Steuermodul in oder an der Leuchte und ggf. weitere Steuerungsprogramme auf hiermit gekoppelten Geräten, welche ausgebildet ist, um die Anteile des von der ersten LED-Anordnung und der zweiten LED- Anordnung ausgesendeten Lichts innerhalb eines Gesamtlichtspektrums der LED- Anordnungen gemäß der vorgegebenen Spektrums-Steuerungsfunktion zu steuern. Dabei weist die Steuerungsanordnung erfindungsgemäß zumindest eine Kurzzeitdosisverände- rungs-Schnittstelle, vorzugsweise eine Dosiserhöhungs-Schnittstelle, auf (im Folgenden, ohne die Erfindung auf eine Taste zu beschränken, auch vereinfacht„Boost-Taste" genannt) und ist so ausgebildet, dass sie bei einem Empfang eines Kurzzeitdosisverände- rungssignals, vorzugsweise eines Dosiserhöhungssignals, von dieser Kurzzeitdosisver- änderungs-Schnittstelle zumindest die erste LED-Anordnung für eine vordefinierte Dosis- veränderungs-Zeitspanne, vorzugsweise Dosiserhöhungs-Zeitspanne, abweichend von der vorgegebenen Spektrums-Steuerungsfunktion so ansteuert, dass sie mit einer vorgegebenen Mindestleistung betrieben wird oder dass der Anteil des Lichts dieser ersten LED-Anordnung innerhalb des Gesamtlichtspektrums der LED-Anordnungen einen bestimmten Mindestanteil beträgt, und dass nach Ablauf der vordefinierten Dosisverände- rungs-Zeitspanne die LED-Anordnungen gemäß einer vorgegebenen Steuerungsregel so angesteuert werden, dass das Gesamtlichtspektrum wieder der zum aktuellen Zeitpunkt nach Ablauf der Dosisveränderungs-Zeitspanne vorgegebenen Spektrums- Steuerungsfunktion entspricht.
Die LED-Leuchte kann auch mehr als zwei LED-Anordnungen mit unterschiedlichen Farbtemperaturen bzw. Lichtspektren aufweisen. In diesem Fall kann das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren entsprechend erweitert werden, beispielsweise, indem für mehrere bzw. sogar für jede der LED-Anordnungen ein eigener Boost-Modus bzw. eine eigene Boost-Taste vorgesehen ist, um für einen beschränkten Zeitraum die Leistung der betreffenden LED-Anordnung abweichend von einer voreingestellten Spektrums- Steuerungskurve zu erhöhen. Es ist auch möglich, dass dann die erste LED-Anordnung außerhalb des Boost-Modus gar kein Licht abgibt (d. h. ihr Anteil am Gesamtspektrum ist Null), und das restliche Gesamtspektrum der weiteren LED-Anordnungen wird nach Benutzerwunsch manuell oder wahlweise gemäß einer zeitabhängigen Spektrums- Steuerungskurve (als ein Teil der Spektrums-Steuerungsfunktion) gesteuert. Besonders bevorzugt wird aber die erste LED-Anordnung auch im„Normalbetrieb" genutzt und trägt ihren sich zeitlich verändernden Anteil zum Lichtspektrum der LED-Leuchte gemäß einer Spektrums-Steuerungskurve bei.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen LED-Leuchte ist es dem Benutzer nun möglich, auch abweichend von seiner optimal eingestellten Spektrums-Steuerungskurve spontan auf Änderungen im Tagesablauf zu reagieren. Durch die feste Vorgabe einer Boost-Zeitspanne ist insbesondere bei einer Dosiserhöhung des Kaltlichtanteils sichergestellt, dass der Benutzer sich nicht unbeabsichtigt zu viel stimuliert und für den Benutzer das ebenfalls für ein optimales Empfinden und für eine optimale Unterstützung des Biorhythmus und der Leistungsfähigkeit benötigte Warmlicht bzw. die Erholungsphasen nicht zu stark reduziert werden.
Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die Patentansprüche einer bestimmten Kategorie auch gemäß den abhängigen Ansprüchen einer anderen Kategorie weitergebildet sein können und wobei Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden können. Damit das Licht der ersten LED-Anordnung innerhalb des Gesamtlichtspektrums der LED- Anordnungen einen bestimmten Mindestanteil beträgt, reicht eine Erhöhung der Leistung relativ zu der anderen LED-Anordnung bzw. den anderen LED-Anordnungen aus. D.h. es könnten auch bei Empfang des Kurzzeitdosisveränderungssignals alle LED-Anordnungen (ggf. einschließlich der ersten LED-Anordnung) in der Leistung reduziert werden, jedoch unterschiedlich stark, so dass der Anteil des Lichts der ersten LED-Anordnung größer wird, auch wenn insgesamt das Licht gedimmt wird. Dies könnte insbesondere für eine temporäre Entspannungsphase vorteilhaft sein.
Bei einer besonders bevorzugten Variante wird jedoch die erste LED-Anordnung im Boost-Modus mit einem maximalen Anteil am Gesamtlichtspektrum betrieben. Besonders bevorzugt wird, zumindest wenn sie den erhöhten Blauanteil aufweist und zur„Auffrischung" des Benutzers dient, die erste LED-Anordnung dabei mit einer maximalen Leistung betrieben, d. h. selbst wenn es möglich ist, die LED-Leuchte zu dimmen, wird eine solche Dimm-Einstellung kurzzeitig außer Kraft gesetzt und eine maximale Dosis Licht der ersten LED-Anordnung ausgesendet, um die Melatonin-Ausschüttung temporär größtmöglich zu reduzieren und die Wirkung des Glückshormons Serotonin dadurch zu verstärken.
Weiterhin wird bevorzugt im Boost-Modus die zweite LED-Anordnung abgeschaltet oder zumindest unterhalb einer definierten Leistung betrieben, so dass z. B. bei maximaler Leistung einer ersten LED-Anordnung mit Kaltlicht gleichzeitig nur minimales Warmlicht ausgesendet wird, z. B. wenn die erste LED-Anordnung selbst auch einen Spektrumsanteil im gelb/roten Bereich hat.
Die Dosisveränderungs-Zeitspanne beträgt vorzugsweise maximal ca. 30 Minuten, besonders bevorzugt maximal ca. 20 Minuten, ganz besonders bevorzugt maximal ca. 10 Minuten. Die ungefähre Angabe„ca." ist dabei so zu verstehen, dass die Dosisveränderungs-Zeitspanne z. B. noch eine kurze Anstiegszeit mit einer Zeitkonstante im Sekundenbereich, vorzugsweise von nur wenigen Sekunden, einschließt, in der die erste LED- Anordnung hochgefahren werden kann, wenn eine instantane Änderung der Farbtemperatur bzw. Lichttemperatur nicht gewünscht wird.
Wie erwähnt erfolgt die Rückstellung nach der Dosisveränderungs-Zeitspanne auf das Gesamtlichtspektrum gemäß einer vorgegebenen Steuerungsregel. Dies schließt grund- sätzlich zwar ein, dass auch eine instantane Rückstellung erfolgen kann, d. h. unmittelbar nach Ablauf der Zeitspanne eine Umstellung auf die zu diesem Zeitpunkt vorgesehenen Anteile im Gesamtlichtspektrum gemäß der Spektrums-Steuerungskurve erfolgt. Besonders bevorzugt sieht diese Steuerungsregel aber vor, dass nach Ablauf der vordefinierten Dosisveränderungs-Zeitspanne die LED-Anordnungen so angesteuert werden, dass der Anteil des Lichts der ersten LED-Anordnung im Gesamtlichtspektrum über eine bestimmte Rückstellungs-Zeitspanne, vorzugsweise von mindestens 30 Sek., hinweg reduziert wird, bis das Gesamtlichtspektrum wieder der vorgegebenen Spektrums-Steuerungskurve entspricht. D. h. es wird beispielsweise langsam, mit einer Zeitkonstante im Minutenbereich, nach der vorgegebenen Steuerungsregel die Leistung der ersten LED-Anordnung wieder heruntergefahren und ggf. die Leistung der zweiten LED-Anordnung gleichzeitig wieder hochgefahren.
Die Erfindung dient dazu, kurzfristig eine Umstellung des Gesamtlichtspektrums zur Anpassung an unerwartete Situationsänderungen vorzunehmen. Andererseits soll aber bevorzugt bewusst gemäß einer z. B. zirkadianen Spektrums-Steuerungskurve optimales Licht für den Benutzer abgegeben werden. Es ist dann sinnvoll, Vorkehrungen zu treffen, dass nicht vom Benutzer unbewußt durch ständige Umschaltung in den „Boost-Modus" letztlich die Spektrums-Steuerungskurve für einen zu großen Zeitraum außer Kraft gesetzt wird. Hierzu wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt innerhalb einer vorgegebenen Akzeptanzzeitspanne nur eine bestimmte maximale Anzahl von Kurzzeitdosisveränderungssignale, insbesondere Dosiserhöhungssignalen, akzeptiert, bei denen dann tatsächlich eine von der vorgegebenen Ansteuerungskurve abweichende An- steuerung der LED-Anordnungen erfolgt. Bei Empfang eines weiteren Kurzzeitdosisver- änderungssignals nach Erreichen der maximalen Anzahl von Kurzzeitdosisveränderungs- signalen erfolgt keine Abweichung von der gegebenen Ansteuerungskurve mehr. Hierzu kann vorzugsweise von der Steuereinrichtung gespeichert werden, zu welchem Zeitpunkt ein Kurzzeitdosisveränderungssignal erfolgt, und anschließend wird dann die Anzahl der in der Zeitspanne ab dem erstmaligen Empfang eines Kurzzeitdosisveränderungssignals empfangenen Kurzzeitdosisveränderungssignale gespeichert und mit einem Grenzwert verglichen. Die Akzeptanzzeitspanne beträgt vorzugsweise mindestens vier Stunden, besonders bevorzugt mindestens acht Stunden und ganz besonders bevorzugt mindestens zwölf Stunden. Die innerhalb des Akzeptanzzeitraums maximal akzeptierte Anzahl von Kurzzeitdosisveränderungssignalen beträgt beispielsweise bevorzugt vier, besonders bevorzugt zwei. Dies hängt aber auch von der Länge der Akzeptanzzeitspanne ab. Grundsätzlich ist es auch möglich, mehrere ineinander geschachtelte Akzeptanzzeitspannen zu überwachen, beispielsweise, dass der Boost-Modus nicht mehr als zweimal in vier Stunden, aber nicht mehr als viermal innerhalb von zwölf Stunden verwendet werden kann.
Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung besteht die Möglichkeit, die Spektrums- Steuerungskurve auf einer grafischen Benutzerschnittstelle, besonders bevorzugt einem Touch-Display grafisch auszugeben, wobei besonders bevorzugt mit Hilfe der grafischen Benutzerschnittstelle die Steuerungskurve auch veränderbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist es ebenso möglich, eine einfache Anzeige des jeweils aktuellen Werts der Spektrums- Steuerungskurve auszugeben, beispielsweise nach Art eines Balkendiagramms oder dergleichen. Ganz besonders bevorzugt erfolgen sowohl eine einfache Anzeige an einem Bedienmodul, beispielsweise direkt an der Leuchte, und eine zusätzliche wahlweise Ausgabe der Spektrums-Steuerungskurve auf einem Touch-Display oder dergleichen.
Vorzugsweise kann insbesondere hierzu auch eine Spektrums-Steuerungskurve und/oder ein Kurzzeitdosisveränderungssignal von einem mobilen Endgerät oder einem PC, vorzugsweise drahtlos, an eine Steuereinrichtung der LED-Leuchte übertragen werden. Das mobile Endgerät wird damit vorübergehend zu einem Teil der Steueranordnung der LED- Leuchte, nämlich einer Art Fernsteuerung. Unter einem mobilen Endgerät ist hierbei jedes Gerät zu verstehen, welches der Benutzer mit sich tragen kann und welches geeignete Speichermittel und eine Benutzerschnittstelle sowie eine Schnittstelle zur Ankopplung an die Steuereinrichtung der LED-Leuchte aufweist. Hierunter fallen typische Handheld- Geräte insbesondere mit geeigneten Funkschnittstellen oder dergleichen wie Smartpho- nes, Tablet-PCs, Laptops, Uhren, Brillen etc. mit geeigneten Funktionen ähnlich wie Smartphones. Hierzu müssen das mobile Endgerät bzw. der PC nur eine geeignete Anwendungssoftware (im Folgenden auch wie allgemein üblich als„App" bezeichnet) aufweisen. Die Übertragung erfolgt dabei vorzugsweise drahtlos, besonders bevorzugt über eine kurzreichweitige Funkverbindung. Hierunter fallen zum einen Standards wie Bluetooth, WLAN, DECT oder WPAN-Protokolle, wie ZigBee, besonders bevorzugt Funkverbindungen im Bereich von ca. 10 m oder darunter. Ebenso fallen hierunter aber auch sog. Nahfeldkommunikationsstandards, die eine Übertragung über kurze Strecken von wenigen Zentimetern ermöglichen. Ganz besonders bevorzugt ist die Verbindung mittels einer Bluetooth-Schnittstelle, da die meisten mobilen Endgeräte ohnehin inzwischen über eine Bluetooth-Schnittstelle verfügen und auch entsprechend geeignete Bluetooth-Module standardmäßig erhältlich sind, die in ein geräteseitiges Steuermodul der LED-Leuchte eingebaut werden. Beispielsweise gibt es bereits Mikrocontroller, die innerhalb des Steuermoduls eingesetzt werden können, in die bereits Bluetooth-Funktionen inklusive der An- tennen integriert sind, so dass hiermit auch eine kostengünstige Schnittstelle zur Verfügung gestellt werden kann. Ein mobiles Endgerät mit einer geeigneten App kann auch dazu verwendet werden, um mehrere LED-Leuchten zu steuern (auch mit ein und derselben Spektrums-Steuerungskurve), z. B. wenn der Benutzer mehrere Arbeitsplätze mit solchen LED-Leuchten nutzt.
Vorzugsweise kann dabei auch an der LED-Leuchte ein Nahfeld-Kommunikations- Element (z. B. ein NFC-Tag, ein RFID-Etikett oder dergleichen) oder ein Scancode angebracht sein. Zur Parametrierung der Leuchte mittels eines mobilen Endgeräts oder PCs kann dann auf dem mobilen Endgerät bzw. dem PC bei Erkennen des Nahfeld- Kommunikations-Elements durch das Endgerät automatisch (ggf. mit einer Nutzerbestätigung) eine geeignete App aufgerufen und ausgeführt werden, wie dies später noch erläutert wird.
Alternativ oder zusätzlich kann als Benutzerschnittstelle wie erläutert auch ein Bedienmodul direkt am Gehäuse der LED-Leuchte oder an anderer Stelle im Raum montiert und mit der LED-Leuchte verbunden verwendet werden.
Für die Spektrums-Steuerungskurve werden vorzugsweise zu verschiedenen Zeitpunkten jeweils Stützstellenwerte als Stützpunkte vorgegeben und auf Basis dieser Stützpunkte wird dann eine Interpolationsfunktion als Spektrums-Steuerungskurve ermittelt. Beispielsweise werden bei einer besonders bevorzugten Variante bis zu 24, bevorzugt mindestens zwölf, solcher Stützpunkte über den Tag verteilt. Pro Stützpunkt stehen dann ein Farb- temperaturwert und die jeweilige Zeit zur Verfügung. Wird beispielsweise, wie zuvor erläutert, eine App auf einem Smartphone genutzt, um die Spektrums-Steuerungskurve zu ermitteln oder zu verändern, reicht es beispielsweise aus, nur diese Stützpunkte an die Steuereinrichtung, beispielsweise an das in der LED-Leuchte integrierte Steuermodul bzw. ein damit fest verbundenes Steuermodul, zu übermitteln. Dabei kann pro Stützpunkt beispielsweise der Farbtemperaturwert sowie der Abstand des Stützpunkts zum nächsten als Wertepaar übertragen werden. Umgekehrt könnte auch von der Steuereinrichtung auf Seiten der LED-Leuchte die Spektrums-Steuerungskurve nur in Form einer Liste von Stützpunkten an die App des Endgeräts übermittelt werden, sofern die Spektrums- Steuerungskurve in der Steuereinrichtung erzeugt oder verändert wird.
Es ist nicht erforderlich, permanent sämtliche Einzelwerte der Spektrums- Steuerungskurve (über der Zeit) zu speichern, sondern es kann jeweils auf Basis der Stützpunkte in gleicher Weise sowohl in der LED-Leuchten-seitigen Steuereinrichtung als auch in der App eines mobilen Endgeräts die aktuelle Interpolationsfunktion ermittelt werden. Ist z. B. diese Interpolationsfunktion ein Polynom n-ten Grades, so können dann beispielsweise neben den Stützpunkten die zugehörigen Koeffizienten des Polynoms in der LED-Leuchten-seitigen Steuereinrichtung gespeichert werden, so dass zu jedem Zeitpunkt auf ganz einfache Weise der aktuelle einzustellende Wert der Spektrums- Steuerungskurve gefunden und eingestellt werden kann. Die LED-Leuchten-seitige Steuereinrichtung kann hierzu eine eigene Zeitmessung mit einer eigenen Uhr in der Steuereinrichtung durchführen. Prinzipiell reicht aber auch ein einfacher Zähler aus, sofern der Steuereinrichtung ein erster Zeitpunkt übergeben wird, ab wann die Spektrums- Steuerungskurve läuft, um so eine zeitliche Justierung der Spektrums-Steuerungskurve zu erreichen. Vorzugsweise werden (ggf. abschnittsweise) als Interpolationsfunktionen Polynome 3-ten oder 4-ten Grades genutzt. Es könnten aber vereinfacht auch Polynome 2-ten Grades verwendet werden oder im einfachsten Fall sogar ein Polynom 1 -ten Grades, d.h. eine abschnittsweise lineare Interpolation zwischen den Stützpunkten.
Unabhängig davon, ob eine App auf einem mobilen Endgerät verwendet wird oder ein Bedienmodul an einer Steuereinrichtung der LED-Leuchte direkt, kann eine Veränderung der Spektrums-Steuerungskurve auf einer grafischen Benutzerschnittstelle (beispielsweise einem Touch-Display) besonders bevorzugt durch Hinzufügen und/oder Entfernen und/oder Verschieben von Stützpunkten erfolgen. D. h. sowohl die App als auch ggf. die LED-Leuchten-seitige Steuereinrichtung können hierzu eingerichtet sein. Das Verschieben der Stützpunkte kann dabei besonders bevorzugt zweidimensional erfolgen, d. h. ein Stützpunkt kann sowohl in Farbtemperaturrichtung als auch in Zeitrichtung verschoben werden. Wird ein solcher Stützpunkt hinzugefügt, entfernt oder verschoben, so führt dies automatisch dazu, dass eine neue Interpolationsfunktion als neue Spektrums- Steuerungskurve ermittelt wird. Erfolgt diese Veränderung der Spektrums- Steuerungskurve beispielsweise mittels einer App eines mobilen Endgeräts, wird die Liste der Stützpunkte oder zumindest der geänderten Stützpunkte wieder an die LED- Leuchten-seitige Steuereinrichtung übertragen, welche dann z. B. die Interpolationsfunktion ebenfalls neu berechnet und neue Koeffizienten hinterlegt.
Besonders bevorzugt wird bei Empfang eines manuellen Veränderungssignals von einer Benutzerschnittstelle die Spektrums-Steuerungskurve zumindest zeitlich lokal modifiziert. Diese lokale Modifikation wird bei einem nachfolgenden erneuten Durchlauf der Spektrums-Steuerungskurve, beispielsweise am nächsten Tag, zumindest teilweise automa- tisch berücksichtigt. Dies ist unabhängig davon, ob ein Stützpunkt der Kurve neu erzeugt, weggenommen oder verschoben wird oder ob beispielsweise einfach nur der aktuelle Farbwert manuell, beispielsweise an einem Bedienmodul der LED-Leuchte, z. B. mit Hilfe eines Farbreglers, mittels einer Sprachsteuerung am Bedienmodul oder der App etc. direkt vom Benutzer verändert wird. Insofern ist der Begriff„manuell" nicht so zu verstehen, dass der Benutzer die Neu-Einstellung mit der Hand durchführt, sondern dass die lokale Modifikation der Spektrums-Steuerungskurve nicht automatisch erfolgt, sondern vom Benutzer gezielt für einen bestimmten, vorzugsweise aktuellen, Zeitpunkt oder Zeitraum vorgenommen wird. Letztlich führt eine solche Veränderung in der Regel dazu, dass lokal die Spektrums-Steuerungskurve modifiziert wird, es sei denn, der Benutzer macht durch geeignete Eingaben an der Benutzerschnittstelle eindeutig klar, dass er die Leuchte überhaupt nicht mehr nach der Spektrums-Steuerungskurve steuern will, sondern stattdessen manuell einen Farbtemperaturwert fix einstellen will.
