EP4376551A1 - Verfahren zur festlegung wenigstens einer farbeigenschaft eines beleuchtungselements, computerprogramm und beleuchtungselement - Google Patents

Verfahren zur festlegung wenigstens einer farbeigenschaft eines beleuchtungselements, computerprogramm und beleuchtungselement Download PDF

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Publication number
EP4376551A1
EP4376551A1 EP22209714.9A EP22209714A EP4376551A1 EP 4376551 A1 EP4376551 A1 EP 4376551A1 EP 22209714 A EP22209714 A EP 22209714A EP 4376551 A1 EP4376551 A1 EP 4376551A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
reflection surface
light source
lighting element
color
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22209714.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Richter
Matthias Jäckl
Sebastian Röhrer
Ingo Tischer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Richter Lighting Technologies GmbH
Original Assignee
Richter Lighting Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Richter Lighting Technologies GmbH filed Critical Richter Lighting Technologies GmbH
Priority to EP22209714.9A priority Critical patent/EP4376551A1/de
Priority to EP23192704.7A priority patent/EP4376552A1/de
Publication of EP4376551A1 publication Critical patent/EP4376551A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • 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
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
    • H05B47/11—Controlling the light source in response to determined parameters by determining the brightness or colour temperature of ambient light

Definitions

  • the invention relates to a method for determining at least one color property of emitted operating light of a lighting element and to a computer program executed on a control device in order to carry out the method.
  • the invention also relates to a lighting element, in particular a luminaire or a light channel, for emitting operating light with at least one specified color property according to a target specification for the at least one color property, according to the preamble of claim 15.
  • Lighting elements are used in a wide variety of shapes and designs and are used, for example, for the active or passive lighting of objects, people or rooms. Lighting elements are becoming increasingly important in modern interior design. The spectrum of light and thus both its color impression and physiological effectiveness on the observer as well as the effects on illuminated objects and surfaces are becoming increasingly important in this industry.
  • the color properties of the emitted operating light in particular the light color or color temperature and brightness or luminous flux, influence the living beings that perceive the light in different ways.
  • the life rhythm of organisms for example, is strongly dependent on daylight. Daylight serves as a timekeeper for people and has been proven to influence the well-being and performance of an individual.
  • a suitable color temperature of a lighting element can, for example, be used to improve the performance and health of people who spend a lot of time indoors.
  • lighting properties can influence people's consumer behavior.
  • the targeted highlighting of certain products (e.g. fruit and vegetables) in a certain light color can have a significant influence on the consumer.
  • very specific lighting or color properties may therefore be desired in order to convey certain messages or feelings to a customer.
  • Color properties of the emitted operating light of a lighting element can include, in particular, the color coordinates and the luminous flux of the light.
  • Color coordinates correspond to a specific value of the closest color temperature.
  • Manufacturers of lamps or light sources such as light-emitting diodes (LEDs) classify each light source according to industry standards into a class that corresponds, for example, to a range of color coordinates. Since the classes each cover value ranges, there is no guarantee that commercially available light sources produce light with a precise color temperature and a very specific luminous flux. When using LEDs in particular, the light color can vary greatly between multiple batches of nominally similar LEDs.
  • a lamp which comprises at least one material layer in the transmission path of the light, on which a large number of dots are printed.
  • the material layer is thus suitable for adjusting a color property of the light emerging from the light source, in particular color temperature and luminous flux, by interacting with the dots.
  • the object of the present invention is to provide a method for determining at least one color property of emitted operating light of a lighting element, which method is able to meet a target specification for the color property as precisely and repeatably as possible, preferably with simple technical means and high efficiency.
  • the object is solved for the method with the features listed in claim 1.
  • the object is solved by the features of claim 14 and with regard to the lighting element by claim 15.
  • a method for determining at least one color property of emitted operating light of a lighting element.
  • a color property in the sense of the present invention can be, in particular, a color temperature or light color, a luminous flux (measure of the amount of perceptible light per period of time).
  • the color temperature can be particularly advantageously defined in the form of color coordinates of a color space, in particular a standardized color space.
  • the "operating light” is the light emitted by the lighting element as a whole into the environment.
  • the method according to the invention can in principle be carried out at any time.
  • the method can be carried out as part of the installation or initial installation of the lighting element, as part of the design of the lighting element or as part of the manufacture of the lighting element.
  • the method can also be carried out during use of the lighting element in order to adapt an existing lighting element with regard to at least one color property, for example to changed spatial conditions or to compensate for environmental and aging effects.
  • the method is carried out once per lighting element, but a cyclical or regular adjustment of the color properties of the lighting element can also be provided, for example if the color properties of the light source of the lighting element change over the course of the product's lifespan.
  • the method can be carried out, for example, in a five-year cycle, a four-year cycle, a a three-year rhythm, a two-year rhythm, a one-year rhythm, a six-month rhythm, monthly, weekly or daily.
  • a target specification for the at least one color property of the operating light is defined within the scope of the method.
  • the target specification can be defined in an application- or customer-oriented manner in order to best adapt the color properties of the lighting element to the intended use of the lighting element.
  • the objective can in particular be an objective function within the framework of a mathematical optimization task.
  • primary light is provided from at least one light source within a housing assembly of the lighting element, wherein the at least one light source has at least one color property that deviates from the target specification.
  • the method can advantageously be used to enable the operating light to be emitted within the scope of the target, even though the light source alone is not able to meet these requirements. In principle, however, it cannot be ruled out that the light source already meets the requirements placed on the color properties of the light without further measures. In this case, however, it is then generally not necessary to use the method according to the invention - apart from checking the operating light emitted by the light source or the lighting element.
  • At least one reflection surface is provided or processed which reflects at least part of the primary light of the light source as secondary light in the direction of a light exit opening of the housing assembly, so that the reflection surface emits the secondary light with at least one color property that is different from the primary light, and that the at least one color property of the operating light emitted by the lighting element as a whole corresponds to the target specification or at least approximately corresponds to it (within a defined tolerance range).
  • provision of the at least one reflection surface can be understood to mean, among other things, an initial installation of a corresponding reflection surface, but also a replacement of an existing reflection surface.
  • processing of the at least one reflection surface can be understood to mean, among other things, an initial processing of the reflection surface during production, but also a subsequent processing of the reflection surface, for example during operation of the lighting element.
  • the method can be used advantageously and economically for almost any lighting element.
  • the lighting elements are able to emit the operating light adjusted or defined with regard to the at least one color property with a particularly high degree of efficiency, since the light is influenced within the scope of the present invention with regard to the reflected light of the reflection surface (secondary light).
  • the light is therefore preferably influenced not in the transmission path of the light source, but in the reflection path.
  • the direct light from the light source can advantageously remain unaffected.
  • the efficiency of the light source is therefore generally not negatively influenced.
  • the color property taken into account in the target specification is a color temperature and/or a luminous flux.
  • the color temperature or light color of the operating light can be adjusted in particular.
  • the provision or processing of the reflection surface can also take place against the background of adjusting the luminous flux.
  • the luminous flux of LEDs decreases over the life of the LEDs. Therefore, one aim can be, for example, to adjust or replace the at least one reflection surface over the years in order to keep the luminous flux constant.
  • the reflectivity of the reflection surface can therefore be low, for example, when the lighting element is first installed and can be increased later by replacing or processing the reflection surface.
  • the color temperature can be defined in the target specification in particular as color coordinates, for example as x-y coordinates of a CIE 1976 color space. It can also be specified as "Correlated Color Temperature” (CCT) and Duv value. In principle, any definition of the color temperature can be provided according to any standard.
  • the luminous flux can be specified in lumens (lm), for example, or in any other way.
  • a target value and/or a target value range is used as the target specification.
  • the target specification can be provided as a single target value (or, if several color properties are taken into account, as a combination of several target values) in particular if the aim is to bring the actual color property of the operating light as close as possible to the target value or target specification, i.e. to optimize the value. It is not absolutely necessary that the target value or target specification is actually achieved.
  • a certain acceptable tolerance can therefore be provided when defining the target specification based on a target value.
  • the target specification is therefore preferably a target value range, in particular for each color property to be taken into account, in order to include any acceptable tolerances or deviations in the target specification due to the application.
  • the reflection surface is designed or processed in such a way that the secondary light is emitted with color properties that correspond to the target specification or are as close as possible to the target specification.
  • it can be particularly advantageous to emit only or at least essentially the secondary light as operating light, i.e. for example to reflect the entire primary light of the light source via the at least one reflection surface.
  • the reflection surface is designed or processed in such a way that the secondary light is emitted with at least one color property that deviates from the target specification.
  • the operating light is therefore preferably a combination of secondary light and primary light, i.e. a superposition of the reflected and directly emitted light from the light source.
  • the secondary light i.e. the reflected light, can therefore advantageously be used to adjust the color properties of the light transmitted by the light source.
  • the method can be used particularly advantageously when the reflected light, i.e. the secondary light, is lost light or at least essentially lost light from the light source within the lighting element.
  • the at least one color property according to the target specification only results from a combination of the color properties of the primary light and the secondary light.
  • the color properties of the primary light and the secondary light can each deviate from the target specification, but in combination they correspond to the target specification.
  • At least one inner surface of the housing assembly is used as a reflection surface.
  • the reflective surface can, for example, be an inner wall of the housing assembly that has reflective properties, for example because it has been coated accordingly.
  • the inner surface of the housing assembly can, for example, be designed as a reflector.
  • At least one separate component within the housing assembly is used as a reflection surface.
  • the at least one reflection surface can therefore also be an additional component within the lighting element, which is preferably attached to the housing assembly (in a force-fitting, form-fitting and/or material-fitting manner).
  • the separate component can optionally be modularly exchangeable in order to adapt the lighting element in the context of the method according to the invention with regard to the at least one color property.
  • the A separate component can, for example, be a separate reflector that can be inserted into the housing assembly as required (e.g. screwed or snapped into place).
  • a reflector from glossy to matt
  • a holder for the light source and/or an electrical circuit board, in particular an electrical circuit board for the electrical supply and/or control of the light source is used as the reflection surface.
  • the light source itself or at least components of the light source can also have a reflection surface which is modified accordingly.
  • any component of the lighting element can serve as a reflection surface.
  • the specialist can make a selection based on the application and the structural conditions of the respective lighting element.
  • At least one artificial light source is used as the light source, wherein the housing assembly has a lamp housing or is designed as a lamp housing.
  • the light source can therefore preferably be a lamp, i.e. a technical component for generating light (also known under the term "illuminant").
  • any lamps can be used, such as incandescent lamps, halogen lamps, gas discharge lamps, high-pressure discharge lamps, fluorescent lamps and in particular light-emitting diodes or light-emitting diode arrays.
  • the invention is particularly advantageous for adapting at least one color property of a lighting element with an artificial light source.
  • At least one natural light source is used as the light source, wherein the housing assembly has a light channel or is designed as a light channel.
