WO2014037304A1 - Beleuchtungseinrichtung und verfahren zur steuerung derselben - Google Patents

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WO2014037304A1
WO2014037304A1 PCT/EP2013/068087 EP2013068087W WO2014037304A1 WO 2014037304 A1 WO2014037304 A1 WO 2014037304A1 EP 2013068087 W EP2013068087 W EP 2013068087W WO 2014037304 A1 WO2014037304 A1 WO 2014037304A1
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region
brightness
area
lighting device
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Uwe Strauss
Gerhard Kuhn
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Ams Osram International GmbH
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
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    • F21V23/0464—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors the sensor sensing the level of ambient illumination, e.g. dawn or dusk sensors
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21W2131/00—Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
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    • F21W2131/101—Outdoor lighting of tunnels or the like, e.g. under bridges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Definitions

  • Lighting device and method of controlling the same There is provided a lighting device and a method of controlling the same.
  • Lighting device is particularly suitable for use in an interior or in a darkened area such as in a tunnel.
  • Color temperature of daylight Different color temperature of artificially generated light.
  • the color temperature or the color location of the artificially generated light to match the corresponding property of daylight. Also more unwanted
  • the spectral characteristic is adapted only to a particular form of daylight; For example, the spectral characteristic may typically be dominant at midday
  • Solid state light sources in such a way that the
  • Color temperature can be set manually.
  • the disadvantage of this solution is that it costs the user
  • the first area may in particular be an area in which little or no daylight falls
  • the second area may in particular be an area in which daylight falls.
  • Lighting device at least one light source, which is arranged in a first region and is adapted to emit light during operation. Furthermore, the light source is arranged in a first region and is adapted to emit light during operation. Furthermore, the light source is arranged in a first region and is adapted to emit light during operation. Furthermore, the light source is arranged in a first region and is adapted to emit light during operation. Furthermore, the light source is arranged in a first region and is adapted to emit light during operation. Furthermore, the
  • Light source at least one control means, which
  • control means energizes the light source as a function of the brightness and / or spectral property of the light falling into the second region.
  • the brightness is the intensity of the light.
  • the spectral property may be, for example, the color locus of the light. In a further preferred embodiment, it may be in the Spectral property to the correlated color temperature of the light act.
  • the control means is, for example, a microcontroller.
  • Range is preferably at least Im. Between the first region and the second region may further a
  • Transition area lie.
  • the control means may adjust the brightness and / or spectral
  • Control means the brightness of the light source
  • Lighting device further comprises at least one light sensor, which is arranged in the second region and to
  • the light sensor detects in operation information that depends on the brightness and / or spectral property of the incident on the light sensor light.
  • the light sensor preferably determines at least one measured value that corresponds to the brightness and / or spectral
  • Property of the light incident on the light sensor is directly proportional, or a measured variable from which, for example, by the control means, the brightness and / or spectral characteristic of the light incident on the light sensor can be calculated.
  • the light sensor may, for example, two or three
  • Color sensors for measuring different spectral components of the incident on the light sensor light include. everybody
  • Color sensor may be, for example, a provided with a color filter brightness sensor, or a photodiode, which is designed to preferably detect light in a specific spectral range.
  • a first color sensor may preferably detect light in a red spectral range
  • a second color sensor may preferably detect light in a green spectral range
  • a third color sensor may preferably light in a blue
  • the photodiode may be a semiconductor photodiode, such as an InGaAlP photosensor and / or a reverse driven diode.
  • Lighting device comprises the light source at least three LED chips, which preferably emit in three different spectral ranges, and the light sensor comprises at least three color sensors, preferably light in
  • Lighting device comprises the light sensor two
  • a red spectral range and a blue spectral range act.
  • a third color sensor is saved.
  • Lighting device is in the light sensor is a brightness sensor. As a result, it is advantageously possible to determine the brightness of the light falling into the second region and to adjust the brightness of the light emitted by the light source accordingly by means of a corresponding control of the light source.
  • Lighting device the light sensor comprises a
  • a (broadband) brightness sensor and a Color sensor which preferably detects light in a (preferably narrow) spectral range. This may be, for example, a red spectral range or a blue one
  • Spectral range act, preferably according to one
  • the light sensor is preferably arranged such that the daylight strikes the light sensor, for example in the vicinity of a window.