Eine solche automatische Berücksichtigung einer lokalen Modifikation beim nachfolgenden Durchlauf der Spektrums-Steuerungskurve, beispielsweise indem diese lokale Modifikation in geeigneter weise gespeichert wird, z. B. durch Veränderung der Stützpunktliste, führt dazu, dass die Steuerung mit der Spektrums-Steuerungskurve in gewisser Weise lernfähig ist. So kann beispielsweise bei jeder (manuellen) Veränderung der Lichtfarbe durch den Benutzer während der Steuerung mit einer Spektrums-Steuerungskurve dafür gesorgt werden, dass bei dem Wiederverwenden der Spektrums-Steuerungskurve eine Veränderung der Spektrums-Steuerungskurve so hinterlegt wird, dass die manuell eingestellte Veränderung des Farbspektrums zu beispielsweise ca. 30 % (oder einem anderen Anteil) übernommen wird. Würde der Benutzer dreimal hintereinander etwa zum gleichen Zeitpunkt die gleiche Modifikation durchführen, so wäre bei einer Übernahme der Änderungen jeweils zu ca. 30 % am dritten Tag die Spektrums-Steuerungskurve insgesamt so verändert, dass der Benutzer keine weiteren Änderungen mehr vornehmen muss. Mit anderen Worten, das Gesamtsystem hat gelernt, dass der Benutzer zu einer bestimmten Tageszeit ein anderes Farbspektrum wünscht, als dies ursprünglich durch die Spektrums- Steuerungskurve vorgesehen war. Dabei ist es auch möglich, nicht nur„normale" manuelle Veränderungen der Lichtfarbe durch den Benutzer, sondern auch das Einstellen des Boost-Modus zu berücksichtigen. Das heißt, wenn der Benutzer mehrere Tage hintereinander zur gleichen Zeit den Boost-Modus z. B. zur Blaulichtanteilserhöhung einschaltet, wird automatisch die Spektrums-Steuerungskurve so verändert, dass dem Benutzer zu diesem Zeitpunkt mehr Blaulicht zur Verfügung gestellt wird, auch wenn hierbei nicht un- bedingt zum betreffenden Zeitpunkt ein derart hoher Blaulichtanteil wie im Boost-Modus automatisch eingestellt wird.
Um gleich bei der ersten Inbetriebnahme der LED-Leuchte durch einen neuen Benutzer diesem eine möglichst gut an ihn angepasste Spektrums-Steuerungskurve zur Verfügung zu stellen, die er möglichst wenig abändern muss, werden vorzugsweise in einer Initialisierungsprozedur bzw. Parametrierungsprozedur (z. B. beim erstmaligen Aufruf der App an einem mit der LED-Leuchte koppelbaren Endgerät und/oder bei der ersten Inbetriebnahme der LED-Leuchte) über eine Benutzerschnittstelle benutzerspezifische Parameter abgefragt und auf Basis dieser benutzerspezifischen Parameter wird dann eine benutzerspezifische individuelle Start-Spektrums-Steuerungskurve ermittelt. Zu den„benutzerspezifischen" Parameter gehören hierbei z. B. die„benutzerverhaltensspezifischen" Parameter, wie z. B. wann ein Nutzer üblicherweise welche Tätigkeiten verrichtet oder verrichten muss, beispielsweise wann seine Arbeit beginnt, wann die Arbeit endet, wann er eine Mittagspause macht etc. Ebenso zählen hierzu„benutzergefühlsspezifische" Parameter wie z. B. wann der Benutzer seines Erachtens die höchste Leistungsbereitschaft hätte, wenn er frei wählen könnte. Nicht unter„benutzerspezifische" Parameter fallen dagegen Ein- und Abschaltzeiten der Lampe oder spezifische Farbtemperaturwerte zu bestimmten Zeitpunkten.
Die Steuerungsanordnung der LED-Leuchte weist besonders bevorzugt zudem zumindest eine Dimmer-Schnittstelle auf und ist so ausgebildet, dass über die Dimmer-Schnittstelle mittels eines geeigneten Dimm-Signals die Gesamtmenge des Lichts der LED- Anordnungen, d. h. die Helligkeit bzw. Gesamtleistung der LED-Leuchte, verstellbar ist, vorzugsweise unabhängig von der Farbtemperatur. Diese Dimmer-Schnittstelle kann beispielsweise auf einem LED-Leuchten-seitigen Bedienmodul und/oder in einer App eines mobilen Endgeräts angeordnet sein. Außerdem können die LED-Leuchte und/oder das mobile Endgerät mit einem Helligkeitssensor ausgerüstet sein, über den die Helligkeit der LED-Anordnungen umgebungslichtabhängig geregelt wird. Dabei können auch bereits im Endgerät vorhandene Sensoren, z.B. eine Kamera, mit genutzt werden. Ebenso ist die Nutzung eines Bewegungs- oder Präsenzsensors möglich, über den die Helligkeit in Abhängigkeit von einer Nutzeranwesenheit geregelt wird.
Unter einer unabhängigen Steuerung von Dimmung und Farbtemperatur (bzw. Lichtspektrum) der LED-Leuchte ist hierbei zu verstehen, dass beispielsweise eine definierte Gesamtmenge des Lichts bzw. Gesamtleistung der LED-Anordnungen eingestellt werden kann, die sich dann in der Regel auch nicht verändert, bis ein neues Dimm-Signal zur Veränderung empfangen wird. Solange diese Gesamtleistung eingestellt ist, kann durch Verschieben der Leistungsanteile der ersten und der zweiten LED-Anordnung dafür gesorgt werden, dass bei gleichbleibender Gesamtleistung sich das Farbspektrum in der gewünschten Weise gemäß der Spektrums-Steuerungsfunktion, insbesondere der Spekt- rums-Steuerungskurve, verändert. Lediglich bei Verwendung des Boost-Modus wird bei einer bevorzugten Variante dafür gesorgt, dass gleichzeitig mit der Veränderung des Farbspektrums, beispielsweise auf den maximalen Leistungswert der ersten LED- Anordnung oder in einer temporären Entspannungsphase, auch die Dimmung außer Kraft gesetzt wird und z. B. tatsächlich eine Maximalleistung bzw. reduzierte Gesamtleistung ausgegeben wird. Beispielsweise kann die Steuerung auch so eingerichtet sein, dass im normalen Ablauf gemäß der Spektrums-Steuerungskurve maximal (insgesamt) eine Leistung von 80 % abgegeben wird, die sich auf die LED-Anordnungen verteilt. Dies ist insbesondere in einem Boost-Modus vorteilhaft, wenn es darum geht, dem Benutzer kurzfristig möglichst viel Blaulicht zukommen zu lassen, um den Melatonin-Ausstoß zu senken.
Eine solche Regelung der Lichtfarbe gemäß einer vorgegeben Spektrums- Steuerungsfunktion, insbesondere Spektrums-Steuerungskurve, bei fest eingestelltem Dimm-Wert erfolgt bevorzugt mittels eines Verfahrens und einer entsprechend ausgebildeten Steueranordnung, bei dem zumindest die erste LED-Anordnung und die zweite LED-Anordnung mit einem bestimmten Stromverhältnis angesteuert werden. Besonders bevorzugt werden dabei die erste LED-Anordnung und die zweite LED-Anordnung jeweils in einem Pulsweitenmodulationsverfahren (PWM-Verfahren) angesteuert. Mit diesem PWM-Verfahren wird jeweils die Leistung bzw. Helligkeit der einzelnen LED-Anordnungen gesteuert. Bevorzugt können dabei die LED-Anordnungen, z. B. über mindestens einen Schaltstromregler oder Konstantstromregler der Steueranordnung, mit einem gemeinsamen Gesamtstrom, insbesondere einem Konstantstrom, betrieben werden, und dieser Gesamtstrom wird in zeitlich verschiedenen Phasen auf die verschiedenen LED- Anordnungen umgeschaltet. Mit anderen Worten, die durch den Gesamtstrom vorgegebene Leistung, welche letztlich durch den Dimm-Wert bestimmt wird, wird auf die gegebenen LED-Anordnungen aufgeteilt. Dabei erfolgt besonders bevorzugt zumindest teilweise bei einem Umschalten des Gesamtstroms von einer LED-Anordnung auf eine andere LED-Anordnung kurzzeitig, d. h. im μβ-ΒβΓβίοϊι (z.B. für 10 s) ein paralleler Betrieb der beiden LED-Anordnungen, es sei denn, dass nicht ohnehin wegen der reduzierten Gesamtleistung zwischen dem Umschalten für einen längeren Zeitraum gar keine Bestro- mung der LED-Anordnungen innerhalb des PWM-Verfahrens erfolgen soll. Wie später noch anhand der Figurenbeschreibung erläutert wird, ist dies relativ einfach durch eine Signalverzögerung realisierbar. Im Überlappzeitraum teilt sich dann der Strom kurzzeitig auf beide LED-Anordnungen auf, d. h. für die eine LED-Anordnung wird die Leistung heruntergefahren, während gleichzeitig die Leistung der anderen LED-Anordnung erhöht wird. Durch diese Steuerungsmethode kann Flicker weitgehend vermieden werden, die elektromagnetische Störfestigkeit wird erhöht und auch die elektromagnetische Störaussendung reduziert. Daher ist diese Vorgehensweise auch bei PWM-Verfahren zur An- steuerung mehrerer LED-Anordnungen sinnvoll, wenn nicht der erfindungsgemäße Boost- Modus zur Verfügung wird.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäße LED-Leuchte,
Figur 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer
Steueranordnung für eine erfindungsgemäße LED-Leuchte, umfassend eine LED-Leuchten-seitige Steuereinrichtung sowie ein damit gekoppeltes mobiles Endgerät,
Figur 3 ein Schaltbild für ein Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung der LED-Leuchte,
Figur 4 ein Pulsdiagramm für die PWM-Steuersignale zweier LED- Anordnungen sowie für das Gesamt-PWM-Stromsignal der LED- Anordnungen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figur 5 ein Pulsdiagramm für die PWM-Steuersignale zweier LED- Anordnungen sowie für das Gesamt-PWM-Stromsignal der LED- Anordnungen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer grafischen Benutzeroberfläche zur Einstellung einer Spektrums-Steuerungskurve, Figur 7 eine Darstellung der Spektrums-Steuerungskurve gemäß Figur 6 nach bzw. während einer Veränderung von Stützpunkten,
Figur 8 eine Darstellung eines Beispiels einer Spektrums-Steuerungskurve und deren temporärer Veränderung bei Erhalt eines erfindungsgemäßen Kurzzeitdosisveränderungssignals,
Figur 9 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer grafischen Benutzeroberfläche zur weiteren Einstellung von Parametern einer LED-Leuchte,
Figur 10 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung der Initialisierung der Steuerung durch Ermittlung einer individuellen benutzerspezifischen Spektrums-Steuerungskurve.