  • Sunlight in particular can be used as a natural light source.
  • a lighting element can also be provided which uses a combination of at least one artificial light source and one natural light source, for example a light channel with artificial light sources arranged within the light channel (e.g. for use at night or for admixture).
  • the reflection surface can be manufactured in such a way that it enables a modification of the primary light according to the invention.
  • the base material of the reflection surface can be designed during production to have a corresponding color, a color gradient or another pattern or can be modified accordingly in sections or completely.
  • At least one modification surface section suitable for influencing the at least one color property is formed on the reflection surface.
  • modification surface sections can be provided which are regularly or irregularly distributed on the reflection surface.
  • the modification surface sections can be distributed completely over the reflection surface, but can also cover only surface sections of the entire reflection surface. In principle, any number of modification surface sections can be provided, for example 10 modification surface sections, 20 modification surface sections, 50 modification surface sections, 100 modification surface sections or even more modification surface sections. A smaller number of modification surface sections and even just a single modification surface section can also be provided within the scope of the invention.
  • the modification surface sections can basically have any geometric shape.
  • the modification surface sections are preferably round or rectangular.
  • a combination of different geometric shapes, i.e. the use of several modification surface sections each with different geometric shapes, can also be provided.
  • the size of the modification surface sections can basically be any size.
  • the modification surface section can basically even extend over the entire reflection surface.
  • a modification surface section is preferably (much) smaller than the entire reflection surface and can, for example, take up 50% or less of the reflection surface, preferably take up 10% or less of the reflection surface, particularly preferably take up 5% or less of the reflection surface, for example take up 1% or less of the reflection surface.
  • the reflection properties of the modification surface sections differ from the reflection properties of the pure reflection surface.
  • the reflection properties in particular reflectivity
  • the modification surface sections preferably have a texture and/or shading and/or color that differs from the reflection surface.
  • their texture, shading and/or color and also their reflectivity may differ in each case, but preferably they are identical in each case.
  • color transitions (stepped or continuous) can also be represented in individual modification surface sections or in the overall image of all modification surface sections.
  • the modification surface sections are distributed evenly over the reflection surface, i.e. according to a regular pattern.
  • a chaotic or irregular distribution is also possible in principle.
  • the reflective surface can thus be provided with a suitable colour (single colour or multi-coloured pattern), for example by printing, varnishing or otherwise colouring.
  • the at least one modification surface section is applied to the reflection surface.
  • the at least one modification surface section can, for example, be printed or glued onto the reflection surface and/or deposited as a coating. An anodizing process can also be used.
  • the at least one modification surface section can be applied to the reflection surface, for example as a film element or part of a film element, for example by being glued on. Laser treatment of the reflection surface to form the modification surface sections can also be provided.
  • At least one reflection parameter of the at least one modification surface section is adapted in order to influence the at least one color property of the secondary light.
  • the reflection parameter can be, for example, the surface size of the at least one modification surface section, the density of modification surface sections in a specific surface section of the reflection surface, the distribution of modification surface sections on the reflection surface, the geometric shape of the at least one modification surface section and/or the color (hue, saturation and/or brightness) of the at least one modification surface section.
  • the reflection surface can be processed or replaced, for example, whereby the modified or replaced modification surface has correspondingly adapted parameters with regard to the modification surface sections, so that the target specification is better met.
  • reflection parameters of the reflection surface are optimized in an iterative manner in order to achieve the best possible approximation to the agreement of the at least one color property of the operating light with the target specification, with an unchanged light source.
  • the optimization of the reflection parameters can be carried out under real environmental conditions, under laboratory conditions and/or in the context of simulations using a simulation model.
  • Any optimization method can be used, for example a heuristic optimization method.
  • the use of artificial intelligence to optimize the reflection parameters can also be planned.
  • the determined reflection parameters can be applied to the reflection surface or the modification surface sections and checked under real conditions using measurement technology and/or in the simulation environment using the simulation model. Depending on the result, the reflection parameters can then be further revised until at least one color property of the operating light has been sufficiently approximated to the target specification or target function.
  • a combination of real measurement and simulation can be advantageous, for example to calibrate the simulation model using real measurements.
  • a sensor device can be provided to check at least one color property of the operating light.
  • a conscious or targeted/intentional influence on the operating light to influence/determine the color property within the scope of the invention takes place exclusively in the reflection path and not in the transmission path of the at least one light source.
  • An influence in the transmission path of the light can preferably be avoided.
  • the light source (particularly an artificial light source) is selected in such a way that the color properties of the primary light emitted by the light source correspond as closely as possible to the target specification. In this way, the remaining deviations from the target specification can be adjusted particularly easily by calibration using a reflection surface or secondary light.
  • the invention also relates to a computer program comprising control commands which, when the program is executed by a control device, cause the control device to carry out the method according to the above and following statements.
  • the control device can be designed as a microprocessor. Instead of a microprocessor, any other device can be provided for implementing the control device, for example one or more arrangements of discrete electrical components on a circuit board, a programmable logic controller (PLC), an application-specific integrated circuit (ASIC) or another programmable circuit, for example a field programmable gate array (FPGA), a programmable logic array (PLA) and/or a commercially available computer.
  • PLC programmable logic controller
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • FPGA field programmable gate array
  • PLA programmable logic array
  • the control device can be communicatively connected to one or more sensor devices or have one or more sensor devices in order to make measurement results with regard to the actual color property of the emitted operating light available for the computer program or for use with the method, in particular in order to optimize reflection parameters of the reflection surface and/or in order to adapt a simulation model of a simulation environment implemented on the control device.
  • control device is communicatively connected to an input device in order to provide the target specification to the control device.
  • control device is communicatively connected to an output device in order to provide data for providing or processing the reflection surface, for example determined reflection parameters relating to the modification surface sections.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method described above and below, comprising the control device and preferably the at least one sensor device.
  • the invention also relates to a lighting element, in particular a lamp or a light channel, for emitting operating light with at least one specified color property according to a target specification for the at least one color property.
  • the lighting element has at least one housing assembly and at least one light source that generates primary light within the housing assembly with at least one color property that deviates from the target specification.
  • the lighting element also has at least one reflection surface that reflects at least part of the primary light of the light source as secondary light in the direction of a light exit opening of the housing assembly.
  • the spectral reflectivity of at least one reflection surface of the lighting element can advantageously be modified so that the lighting element emits the operating light with color properties that are optimal for the respective application.
  • the proposed lighting element is able to emit color properties with (high) agreement with a target specification with repeatable accuracy, and the proposed lighting element can also have a high degree of efficiency.
  • the lighting element can in principle comprise any components of known lighting elements, such as lenses, light diffusers, material layers arranged in the transmission path, cooling devices or heat sinks and so on.
  • any lighting element can be provided, for example individual lighting spots or even surface lights.
  • the lighting element can be designed in any shape, for example as a ceiling light, wall light or other type of light.
  • the size of the lighting element is not important within the scope of the invention.
  • the invention can in principle be suitable for use with small or medium-sized lighting elements with a size of, for example, one centimeter to fifty centimeters, but in particular for use with larger lighting elements with dimensions in the meter range.
  • the reflection surface is at least partially transparent or semi-transparent or has one or more openings for the passage of light.
  • the at least one light source is preferably arranged within the housing assembly and optionally fastened within the housing assembly.
  • the light source can, however, also be arranged outside the housing assembly if it is ensured that it introduces sufficient primary light into the housing assembly.
  • the reflection surface is designed and/or arranged to emit the secondary light with at least one color property that deviates from the target specification.
  • the reflection surface can be at least one inner surface of the housing assembly. However, the reflection surface can also be at least one separate component within the housing assembly, which is optionally connected to the housing assembly.
  • the reflection surface can be, for example, a reflector, a holder for the light source and/or an electrical circuit board.
  • the at least one light source can preferably be an artificial light source, wherein the housing assembly has a lamp housing or is designed as a lamp housing.
  • the at least one light source can also be a natural light source, wherein the housing assembly has a light channel or is designed as a light channel. A combination of artificial and natural light sources is also possible.
  • At least one modification surface section suitable for influencing the at least one color property is formed on the reflection surface, preferably several modification surface sections distributed regularly or irregularly on the reflection surface.
  • the at least one modification surface section can be applied to the reflection surface, in particular printed or glued on.
  • the at least one modification surface section can also be a coating.
  • the values and parameters described here include deviations or fluctuations of ⁇ 10% or less, preferably ⁇ 5% or less, more preferably ⁇ 1% or less, and most preferably ⁇ 0.1% or less of the respective specified value or parameter, provided that these deviations are not excluded in the implementation of the invention in practice.
  • the specification of ranges by initial and final values also includes all those values and fractions that are included in the respective specified range, in particular the initial and final values and a respective mean value.
  • FIG. 1 shows an example of a lighting element designed as a lamp 1 according to a first embodiment of the invention.
  • the lamp 1 shown has a mounting base 2 with two mounting pins 3, as well as a lamp body 4 in which, among other things, the electrical components for supplying and controlling the lamp 1 can be arranged.
  • the design shown is to be understood as an example only.
  • the luminaire 1 emits operating light L B with defined colour properties which, within the scope of the invention, preferably correspond to a target specification Z (cf. Fig.6 ) or at least approximate the target Z within the framework of an optimization.
  • the lighting element or the lamp 1 has a housing assembly 5 and an artificial light source 6 arranged within the housing assembly 5, which can be a light-emitting diode (LED), for example.
  • the artificial light source 6 emits primary light Lp with at least one color property that generally deviates from the target specification Z.
  • this primary light Lp is partly used as operating light L B and partly in the direction of a Reflection surface 7.
  • the reflection surface 7, which in the embodiment is the Figure 1 is an inner surface of the housing assembly 5, the primary light Lp of the artificial light source 6 is reflected as secondary light Ls in the direction of a light exit opening 8 of the housing assembly 5.
  • the reflection surface 7 is the reflector of the lamp 1 shown.
  • the operating light L B is generated as a superposition of the primary light Lp and the reflected secondary light Ls. It should be mentioned at this point that the reflection surface 7 does not have to be a reflector of the lighting element.
  • the reflection surface 7 can also be a holder for the artificial light source 6, an electrical circuit board (not shown), the artificial light source 6 itself or another component.
  • the light exit opening 8 of the housing assembly 5 can optionally be covered, for example by a transparent or partially transparent element, for example a glass plate or a plastic plate 9.
  • the cover of the light exit opening 8 can optionally fulfill the properties of a lens and/or a light diffuser.
  • the reflection surface 7 is designed and arranged to emit the secondary light Ls with at least one color property that is different from the primary light Lp, so that the at least one color property of the operating light L B emitted by the lighting element or the lamp 1 as a whole again corresponds to the target specification Z or at least corresponds better than the at least one color property of the primary light Lp alone.
  • the at least one reflection surface 7 can be designed or provided in such a way as will be described in more detail below in the context of the method according to the invention.