  • Lighting device comprises the light source at least one LED chip.
  • the light source comprises at least one light-emitting diode chip which is suitable for emitting light in the red spectral range, at least one
  • the control means is preferably designed so that it can energize the LED chips independently of each other, so that it by suitable choice of an intensity in the red spectral range, an intensity in the green
  • Spectral range the brightness and / or spectral property of the light emitted from the light source can be adjusted over a wide range.
  • white light having a desired color location or having a desired correlated color temperature can be generated.
  • the intensity of the light emitted by one of the light-emitting diode chips can be adjusted, for example, by means of the intensity of the current with which this light-emitting diode chip is energized. The higher the current, the higher the intensity of the emitted light.
  • Lighting device comprises the light source at least one light emitting diode and at least one xenon lamp.
  • Light-emitting diode preferably comprises at least one
  • the light-emitting diode may comprise further light-emitting diode chips, which may be suitable for emitting light in the blue and / or green spectral range.
  • Lighting device comprises the light source at least two white light sources, for example, two light-emitting diodes, which are adapted to emit white light during operation.
  • the white light sources have different Color temperatures on;
  • one of the white light sources may be a cold white light source whose color temperature may be 5500K, for example, and the other white light source may be a warm white light source whose color temperature may be 3000K, for example.
  • the color temperature of the light emitted by the light source continuously by appropriate energization of the white light sources between the two color temperatures of the white light sources.
  • the different color temperatures can be achieved in particular by having two light-emitting diodes with
  • Lighting device is the first area
  • the light conditions in the daylight-free region can be made despite the defect at real
  • Daylight to the lighting conditions in the second area for example in other, lit with natural light rooms of a building to be adjusted.
  • the second area may in particular be an area in the vicinity of the first area, wherein between the first area and the second area
  • Transition area can lie.
  • the extent of changes in the brightness and / or spectral property of the illumination is advantageously reduced. Furthermore, it is advantageously avoided that the user when entering the
  • the light source may preferably be designed and
  • Lighting device is at least one opaque between the first region and the second region
  • the separating element can be, for example, a house wall, a room wall or a door device.
  • the first area may in particular be arranged in a windowless room, and the second area may in particular in an outdoor area of a
  • Lighting device is the first area in a first Space and the second area disposed in a second space, and the light sensor is disposed in the second space in the vicinity of a transition to the first space.
  • the light sensor is arranged in the second space at a distance of less than Im, more preferably at a distance of less than 0.5m from the transition to the first space.
  • the lighting device Embodiment, the lighting device
  • a change in brightness of less than 25% of a brightness occurs in the first region; this is a brightness difference at the limit of perceptibility for a typical user.
  • a change in brightness of less than 10% of a brightness in the first area is preferred.
  • a change in brightness of less than 5% of a brightness in the first area is preferred.
  • Lighting device at least two light sensors, and the control means is designed, depending on the
  • Light sensors transmitted information and on this basis the brightness and / or spectral
  • a first light sensor may be arranged in a window-near area on which Daylight hits, and a second light sensor may be disposed near a junction between the second region and the first region.
  • the control means in this case in daylight the
  • Area and the first area can be designed as continuous as possible.
  • Lighting device may be the first area in a
  • Tunnels and the second area to be arranged in an outer area of the tunnel may be
  • the visibility of drivers may be compromised if their eyes do not immediately follow one another
  • the second area may comprise the entire area within the tunnel. Preferably, however, especially in longer tunnels, the second area only one
  • Entrance area and / or an exit area of the tunnel include, whereas an intermediate area inside the tunnel is equipped with energy-saving lighting.
  • the entrance area and / or the exit area and the intermediate area there may be a transitional area in which the light conditions are continuously between the im
  • the invention further relates to a method for controlling a lighting device according to the invention.
  • the method comprises controlling the brightness and / or spectral property of the light emitted by the light source arranged in the first region in dependence on the light source
  • Brightness and / or spectral property of falling in the second area light are bright.
  • the method further comprises detecting the brightness and / or spectral
  • the method further comprises time-averaging the brightness and / or spectral property of the light falling in the second area and controlling the brightness and / or spectral property of the light emitted by the light source on the basis of the time-averaged brightness and / or spectral property.