In Figur 1 ist als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen LED- Leuchte 100 eine Tischleuchte 100 gezeigt, die vorzugsweise als Schreibtischleuchte 100 eingesetzt werden kann. Die Tischleuchte 100 umfasst einen Leuchtkopf 50. Der Leuchtkopf 50 weist zur Lichterzeugung ein Leuchtmodul 51 mit mehreren LED-Anordnungen auf, hier konkret beispielsweise zwei LED-Anordnungen 1 , 2 mit jeweils einem LED-Paar mit zwei einzelnen LEDs (wie in Figur 3 gezeigt). Die eine LED-Anordnung 1 enthält LEDs, welche kaltweißes Licht mit einem starken Maximum im blauen Bereich um 400 nm abgeben. Beispielsweise kann es sich hierbei um LEDs vom Typ XLamp XM-L KW-U2 der Firma Cree handeln. Die andere LED-Anordnung 2 enthält LEDs, welche mehr warmweißes Licht mit einem starken Maximum im gelb-roten Bereich um 600 nm abgeben. Beispielsweise kann es sich hierbei um LEDs vom Typ XLamp XM-L2 WW-T3 der Firma Cree handeln.
Die LED-Anordnungen sind im Leuchtmodul 51 auf eine LED-Platine, beispielsweise eine Metallkernplatine (nicht gezeigt), gelötet. Zur Steuerung der LED-Anordnungen 1 , 2 und zum Einstellen, Anpassen und Ändern der Beleuchtungsintensität (Helligkeit) bzw. Gesamtleistung sowie der Farbtemperatur des insgesamt vom Leuchtmodul 51 abgegebenen Lichts weist die Leuchte 100 ein Steuermodul 41 auf, welches in einem unteren Bereich des Leuchtenarms untergebracht ist und über Leitungen mit dem Leuchtmodul 51 verbunden ist. Teil dieses Steuermoduls 41 ist auch ein Bedienmodul 10. Das Bedienmo- dul 10 kann per Hand von einem Benutzer durch Betasten einer Bedienfläche betätigt werden.
Das Leuchtmodul 51 umfasst neben den auf der Platine angeordneten LEDs auch eine Reflektoranordnung, welche dafür sorgt, dass das Licht in einem bestimmten Abstrahlwinkel abgestrahlt wird, sowie eine Diffusoranordnung, beispielsweise hier in Form einer einfachen Milchglasscheibe oder dergleichen, welche das von den verschiedenen LEDs der LED-Anordnungen 1 , 2 abgestrahlte Licht streut und so gut vermischt, dass eine damit beleuchtete Fläche gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Außerdem weist das Leuchtmodul 51 auch noch geeignete Einrichtungen auf, wie beispielsweise Kühlrippen oder dergleichen, um für eine Abführung der überschüssigen Wärme zu sorgen.
Bei der gezeigten LED-Leuchte 100 handelt es sich um ein relativ einfaches Ausführungsbeispiel mit nur einem Leuchtkopf 50 und einem Leuchtmodul 51 . Die LED-Leuchte 100 könnte ebenso mehrere Leuchtköpfe bzw. Leuchtmodule aufweisen, beispielsweise als Stehlampe einen doppelten Leuchtkopf in verschiedene Richtungen nach unten. Ebenso ist es auch möglich, dass die Abstrahlrichtung vom Leuchtkopf aus nach oben geht, so dass die Lampe wie ein Deckenfluter wirkt oder zur Seite hin als Wallwasher. Weitere mögliche Varianten sind auch Lampen mit Leuchtköpfen, die wahlweise oder gleichzeitig in zwei verschiedene Richtungen Licht abstrahlen können, beispielsweise mit zwei Leuchtmodulen mit eigenen LED-Anordnungen, wobei ein Leuchtmodul nach unten leuchtet und das andere nach oben als Deckenfluter und die Leuchtmodule unabhängig oder in Kombination betrieben werden können.
Figur 2 zeigt eine Steueranordnung 40 für eine LED-Leuchte 100. Hier sind die beiden LED-Anordnungen 1 , 2 nur symbolisch mit einer LED dargestellt. Es kann sich wie erläutert hierbei aber auch um mehrere LEDs handeln, wie z. B. zu Figur 1 erläutert. Die Steueranordnung 40 umfasst eine auf Seiten der LED-Leuchte 100 angeordnete Steuereinrichtung 41 , beispielsweise hier in Form des Steuermoduls 41 , welches im unteren Teil des Arms der LED-Leuchte 100 angeordnet ist (siehe Figur 1 ). Dieses Steuermodul 41 umfasst, wie schon erwähnt, ein Bedienmodul 10 mit mehreren Bedienelementen 1 1 , 15, 18, hier vorzugsweise in Form von kapazitiv auf Berührung wirkenden„Tasten".
Neben diesem Bedienmodul 10 bzw. dieser direkt an der LED-Leuchte 100 angeordneten Benutzerschnittstelle gibt es weitere Schnittstellen 42, 43 zur direkten oder indirekten Kopplung mit einem mobilen Endgerät 60 und/oder einem externen Speicher (nicht dar- gestellt). Bei der einen Schnittstelle 43 handelt es sich um eine Steckerschnittstelle 43, beispielsweise eine USB-Schnittstelle 43, um das mobile Endgerät oder einen USB- Speicher oder dergleichen mit dem Steuermodul 51 zu verbinden und/oder als Ladeschnittstelle zum Aufladen eines mobilen Endgeräts. Bei der anderen Schnittstelle 42 handelt es sich um eine drahtlose Schnittstelle 42, vorzugsweise im kurzreichweitigen Funkbereich, hier konkret um eine bevorzugte Bluetooth-Schnittstelle 42. Auch über diese drahtlose Schnittstelle 42 kann ein mobiles Endgerät 60 mit einer grafischen Benutzerschnittstelle 61 , vorzugsweise ein Smartphone, eine Uhr mit entsprechender Funktion o- der dergleichen, mit der LED-Leuchte 100 gekoppelt werden. Auf diesem mobilen Endgerät 60 ist eine App implementiert, die eine Steuerfunktionalität für die LED-Leuchte 100 bietet. Beispielsweise kann hiermit eine Spektrums-Steuerungskurve ermittelt werden, und Werte für diese Spektrums-Steuerungskurve können zur Steuerung der LED- Anordnungen 1 , 2 an das Steuermodul 41 übertragen werden.
Ein weiterer Baustein des Steuermoduls 41 ist ein Mikrocontroller 20, welcher hier eine LED-Stromsteuerung 30 des Steuermodul 41 ansteuert, über die wiederum die LED- Anordnungen 1 , 2 in einem Pulsweitenmodulationsverfahren angesteuert bzw. bestromt werden. Z.B. kann die LED-Stromsteuerung 30 eine Einrichtung 31 zur Gesamtstromsteuerung für beide LED-Anordnungen 1 , 2 umfassen und eine Einrichtung 32 zur Bestromungsauswahl, d. h. welcher Anteil des Gesamtstroms welcher der LED- Anordnungen 1 , 2 zur Verfügung gestellt wird. Über einen Stromschalter 33 wird dann der Gesamtstrom entsprechend phasenweise aufgeteilt. Ein genauer Aufbau, wie eine solche LED-Stromsteuerung 30 realisiert werden kann, wird noch anhand der Figuren 3 bis 5 näher erläutert.
Der Gesamtstrom und der Anteil des Gesamtstroms für die einzelnen LED-Anordnungen 1 , 2, wird letztlich vom Mikrocontroller 20 vorgegeben, der die LED-Stromsteuerung 30 ansteuert. Hierzu wird dem Mikrocontroller 20 eine Spektrums-Steuerungsfunktion STK, hier in Form einer zeitabhängigen, insbesondere zirkadianen, Spektrums- Steuerungskurve STK vorgegeben, nach der die Farbtemperatur passend zum Tagesverlauf des Nutzers automatisch geändert wird. Sofern der Benutzer eine solche Funktion mit einer Spektrums-Steuerungskurve STK deaktiviert hat, kann als Spektrums- Steuerungsfunktion auch ein konstant eingestellter Wert dem Mikrocontroller vorgegeben werden (d. h. eine zeitkonstante Funktion), wobei der Wert so lange gilt, bis der Benutzer wieder über eine Taste zur Einstellung der Farbtemperatur, beispielsweise mit einem bestimmten Farbtemperaturregler 1 1 auf dem Bedienmodul 10 oder einem entsprechenden virtuellen Einstellregler auf der grafischen Benutzerschnittstelle 61 der App des mobilen Endgeräts 60, einen neuen Wert vorgibt. Dies hängt davon ab, welche Funktion der Benutzer eingestellt hat.
Das Dimmen, d. h. das Einstellen der Helligkeit bzw. der Gesamtleistung (letztlich hier den Gesamtstrom), der LED-Anordnungen 1 , 2 erfolgt über eine geeignete Dimm- Tastenanordnung 18 (hier symbolisiert durch nur eine Dimm-Taste) auf dem Bedienmodul 10 oder eine entsprechende Funktionalität auf dem mobilen Endgerät 60. Diese Einstellung der Gesamthelligkeit ist (außer ggf. im Boost-Modus) unabhängig von der Einstellung der Farbtemperatur, d. h. auch wenn die Farbtemperatur geändert wird, bleibt doch die Gesamtleistung der LED-Anordnungen 1 , 2 gleich. Es wird lediglich die Leistung unterschiedlich auf die LED-Anordnungen 1 , 2 verteilt, so dass die aktuell vorgegebene Farbtemperatur erreicht wird.
Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass Figur 2 nur vereinfacht die für die Erfindung wesentlichen Komponenten zeigt und dass zur gesamten Steueranordnung 40 auch noch weitere Komponenten gehören können, zum Beispiel über die Schnittstellen gekoppelte weitere mobile Endgeräte oder PCs. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 41 auch noch weitere Komponenten und Baugruppen aufweisen, wie zum Beispiel ein oder mehrere Netzteile, Spannungswandler, gegebenenfalls zusätzliche Speichereinheiten, Schnittstellen, weitere Prozessoren, Anzeigeelemente etc.
Figur 3 zeigt detaillierter ein Schaltbild, mit dem eine solche Steuerung der LED- Anordnungen 1 , 2 realisiert werden kann, wobei hier nur der Mikrocontroller 20 mit der Schaltung zur Stromsteuerung gezeigt ist. Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird vom Mikrocontroller 20 jeweils ein PWM-Stromsignal lGp für den LED- Gesamtstrom (im Folgenden PWM-Gesamtstromsignal genannt) und ein PWM- Stromsignal lWp für eine der beiden LED-Anordnungen 1 , 2, hier die warmweiße zweite LED-Anordnung 2, erzeugt. Die PWM-Stromsignale sind jeweils logische Steuersignale (mit„0" oder„1 "), die den Strom steuern sollen.