  • FIG 2 a second embodiment of a lighting element according to the invention is shown. Shown is a section of a surface light 10 with several artificial light sources 6, each of which emits primary light Lp in the direction of the light exit opening 8 of the housing assembly 5. Again, a reflection surface 7 is provided, which reflects at least part of the primary light Lp of the artificial light sources 6 as secondary light L S , also in the direction of the light exit opening 8.
  • the reflection surface 7 in the embodiment of the Figure 2 by a separate component 11 within the Housing assembly 5 is formed.
  • This is a reflector that is permanently mounted or can be removed from the housing assembly 5 and can therefore be exchanged or processed, for example, in order to modify the color properties of the primary light Lp in a particularly simple manner. Any fastening means that are available in Figure 2 however, are not shown.
  • a surface light 10 which can be used as a ceiling light, for example, it can optionally be provided that one or more fabric panels 12 are arranged in the area of the light exit opening 8 in order to produce a diffusion effect and to conceal the interior of the surface light 10.
  • a light channel 14 is shown which, for example, guides sunlight to a light exit opening 8.
  • a cover can optionally be provided, for example a (partially) transparent plastic plate 9.
  • Several reflection surfaces 7 can be provided to guide the light within the light channel 14, wherein at least one of the reflection surfaces 7 can finally be designed and arranged according to the invention to emit the secondary light Ls according to target specification Z, if necessary in such a way that, even in interaction with unaffected sunlight, an emission of the operating light L B with the defined color property according to target specification Z results.
  • Modification surface sections 15 can be formed on the reflection surface 7 to influence the at least one color property, which can be distributed regularly or irregularly on the reflection surface 7.
  • a section of a reflection surface 7 with several regularly arranged modification surface sections 15 is shown, the geometric shapes of which each correspond to a circle. In principle, other geometric shapes can also be provided.
  • the surface size, density or number and other properties of the modification surface sections 15 can also be modified to achieve the desired color properties within the framework of the reflection of the primary light Lp.
  • the reflection properties of the reflection surface 7 can be adapted accordingly, for example by appropriate texturing, shading or coloring.
  • the modification surface sections 15 can already be provided on the base body of the object having the reflection surface 7, are preferably applied separately to the reflection surface 7 (e.g. printed, glued or deposited as a coating).
  • the design and distribution of the modification surface sections 15 can thus be optimized as reflection parameters in order to achieve the best possible approximation to the agreement of the at least one color property of the operating light L B with the target specification Z with a preferably unchanged light source 6, 13.
  • an iterative approximation or optimization can be provided.
  • a first method step S1 to first define the target specification Z for the at least one color property of the operating light L B.
  • primary light L P can be provided from at least one light source 6, 13 within the housing assembly 5 of the lighting element 1, 10, 14.
  • the color properties of the primary light L P generally deviate from the target specification Z, with a light source 6, 13 preferably already being selected which emits primary light L P with color properties which are as close as possible to the target specification Z.
  • the at least one reflection surface 7 can be provided or processed in such a way that the reflection surface 7 emits the secondary light Ls with at least one color property that is different from the primary light L P , so that the at least one color property of the operating light L B emitted by the lighting element 1, 10, 14 as a whole is closer to the target specification Z.
  • Empirical values with the previously selected light source 6, 13 and the lighting element 1, 10, 14 and/or a simulation model can be used to determine the reflection parameters of the reflection surface 7.
  • the actually emitted operating light L B can be checked for compliance with the target specification Z.
  • a sensor device (not shown) can be used for this purpose. If sufficient compliance with the target specification Z is determined, the method can be successfully terminated. Otherwise, insofar as the at least one color property of the operating light L B is incompatible with the target specification Z, the reflection parameters can be checked in an optional fifth Process step S5 can be further optimized. The reflection surface 7 can therefore be further processed, changed or replaced.
  • the color property to be taken into account in the target specification Z can be, in particular, a color temperature and/or a luminous flux.
  • the target specification Z is preferably a target value range B in order to also take into account tolerances around a defined individual target value Z 0 , since it may not be possible to achieve an exact target value Z 0 even by adjusting the reflection surface 7 - depending on the light source 6, 13 and the design of the lighting element 1, 10, 14.
  • An example is shown in Figure 6 a color space according to CIE 1976 is indicated. Within this color space, color temperature values can be represented using xy coordinates. A black body curve 17 runs through the color space.
  • Figure 7 a method according to the invention according to a second exemplary embodiment.
  • a first check of the operating light L B can be provided (method step S2.1) following the second method step S2, i.e. the provision of the primary light L P .
  • tolerance-related deviations from the manufacturer's specifications of the respective artificial light source 6 can be taken into account during the first provision or processing of the reflection surface 7.
  • a prediction for the reflection parameters of the reflection surface 7 can be made using a simulation model.
  • the prediction model or simulation model can be adapted as required in an optional process step (process step S3.1) based on the later actual measurement of the operating light L B.

Landscapes

  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Festlegung wenigstens einer Farbeigenschaft abgestrahlten Betriebslichts eines Beleuchtungselements, aufweisend zumindest die folgenden Verfahrensschritte:- Definieren einer Zielvorgabe für die wenigstens eine Farbeigenschaft des Betriebslichts;- Bereitstellen von Primärlicht aus wenigstens einer Lichtquelle innerhalb einer Gehäusebaugruppe des Beleuchtungselements mit wenigstens einer von der Zielvorgabe abweichenden Farbeigenschaft; und- Bereitstellen oder Bearbeiten wenigstens einer Reflexionsfläche, die zumindest einen Teil des Primärlichts der Lichtquelle als Sekundärlicht in Richtung einer Lichtaustrittsöffnung der Gehäusebaugruppe reflektiert, so dass die Reflexionsfläche das Sekundärlicht mit zumindest einer gegenüber dem Primärlicht veränderten Farbeigenschaft abstrahlt, und dass die wenigstens eine Farbeigenschaft des von dem Beleuchtungselement insgesamt abgestrahlte Betriebslichts der Zielvorgabe entspricht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Festlegung wenigstens einer Farbeigenschaft abgestrahlten Betriebslichts eines Beleuchtungselements sowie ein auf einer Steuereinrichtung ausgeführtes Computerprogramm, um das Verfahren durchzuführen.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Beleuchtungselement, insbesondere eine Leuchte oder einen Lichtkanal, zur Abstrahlung von Betriebslicht mit wenigstens einer festgelegten Farbeigenschaft gemäß einer Zielvorgabe für die wenigstens eine Farbeigenschaft, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
  • Beleuchtungselemente finden in verschiedensten Bauformen und Gestaltungen Anwendung und werden beispielsweise zur aktiven oder passiven Beleuchtung von Objekten, Personen oder Räumlichkeiten eingesetzt. In der modernden Innenarchitektur treten Beleuchtungselemente immer stärker in den Vordergrund. Das Spektrum des Lichts und damit sowohl seine Farbanmutung und die physiologische Wirksamkeit beim Beobachter als auch die Auswirkungen auf beleuchtete Objekte und Oberflächen wird in dieser Branche zunehmend wichtiger.
  • Es ist bekannt, dass die Farbeigenschaften des abgestrahlten Betriebslichts, insbesondere Lichtfarbe bzw. Farbtemperatur und Helligkeit bzw. Lichtstrom auf unterschiedliche Weise Einfluss auf die das Licht wahrnehmenden Lebewesen nehmen. Der Lebensrhythmus von Organismen ist beispielsweise stark tageslichtbezogen. Das Tageslicht dient Menschen als Zeitgeber und beeinflusst nachweislich das Wohlgefühl und die Leistung eines Individuums. Um die Leistungsfähigkeit und die Gesundheit von sich häufig in Innenräumen aufhaltenden Menschen zu verbessern, kann beispielsweise eine geeignete Farbtemperatur eines Beleuchtungselements dienen.
  • Eine mögliche Anwendung ist insbesondere auch die Einzelhandelsumgebung. Bekanntermaßen können Lichteigenschaften das Konsumverhalten von Menschen beeinflussen. Das gezielte Hervorheben bestimmter Produkte (z. B. Obst und Gemüse) in einer bestimmten Lichtfarbe kann einen erheblichen Einfluss auf den Konsumenten haben. In einigen Umgebungen können daher ganz bestimmte Licht- bzw. Farbeigenschaften gewünscht sein, um einem Kunden bestimmte Botschaften oder Gefühle zu vermitteln.
  • Farbeigenschaften des abgestrahlten Betriebslichts eines Beleuchtungselements können insbesondere die Farbkoordinaten und den Lichtstrom des Lichts einschließen. Farbkoordinaten entsprechen einem bestimmten Wert von ähnlichster Farbtemperatur. Hersteller von Lampen bzw. Leuchtmitteln, wie beispielsweise Leuchtdioden (LEDs), teilen jedes Leuchtmittel nach Industriestandards in eine Klasse ein, die beispielsweise einem Bereich von Farbkoordinaten entspricht. Da die Klassen jeweils Wertebereiche abdecken, ist bei im Handel erhältlichen Leuchtmitteln nicht gewährleistet, dass sie Licht mit einer genauen Farbtemperatur und einem ganz spezifischen Lichtstrom erzeugen. Besonders beim Einsatz von LEDs kommt hinzu, dass deren Lichtfarbe zwischen mehreren Chargen nominell gleichartiger LEDs stark variieren kann.
  • Es ist daher regelmäßig der Fall, dass markterhältliche Lichtquellen nicht in der erforderlichen Lichtfarbe zur Verfügung stehen. Um anwendungsbedingt (beispielsweise in einem Einzelhandelsraum) dennoch Licht mit möglichst exakten, wiederholgenauen bzw. reproduzierbaren Farbeigenschaften bereitzustellen, müssen entsprechend Modifikationen durchgeführt werden.
  • Hierzu wird beispielsweise in der DE 21 2016 000 159 U1 eine Leuchte vorgeschlagen, die im Transmissionsweg des Lichts zumindest eine Stoffschicht umfasst, auf der eine Vielzahl von Punkten aufgedruckt ist. Die Stoffschicht ist dadurch geeignet, eine Farbeigenschaft des aus der Lichtquelle austretenden Lichts, insbesondere Farbtemperatur und Lichtstrom, durch Wechselwirkung mit den Punkten anzupassen.
  • Ein Nachteil dieses Verfahren ist allerdings ein verminderter Wirkungsgrad der Leuchte, da ein nicht unwesentlicher Teil des Lichts von der Stoffschicht absorbiert wird. Die beteiligten Lichtquellen müssen daher ausgelegt sein, Licht mit deutlich erhöhtem Lichtstrom abzustrahlen, um den Absorptionseffekt der Stoffschicht auszugleichen. Ferner eignet sich das Prinzip nicht zur Anwendung mit beliebigen Leuchten, da nicht immer eine Stoffschicht zum Einsatz kommen kann.