  • the time-averaged value can, for example, be
  • temporally past measured values can be measured with weights decreasing with time exponentially or with a predetermined value
  • Window width constant weights are weighted.
  • a time constant of the time averaging for example the half-life of an exponential smoothed average or the window width of a simple moving average, is preferably in the range between one minute and one hour, more preferably in the range between 3 minutes and 30 minutes and most preferably at 10 minutes. With a time constant of 10 minutes, a sufficiently fast adaptation to long-term fluctuations in the Daylight, for example due to the position of the sun or prolonged cloud cover, is guaranteed during
  • the method further comprises limiting the brightness and / or spectral
  • the first area may be a work space in which a brightness sufficient for work is to be ensured
  • the second area may be a work space
  • Brightness of the light emitted from the light source to a predetermined range advantageously a sufficient brightness for the work, even if in the
  • the first area may be a living room and the second area
  • the illumination device within these limits advantageously the
  • the range to which the brightness of light emitted from the light source is limited may preferably range from 50% below to 50% above a predetermined brightness.
  • the predetermined brightness is, for example, an optimum working brightness. More preferably, the range can range from 25% below to 25% above the predetermined brightness.
  • the color temperature can be limited downwards by a color temperature of commercial incandescent lamps, for example, by a color temperature of 3000K, and the color temperature can be limited upwards by a color temperature of commercially available fluorescent tubes, for example by a color temperature of 5500K.
  • a color temperature of commercial incandescent lamps for example, by a color temperature of 3000K
  • a color temperature of commercially available fluorescent tubes for example by a color temperature of 5500K.
  • Limitation has the particular advantage that in the case that the light falling into the second region is artificially generated light, a complete adaptation of the
  • Color temperature of the emitted light from the light source the color temperature of the artificially generated light falling into the second region can take place.
  • the light source may be formed in the form of a light guide plate; that is, the
  • Light source can be a light diffusing surface
  • the diffusely scattering surface passes through and advantageously with a
  • the light source may have a light diffusing surface, behind which
  • Partial light sources spaced from each other, preferably arranged at regular intervals.
  • the distance between two adjacent partial light sources is preferably chosen so that the through the two adjacent
  • Partial light sources jointly generated at the midpoint between the soldering points of the two partial light sources
  • the soldering point of a partial light source is that point on the diffusely scattering surface which is closest to the partial light source, to which a solder which has been precipitated from the partial light source onto the diffusely scattering surface strikes.
  • Lighting device at least two Fluorescent lamps, such as compact fluorescent lamps, with different color locations include.
  • the illumination device in which the light source comprises at least two partial light sources, can have a
  • the light source comprises light emitting diodes
  • Light-emitting diodes in particular be organic light-emitting diodes.
  • Lighting device the illumination is carried out indirectly via a light diffuse reflecting surface, such as a ceiling or a wall; that is, the light source is arranged so that the light emitted from the light source first incident on the light diffuse reflecting surface and the first area diffused by that of the light
  • Light source is adjusted in response to the brightness of the light falling in the second region, instead of assuming a constant value even if the light falling in the second region, for example at night, has a low brightness.
  • Lighting device explained in more detail with reference to embodiments and figures. 1 shows a lighting device according to a first embodiment in a schematic plan view.
  • FIG. 2 shows a lighting device according to a second embodiment in a schematic
  • FIG. 3 shows a lighting device according to a third exemplary embodiment in a schematic perspective view.
  • FIGS 4a, 4b, 5a, 5b, 6a and 6b show schematically
  • FIG. 1 shows a lighting device 10 according to a first embodiment in a schematic plan view.
  • the illumination device 10 comprises a light source 12, which is arranged in a first region 14.
  • At the first Region 14 may be, for example, an interior in which no daylight falls.
  • Lighting device further comprises a control unit 16, with which the brightness and / or a spectral property, for example the color location, of the light emitted by the light source 12 can be controlled.
  • a second region 18 is arranged.
  • the aim of the control of the light source 12 by the control unit 16 is the light conditions in the first region 14 at least partially to the
  • FIG. 2 shows a lighting device 10 according to a second embodiment in a schematic
  • Lighting device further comprises a light sensor 22 which is arranged in the second region 18.