Das PWM-Stromsignal lWp für die zweite LED-Anordnung 2 wird ebenso wie das PWM- Gesamtstromsignal lGp einem XOR-Gatter 36 (Exklusiv-Oder-Gatter) zugeführt. Das Ergebnis ist dann ein PWM-Stromsignal lKp für die erste LED-Anordnung 1 mit den kaltweißen LEDs. Dieses PWM-Stromsignal lKp wird auf einen Schalteingang eines ersten Transistors T1 , hier ein MOSFET, gegeben. Ein zweiter Transistor T2, hier ebenfalls ein MOSFET, für die zweite, warmweiße LED-Anordnung 2 wird an seinem Schalteingang vom PWM-Stromsignal lWp für die zweite LED-Anordnung 2 angesteuert. Die Schalteingänge der Transistoren T1 , T2 (die zusammen hier den Stromschalter 33 bilden) sind hierzu jeweils mit den Signalleitungen der entsprechenden PWM-Stromsignale lKp, IWP sowie über Widerstände R2, R3 mit einem Referenzpotential VR, beispielsweise 5 V, verbunden. Mit Hilfe der Transistoren T1 , T2 wird lediglich der Gesamtstrom auf die beiden LED-Anordnungen 1 , 2 aufgeteilt.
Der Gesamtstrom der LED-Anordnung und somit die Helligkeit des Leuchtmoduls wird wie erwähnt letztlich durch das PWM-Gesamtstromsignal lGp vorgegeben, welches zunächst vom MikroController 20 einem logischen Und-Gatter 35 zugeführt wird, dem zusätzlich auch ein logisches Freigabe-Signal PWME auf einen invertierten Eingang zugeführt wird. Das Freigabe-Signal PWME wird so vom Mikrocontroller 20 ausgegeben, dass nur dann das logische PWM-Gesamtstromsignal lGp am Ausgang des Und-Gatter 35 entsprechend ausgegeben wird, wenn der Mikrocontroller sicher in einen definierten Zustand hochgefahren wurde. Das vom Und-Gatter 35 kommende PWM-Gesamtstromsignal lGp wird dann auf einen Eingang (im Folgenden auch„Dimm-Eingang" genannt) einem Stromregler 34, hier einem Step-Down-Regler-Baustein 34, beispielsweise vom Typ LM3406, zugeführt, mit dem der vom PWM-Gesamtstromsignal lGp vorgegebene Gesamtstrom durch die LED- Anordnungen 1 , 2 geregelt werden kann. Hierzu sind in üblicher weise am Ausgang des Step-Down-Regler-Bausteins 32 eine Freilaufdiode D1 gegen Masse und eine Induktivität L1 zwischen dem Ausgang des Step-Down-Regler-Bausteins 34 und den Anodenanschlüssen der LED-Anordnungen 1 , 2, welche parallel geschaltet sind, geschaltet.
Parallel zu den LED-Anordnungen 1 , 2 sind hier zudem zwei Freilaufdioden D2, D3 geschaltet, um Spannungsspitzen an den LEDs zu vermeiden. Kathodenseitig sind die LED- Anordnungen 1 , 2 mit den bereits genannten Transistoren T1 , T2 verbunden. Auf der anderen Seite sind die Transistoren T1 , T2 jeweils über einen gemeinsamen Widerstand R4 mit Masse verbunden. Dieser Widerstand R4 dient zur Gesamtstrommessung. Der dort ermittelte Stromwert wird als Ist-Wert dem Step-Down-Regler-Baustein 34 zugeführt (in Figur 3 nicht dargestellt).
Wie aus dem Schaltbild in Figur 3 zu ersehen ist, wird das PWM-Stromsignal lWp für die zweite LED-Anordnung 2 nicht unmittelbar zum Transistor T2 geleitet, sondern über eine Schaltungsanordnung, bestehend aus einer Diode D4, einem dazu parallel geschalteten Widerstand R1 , einem nachfolgenden Schmitt-Trigger 37 und einem zwischen der Diode D4 und dem Widerstand R1 einerseits und dem Schmitt-Trigger 37 andererseits gegen Masse geschalteten Kondensator C1 . Diese Bausteine bilden zusammen eine Verzögerungsschaltung. Wenn vom Mikrocontroller 20 als PWM-Stromsignal lWp für die zweite LED-Anordnung 2 eine„1 " ausgegeben wird, wird über die Diode D4 der Kondensator C1 schlagartig aufgeladen und der entsprechende Transistor T2 wird relativ schnell geschaltet und folglich der Strom durch die zweite LED-Anordnung 2 schnell hochgefahren. Gibt andererseits der Mikrocontroller 20 als PWM-Stromsignal lWp für die zweite LED- Anordnung 2 eine„0" aus, um den Strom durch die zweite LED-Anordnung 2 wieder abzuschalten, so muss der Kondensator C1 zunächst über den Widerstand R1 verzögert entladen werden und der Schmitt-Trigger 37 schaltet als Komparator erst ab einem vorgegebenen Schwellenwert an seinem Ausgang wieder um. Dies sorgt für eine Verzögerung bei der Abschaltung um ca. 10 s.
Ein Pulsdiagramm der PWM-Stromsignale lGp, IWP . IKP bei dieser Schaltungsanordnung ist in Figur 4 dargestellt. Das obere Pulsdiagramm zeigt das vom Mikrocontroller ausgegebene PWM-Gesamtstromsignal IGP und das mittlere Pulsdiagramm das PWM-Stromsignal IWP für die warmweiße, zweite LED-Anordnung 2. Das untere Pulsdiagramm zeigt das durch den logischen Baustein 36 daraus generierte PWM-Stromsignal lKp für die kaltweiße, erste LED-Anordnung 1 . Dargestellt ist jeweils der Schaltzustand über der Zeit. Durch die gestrichelte absteigende Flanke an den Pulsen des PWM-Stromsignals lWp für die warmweiße, zweite LED-Anordnung 2 wird die verzögerte Weiterleitung zum Transistor T2 symbolisiert, so dass beim Abschalten des Stroms für die warmweiße LED-Anordnung 2 bereits kurzfristig vorher das PWM-Stromsignal lKp für die kaltweiße LED-Anordnung 1 hochgeschaltet wird, d. h. dass sich diese Signale überlappen. Da gleichzeitig der Gesamtstrom konstant bleibt, wie dies in der oberen Kurve dargestellt ist, bedeutet dies, dass der Strom der warmweißen LED-Anordnung 2 heruntergefahren wird, während gleichzeitig der Strom für die kaltweiße LED-Anordnung 1 hochgefahren wird.
In einem alternativen, nicht dargestellten Aufbau kann auch vom Mikrocontroller direkt jeweils ein PWM-Stromsteuerungssignal für den Strom der kaltweißen und der warmweißen LED-Anordnungen generiert werden. Dabei kann dafür gesorgt werden, dass der Strom der warmweißen LED-Anordnung 2 erst ausgeschaltet werden kann, nachdem der Strom für die kaltweiße LED-Anordnung 1 eingeschaltet ist und sich der Gesamtstrom auf beide Zweige aufgeteilt hat. Hierzu kann über eine logische Oder-Verknüpfung (die beispielsweise einfach mit zwei Dioden und einem Widerstand erzeugt werden kann) ein PWM- Stromsignal lGp für den gemeinsamen LED-Gesamtstrom erzeugt werden, das dann wie- derum auf den Dimm-Eingang des LED-Stromreglers (d. h. den Step-Down-Regler) gegeben werden kann. Hier kann dann der LED-Strom wieder über Transistoren auf die kaltweiße und warmweiße LED-Anordnung 1 , 2 umgeschaltet werden. Ein entsprechendes Diagramm dieser PWM-Stromsignale lGp, IWP , IKP ist alternativ in Figur 5 dargestellt. Hier zeigt das obere Diagramm das vom Mikrocontroller ausgegebene PWM-Stromsignal lWp für die warmweiße LED-Anordnung 2, das mittlere Diagramm das ebenfalls vom MikroController ausgegebene PWM-Stromsignal lKp für die kaltweiße LED-Anordnung 1 und das untere Diagramm das aus den beiden oberen Kurven über eine Oder-Verknüpfung erzeugte PWM-Gesamtstromsignal lGp, welches auf den Dimm-Eingang des Reglers gegeben wird.
Anhand der Figuren 6 und 7 wird im Folgenden erläutert, wie mit Hilfe einer grafischen Benutzerschnittstelle 61 , beispielsweise mittels einer App auf einem mobilen Endgerät 60 als Spektrums-Steuerungsfunktion STK eine zirkadiane zeitabhängige Spektrums- Steuerungskurve STK für den Mikrocontroller 20 erzeugt werden kann. In Abhängigkeit von dieser zirkadianen Spektrums-Steuerungskurve STK wird über den Tag hinweg das Gesamtlichtspektrum bzw. die Gesamtlich-Farbtemperatur des von dem Leuchtmodul 51 der LED-Leuchte 100 abgestrahlten Lichts festgelegt.
Wird die betreffende App vom Nutzer auf dem mobilen Endgerät 60 aufgerufen, so wird, wie in Figur 6 dargestellt, die aktuelle Spektrums-Steuerungskurve STK über der Zeit auf dem Touch-Display des Endgeräts 60 dargestellt. Aufgetragen ist hier in der Spektrums- Steuerungskurve STK jeweils die Farbtemperatur des Gesamtlichts des anzusteuernden Leuchtmoduls 51 der LED-Leuchte 100 über der Zeit. Bei einem Drehen des mobilen Endgeräts 60 wird in üblicher Weise auch die Darstellung mitgedreht, so dass die Zeitachse immer unten liegt. Die Zeitskala ist unten dargestellt. Die Farbtemperatur steigt von unten nach oben an. Sie beginnt unten bei ca. 2700 K (warmweißes Licht) und geht nach oben bis ca. 6500 K (kaltweißes Licht).
Über Zoom-Tasten 62 kann der Ausschnitt vergrößert oder verkleinert werden. Alternativ ist auch ein Zoomen mit den üblichen Gestiken auf dem Touch-Display möglich (beispielsweise Auseinanderziehen der Finger oder Zusammenschieben der Finger etc.). Außerdem sind hier auch Umschalttasten 63 dargestellt, falls mit der App verschiedene LED- Leuchten bzw. verschiedene unabhängige Leuchtmodule mit eigenen unabhängigen Spektrums-Steuerungskurven angesteuert werden sollen. Über eine Taste 64 kann das aktuelle Fenster oder die App geschlossen werden. Es wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass der Begriff„Taste" so zu verstehen ist, dass es sich um virtuelle Tasten handelt, so dass bei der Berührung des Bildschirms an dieser Stelle die jeweilige Funktion ausgelöst wird.