  • In Anbetracht des bekannten Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Festlegung wenigstens einer Farbeigenschaft abgestrahlten Betriebslichts eines Beleuchtungselements bereitzustellen, das eine Zielvorgabe an die Farbeigenschaft möglichst exakt und wiederholgenau zu erfüllen vermag, mit vorzugsweise einfachen technischen Mitteln und hohem Wirkungsgrad.
  • Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, ein vorteilhaftes Computerprogramm bereitzustellen, um ein Verfahren zur Festlegung wenigstens einer Farbeigenschaft abgestrahlten Betriebslichts eines Beleuchtungselements bereitzustellen.
  • Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Beleuchtungselement bereitzustellen, dessen Farbeigenschaften möglichst exakt und wiederholgenau festlegbar sind, mit vorzugsweise einfachen technischen Mitteln und hohem Wirkungsgrad.
  • Die Aufgabe wird für das Verfahren mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des Computerprogramms wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 14 und betreffend das Beleuchtungselement durch Anspruch 15 gelöst.
  • Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
  • Es ist ein Verfahren zur Festlegung wenigstens einer Farbeigenschaft abgestrahlten Betriebslichts eines Beleuchtungselements vorgesehen.
  • Bei einer Farbeigenschaft im Sinne der vorliegenden Erfindung kann es sich insbesondere um eine Farbtemperatur bzw. Lichtfarbe, einen Lichtstrom (Maß für die Menge des wahrnehmbaren Lichts pro Zeitspanne) handeln. Die Farbtemperatur kann insbesondere vorteilhaft in Form von Farbkoordinaten eines Farbraums, insbesondere eines genormten Farbraums, definiert werden.
  • Bei dem "Betriebslicht" handelt es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung um das von dem Beleuchtungselement insgesamt an die Umgebung abgestrahlte Licht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann grundsätzlich zu einem beliebigen Zeitpunkt durchgeführt werden. Vorzugsweise kann das Verfahren allerdings im Rahmen der Installation bzw. Erstinstallation des Beleuchtungselements, im Rahmen der Gestaltung bzw. des Designs des Beleuchtungselements oder im Rahmen der Herstellung des Beleuchtungselements erfolgen. Das Verfahren kann grundsätzlich aber auch während der Verwendung des Beleuchtungselements durchgeführt werden, um ein bestehendes Beleuchtungselement hinsichtlich wenigstens einer Farbeigenschaft anzupassen, beispielsweise an geänderte räumliche Gegebenheiten oder zum Ausgleich von Umwelt- und Alterungseffekten.
  • Vorzugsweise wird das Verfahren einmalig pro Beleuchtungselement durchgeführt, wobei aber auch eine zyklische bzw. regelmäßige Anpassung der Farbeigenschaft des Beleuchtungselements vorgesehen sein kann, beispielsweise wenn sich die Farbeigenschaften der Lichtquelle des Beleuchtungselements im Laufe der Produktlebensdauer verändern. Somit kann das Verfahren beispielsweise in einem fünf-jährigen Rhythmus, einem vier-jährigen Rhythmus, einem drei-jährigen Rhythmus, einem zwei-jährigen Rhythmus, einem ein-jährigen Rhythmus, einem halbjährigen Rhythmus, monats-, wochen- oder tageweise durchgeführt werden.
  • An dieser Stelle sei betont, dass die nachfolgenden Verfahrensschritte nicht unbedingt in der Reihenfolge durchgeführt werden müssen, in der sie in der Beschreibung oder in den Patentansprüchen erstmals beschrieben oder erwähnt sind. Es können daher beispielsweise einzelne Verfahrensschritte oder Gruppen von Verfahrensschritten untereinander austauschbar sein, wenn dies technisch nicht ausgeschlossen ist. Auch können Verfahrensschritte miteinander kombiniert, in separate Zwischenschritte aufgeteilt oder mit Zwischenschritten ergänzt werden. Das Verfahren ist mit den nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritten auch nicht unbedingt abschließend beschrieben und kann mit weiteren, auch nicht genannten Verfahrensschritten ergänzt werden.
  • Erfindungsgemäß wird im Rahmen des Verfahrens eine Zielvorgabe für die wenigstens eine Farbeigenschaft des Betriebslichts definiert.
  • Die Zielvorgabe kann anwendungs- oder kundenorientiert definiert werden, um die Farbeigenschaften des Beleuchtungselements bestmöglich auf die vorgesehene Verwendung des Beleuchtungselements anzupassen.
  • Bei der Zielvorgabe kann es sich insbesondere um eine Zielfunktion im Rahmen einer mathematischen Optimierungsaufgabe handeln.
  • Erfindungsgemäß wird im Rahmen des Verfahrens Primärlicht aus wenigstens einer Lichtquelle innerhalb einer Gehäusebaugruppe des Beleuchtungselements bereitgestellt, wobei die wenigstens eine Lichtquelle wenigstens eine Farbeigenschaft aufweist, die von der Zielvorgabe abweicht.
  • Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass bei einer ganz konkreten Zielvorgabe für die wenigstens eine Farbeigenschaft eine Abweichung von der tatsächlichen Lichteigenschaft des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes festzustellen ist. In diesem Fall kann das Verfahren vorteilhaft dazu dienen, eine Abstrahlung des Betriebslichts im Rahmen der Zielvorgabe zu ermöglichen, obwohl die Lichtquelle allein diese Anforderungen nicht zu erfüllen vermag. Grundsätzlich ist aber nicht auszuschließen, dass die Lichtquelle die an die Farbeigenschaften des Lichtes gestellten Anforderungen auch bereits ohne weitere Maßnahmen erfüllt. In diesem Fall ist es dann in der Regel aber auch nicht erforderlich, das erfindungsgemäße Verfahren anzuwenden - abgesehen von einer Überprüfung des von der Lichtquelle bzw. dem Beleuchtungselement abgestrahlten Betriebslichts.
  • Erfindungsgemäß wird im Rahmen des Verfahrens wenigstens eine Reflexionsfläche bereitgestellt oder bearbeitet, die zumindest einen Teil des Primärlichts der Lichtquelle als Sekundärlicht in Richtung einer Lichtaustrittsöffnung der Gehäusebaugruppe reflektiert, so dass die Reflexionsfläche das Sekundärlicht mit zumindest einer gegenüber dem Primärlicht veränderten Farbeigenschaft abstrahlt, und dass die wenigstens eine Farbeigenschaft des von dem Beleuchtungselement insgesamt abgestrahlte Betriebslichts der Zielvorgabe entspricht oder zumindest annähernd entspricht (innerhalb eines definierten Toleranzbereichs).
  • Unter einer "Bereitstellung" der wenigstens einen Reflexionsfläche kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter anderem eine erstmalige Installation einer entsprechenden Reflexionsfläche, aber auch ein Austausch einer bestehenden Reflexionsfläche verstanden werden. Unter der "Bearbeitung" der wenigstens einen Reflexionsfläche kann im Rahmen der Erfindung unter anderem eine erstmalige Bearbeitung der Reflexionsfläche im Rahmen der Herstellung, aber auch eine nachträgliche Bearbeitung der Reflexionsfläche, beispielsweise auch während des Betriebs des Beleuchtungselements, verstanden werden.
  • Es wird somit vorgeschlagen, das Reflexionsverhalten wenigstens einer Reflexionsfläche des Beleuchtungselements anzupassen, um die Reflexionseigenschaften gezielt zu beeinflussen, um wenigstens eine Farbeigenschaft des reflektierten Lichts (Sekundärlicht) zu beeinflussen. Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, das angepasste Sekundärlicht alleine oder zusammen mit dem Primärlicht der wenigstens einen Lichtquelle als "Betriebslicht" des Beleuchtungselements mit veränderten Farbeigenschaften abzustrahlen, die der Zielvorgabe entsprechen.
  • Durch Anpassung der wenigstens einen Reflexionsfläche können äußerst exakte und wiederholgenaue Farbeigenschaften erreicht werden. Da entsprechende Reflexionsflächen innerhalb eines Beleuchtungselements regelmäßig ohnehin vorhanden sind, lässt sich das Verfahren für nahezu beliebige Beleuchtungselemente vorteilhaft und wirtschaftlich einsetzen. Die Beleuchtungselemente vermögen das hinsichtlich der wenigstens einen Farbeigenschaft angepasste bzw. festgelegte Betriebslicht dabei mit einem besonders hohen Wirkungsgrad abzustrahlen, da die Beeinflussung des Lichts im Rahmen der vorliegenden Erfindung hinsichtlich des reflektierten Lichts der Reflexionsfläche (Sekundärlicht) erfolgt. Die Beeinflussung des Lichts erfolgt somit vorzugsweise nicht im Transmissionspfad der Lichtquelle, sondern im Reflexionspfad. Das Direktlicht aus der Lichtquelle kann dabei auf vorteilhafte Weise unbeeinflusst bleiben. Der Wirkungsgrad der Lichtquelle wird daher in der Regel nicht negativ beeinflusst.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die in der Zielvorgabe berücksichtigte Farbeigenschaft eine Farbtemperatur und/oder ein Lichtstrom ist.
  • Im Rahmen der Erfindung kann insbesondere die Farbtemperatur bzw. Lichtfarbe des Betriebslichts angepasst werden. Die Bereitstellung oder Bearbeitung der Reflexionsfläche kann allerdings auch vor dem Hintergrund der Anpassung des Lichtstroms erfolgen. Beispielsweise ist es bekannt, dass sich der Lichtstrom von LEDs über die Lebensdauer der LEDs verringert. Daher kann es beispielsweise ein Ziel sein, die wenigstens eine Reflexionsfläche über die Jahre anzupassen oder auszutauschen, um den Lichtstrom konstant zu halten. Das Reflexionsvermögen der Reflexionsfläche kann daher beispielsweise bei erstmaliger Installation des Beleuchtungselements gering sein und später durch Austauschen oder Bearbeiten der Reflexionsfläche erhöht werden.
  • Die Farbtemperatur kann in der Zielvorgabe insbesondere als Farbkoordinaten definiert werden, beispielsweise als x-y-Koordinaten eines CIE 1976 Farbraums. Auch die Angabe als "Correlated Color Temperature" (CCT) und Duv-Wert ist möglich. Grundsätzlich kann eine beliebige Definition der Farbtemperatur gemäß einem beliebigen Standard vorgesehen sein. Der Lichtstrom kann beispielsweise in Lumen (lm) oder auf beliebige andere Weise angegeben werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Zielvorgabe ein Zielwert und/oder ein Zielwertebereich verwendet wird.