  • the light sensor 22 serves to determine the brightness and / or spectral property of the light 20 falling into the second region 18.
  • the information determined by the light sensor 22 can be transmitted to the control unit 16 either via a cable connection (not shown) or preferably via a wireless radio link, for example via a radio signal with a frequency of 2.4 GHz.
  • the control unit 16 evaluates the transmitted information and controls the brightness and / or spectral on this basis
  • a dividing wall 24 is furthermore arranged between the first region 14 and the second region 18.
  • the partition can be, for example, a room wall or an exterior wall of a building.
  • An opening (not shown), for example a door or a window, may be located in the dividing wall, as a result of which a transition between the lighting conditions in the first area and the lighting conditions in the second area is achieved.
  • Control means 16 each directly control the brightness and the spectral characteristic of the light source 12 so that they are as accurate as possible with the brightness and the spectral
  • Lighting conditions in the two areas may not be desirable.
  • the second area 18 is an area where daylight falls and the first area 14 is an area where no daylight falls and which is reachable by a user from the second area 18.
  • the transition between the first region 14 and the second region 18 may be more comfortable for the user if the lighting conditions in the two regions are less different than would be the case using a conventional illumination device. However, it is typically not
  • the lighting conditions in the first region 14 are aligned directly and completely with the light conditions in the second region 18. For example it with temporary shading of the second area 18, for example by a passing cloud,
  • Area 14 emitted light is darkened to the same extent as the incident in the second area 18 light 20. Similarly, although an adjustment of the color locus of the first in
  • 3 shows a lighting device 30 according to a third embodiment in a schematic
  • the first area is an entrance area 32 of a tunnel 34.
  • a light source 36 is arranged in the entrance area 32, for example on the wall or on the ceiling of the tunnel 34.
  • a light sensor 38 is disposed in the outer region 40 of the tunnel 34 in front of the entrance area 32 and
  • a control unit 44 controls, on the basis of the
  • Light sensor 38 determined information about the
  • FIGS. 4 to 6 schematically show plots of the CIE standard color chart on the basis of which the mode of operation of a
  • Standard color charts show the white point E, which appears on the Blackbody curve lies.
  • the spectral property is the
  • control means is to
  • the cross 50 marks a color temperature of evening light of approximately 3000 Kelvin falling into the second area.
  • Figure 4b is with the cross 52 the
  • Color temperature of the emitted light from the light source marked This is in this case also about 3000 Kelvin; that is, the control means has the
  • Color temperature of the light emitted from the light source completely matched to the color temperature of falling in the second area evening light.
  • the cross 54 marks a color temperature of midday light falling in the second region of approximately 6500 Kelvin.
  • the cross 56 marks the color temperature of the light emitted by the light source. This is also about 6500 Kelvin in this case; that is, even in this case has that
  • Control means the color temperature of the light emitted from the light source completely matched to the color temperature of the falling in the second range midday light. As the color temperature of 6500 Kelvin is outside the usual light sources
  • the control means limits the color temperature of the light emitted by the light source to a common range, for example to a range between 3000K and 5500K.
  • Figure 6b is the cross 60, the color temperature of the of

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Description

Beschreibung
Beleuchtungseinrichtung und Verfahren zur Steuerung derselben Es werden eine Beleuchtungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Steuerung derselben angegeben. Die
Beleuchtungseinrichtung eignet sich insbesondere für eine Verwendung in einem Innenraum oder in einem abgedunkelten Bereich wie zum Beispiel in einem Tunnel.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102012108235.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bei Eintritt in einen mit künstlichem Licht beleuchteten Bereich wird die künstliche Beleuchtung bisweilen als ungemütlich, unnatürlich, kalt und/oder zu dunkel
wahrgenommen; dies gilt insbesondere beim Übergang von einem durch Tageslicht beleuchteten Bereich in einen mit
künstlichem Licht beleuchteten Bereich. Dieser Eindruck kann sowohl durch eine geringere Helligkeit des künstlich
erzeugten Lichts entstehen als auch durch eine von der
Farbtemperatur des Tageslichts verschiedene Farbtemperatur des künstlich erzeugten Lichts. Damit sich ein Benutzer in einem mit künstlichem Licht beleuchteten Bereich und
insbesondere beim Übergang von einem durch Tageslicht beleuchteten Bereich in einen mit künstlichem Licht
beleuchteten Bereich wohlfühlt, kann es wünschenswert sein, die Helligkeit und/oder eine spektrale Eigenschaft,
beispielsweise die Farbtemperatur oder den Farbort des künstlich erzeugten Lichts an die entsprechende Eigenschaft des Tageslichts anzugleichen. Auch weitere unerwünschte
Auswirkungen einer zu starken oder zu plötzlichen Veränderung der Lichtverhältnisse beim Übergang zwischen einem durch Tageslicht beleuchteten Bereich und einem mit künstlichem Licht beleuchteten Bereich, beispielsweise eine Blendung von Fahrzeugführern durch helles Tageslicht bei der Ausfahrt aus einem Tunnel, können dadurch vorteilhaft vermieden werden.