Wie hier zu sehen ist, wird die Spektrums-Steuerungskurve STK durch mehrere Stützpunkte SP1 , SP2, ... SP6 definiert. An jedem der Stützpunkte SP1 , SP2, ... SP6 ist für den betreffenden Zeitpunkt ein genauer Farbtemperaturwert (z. B. der Mittelwert oder das Maximum des Gesamtlichtspektrums) hinterlegt Diese Stützpunkte SP1 , SP2, ... SP6 werden entweder, wie dies später noch erläutert wird, zunächst für eine Start-Spektrums- Steuerungskurve festgelegt. Sie können aber auch vom Benutzer einzeln vorgegeben o- der verändert werden, wie dies anhand von Figur 7 noch erklärt wird. In Figur 6 sind nur sechs solcher Stützpunkte dargestellt. Es können auch mehr Stützpunkte zur Festlegung einer Kurve genutzt werden, beispielsweise zwölf oder vierundzwanzig Stützpunkte über den Tag verteilt. Die Spektrums-Steuerungskurve STK wird dann als, ggf. abschnittsweise, Interpolationsfunktion, beispielsweise als Spline, durch diese Stützpunkte gelegt.
Wenn ein Benutzer einen der Stützpunkte SP1 , SP2, ... SP6 berührt, so wird der zugehörige Zeitwert vergrößert dargestellt und der Stützpunkt SP5 beispielsweise durch eine Linie oder dergleichen markiert. Der erste Stützpunkt SP1 ist hier gleichzeitig ein Stützpunkt, mit dem vorgegeben wird, dass zu diesem Zeitpunkt das Leuchtmodul 51 eingeschaltet wird. Dies ist in dem in Figur 6 dargestellten Beispiel um 9 Uhr morgens. Der letzte Stützpunkt ist entsprechend ebenfalls ein Zeitpunkt, zu dem das Leuchtmodul 51 wieder ausgeschaltet wird. Dies ist hier der Zeitpunkt 19:30 Uhr.
Wie aus Figur 7 zu ersehen ist, kann der Nutzer durch Veränderung der Stützpunkte SP1 , SP2, ... SP6 auch die Spektrums-Steuerungskurve STK verändern. Gezeigt ist hier die ursprüngliche Spektrums-Steuerungskurve STK wie in Figur 6 sowie eine durch die Verschiebung der Stützpunkte SP2, SP3 und SP4 sowie Entfernen des fünften Stützpunkts SP5 erzeugte neue Spektrums-Steuerungskurve STK'. Wie hier gezeigt ist, können die Stützpunkte SP1 , SP2, ... SP6 in zwei Richtungen verschoben werden, nämlich einfach nur in der Farbtemperaturrichtung, d. h. senkrecht zur Zeitachse, wie dies bei den Stützpunkten SP2, SP4 der Fall ist. Ebenso ist auch ein Verschieben entlang der Zeitachse möglich, wie dies beim dritten Stützpunkt SP3 der Fall ist. Beim Berühren des Stützpunkts (vorzugsweise reagiert der Touchscreen so, dass der Benutzer knapp unterhalb des Stützpunkts die Kurve berührt, um den Stützpunkt selber nicht zu verdecken) wird ein vergrößerter Stützpunkt darunter dargestellt, an dem der Benutzer mit seinem Finger den Stützpunkt gut führen kann. Außerdem kann beispielsweise der aktuelle Farbtemperaturwert angezeigt werden, wie hier 3200 K (also noch im warmweißen Bereich) beim Stützpunkt SP3.
Sofern der Benutzer einen Lernmodus eingestellt hat, wird zusätzlich die Veränderung der Spektrums-Steuerungskurve STK, d. h. die Verschiebung der Stützpunkte SP1 , SP2, ... SP6, registriert und abgespeichert. Dies kann sowohl in der App, d.h. im Speicher des mobilen Endgeräts, als auch im MikroController 20 bzw. im zugehörigen Speicher 21 des MikroControllers 20 im Steuermodul 41 (siehe Figur 2) der LED-Leuchte selber erfolgen. Bei einem erneuten Durchlauf der Spektrums-Steuerungskurve, beispielsweise am nächsten Tag, kann die vom Nutzer am Vortag eingefügte Veränderung der Kurve berücksichtigt werden, jedoch vorzugsweise nur um einen reduzierten Teil, beispielsweise um 30 %. Wenn der Benutzer an drei Tagen hintereinander die gleiche oder ähnliche Änderung vornimmt, führt dies zu einer veränderten Kurve in der gewünschten Form. Alternativ kann der Nutzer natürlich auch einen Modus einstellen, in dem die Änderungen sofort als fix übernommen werden und nicht nur als individuell für diesen Tag genommene Änderung, die dann ggf. im Lernmodus berücksichtigt wird.
Figur 8 zeigt ein Beispiel, wie die Farbtemperatur CT bei Einschalten des Boost-Modus temporär geändert wird, d. h. wenn der Benutzer eine Boost-Taste zur Aussendung eines Kurzzeitdosisveränderungssignals DHS, hier eines Dosiserhöhungssignals (DHS) betätigt. In analoger Weise könnte aber auch eine Veränderung zur Erhöhung des Warmlichtanteils für eine temporäre Entspannungsphase erfolgen. Auf der Hochachse ist in Figur 8 die Farbtemperatur CT als Anteil des kaltweißen Lichts kw (also Licht der ersten LED- Anordnung 1 ) oder warmweißen Lichts ww (also Licht der ersten LED-Anordnung 1 ) in % angegeben.
Eine Boost-Taste 15 befindet sich beispielsweise auf dem Bedienmodul 10 der LED- Leuchte 100 (siehe Figuren 1 und 2). Eine entsprechende virtuelle Taste kann auch von der App auf der grafischen Benutzeroberfläche 61 des tragbaren Endgeräts 60 zur Verfügung gestellt werden. Ohne Drücken einer solchen Boost-Taste würde normalerweise die Steuerung der Farbtemperatur des LED-Leuchtmoduls 51 gemäß der in der Figur 8 dargestellten Spektrums-Steuerungskurve erfolgen, die wiederum durch Stützpunkte SP1 , SP2, ...SP4 über der Zeit t definiert ist. Zu einem beliebigen Zeitpunkt tB beschließt der Benutzer jedoch, dass er bezüglich des Lichts eine Auffrischung benötigt. Nach Drücken der Boost-Taste wird in einer relativ kurzen Anstiegszeit Atr von vorzugsweise ca. einer Sekunde dafür gesorgt, dass die kaltweiße LED-Anordnung 1 auf die maximale Leistung, d. h. mit 100 % Leistung, hochgefahren wird (wogegen im normalen Betriebsmodus zum Beispiel die Gesamtleistung maximal 80% der möglichen Leistung beträgt). Mit anderen Worten, 100 % des zur Verfügung stehenden Stroms werden dafür aufgewendet, um die erste LED-Anordnung 1 zu betreiben. Die warmweiße LED-Anordnung 2 wird in dieser Zeit überhaupt nicht mit Strom versorgt. Damit liegt auch die Farbtemperatur CT bei 100% kw. Dies führt dazu, dass ein maximaler Blauanteil (im Bereich um 450 nm) ausgesendet wird, durch den der Melatonin-Ausstoß des Benutzers kurzfristig reduziert und damit die Wirkung des eher erfrischenden Glückshormons Serotonin erhöht werden kann. Die LED- Leuchte bzw. das Leuchtmodul ist bevorzugt so aufgebaut, dass die Beleuchtungsstärke dann bei mindestens bei 80 lux liegt, besonders bevorzugt aber höher, beispielsweise bei ca. 200 Ix. Diese Leistungssteigerung der kaltweißen LEDs und Farbverschiebung auf den maximalen Blauanteil erfolgt jedoch nur für eine begrenzte Boost-Zeitspanne AtB von beispielsweise 10 Min. Anschließend wird in einer nachfolgenden Rückstellung- Zeitspanne Atf die Leistung der kaltweißen LED-Anordnung 1 und die Leistung der warmweißen LED-Anordnung 2 wieder so eingestellt, dass das Gesamtlichtspektrum den Farbtemperaturwert der Steuerungskurve STK zum dann vorliegenden Zeitpunkt erreicht. Nachfolgend wird dann das LED-Leuchtmodul 51 wieder ganz normal gemäß der Spektrums-Steuerungskurve STK betrieben.
Wie durch die gestrichelte Darstellung der Spektrums-Steuerungskurve STK innerhalb der Boost-Zeitspanne AtB dargestellt ist, wird normalerweise die Spektrums-Steuerungskurve STK hierdurch nicht beeinflusst. Es ist aber prinzipiell möglich, dass auch die Einschaltung des Boost-Modus zu diesem Zeitpunkt gespeichert wird und dies in ähnlicher Weise in eine langfristige Veränderung der Steuerungskurve über mehrere Tage hinweg eingeht, wenn der Benutzer an mehreren Tagen hintereinander etwa zur gleichen Zeit die Boost- Taste betätigt, da dies darauf hinweist, dass die Spektrums-Steuerungskurve nicht optimal für den Nutzer eingestellt ist und er um diese Tageszeit generell etwas mehr Blaulicht benötigt.
Mit dem Drücken der Boost-Taste zum Zeitpunkt tB wird außerdem ein Überwachungszähler ausgelöst, der zumindest eine Akzeptanzzeitspanne AZ lang mitläuft. Während dieser Zähler läuft, wird mitgezählt, wie oft der Benutzer die Boost-Taste drückt, und es ist im Mikrocontroller hinterlegt, dass innerhalb der Akzeptanzzeitspanne AZ eine bestimmte Anzahl von Boost-Zeitspannen AtB vorhanden sein dürfen, beispielsweise dass der Benutzer innerhalb von vier Stunden nur zweimal den Boost-Modus nutzen kann. Schaltet der Nutzer innerhalb von vier Stunden ein drittes Mal den Boost-Modus ein, so hat dies keine Wirkung.