  • Die Zielvorgabe kann insbesondere dann als einzelner Zielwert (bzw. für die Berücksichtigung mehrerer Farbeigenschaften als Zusammenstellung mehrerer Zielwerte) vorgesehen sein, wenn angestrebt wird, die tatsächliche Farbeigenschaft des Betriebslichts dem Zielwert bzw. der Zielvorgabe möglichst anzunähern, den Wert also zu optimieren. Dabei ist es nicht unbedingt erforderlich, dass der Zielwert bzw. die Zielvorgabe tatsächlich erreicht wird. Im Rahmen der Erfindung kann somit bei Definition der Zielvorgabe anhand eines Zielwerts eine gewisse zu akzeptierende Toleranz vorgesehen sein. Vorzugsweise handelt es sich bei der Zielvorgabe daher um einen Zielwertebereich, insbesondere pro zu berücksichtigender Farbeigenschaft, um bereits anwendungsbedingt etwaige akzeptable Toleranzen bzw. Abweichungen in die Zielvorgabe mit einzubeziehen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Reflexionsfläche so ausgebildet oder bearbeitet wird, dass das Sekundärlicht mit Farbeigenschaften abgestrahlt wird, die der Zielvorgabe entsprechen oder der Zielvorgabe möglichst angenähert sind. In diesem Fall kann es besonders vorteilhaft sein, lediglich oder zumindest im Wesentlichen das Sekundärlicht als Betriebslicht abzustrahlen, also beispielsweise das gesamte Primärlicht der Lichtquelle über die wenigstens eine Reflexionsfläche zu reflektieren.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann allerdings vorgesehen sein, dass die Reflexionsfläche so ausgebildet oder bearbeitet wird, dass das Sekundärlicht mit wenigstens einer von der Zielvorgabe abweichenden Farbeigenschaft abgestrahlt wird.
  • In diesem Fall kann es besonders vorteilhaft sein, das Sekundärlicht gemeinsam mit dem Primärlicht als Betriebslicht aus dem Beleuchtungselement abzustrahlen. Bei dem Betriebslicht handelt es sich damit vorzugsweise um eine Kombination aus Sekundärlicht und Primärlicht, also um eine Überlagerung des reflektierten und des unmittelbar abgestrahlten Lichts der Lichtquelle. Auf vorteilhafte Weise kann das Sekundärlicht, also das reflektierte Licht, daher zur Justierung der Farbeigenschaften des von der Lichtquelle transmittierten Lichts dienen.
  • Das Verfahren ist besonders vorteilhaft einsetzbar, wenn es sich bei dem reflektierten Licht, also bei dem Sekundärlicht, um Verlustlicht oder zumindest im Wesentlichen um Verlustlicht der Lichtquelle innerhalb des Beleuchtungselements handelt.
  • Es kann daher vorgesehen sein, dass sich die wenigstens eine Farbeigenschaft gemäß Zielvorgabe erst als Kombination der Farbeigenschaften des Primärlichts und des Sekundärlichts ergibt. Die Farbeigenschaften des Primärlichts und des Sekundärlichts können jeweils von der Zielvorgabe abweichen, in Kombination allerdings der Zielvorgabe entsprechen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Reflexionsfläche wenigstens eine Innenfläche der Gehäusebaugruppe verwendet wird.
  • Bei der Reflexionsfläche kann es sich beispielsweise um eine Innenwandung der Gehäusebaugruppe handeln, die reflektierende Eigenschaften aufweist, beispielsweise da diese entsprechend beschichtet wurde.
  • Die Innenfläche der Gehäusebaugruppe kann beispielsweise als Reflektor ausgebildet sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Reflexionsfläche wenigstens ein separates Bauteil innerhalb der Gehäusebaugruppe verwendet wird.
  • Bei der wenigstens einen Reflexionsfläche kann es sich also auch um ein zusätzliches Bauteil innerhalb des Beleuchtungselements handeln, das vorzugsweise an der Gehäusebaugruppe befestigt ist (kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig). Das separate Bauteil kann optional modular austauschbar sein, um das Beleuchtungselement im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens hinsichtlich der wenigstens einen Farbeigenschaft anzupassen. Bei dem separaten Bauteil kann es sich beispielsweise um einen separaten Reflektor handeln, der bedarfsweise in die Gehäusebaugruppe einsetzbar ist (z. B. verschraubbar oder verrastbar).
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Reflexionsfläche ein Reflektor (von glänzend bis matt), eine Halterung für die Lichtquelle und/oder eine elektrische Leiterplatte, insbesondere eine elektrische Leiterplatte zur elektrischen Versorgung und/oder Steuerung der Lichtquelle, verwendet wird.
  • Auch die Lichtquelle selbst oder zumindest Komponenten der Lichtquelle können im Rahmen der Erfindung eine Reflexionsfläche aufweisen, die entsprechend modifiziert wird.
  • Grundsätzlich können beliebige Komponenten des Beleuchtungselements als Reflexionsfläche dienen. Eine Auswahl kann der Fachmann anwendungsbedingt und im Hinblick auf die konstruktiven Gegebenheiten des jeweiligen Beleuchtungselements treffen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Lichtquelle wenigstens eine künstliche Lichtquelle verwendet wird, wobei die Gehäusebaugruppe ein Lampengehäuse aufweist oder als Lampengehäuse ausgebildet ist.
  • Bei der Lichtquelle kann es sich somit vorzugsweise um eine Lampe handeln, also um ein technisches Bauteil zur Lichterzeugung (auch unter dem Begriff "Leuchtmittel" bekannt). Grundsätzlich können beliebige Lampen zur Anwendung kommen, wie beispielsweise Glühlampen, Halogenglühlampen, Gasentladungslampen, Hochdruckentladungslampen, Leuchtstofflampen und insbesondere Leuchtdioden bzw. Leuchtdiodenarrays. Die Erfindung eignet sich besonders vorteilhaft zur Anpassung wenigstens einer Farbeigenschaft eines Beleuchtungselements mit einer künstlichen Lichtquelle.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass als Lichtquelle wenigstens eine natürliche Lichtquelle verwendet wird, wobei die Gehäusebaugruppe einen Lichtkanal aufweist oder als Lichtkanal ausgebildet ist.
  • Als natürliche Lichtquelle kann insbesondere Sonnenlicht verwendet werden.
  • Grundsätzlich kann auch ein Beleuchtungselement vorgesehen sein, das eine Kombination aus wenigstens einer künstlichen Lichtquelle und einer natürlichen Lichtquelle einsetzt, also beispielsweise ein Lichtkanal mit innerhalb des Lichtkanals angeordneten künstlichen Lichtquellen (z. B. zur Verwendung bei Nacht oder zur Beimischung).
  • Die Reflexionsfläche kann so hergestellt sein, dass diese eine erfindungsgemäße Modifikation des Primärlichts ermöglicht. Somit kann beispielsweise das Grundmaterial der Reflexionsfläche im Rahmen der Herstellung ausgebildet sein, eine entsprechende Farbe, einen Farbverlauf oder ein sonstiges Muster aufzuweisen bzw. abschnittsweise oder vollständig entsprechend modifiziert sein.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann aber insbesondere vorgesehen sein, dass auf der Reflexionsfläche wenigstens ein zur Beeinflussung der wenigstens einen Farbeigenschaft geeigneter Modifikationsflächenabschnitt ausgebildet wird.
  • Vorzugsweise können mehrere regelmäßig oder unregelmäßig auf der Reflexionsfläche verteilte Modifikationsflächenabschnitte vorgesehen sein.
  • Die Modifikationsflächenabschnitte können vollständig über die Reflexionsfläche verteilt sein, gegebenenfalls aber auch nur Flächenabschnitte der gesamten Reflexionsfläche bedecken. Grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl Modifikationsflächenabschnitte vorgesehen sein, beispielsweise 10 Modifikationsflächenabschnitte, 20 Modifikationsflächenabschnitte, 50 Modifikationsflächenabschnitte, 100 Modifikationsflächenabschnitte oder noch mehr Modifikationsflächenabschnitte. Auch eine geringere Anzahl an Modifikationsflächenabschnitten und sogar nur ein einziger Modifikationsflächenabschnitt kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein.
  • Die Modifikationsflächenabschnitte können grundsätzlich eine beliebige geometrische Form aufweisen. Vorzugsweise sind die Modifikationsflächenabschnitte rund oder rechteckig ausgebildet. Auch eine Kombination verschiedener geometrischer Formen, also die Verwendung mehrerer Modifikationsflächenabschnitte mit jeweils verschiedenen geometrischen Formen kann vorgesehen sein.
  • Die Größe der Modifikationsflächenabschnitte kann grundsätzlich beliebig sein. Der Modifikationsflächenabschnitt kann sich im Grunde sogar über die gesamte Reflexionsfläche erstrecken. Ein Modifikationsflächenabschnitt ist vorzugsweise allerdings (viel) kleiner als die gesamte Reflexionsfläche und kann beispielsweise 50 % oder weniger der Reflexionsfläche beanspruchen, vorzugsweise 10 % oder weniger der Reflexionsfläche beanspruchen, besonders bevorzugt 5 % oder weniger der Reflexionsfläche beanspruchen, beispielsweise 1 % oder weniger der Reflexionsfläche beanspruchen.
  • Vorzugsweise weichen die Reflexionseigenschaften der Modifikationsflächenabschnitte von den Reflexionseigenschaften der reinen Reflexionsfläche ab. Beispielsweise können die Reflexionseigenschaften, insbesondere Reflexionsvermögen, geringer sein als das Reflexionsvermögen eines entsprechenden Abschnitts der reinen Reflexionsfläche. Die Modifikationsflächenabschnitte weisen vorzugsweise eine Textur und/oder Schattierung und/oder Farbe auf, die von der Reflexionsfläche abweicht. Bei Verwendung mehrerer Modifikationsflächenabschnitte können sich deren Textur, Schattierung und/oder Farbe und auch deren Reflexionsvermögen gegebenenfalls jeweils unterscheiden, vorzugsweise allerdings jeweils identisch sein. Grundsätzlich sind auch Farbübergänge (stufig oder kontinuierlich) in einzelnen Modifikationsflächenabschnitten oder im Gesamtbild aller Modifikationsflächenabschnitte darstellbar.
  • Vorzugsweise sind die Modifikationsflächenabschnitte regelmäßig über die Reflexionsfläche verteilt, also gemäß einem regelmäßigen Muster. Auch eine chaotische bzw. unregelmäßige Verteilung ist grundsätzlich allerdings möglich.
  • Die Reflexionsfläche kann somit beispielsweise flächig mit einer geeigneten Farbe (einfarbig oder mehrfarbiges Muster) versehen werden, beispielsweise bedruckt, belackt oder anderweitig eingefärbt werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Modifikationsflächenabschnitt auf die Reflexionsfläche aufgebracht wird.
  • Der wenigstens eine Modifikationsflächenabschnitt kann beispielsweise auf der Reflexionsfläche aufgedruckt oder aufgeklebt sein und/oder als Beschichtung abgeschieden sein. Auch ein Eloxal-Verfahren kann zur Anwendung kommen.