Es ist bekannt, Lichtquellen so auszubilden, dass eine spektrale Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts möglichst genau der entsprechenden spektralen
Eigenschaft einer bestimmten Form von Tageslicht entspricht. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die spektrale
Eigenschaft nur an eine bestimmte Form von Tageslicht angepasst ist; beispielsweise kann die spektrale Eigenschaft an das zur Mittagszeit typischerweise vorherrschende
Sonnenlicht angepasst sein, was jedoch dazu führt, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht zu kalt wirkt, wenn zum Abend hin das Sonnenlicht rötlicher wird.
Es ist weiterhin bekannt, Lichtquellen, beispielsweise
Festkörperlichtquellen, so auszubilden, dass die
Farbtemperatur manuell eingestellt werden kann. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass ein Aufwand für den Benutzer
entsteht, der sich insbesondere bei kurzen Aufenthalten in mit künstlichem Licht beleuchteten Räumen störend auswirkt.
Des Weiteren ist bekannt, über Lichtleiter und Spiegel
Tageslicht in fensterlose Räume zu leiten. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass hohe Kosten entstehen und dass diese Lösung sich häufig in bereits bestehenden Gebäuden nicht realisieren lässt.
Ferner ist bekannt, im Eingangs- und Ausgangsbereich von Tunneln sehr effiziente Natriumdampflampen zu verwenden. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass diese Lampen ein gelbliches Licht mit geringem Farbwiedergabeindex emittieren.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine
Beleuchtungseinrichtung anzugeben, mit der die
Lichtverhältnisse in einem ersten Bereich an die
Lichtverhältnisse in einem zweiten Bereich zumindest
teilweise angepasst werden können. Dabei kann es sich bei dem ersten Bereich insbesondere um einen Bereich handeln, in den wenig oder kein Tageslicht fällt, und bei dem zweiten Bereich kann es sich insbesondere um einen Bereich handeln, in den Tageslicht fällt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Beleuchtungseinrichtung mindestens eine Lichtquelle, die in einem ersten Bereich angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, im Betrieb Licht zu emittieren. Ferner umfasst die
Lichtquelle mindestens ein Steuermittel, welches dazu
ausgebildet ist, eine Helligkeit und/oder spektrale
Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts in Abhängigkeit von einer Helligkeit und/oder spektralen
Eigenschaft des in einen zweiten Bereich fallenden Lichts einzustellen, wobei der erste Bereich vom zweiten Bereich beabstandet ist. Beispielsweise bestromt das Steuermittel im Betrieb die Lichtquelle in Abhängigkeit von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts.
Bei der Helligkeit handelt es sich dabei um die Intensität des Lichts. Bei der spektralen Eigenschaft kann es sich beispielsweise um den Farbort des Lichts handeln. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann es sich bei der spektralen Eigenschaft um die korrelierte Farbtemperatur des Lichts handeln.
Bei dem Steuermittel handelt es sich beispielsweise um einen MikroController.
Ein Abstand zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten
Bereich beträgt vorzugsweise mindestens Im. Zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich kann ferner ein
Übergangsbereich liegen. Dadurch, dass die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts in Abhängigkeit von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts eingestellt wird, wird vorteilhafterweise erreicht, dass in dem Übergangsbereich eine möglichst geringe und möglichst allmähliche Änderung der Lichtverhältnisse auftritt .