Figur 9 zeigt, diesmal in Hochkant-Darstellung, eine weitere Bedienoberfläche (ein anderes Fenster bzw. ein Menü) der App zur Steuerung der LED-Leuchte auf einem mobilen Endgerät 60. Hier sind unter einem Ausschnitt der Steuerungskurve STK innerhalb einer sog.„Toolbar" mehrere virtuelle Tasten 65, 66, 67, 68, 69 dargestellt. Diese Toolbar kann beispielsweise aufgerufen werden, indem der Nutzer bei eingeschalteter App und dargestellter Spektrums-Steuerungskurve vom Rand ausgehend mit dem Finger nach oben über den Bildschirm fährt, um die Toolbar aus dem Seitenrand„herauszuziehen". Diese Toolbar enthält zum einen eine Menütaste 69, mit der ein Hauptmenü und darunter weitere Funktionen (bzw. Fenster) eingeschaltet werden können, beispielsweise ein Fenster zum Aufruf eines Initialisierungsmodus, um zunächst eine möglichst gut angepasste individuelle Start-Spektrums-Steuerungskurve für den Nutzer anzulegen. Die Toolbar umfasst zudem eine Boost-Taste 65 zur Auslösung des zuvor erläuterten Boost-Modus. Außerdem ist hier eine Ein/Aus-Taste 66 vorgesehen. Mit einer weiteren Taste 67 kann eingestellt werden, ob bei einer Verschiebung des zum aktuellen Zeitpunkt sichtbaren Stützpunkts auf der Steuerungskurve tatsächlich die Steuerungskurve STK verstellt wird oder ob dies nur eine kurzzeitige individuelle Anpassung der Steuerungskurve für diesen einen Tag sein soll. Über eine virtuelle Dimm-Taste 68 wird ein virtueller Dimm-Regler 70 geöffnet. Auf diesem kann ein virtueller Punkt 71 verfahren werden, um so die Helligkeit des LED- Leuchtmoduls zu variieren, parallel zur Möglichkeit, eine entsprechende Dimmer- Regelung im Bedienmodul 10 an der LED-Leuchte 100 zu nutzen.
Die besagte App kann auf übliche Weise, beispielsweise aus dem Internet, auf das mobile Endgerät 60 heruntergeladen werden. Mit Hilfe dieser App ist es auch möglich, das Endgerät 60 über die drahtlose Schnittstelle mit der LED-Leuchte 100 zu koppeln, beispielsweise indem in üblicher Weise ein Suchmodus eingestellt wird und gleichzeitig auch an der LED-Leuchte ein Suchmodus eingestellt wird und bei einem Auffinden der Geräte dann noch jeweils ein Bestätigungssignal in der App und/oder dem Bedienmodul der LED- Leuchte gegeben werden kann, um die Kopplung zu vollziehen. Auch wäre eine Kopplung mittels einer Nahfeldkommunikations-Schnittstelle oder das Einlesen eines Scancodes an der LED-Leuchte denkbar. Weiterhin kann, insbesondere auch über verschiedene Menüpunkte der App, vorgegeben werden, was passiert, wenn ein gekoppeltes mobiles Endgerät aus dem Empfangsbereich der LED-Leuchte entfernt wird und was passiert, wenn dieses Endgerät dann wieder in den Empfangsbereich zurückkehrt. Beispielsweise könnte in einem Eco-Modus dafür gesorgt werden, dass bei Entfernung des Endgeräts aus dem Empfangsbereich der LED-Leuchte automatisch das LED-Leuchtmodul abgeschaltet oder auf ein Minimum heruntergedimmt wird und automatisch eine Wiederaufnahme der Verbindung und ein Hochfahren des LED-Leuchtmoduls erfolgt, sobald sich das Endgerät wieder im Empfangsbereich befindet etc.
Figur 10 zeigt schließlich noch einen Ablaufplan, wie beispielsweise bei einer erstmaligen Benutzung einer LED-Leuchte durch einen Benutzer für diesen Benutzer eine individuelle Start-Spektrums-Steuerungskurve S-STK erzeugt werden kann. Hierzu wird von der App dem Benutzer nach der Kopplung bzw. Auswahl oder Bestätigung der Kopplung mit der LED-Leuchte angeboten, einen Initialisierungsmodus durchzuführen. Wird dies vom Nutzer akzeptiert, so werden innerhalb eines ersten Initialisierungsschritts I verschiedene benutzerspezifische Parameter P1 , P2, ... abgefragt. Dabei erfolgt keine Abfrage, zu welchen Zeiten genau welche Stützpunkte mit welchen Werten gesetzt werden, sondern stattdessen werden benutzerverhaltensspezifische Parameter abgefragt, wie die Uhrzeit des Arbeitsbeginns, die Uhrzeit des Arbeitsendes, die Zeit und Dauer der Pausen. Insbesondere gehört hierzu aber auch eine rein benutzergefühlsspezifische Parameterabfrage, nämlich die Abfrage der Zeit der höchsten Leistungsbereitschaft, indem der Benutzer danach gefragt wird, in welchen fünf aufeinanderfolgenden Stunden er seine Arbeitszeit legen würde, sofern er diese frei bestimmen könnte, sowie eine Abfrage einer Stunde, in der er seinem Gefühl nach die höchste Leistungsbereitschaft hat.
Auf Basis dieser Parameter P1 , P2, ... wird dann in einem nachfolgenden Kurven- Ermittlungsschritt II die Start-Spektrums-Steuerungskurve S-STK berechnet. Beispielsweise könnte dann die Start-Spektrums-Steuerungskurve S-STK so gewählt sein, dass der Beginn der Kurve 30 min vor Arbeitsbeginn liegt und die Kurve einen 60 % Kaltweiß- Anteil aufweist. Ebenso kann das Ende der Kurve 30 min nach Arbeitsende liegen, mit einem 0 % Kaltweiß-Anteil. Eine Stunde vor Arbeitsende könnte ein Stützpunkt liegen, der noch 20 % Kaltweiß-Anteil enthält. Um die Pausen herum werden weitere Stützpunkte gelegt. Beispielsweise könnte ein Stützpunkt 30 min vor der Mittagspause gesetzt werden mit 40 % Kaltweiß-Anteil, zur und während der Mittagspause wird der Kaltweißanteil dann auf 20 % gelegt und zum Ende der Mittagspause sowie 30 min nach der Mittagspause werden zwei Stützpunkte mit 80 % Kaltweiß-Anteil gesetzt. Zusätzlich könnten Stützpunkte mit 70 % Kaltweiß-Anteil für alle Zeitpunkte im Zeitraum der gewählten höchsten Leistungsbereitschaft gewählt werden, die nicht durch Pausen oder Arbeitsende beeinflusst sind, wobei die eine Stunde der besonders höchsten Leistungsbereitschaft einen 90 % Kaltweiß-Anteil erhält. Die Stützpunkte, welche aufgrund der frei wählbaren höchsten Leistungsbereitschaft gesetzt werden, werden dabei so gesetzt, dass sie nicht die durch die externen Vorgaben gewählten Pausen oder das Arbeitsende beeinflussen.
Diese Start-Spektrums-Steuerungskurve S-STK kann dann vom mobilen Endgerät 60 über die drahtlose Schnittstelle an das Steuermodul bzw. den Mikrocontroller 20 im Steuermodul 41 der LED-Leuchte 100 übertragen werden. Dabei reicht es aus, wenn die Liste der Stützpunkte übertragen wird. Parallel können der Mikrocontroller und die App die gleiche Interpolationsfunktion als Spektrums-Steuerungskurve berechnen. Vom Mikrocontroller können die Koeffizienten eines Polynoms n-ter Ordnung für die Interpolationsfunktion hinterlegt werden. Durch einfache Multiplikationsprozesse kann dann der Mikrocontroller 20 zu jedem Zeitpunkt den passenden Wert der Kurve schnell berechnen und entsprechende PWM-Stromsteuerungssignale ausgeben, wie dies bereits anhand der Figuren 1 bis 5 erläutert wurde.
Erfolgt eine Veränderung der Spektrums-Steuerungskurve mit Hilfe des mobilen Endgeräts, werden über die drahtlose Schnittstelle die neuen Stützstellen wieder an den Mikrocontroller des Steuermoduls der LED-Leuchte übertragen, der dann ebenfalls die neuen Koeffizienten berechnet und hinterlegt. Vorzugsweise kann der Nutzer auch jederzeit eine Nutzung der Spektrums-Steuerungskurve ausschalten und dazu übergehen, die Spekt- rums-Steuerungsfunktion für den nächsten Zeitraum konstant zu halten und z. B. über einen einfachen Schieberegler die Farbtemperatur einzustellen, wobei dann der Mikrocontroller diesen konstanten Wert hält. Auch in diesem Fall ist es möglich, die Boost-Funktion zu wählen und anschließend wieder auf den vorgegebenen konstanten Wert gemäß der Spektrums-Steuerungsfunktion zurückzukehren.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere ist es wie erwähnt möglich, dass die LED-Leuchte nicht nur zwei LED-Anordnungen mit unterschiedlichen Lichtspektren aufweist sondern gegebenenfalls auch mehr als zwei unterschiedliche LED-Anordnungen mit verschiedenen Lichtfarben bzw. Spektren, insbesondere auch beliebige farbige LEDs, beispielsweise - aber nicht abschließend - amberfarbene, blaue, rote, gelb-rote und/oder grüne LEDs. Dabei könnten auch z. B. eine oder mehrere zusätzliche LED-Anordnungen vorgesehen sein, die nur im Boost-Modus zugeschaltet werden, um die erste LED- Anordnung in ihrer Wirkung zu verstärken. Wenn die LED-Leuchte mehrere voneinander unabhängige Leuchtköpfe bzw. Leuchtmodule aufweist, können die verschiedenen LED- Anordnungen auch auf diese verteilt sein, d. h. sich in verschiedenen Leuchtköpfen bzw. Leuchtmodulen befinden. Insbesondere wenn mehrere Leuchtköpfe bzw. Leuchtmodule in unterschiedliche Richtungen in Licht abstrahlen, können diese z. B. auch jeweils mehrere LED-Anordnungen aufweisen und/oder unabhängig voneinander nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuert werden, auch unabhängig voneinander mit verschiedenen Spektrums-Steuerungsfunktionen (beispielsweise mit unterschiedlichen zirkadianen Variationen) und auch mit voneinander getrennt auslösbaren Boost-Modi betrieben werden. Zudem können die oben beschriebenen besonderen Merkmale der Varianten auch miteinander kombiniert werden. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
Bezugszeichenliste
1 erste LED-Anordnung
2 zweite LED-Anordnung
10 Bedienmodul
1 1 Farbtemperaturregler
15 Kurzzeitdosisveränderungs-Schnittstelle / Boost-Taste 18 Dimm-Tastenanordnung
20 MikroController
21 Speicher
30 LED-Stromsteuerung
31 Einrichtung zur Gesamtstromsteuerung
32 Einrichtung zur Bestromungsauswahl
33 Stromschalter
34 Stromregler / Step-Down-Regler-Baustein
35 Und-Gatter
36 XOR-Gatter
37 Schmitt-Trigger
40 Steueranordnung
41 Steuereinrichtung / Steuermodul
42 drahtlose Schnittstelle / Bluetooth-Schnittstelle
43 Steckerschnittstelle / USB-Schnittstelle
50 Leuchtkopf
51 Leuchtmodul
60 mobiles Endgerät / Smartphone
61 grafische Benutzerschnittstelle
62 Zoom-Tasten
63 Umschalttasten
64 Taste
69 Menütaste
65 Kurzzeitdosisveränderungs-Schnittstelle / Boost-Taste
66 Ein/Aus-Taste
67 Taste
68 Dimm-Taste
70 Dimm-Regler
71 Punkt 100 LED-Leuchte / Tischleuchte
DHS Kurzzeitdosisveränderungssignal / Dosiserhöhungssignal
STK Spektrums-Steuerungsfunktion / Spektrums-Steuerungskurve
STK geänderte Spektrums-Steuerungskurve
SP1 , SP2, ... SP6 Stützpunkte
lGp PWM-Gesamtstromsignal
lWp PWM-Stromsignal der zweiten LED-Anordnung
IKP PWM-Stromsignal der ersten LED-Anordnung
PWME Freigabesignal
C1 Kondensator
D1 , D2, D3 Freilaufdioden
D4 Diode
L1 Induktivität
R1 , R2, R3, R4 Widerstände
T1 , T2 Transistoren
VR Referenzpotential
t Zeit
CT Farbtemperatur
ww warm weiß
kw kaltweiß
tB Zeitpunkt
Atr Anstiegszeit
AtB Dosisveränderungs-Zeitspanne / Boost-Zeitspanne
Atf Rückstellungs-Zeitspanne
AZ Akzeptanzzeitspanne
I Initialisierungsschritt
I I Kurven-Ermittlungsschritt
benutzerspezifische Parameter P1 , P2, ...