  • Der wenigstens eine Modifikationsflächenabschnitt kann beispielsweise als Folienelement oder Teil eines Folienelements auf die Reflexionsfläche aufgebracht werden, beispielsweise aufgeklebt werden. Auch beispielsweise eine Laserbehandlung der Reflexionsfläche zur Ausgestaltung der Modifikationsflächenabschnitte kann vorgesehen sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Beeinflussung der wenigstens einen Farbeigenschaft des Sekundärlichts zumindest ein Reflexionsparameter des wenigstens einen Modifikationsflächenabschnitts angepasst wird.
  • Bei dem Reflexionsparameter kann es sich beispielsweise um die Flächengröße des wenigstens einen Modifikationsflächenabschnitts, die Dichte von Modifikationsflächenabschnitten in einem bestimmten Flächenabschnitt der Reflexionsfläche, die Verteilung von Modifikationsflächenabschnitten auf der Reflexionsfläche, die geometrische Form des wenigstens einen Modifikationsflächenabschnitts und/oder die Farbe (Farbton, Sättigung und/oder Helligkeit) des wenigstens einen Modifikationsflächenabschnitts handeln.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, die Farbsättigung und/oder Farbdichte der Modifikationsflächenabschnitte zu modifizieren.
  • Insofern sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens herausstellt, dass sich die bestehende Reflexionsfläche nicht ausreichend dazu eignet, die Farbeigenschaften des Betriebslichts an die Zielvorgabe anzugleichen, kann beispielsweise eine Bearbeitung oder ein Austausch der Reflexionsfläche erfolgen, wobei die modifizierte bzw. ausgetauschte Modifikationsfläche hinsichtlich der Modifikationsflächenabschnitte entsprechend angepasste Parameter aufweist, so dass der Zielvorgabe besser entsprochen wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Reflexionsparameter der Reflexionsfläche auf iterative Weise optimiert werden, um bei unveränderter Lichtquelle die bestmögliche Annäherung bis Übereinstimmung der wenigstens einen Farbeigenschaft des Betriebslichts mit der Zielvorgabe zu erreichen.
  • Die Optimierung der Reflexionsparameter kann unter realen Umgebungsbedingungen, unter Laborbedingungen und/oder im Rahmen von Simulationen anhand eines Simulationsmodells erfolgen.
  • Es können beliebige Optimierungsverfahren zur Anwendung kommen, beispielsweise ein heuristisches Optimierungsverfahren. Auch der Einsatz künstlicher Intelligenz zur Optimierung der Reflexionsparameter kann vorgesehen sein.
  • Im Rahmen der Optimierung können die ermittelten Reflexionsparameter auf die Reflexionsfläche bzw. die Modifikationsflächenabschnitte angewendet und unter realen Bedingungen messtechnisch und/oder im Rahmen der Simulationsumgebung anhand des Simulationsmodells überprüft werden. In Abhängigkeit vom Ergebnis kann im Anschluss gegebenenfalls eine weitere Überarbeitung der Reflexionsparameter erfolgen, bis die wenigstens eine Farbeigenschaft des Betriebslichts der Zielvorgabe bzw. Zielfunktion ausreichend angenähert wurde. Insbesondere auch eine Kombination aus realer Messung und Simulation kann vorteilhaft sein, beispielsweise um das Simulationsmodell anhand von realen Messungen zu kalibrieren.
  • Zur Überprüfung der wenigstens einen Farbeigenschaft des Betriebslichts kann eine Sensoreinrichtung vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise erfolgt eine bewusste bzw. gezielte / gewollte Beeinflussung des Betriebslichts zur Beeinflussung / Festlegung der Farbeigenschaft im Rahmen der Erfindung ausschließlich im Reflexionspfad und nicht im Transmissionspfad der wenigstens einen Lichtquelle. Eine Beeinflussung im Transmissionspfad des Lichtes kann vorzugsweise vermieden werden.
  • Vorzugsweise erfolgt bereits die Auswahl der Lichtquelle (insbesondere einer künstlichen Lichtquelle) derart, dass die Farbeigenschaften des von der Lichtquelle abgestrahlten Primärlichts der Zielvorgabe möglichst entspricht. Auf diese Weise können die verbleibenden Abweichungen von der Zielvorgabe durch Kalibrierung mittels Reflexionsfläche bzw. Sekundärlicht besonders einfach angepasst werden.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, umfassend Steuerbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuereinrichtung diese veranlassen, das Verfahren gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen auszuführen.
  • Die Steuereinrichtung kann als Mikroprozessor ausgebildet sein. Anstelle eines Mikroprozessors kann auch eine beliebige weitere Einrichtung zur Implementierung der Steuereinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine oder mehrere Anordnungen diskreter elektrischer Bauteile auf einer Leiterplatte, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine sonstige programmierbare Schaltung, beispielsweise auch ein Field Programmable Gate Array (FPGA), eine programmierbare logische Anordnung (PLA) und/oder ein handelsüblicher Computer.
  • Die Steuereinrichtung kann mit einer oder mehreren Sensoreinrichtungen kommunikationsverbunden sein oder eine oder mehrere Sensoreinrichtungen aufweisen, um Messergebnisse hinsichtlich der tatsächlichen Farbeigenschaft des abgestrahlten Betriebslichts für das Computerprogramm bzw. zur Verwendung mit dem Verfahren verfügbar zu machen, insbesondere um Reflexionsparameter der Reflexionsfläche zu optimieren und/oder um ein Simulationsmodell einer auf der Steuereinrichtung implementierten Simulationsumgebung anzupassen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung mit einer Eingabevorrichtung kommunikationsverbunden ist, um der Steuereinrichtung die Zielvorgabe bereitzustellen.
  • Es kann außerdem vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung mit einer Ausgabevorrichtung kommunikationsverbunden ist, um Daten zur Bereitstellung oder Bearbeitung der Reflexionsfläche bereitzustellen, beispielsweise ermittelte Reflexionsparameter betreffend die Modifikationsflächenabschnitte.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend und nachfolgend beschriebenen Verfahrens, aufweisend die Steuereinrichtung und vorzugsweise die wenigstens eine Sensoreinrichtung.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Beleuchtungselement, insbesondere eine Leuchte oder einen Lichtkanal, zur Abstrahlung von Betriebslicht mit wenigstens einer festgelegten Farbeigenschaft gemäß einer Zielvorgabe für die wenigstens eine Farbeigenschaft. Das Beleuchtungselement weist wenigstens eine Gehäusebaugruppe auf, sowie wenigstens eine Lichtquelle, die innerhalb der Gehäusebaugruppe Primärlicht mit wenigstens einer von der Zielvorgabe abweichenden Farbeigenschaft erzeugt. Das Beleuchtungselement weist außerdem wenigstens eine Reflexionsfläche auf, die zumindest einen Teil des Primärlichts der Lichtquelle als Sekundärlicht in Richtung einer Lichtaustrittsöffnung der Gehäusebaugruppe reflektiert.
  • Auf vorteilhafte Weise kann das spektrale Reflexionsvermögen wenigstens einer Reflexionsfläche des Beleuchtungselements modifiziert sein, so dass das Beleuchtungselement das Betriebslicht mit für die jeweilige Anwendung optimalen Farbeigenschaften abstrahlt. Das vorgeschlagene Beleuchtungselement ist in der Lage, Farbeigenschaften mit (hoher) Übereinstimmung mit einer Zielvorgabe wiederholgenau abzustrahlen, wobei das vorgeschlagene Beleuchtungselement außerdem einen hohen Wirkungsgrad aufweisen kann.
  • Das Beleuchtungselement kann grundsätzlich beliebige Komponenten bekannter Beleuchtungselemente aufweisen, wie beispielsweise Linsen, Lichtdiffusoren, im Transmissionspfad angeordnete Stoffschichten, Kühleinrichtungen bzw. Kühlkörper und so weiter.
  • Grundsätzlich kann ein beliebiges Beleuchtungselement vorgesehen sein, beispielsweise einzelne Beleuchtungsspots bis hin zu Flächenlichtern. Das Beleuchtungselement kann in einer beliebigen Bauform ausgebildet sein, beispielsweise als Deckenleuchte, Wandleuchte oder als sonstiger Leuchtentyp. Auf die Größe des Beleuchtungselements kommt es im Rahmen der Erfindung nicht an. Die Erfindung kann sich grundsätzlich bereits zur Verwendung mit kleinen oder mittelgroßen Beleuchtungselementen mit einer Größenordnung von beispielsweise einem Zentimeter bis fünfzig Zentimeter, insbesondere aber zur Verwendung mit größeren Beleuchtungselementen mit Dimensionen im Meterbereich, eignen.
  • Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Reflexionsfläche zumindest teilweise transparent bzw. teiltransparent ausgebildet ist oder eine oder mehrere Öffnungen zum Lichtdurchtritt aufweist.
  • Die wenigstens eine Lichtquelle ist vorzugsweise innerhalb der Gehäusebaugruppe angeordnet und optional innerhalb der Gehäusebaugruppe befestigt. Die Lichtquelle kann gegebenenfalls aber auch außerhalb der Gehäusebaugruppe angeordnet sein, wenn sichergestellt ist, dass diese ausreichend Primärlicht in die Gehäusebaugruppe einbringt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Reflexionsfläche ausgebildet und/oder angeordnet ist, das Sekundärlicht mit wenigstens einer von der Zielvorgabe abweichenden Farbeigenschaft abzustrahlen.
  • Bei der Reflexionsfläche kann es sich um wenigstens eine Innenfläche der Gehäusebaugruppe handeln. Bei der Reflexionsfläche kann es sich aber auch um wenigstens ein separates Bauteil innerhalb der Gehäusebaugruppe handeln, das optional mit der Gehäusebaugruppe verbunden ist. Bei der Reflexionsfläche kann es sich beispielsweise um einen Reflektor, eine Halterung für die Lichtquelle und/oder eine elektrische Leiterplatte handeln.
  • Die wenigstens eine Lichtquelle kann vorzugsweise eine künstliche Lichtquelle sein, wobei die Gehäusebaugruppe ein Lampengehäuse aufweist oder als Lampengehäuse ausgebildet ist. Die wenigstens eine Lichtquelle kann auch eine natürliche Lichtquelle sein, wobei die Gehäusebaugruppe einen Lichtkanal aufweist oder als Lichtkanal ausgebildet ist. Auch eine Kombination aus künstlicher und natürlicher Lichtquelle ist möglich.
  • Es kann vorgesehen sein, dass auf der Reflexionsfläche wenigstens ein zur Beeinflussung der wenigstens einen Farbeigenschaft geeigneter Modifikationsflächenabschnitt ausgebildet ist, vorzugsweise mehrere regelmäßig oder unregelmäßig auf der Reflexionsfläche verteilte Modifikationsflächenabschnitte. Der wenigstens eine Modifikationsflächenabschnitt kann auf der Reflexionsfläche aufgebracht sein, insbesondere aufgedruckt oder aufgeklebt sein. Bei dem wenigstens eine Modifikationsflächenabschnitt kann es sich auch um eine Beschichtung handeln.
  • Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch das Verfahren, das Computerprogramm, die Vorrichtung und das Beleuchtungselement, beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
  • Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie "umfassend", "aufweisend" oder "mit" keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie "ein" oder "das", die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
  • In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen "umfassend", "aufweisend" oder "mit" eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
  • Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie "erstes" oder "zweites" etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.
  • Ferner sei betont, dass die vorliegend beschriebenen Werte und Parameter Abweichungen oder Schwankungen von ±10% oder weniger, vorzugsweise ±5% oder weniger, weiter bevorzugt ±1% oder weniger, und ganz besonders bevorzugt ±0,1% oder weniger des jeweils benannten Wertes bzw. Parameters mit einschließen, sofern diese Abweichungen bei der Umsetzung der Erfindung in der Praxis nicht ausgeschlossen sind. Die Angabe von Bereichen durch Anfangs- und Endwerte umfasst auch all diejenigen Werte und Bruchteile, die von dem jeweils benannten Bereich eingeschlossen sind, insbesondere die Anfangs- und Endwerte und einen jeweiligen Mittelwert.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
  • Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen schematisch:
    • Figur 1
    ein Beleuchtungselement mit einer künstlichen Lichtquelle, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
    Figur 2
    ein Beleuchtungselement mit mehreren künstlichen Lichtquellen, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
    Figur 3
    ein Beleuchtungselement mit einer natürlichen Lichtquelle, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
    Figur 4
    einen Ausschnitt einer beispielhaften Reflexionsfläche mit mehreren Modifikationsflächenabschnitten;
    Figur 5
    ein Verfahren zur Festlegung wenigstens einer Farbeigenschaft, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
    Figur 6
    einen Farbraum mit Ist-Koordinaten einer beispielhaften Lichtquelle und Soll-Koordinaten gemäß einer Zielvorgabe für das abgestrahlte Betriebslicht des Beleuchtungselements; und
    Figur 7
    ein Verfahren zur Festlegung wenigstens einer Farbeigenschaft, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Figur 1 zeigt beispielhaft ein als Leuchte 1 ausgebildetes Beleuchtungselement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die dargestellte Leuchte 1 weist einen Befestigungssockel 2 mit zwei Befestigungsstiften 3, sowie einen Leuchtenkörper 4 auf, in dem unter anderem die elektrischen Komponenten zur Versorgung und Steuerung der Leuchte 1 angeordnet sein können. Die dargestellte Bauform ist lediglich beispielhaft zu verstehen.
  • Die Leuchte 1 strahlt Betriebslicht LB mit festgelegten Farbeigenschaften ab, die im Rahmen der Erfindung vorzugsweise einer Zielvorgabe Z (vgl. Fig. 6) entsprechen oder der Zielvorgabe Z im Rahmen einer Optimierung zumindest angenähert sind.
  • Das Beleuchtungselement bzw. die Leuchte 1 weist eine Gehäusebaugruppe 5 sowie eine innerhalb der Gehäusebaugruppe 5 angeordnete künstliche Lichtquelle 6 auf, bei der es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode (LED) handeln kann. Die künstliche Lichtquelle 6 strahlt Primärlicht Lp mit wenigstens einer in der Regel von der Zielvorgabe Z abweichenden Farbeigenschaft ab. Dieses Primärlicht Lp wird bei der dargestellten Bauform des Beleuchtungselements bzw. der Leuchte 1 einerseits teilweise als Betriebslicht LB und andererseits in Richtung einer Reflexionsfläche 7 abgestrahlt. Die Reflexionsfläche 7, bei der es sich im Ausführungsbeispiel der Figur 1 um eine Innenfläche der Gehäusebaugruppe 5 handelt, reflektiert das Primärlicht Lp der künstlichen Lichtquelle 6 als Sekundärlicht Ls in Richtung einer Lichtaustrittsöffnung 8 der Gehäusebaugruppe 5.
  • Bei der Reflexionsfläche 7 handelt es sich um den Reflektor der dargestellten Leuchte 1. Das Betriebslicht LB wird dabei als Überlagerung des Primärlichts Lp und des reflektierten Sekundärlichts Ls erzeugt. An dieser Stelle sei erwähnt, dass es sich bei der Reflexionsfläche 7 grundsätzlich nicht um einen Reflektor des Beleuchtungselements handeln muss. Grundsätzlich kann es sich bei der Reflexionsfläche 7 auch um eine Halterung für die künstliche Lichtquelle 6, eine elektrische Leiterplatte (nicht dargestellt), die künstliche Lichtquelle 6 selbst oder eine sonstige Komponente handeln.
  • Die Lichtaustrittsöffnung 8 der Gehäusebaugruppe 5 kann optional abgedeckt sein, beispielsweise durch ein transparentes oder teiltransparentes Element, beispielsweise eine Glasplatte oder eine Kunststoffplatte 9. Die Abdeckung der Lichtaustrittsöffnung 8 kann optional die Eigenschaften einer Linse und/oder eines Lichtdiffusors erfüllen.
  • Erfindungsgemäß ist die Reflexionsfläche 7 ausgebildet und angeordnet, das Sekundärlicht Ls mit zumindest einer gegenüber dem Primärlicht Lp veränderten Farbeigenschaft abzustrahlen, so dass die wenigstens eine Farbeigenschaft des von dem Beleuchtungselement bzw. der Leuchte 1 insgesamt abgestrahlten Betriebslichts LB wiederum der Zielvorgabe Z entspricht oder zumindest besser entspricht als die wenigstens eine Farbeigenschaft des Primärlichts Lp alleine.
  • Die wenigstens eine Reflexionsfläche 7 kann derart ausgebildet oder bereitgestellt sein, wie dies nachfolgend im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens noch näher beschrieben wird.
  • In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Beleuchtungselements dargestellt. Gezeigt ist ein Ausschnitt einer Flächenleuchte 10 mit mehreren künstlichen Lichtquellen 6, die jeweils Primärlicht Lp in Richtung der Lichtaustrittsöffnung 8 der Gehäusebaugruppe 5 abstrahlen. Wiederum ist eine Reflexionsfläche 7 vorgesehen, die zumindest einen Teil des Primärlichts Lp der künstlichen Lichtquellen 6 als Sekundärlicht LS ebenfalls in Richtung der Lichtaustrittsöffnung 8 reflektiert.
  • Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel der Figur 1 wird die Reflexionsfläche 7 in dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 durch ein separates Bauteil 11 innerhalb der Gehäusebaugruppe 5 gebildet. Dabei handelt es sich um einen Reflektor, der fest montiert ist oder gegebenenfalls auch aus der Gehäusebaugruppe 5 entnehmbar und daher beispielsweise austauschbar oder bearbeitbar sein kann, um die Farbeigenschaften des Primärlichts Lp auf besonders einfache Weise zu modifizieren. Zur Befestigung des separaten Bauteils 11 innerhalb der Gehäusebaugruppe 5 können beliebige Befestigungsmittel verwendbar sein, die in Figur 2 allerdings nicht dargestellt sind.
  • Bei einer Flächenleuchte 10, die beispielsweise als Deckenleuchte verwendet werden kann, kann optional vorgesehen sein, dass im Bereich der Lichtaustrittsöffnung 8 eine oder mehrere Stoffbahnen 12 angeordnet sind, um einen Diffusionseffekt zu bewirken und um das Innere der Flächenleuchte 10 zu verdecken.
  • Um zu verdeutlichen, dass sich die vorliegende Erfindung auch zur Verwendung mit einem Beleuchtungselement eignet, innerhalb dem Primärlicht Lp aus einer natürlichen Lichtquelle 13 zum Einsatz kommt, ist in Figur 3 ein Lichtkanal 14 dargestellt, der beispielsweise Sonnenlicht bis zu einer Lichtaustrittsöffnung 8 führt. Im Bereich der Lichtaustrittsöffnung 8 kann wiederum optional eine Abdeckung vorgesehen sein, beispielsweise eine (teil)transparente Kunststoffplatte 9. Zur Lichtführung innerhalb des Lichtkanals 14 können mehrere Reflexionsflächen 7 vorgesehen sein, wobei zumindest eine der Reflexionsflächen 7 schließlich erfindungsgemäß ausgebildet und angeordnet sein kann, das Sekundärlicht Ls gemäß Zielvorgabe Z abzustrahlen, gegebenenfalls derart, dass sich auch im Zusammenspiel mit unbeeinflusstem Sonnenlicht eine Abstrahlung des Betriebslichts LB mit der definierten Farbeigenschaft gemäß Zielvorgabe Z ergibt.
  • Auf der Reflexionsfläche 7 können zur Beeinflussung der wenigstens einen Farbeigenschaft Modifikationsflächenabschnitte 15 ausgebildet sein, die regelmäßig oder unregelmäßig auf der Reflexionsfläche 7 verteilt sein können. In Figur 4 ist beispielhaft ein Ausschnitt einer Reflexionsfläche 7 mit mehreren regelmäßig angeordneten Modifikationsflächenabschnitten 15 dargestellt, deren geometrische Formen jeweils einem Kreis entsprechen. Grundsätzlich können auch weitere geometrische Formen vorgesehen sein. Auch die Flächengröße, Dichte bzw. Anzahl und sonstige Eigenschaften der Modifikationsflächenabschnitte 15 können zur Erreichung der gewünschten Farbeigenschaften im Rahmen der Reflexion des Primärlichts Lp modifiziert sein.
  • Im Bereich der Modifikationsflächenabschnitte 15 können die Reflexionseigenschaften der Reflexionsfläche 7 entsprechend angepasst sein, beispielsweise durch eine entsprechende Texturierung, Schattierung oder Farbgebung. Die Modifikationsflächenabschnitte 15 können bereits auf dem Grundkörper des die Reflexionsfläche 7 aufweisenden Gegenstands vorgesehen sein, sind vorzugsweise aber auf die Reflexionsfläche 7 separat aufgebracht (beispielsweise aufgedruckt, aufgeklebt oder als Beschichtung abgeschieden).
  • Die Ausgestaltung und Verteilung der Modifikationsflächenabschnitte 15 können somit als Reflexionsparameter optimierbar sein, um bei vorzugsweise unveränderter Lichtquelle 6, 13 die bestmögliche Annäherung bis Übereinstimmung der wenigstens einen Farbeigenschaft des Betriebslichts LB mit der Zielvorgabe Z zu erreichen. Insbesondere kann eine iterative Annäherung bzw. Optimierung vorgesehen sein.
  • In Figur 5 ist beispielhaft ein Verfahren zur Festlegung der wenigstens einen Farbeigenschaft des abgestrahlten Betriebslichts LB des Beleuchtungselements 1, 10, 14 im Rahmen der Erfindung dargestellt.
  • Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in einem ersten Verfahrensschritt S1 vorgesehen sein, zunächst die Zielvorgabe Z für die wenigstens eine Farbeigenschaft des Betriebslichts LB zu definieren.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt S2 kann Primärlicht LP aus wenigstens einer Lichtquelle 6, 13 innerhalb der Gehäusebaugruppe 5 des Beleuchtungselements 1, 10, 14 bereitgestellt werden. Die Farbeigenschaften des Primärlichts LP weichen dabei in der Regel von der Zielvorgabe Z ab, wobei vorzugsweise bereits eine Lichtquelle 6, 13 ausgewählt wird, die Primärlicht LP mit Farbeigenschaften abstrahlt, die der Zielvorgabe Z möglichst nahekommen.
  • In einem dritten Verfahrensschritt S3 kann die wenigstens eine Reflexionsfläche 7 derart bereitgestellt oder bearbeitet werden, dass die Reflexionsfläche 7 das Sekundärlicht Ls mit zumindest einer gegenüber dem Primärlicht LP veränderten Farbeigenschaft derart abstrahlt, so dass die wenigstens eine Farbeigenschaft des von dem Beleuchtungselement 1, 10, 14 insgesamt abgestrahlten Betriebslichts LB der Zielvorgabe Z angenähert ist. Zur Festlegung der Reflexionsparameter der Reflexionsfläche 7 können Erfahrungswerte mit der zuvor ausgewählten Lichtquelle 6, 13 und dem Beleuchtungselement 1, 10, 14 und/oder ein Simulationsmodell dienen.
  • In einem optionalen, vierten Verfahrensschritt S4 kann das tatsächlich abgestrahlte Betriebslicht LB hinsichtlich der Übereinstimmung mit der Zielvorgabe Z überprüft werden. Hierzu kann eine nicht dargestellte Sensoreinrichtung verwendbar sein. Wird eine ausreichende Übereinstimmung mit der Zielvorgabe Z festgestellt, kann das Verfahren erfolgreich beendet werden. Andernfalls, insofern die wenigstens eine Farbeigenschaft des Betriebslichts LB mit der Zielvorgabe Z unvereinbar ist, können die Reflexionsparameter in einem optionalen fünften Verfahrensschritt S5 weiter optimiert werden. Die Reflexionsfläche 7 kann daher weiterbearbeitet, geändert oder ausgetauscht werden.
  • Das in Figur 5 beschriebene Verfahren kann vorzugsweise auf einer Steuereinrichtung 16 als Computerprogramm ausführbar sein.
  • Bei der in der Zielvorgabe Z zu berücksichtigenden Farbeigenschaft kann es sich insbesondere um eine Farbtemperatur und/oder um einen Lichtstrom handeln. Vorzugsweise handelt es sich bei der Zielvorgabe Z um ein Zielwertebereich B, um auch Toleranzen um einen definierten einzelnen Zielwert Z0 herum zu berücksichtigen, da es gegebenenfalls selbst durch Anpassung der Reflexionsfläche 7 - in Abhängigkeit der Lichtquelle 6, 13 und der Bauweise des Beleuchtungselements 1, 10, 14 - nicht möglich ist, einen exakten Zielwert Z0 zu erreichen. Beispielhaft ist in Figur 6 ein Farbraum gemäß CIE 1976 angedeutet. Innerhalb dieses Farbraums lassen sich Farbtemperaturwerte anhand von x-y-Koordinaten darstellen. Durch den Farbraum verläuft eine Schwarzkörperkurve 17. Im Rahmen der Erfindung kann schließlich vorgesehen sein, die IST-Koordinaten 18 einer künstlichen Lichtquelle 6, mit einem in Figur 6 angedeuteten Toleranzbereich T, an eine konkrete Zielvorgabe Z (SOLL-Koordinaten) mit ebenfalls angedeutetem Toleranzbereich bzw. Zielwertebereich B, anzupassen. Die in Figur 6 angedeutete Zielvorgabe Z umfasst daher einen Zielwertebereich B um einen Zielwert Z0 herum.
  • Das in Figur 5 in vereinfachter Version dargestellte Verfahren zur Festlegung der Farbeigenschaft kann grundsätzlich beliebig modifiziert werden. Beispielhaft zeigt Figur 7 ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Dabei kann bereits im Anschluss an den zweiten Verfahrensschritt S2, also der Bereitstellung des Primärlichts LP, eine erste Überprüfung des Betriebslichts LB vorgesehen sein (Verfahrensschritt S2.1). Auf diese Weise können bereits bei der ersten Bereitstellung bzw. Bearbeitung der Reflexionsfläche 7 toleranzbedingte Abweichungen von den Herstellerangaben der jeweiligen künstlichen Lichtquelle 6 berücksichtigt werden.
  • In einem weiteren optionalen Verfahrensschritt (Verfahrensschritt S2.2) im Anschluss an die Überprüfung des Betriebslichts LB (oder auch unmittelbar im Anschluss an den zweiten Verfahrensschritt S2) kann anhand eines Simulationsmodells eine Vorhersage für die Reflexionsparameter der Reflexionsfläche 7 erfolgen.
  • Das Vorhersagemodell bzw. Simulationsmodell kann in einem optionalen Verfahrensschritt (Verfahrensschritt S3.1) aufgrund der späteren tatsächlichen Messung des Betriebslichts LB bedarfsweise angepasst werden.
  • Grundsätzlich sind auch noch beliebige weitere Abwandlungen des vorgeschlagenen Verfahrens möglich. Die vorstehenden Ablaufdiagramme sind daher lediglich beispielhaft zu verstehen.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Festlegung wenigstens einer Farbeigenschaft abgestrahlten Betriebslichts (LB) eines Beleuchtungselements (1, 10, 14), aufweisend zumindest die folgenden Verfahrensschritte:
    - Definieren einer Zielvorgabe (Z) für die wenigstens eine Farbeigenschaft des Betriebslichts (LB);
    - Bereitstellen von Primärlicht (LP) aus wenigstens einer Lichtquelle (6, 13) innerhalb einer Gehäusebaugruppe (5) des Beleuchtungselements (1, 10, 14) mit wenigstens einer von der Zielvorgabe (Z) abweichenden Farbeigenschaft; und
    - Bereitstellen oder Bearbeiten wenigstens einer Reflexionsfläche (7), die zumindest einen Teil des Primärlichts (LP) der Lichtquelle (6, 13) als Sekundärlicht (LS) in Richtung einer Lichtaustrittsöffnung (8) der Gehäusebaugruppe (5) reflektiert, so dass die Reflexionsfläche (7) das Sekundärlicht (Ls) mit zumindest einer gegenüber dem Primärlicht (LP) veränderten Farbeigenschaft abstrahlt, und dass die wenigstens eine Farbeigenschaft des von dem Beleuchtungselement (1, 10, 14) insgesamt abgestrahlte Betriebslichts (LB) der Zielvorgabe (Z) entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die in der Zielvorgabe (Z) berücksichtigte Farbeigenschaft eine Farbtemperatur und/oder ein Lichtstrom ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    als Zielvorgabe (Z) ein Zielwert (Z0) und/oder ein Zielwertebereich (B) verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Reflexionsfläche (7) so ausgebildet oder bearbeitet wird, dass das Sekundärlicht (Ls) mit wenigstens einer von der Zielvorgabe (Z) abweichenden Farbeigenschaft abgestrahlt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    als Reflexionsfläche (7) wenigstens eine Innenfläche der Gehäusebaugruppe (5) verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    als Reflexionsfläche (7) wenigstens ein separates Bauteil (11) innerhalb der Gehäusebaugruppe (5) verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    als Reflexionsfläche (7) ein Reflektor, eine Halterung für die Lichtquelle (6) und/oder eine elektrische Leiterplatte, insbesondere eine elektrische Leiterplatte zur elektrischen Versorgung und/oder Steuerung der Lichtquelle (6), verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    als Lichtquelle wenigstens eine künstliche Lichtquelle (6) verwendet wird, wobei die Gehäusebaugruppe (5) ein Lampengehäuse aufweist oder als Lampengehäuse ausgebildet ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    als Lichtquelle wenigstens eine natürliche Lichtquelle (13) verwendet wird, wobei die Gehäusebaugruppe (5) einen Lichtkanal (14) aufweist oder als Lichtkanal ausgebildet ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    auf der Reflexionsfläche (7) wenigstens ein zur Beeinflussung der wenigstens einen Farbeigenschaft geeigneter Modifikationsflächenabschnitt (15) ausgebildet wird, vorzugsweise mehrere regelmäßig oder unregelmäßig auf der Reflexionsfläche (7) verteilte Modifikationsflächenabschnitte (15).
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der wenigstens eine Modifikationsflächenabschnitt (15) auf die Reflexionsfläche (7) aufgebracht wird, insbesondere aufgedruckt, aufgeklebt oder als Beschichtung abgeschieden wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zur Beeinflussung der wenigstens einen Farbeigenschaft des Sekundärlichts (Ls) zumindest ein Reflexionsparameter des wenigstens einen Modifikationsflächenabschnitts (15) angepasst wird, insbesondere die Flächengröße des wenigstens einen Modifikationsflächenabschnitts (15), die Dichte von Modifikationsflächenabschnitten (15), die Verteilung von Modifikationsflächenabschnitten (15), die geometrische Form des wenigstens einen Modifikationsflächenabschnitts (15) und/oder die Farbe des wenigstens einen Modifikationsflächenabschnitts (15).
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Reflexionsparameter der Reflexionsfläche (7) auf iterative Weise optimiert werden, um bei unveränderter Lichtquelle (6, 13) die bestmögliche Annäherung bis Übereinstimmung der wenigstens einen Farbeigenschaft des Betriebslichts (LB) mit der Zielvorgabe (Z) zu erreichen.
  14. Computerprogramm, umfassend Steuerbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuereinrichtung (16) diese veranlassen, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen.
  15. Beleuchtungselement (1, 10, 14), insbesondere Leuchte (1) oder Lichtkanal (14), zur Abstrahlung von Betriebslicht (LB) mit wenigstens einer festgelegten Farbeigenschaft gemäß einer Zielvorgabe (Z) für die wenigstens eine Farbeigenschaft, aufweisend wenigstens eine Gehäusebaugruppe (5) und wenigstens eine Lichtquelle (6, 13), die innerhalb der Gehäusebaugruppe (5) Primärlicht (LP) mit wenigstens einer von der Zielvorgabe (Z) abweichenden Farbeigenschaft erzeugt, weiter aufweisend wenigstens eine Reflexionsfläche (7), die zumindest einen Teil des Primärlichts (LP) der Lichtquelle (6, 13) als Sekundärlicht (Ls) in Richtung einer Lichtaustrittsöffnung (8) der Gehäusebaugruppe (5) reflektiert,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Reflexionsfläche (7) ausgebildet und angeordnet ist, das Sekundärlicht (Ls) mit zumindest einer gegenüber dem Primärlicht (LP) veränderten Farbeigenschaft abzustrahlen, so dass die wenigstens eine Farbeigenschaft des von dem Beleuchtungselement (1, 10, 14) insgesamt abgestrahlte Betriebslichts (LB) der Zielvorgabe (Z) entspricht.
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