Das Steuermittel kann die Helligkeit und/oder spektrale
Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts aufgrund vorbestimmter Informationen über die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts einstellen. Beispielsweise kann das
Steuermittel die Helligkeit des von der Lichtquelle
emittierten Lichts aufgrund einer vorbestimmten typischen Abhängigkeit der Helligkeit von der Tages- und/oder
Jahreszeit einstellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Beleuchtungseinrichtung ferner mindestens einen Lichtsensor, der in dem zweiten Bereich angeordnet ist und dazu
ausgebildet ist, die Helligkeit und/oder spektrale
Eigenschaft des auf den Lichtsensor treffenden Lichts zu ermitteln. Das heißt, der Lichtsensor ermittelt im Betrieb Informationen, die von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des auf den Lichtsensor treffenden Lichts abhängen. Vorzugsweise ermittelt der Lichtsensor mindestens einen Messwert, der zu der Helligkeit und/oder spektralen
Eigenschaft des auf den Lichtsensor treffenden Lichts direkt proportional ist, oder eine Messgröße, aus der zum Beispiel durch das Steuermittel die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des auf den Lichtsensor treffenden Lichts errechnet werden kann.
Der Lichtsensor kann beispielsweise zwei oder drei
Farbsensoren zur Messung verschiedener Spektralanteile des auf den Lichtsensor treffenden Lichts umfassen. Jeder
Farbsensor kann beispielsweise ein mit einem Farbfilter versehener Helligkeitssensor sein, oder eine Fotodiode, die dazu ausgelegt ist, bevorzugt Licht in einem bestimmten Spektralbereich zu detektieren. Insbesondere kann ein erster Farbsensor bevorzugt Licht in einem roten Spektralbereich detektieren, ein zweiter Farbsensor kann bevorzugt Licht in einem grünen Spektralbereich detektieren, und ein dritter Farbsensor kann bevorzugt Licht in einem blauen
Spektralbereich detektieren. Bei der Fotodiode kann es sich um eine Halbleiterfotodiode handeln, beispielsweise einen InGaAlP-Photosensor und/oder eine rückwärtsbetriebene Diode.
In einer bevorzugten Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung umfasst die Lichtquelle mindestens drei Leuchtdiodenchips, die bevorzugt in drei verschiedenen Spektralbereichen emittieren, und der Lichtsensor umfasst mindestens drei Farbsensoren, die bevorzugt Licht in
denselben oder ähnlichen Spektralbereichen detektieren.
Dadurch ist es vorteilhaft möglich, den Farbort des in den zweiten Bereich fallenden Lichts vollständig zu bestimmen und durch eine entsprechende Bestromung der Leuchtdiodenchips den Farbort des von der Lichtquelle emittierten Lichts
entsprechend einzustellen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung umfasst der Lichtsensor zwei
Farbsensoren, die bevorzugt Licht in zwei verschiedenen
Spektralbereichen detektieren. Dabei kann es sich
beispielsweise um einen roten Spektralbereich und einen blauen Spektralbereich handeln. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden Lichts näherungsweise zu bestimmen und durch eine entsprechende Steuerung der Lichtquelle die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts entsprechend einzustellen. Vorteilhafterweise wird in diesem Fall, wenn nur die Farbtemperatur und nicht der vollständige Farbort angepasst werden soll, ein dritter Farbsensor eingespart. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung handelt es sich bei dem Lichtsensor um einen Helligkeitssensor. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die Helligkeit des in den zweiten Bereich fallenden Lichts zu bestimmen und durch eine entsprechende Steuerung der Lichtquelle die Helligkeit des von der Lichtquelle emittierten Lichts entsprechend einzustellen.
Vorteilhafterweise werden in diesem Fall, wenn nur die
Helligkeit und nicht die Farbtemperatur oder der Farbort angepasst werden soll, Farbsensoren eingespart.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung umfasst der Lichtsensor einen
(breitbandig ausgelegten) Helligkeitssensor sowie einen Farbsensor, der bevorzugt Licht in einem (bevorzugt engen) Spektralbereich detektiert. Dabei kann es sich beispielsweise um einen roten Spektralbereich oder einen blauen
Spektralbereich handeln, bevorzugt entsprechend einem
Randbereich der Augenempfindlichkeit. Dadurch ist es
vorteilhaft möglich, mit nur zwei Sensoren sowohl die
Helligkeit als auch näherungsweise die Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden Lichts zu bestimmen und durch eine entsprechende Steuerung der Lichtquelle die Helligkeit und Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts entsprechend einzustellen.