S-STK Start-Spektrums-Steuerungskurve

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Ansteuerung einer LED-Leuchte (100), welche zumindest eine erste LED-Anordnung (1 ) und eine zweite LED-Anordnung (2) umfasst, wobei die erste LED- Anordnung (1 ) und die zweite LED-Anordnung (2) im Betrieb Licht mit unterschiedlichen Lichtspektren aussenden und dabei vorzugsweise die erste LED-Anordnung (1 ) einen höheren Blaulichtanteil aussendet als die zweite LED-Anordnung (2),
wobei die Anteile des von der ersten LED-Anordnung (1 ) und der zweiten LED-Anordnung (2) ausgesendeten Lichts innerhalb eines Gesamtlichtspektrums der LED-Anordnungen (1 , 2) gemäß einer vorgegebenen Spektrums-Steuerungsfunktion (STK) gesteuert werden,
wobei bei Empfang eines Kurzzeitdosisveränderungssignals (DHS), vorzugsweise eines Dosiserhöhungssignals (DHS), zumindest die erste LED-Anordnung (1 ) für eine vordefinierte Dosisveränderungs-Zeitspanne (AtB) abweichend von der vorgegebenen Spektrums-Steuerungsfunktion (STK) so angesteuert wird, dass sie mit einer vorgegebenen Mindestleistung betrieben wird oder der Anteil des Lichts dieser ersten LED-Anordnung (1 ) innerhalb des Gesamtlichtspektrums der LED-Anordnungen (1 , 2) einen bestimmten Mindestanteil beträgt, und nach Ablauf der vordefinierten Dosisveränderungs-Zeitspanne (AtB) die LED-Anordnungen (1 ,2) gemäß einer vorgegebenen Steuerungsregel so angesteuert werden, dass das Gesamtlichtspektrum wieder dem aktuellen Wert der vorgegebene Spektrums-Steuerungsfunktion (STK) entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Spektrums-Steuerungsfunktion (STK) eine zeitabhängige, vorzugsweise zirkadiane, Spektrums-Steuerungskurve (STK) umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei nach Empfang des Kurzzeitdosisverän- derungssignals (DHS) die erste LED-Anordnung (1 ) in der vordefinierten Dosisveränderungs-Zeitspanne (AtB) mit einem maximalen Anteil am Gesamtlichtspektrum, vorzugsweise mit einer maximalen Leistung, betrieben wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei nach Empfang eines Kurzzeitdosisveränderungssignals (DHS) die zweite LED-Anordnung (2) abgeschaltet o- der unterhalb einer definierten Leistung betrieben wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dosisveranderungs-Zeitspanne (AtB) maximal 30 min, vorzugsweise maximal 20 min, besonderes bevorzugt maximal 10 min beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei nach Ablauf der vordefinierten Dosisveranderungs-Zeitspanne (AtB) die LED-Anordnungen (1 , 2) so angesteuert werden, dass der Anteil des Lichts der ersten LED-Anordnung (1 ) im Gesamtlichtspektrum über eine bestimmte Rückstellungs-Zeitspanne (Atf), vorzugsweise von mindestens 30 s, hinweg reduziert wird, bis das Gesamtlichtspektrum wieder der vorgegebenen Spektrums-Steuerungsfunktion (STK) entspricht.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei innerhalb einer vorgegebenen Akzeptanzzeitspanne (AZ) von vorzugsweise mindestens vier Stunden nur eine bestimmte maximale Anzahl von Kurzzeitdosisveränderungssignalen (DHS) akzeptiert werden, bei denen eine von der vorgegebenen Spektrums-Steuerungsfunktion (STK) abweichende Ansteuerung der zumindest ersten LED-Anordnung (1 ) erfolgt und bei Empfang eines weiteren Kurzzeitdosisveränderungssignals (DHS) nach Erreichen der maximalen Anzahl von Kurzzeitdosisveränderungssignalen (DHS), keine Abweichung von der vorgegebenen Spektrums-Steuerungsfunktion (STK) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Spektrums- Steuerungsfunktion (STK) auf einer grafischen Benutzerschnittstelle (61 ) grafisch ausgegeben und mit Hilfe der grafischen Benutzerschnittstelle (61 ) veränderbar ist.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Spektrums- Steuerungsfunktion (STK) und/oder ein Kurzzeitdosisveränderungssignal (DHS) von einem mobilen Endgerät (60) und/oder einem PC, vorzugsweise drahtlos, besonders bevorzugt über eine kurzreichweitige Funkverbindung, an eine Steuereinrichtung (41 ) der LED-Leuchte (100) übertragen werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei für die Spektrums- Steuerungskurve (STK) zu verschiedenen Zeitpunkten jeweils Stützstellenwerte als Stützpunkte (SP1 , SP2, SP5) vorgegeben werden und auf Basis dieser Stützpunkte (SP1 , SP2, SP5) eine Interpolationsfunktion als Spektrums-Steuerungskurve (STK) ermittelt wird.
1 1 . Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bei Empfang eines manuellen Veränderungssignals von einer Benutzerschnittstelle die Spektrums- Steuerungsfunktion (STK) zumindest lokal modifiziert wird und diese lokale Modifikation zumindest teilweise bei einem nachfolgenden erneuten Durchlauf der Spektrums- Steuerungsfunktion (STK) automatisch berücksichtigt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 1 1 , wobei in einer Initialisierungsprozedur über eine Benutzerschnittstelle (61 ) benutzerspezifische Parameter (P1 , P2, ...) abgefragt werden und auf Basis der benutzerspezifischen Parameter (P1 , P2, ...) eine benutzerspezifische individuelle Start-Spektrums-Steuerungskurve (S-STK) ermittelt wird.
13. Verfahren, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, zur Ansteue- rung einer LED-Leuchte (100), welche zumindest eine erste LED-Anordnung (1 ) und eine zweite LED-Anordnung (2) umfasst, wobei die erste LED-Anordnung (1 ) und die zweite LED-Anordnung (2) im Betrieb Licht mit unterschiedlichen Lichtspektren aussenden, wobei die Anteile des von der ersten LED-Anordnung (1 ) und der zweiten LED-Anordnung (2) ausgesendeten Lichts innerhalb eines Gesamtlichtspektrums der LED-Anordnungen (1 , 2) gemäß einer vorgegebenen Spektrums-Steuerungsfunktion (STK) gesteuert werden,
und wobei die erste LED-Anordnung (1 ) und die zweite LED-Anordnung (2) jeweils in einem Pulsweitenmodulationsverfahren angesteuert werden, wobei die LED-Anordnungen (1 , 2) mit einem gemeinsamen Gesamtstrom betrieben werden und dieser Gesamtstrom in zeitlich verschiedenen Phasen auf die verschiedenen LED-Anordnungen (1 , 2) umgeschaltet wird
und dabei zumindest teilweise bei einem Umschalten des Gesamtstroms von einer LED- Anordnung (1 ) auf eine andere LED-Anordnung (2) kurzzeitig ein paralleler Betrieb der LED-Anordnungen (1 , 2) erfolgt.
14. LED-Leuchte (100) mit zumindest einer ersten LED-Anordnung (1 ) und einer zweiten LED-Anordnung (2), wobei die erste LED-Anordnung (1 ) und die zweite LED- Anordnung (2) im Betrieb Licht mit unterschiedlichen Lichtspektren aussenden und dabei vorzugsweise die erste LED-Anordnung (1 ) einen höheren Blaulichtanteil aussendet als die zweite LED-Anordnung (2),
und einer Steuerungsanordnung (40), welche ausgebildet ist, um die Anteile des von der ersten LED-Anordnung (1 ) und der zweiten LED-Anordnung (2) ausgesendeten Lichts in- nerhalb eines Gesamtlichtspektrums der LED-Anordnungen (1 , 2) gemäß einer vorgegebenen Spektrums-Steuerungsfunktion (STK) zu steuern,
wobei die Steuerungsanordnung (40) zumindest eine Kurzzeitdosisveränderungs- Schnittstelle (15, 65) aufweist und so ausgebildet ist, dass bei einem Empfang eines Kurzzeitdosisveränderungssignals (DHS), vorzugsweise eines Dosiserhöhungssignals (DHS), von dieser Kurzzeitdosisveränderungs-Schnittstelle (15, 65) zumindest die erste LED-Anordnung (1 ) für eine vordefinierte Dosisveränderungs-Zeitspanne (AtB) abweichend von der vorgegebenen Spektrums-Steuerungsfunktion (STK) so angesteuert wird, dass sie mit einer vorgegebenen Mindestleistung betrieben wird oder der Anteil des Lichts dieser ersten LED-Anordnung (1 ) innerhalb des Gesamtlichtspektrums der LED- Anordnungen (1 , 2) einen bestimmten Mindestanteil beträgt, und nach Ablauf der vordefinierten Dosisveränderungs-Zeitspanne (AtB) die LED-Anordnungen (1 , 2) gemäß einer vorgegebenen Steuerungsregel so angesteuert werden, dass das Gesamtlichtspektrum wieder der vorgegebenen Spektrums-Steuerungsfunktion (STK) entspricht.
15. LED-Leuchte (100) nach Anspruch 14, wobei die Steuerungsanordnung (40) eine Dimmer-Schnittstelle (18, 68) aufweist und so ausgebildet ist, dass mittels der Dimmer- Schnittstelle (18, 68) unabhängig von der Spektrums-Steuerungsfunktion (STK) die Gesamtmenge des Lichts der LED-Anordnungen (1 , 2) verstellbar ist.
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