Handelt es sich bei dem zweiten Bereich um einen Bereich, in den Tageslicht fällt, so ist der Lichtsensor vorzugsweise so angeordnet, dass das Tageslicht auf den Lichtsensor trifft, beispielsweise in der Nähe eines Fensters.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung umfasst die Lichtquelle mindestens einen Leuchtdiodenchip. Vorzugsweise umfasst die Lichtquelle mindestens einen Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im roten Spektralbereich zu emittieren, mindestens einen
Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im grünen
Spektralbereich zu emittieren und mindestens einen
Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im blauen
Spektralbereich zu emittieren.
Das Steuermittel ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass es die Leuchtdiodenchips unabhängig voneinander bestromen kann, so dass es durch geeignete Wahl einer Intensität im roten Spektralbereich, einer Intensität im grünen
Spektralbereich und einer Intensität im blauen
Spektralbereich die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts über einen weiten Bereich einstellen kann. Insbesondere kann auf diese Weise, wenn sämtliche Leuchtdiodenchips der Lichtquelle Licht emittieren, weißes Licht mit einem gewünschten Farbort oder mit einer gewünschten korrelierten Farbtemperatur erzeugt werden. Die Intensität des von einem der Leuchtdiodenchips emittierten Lichts kann dabei beispielsweise mittels der Stärke des Stroms, mit dem dieser Leuchtdiodenchip bestromt wird, eingestellt werden. Je größer dabei die Stromstärke ist, desto höher ist die Intensität des abgestrahlten Lichts.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung umfasst die Lichtquelle wenigstens eine Leuchtdiode und wenigstens eine Xenonlampe. Die
Leuchtdiode umfasst dabei vorzugsweise zumindest einen
Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im roten
Spektralbereich zu emittieren. Die Leuchtdiode kann weitere Leuchtdiodenchips umfassen, die geeignet sein können, Licht im blauen und/oder grünen Spektralbereich zu emittieren.
Durch die Kombination einer Xenonlampe, die Licht mit einer relativ hohen Farbtemperatur abgibt, und eines
Leuchtdiodenchips, der geeignet ist, Licht im roten
Spektralbereich zu emittieren, ist es vorteilhaft möglich, durch Hinzuschalten des Leuchtdiodenchips die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts kontinuierlich zwischen der hohen Farbtemperatur der Xenonlampe und einer niedrigeren Farbtemperatur einzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung umfasst die Lichtquelle mindestens zwei Weißlichtquellen, beispielsweise zwei Leuchtdioden, die dazu ausgebildet sind, im Betrieb weißes Licht zu emittieren. Vorzugsweise weisen die Weißlichtquellen verschiedene Farbtemperaturen auf; beispielsweise kann es sich bei einer der Weißlichtquellen um eine Kaltweißlichtquelle handeln, deren Farbtemperatur beispielsweise 5500K betragen kann, und bei der anderen Weißlichtquelle um eine Warmweißlichtquelle, deren Farbtemperatur beispielsweise 3000K betragen kann.
Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts durch entsprechende Bestromung der Weißlichtquellen kontinuierlich zwischen den beiden Farbtemperaturen der Weißlichtquellen einzustellen. Die verschiedenen Farbtemperaturen können insbesondere dadurch erzielt werden, dass zwei Leuchtdioden mit
unterschiedlichen Konverterstoffen versehen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung ist der erste Bereich
tageslichtsfrei. Hiermit ist gemeint, dass in den ersten Bereich entweder gar kein Tageslicht dringt oder zumindest nur ein Teil des Tageslichts, insbesondere nur ein so geringer Teil des Tageslichts, dass eine ausreichende
Beleuchtung des ersten Bereichs aus Sicht eines dort
positionierten Betrachters nicht gegeben ist. In diesem Fall können vorteilhafterweise dadurch, dass die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts in Abhängigkeit von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts gesteuert wird, die Lichtverhältnisse in dem tageslichtsfreien Bereich trotz des Mangels an echtem
Tageslicht an die Lichtverhältnisse in dem zweiten Bereich, beispielsweise in anderen, mit Tageslicht beleuchteten Räumen eines Gebäudes, angepasst werden.
Bei dem zweiten Bereich kann es sich dabei insbesondere um einen Bereich in der Nähe des ersten Bereichs handeln, wobei zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ein
Übergangsbereich liegen kann. In diesem Fall wird für einen Benutzer, der sich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich bewegt, vorteilhalfterweise das Ausmaß von Änderungen in der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft der Beleuchtung verringert. Ferner wird vorteilhafterweise vermieden, dass der Benutzer bei Eintritt in den
tageslichtsfreien Bereich den Eindruck einer unnatürlichen Beleuchtung erhält, da die Lichtverhältnisse an die des
Tageslichts angeglichen sind.
Die Lichtquelle kann vorzugsweise so ausgebildet und
angeordnet sein, dass ihre Form und Position denen eines Fensters oder eines Oberlichts entsprechen. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Lichtquelle von einem Benutzer als Fenster oder Oberlicht wahrgenommen wird, was den Eindruck, dass die Beleuchtung im ersten Bereich sich von einer natürlichen Beleuchtung durch Tageslicht unterscheidet, weiter vermindern kann.
Gemäß mindestens einer Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung ist zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich mindestens ein lichtundurchlässiges
Trennelement angeordnet. Bei dem Trennelement kann es sich beispielsweise um eine Hauswand, eine Zimmerwand oder eine Türeinrichtung handeln. Der erste Bereich kann insbesondere in einem fensterlosen Raum angeordnet sein, und der zweite Bereich kann insbesondere in einem Außenbereich eines
Gebäudes oder in einem tageslichtbestrahlten Raum angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung ist der erste Bereich in einem ersten Raum und der zweite Bereich in einem zweiten Raum angeordnet, und der Lichtsensor ist in dem zweiten Raum in der Nähe eines Übergangs zu dem ersten Raum angeordnet. Vorzugsweise ist der Lichtsensor in dem zweiten Raum in einem Abstand von unter Im, besonders bevorzugt in einem Abstand von unter 0.5m von dem Übergang zu dem ersten Raum angeordnet. In dieser
Ausführungsform kann die Beleuchtungseinrichtung
vorteilhafterweise die Lichtverhältnisse in dem ersten Raum so anpassen, dass in der Nähe des Übergangs zwischen dem ersten und dem zweiten Raum ein möglichst geringer
Unterschied in der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des Lichts auftritt.
Vorzugsweise tritt beim Übergang zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich eine Änderung der Helligkeit von unter 25% einer Helligkeit in dem ersten Bereich auf; dabei handelt es sich um einen Helligkeitsunterschied an der Grenze der Wahrnehmbarkeit für einen typischen Benutzer. Besonders bevorzugt ist eine Änderung der Helligkeit von unter 10% einer Helligkeit in dem ersten Bereich, und insbesondere ist eine Änderung der Helligkeit von unter 5% einer Helligkeit in dem ersten Bereich bevorzugt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die
Beleuchtungseinrichtung mindestens zwei Lichtsensoren, und das Steuermittel ist dazu ausgelegt, abhängig von der
Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des auf die
Lichtsensoren treffenden Lichts die von einem der
Lichtsensoren übermittelten Informationen auszuwählen und auf dieser Grundlage die Helligkeit und/oder spektrale
Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts einzustellen. Beispielsweise kann ein erster Lichtsensor in einem fensternahen Bereich angeordnet sein, auf den Tageslicht trifft, und ein zweiter Lichtsensor kann in der Nähe eines Übergangs zwischen dem zweiten Bereich und dem ersten Bereich angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann das Steuermittel in diesem Fall bei Tageslicht die
Lichtverhältnisse in dem ersten Bereich an das Tageslicht anpassen, während bei Dunkelheit und künstlicher Beleuchtung des zweiten Bereichs der Übergang zwischen dem zweiten
Bereich und dem ersten Bereich möglichst stufenlos gestaltet werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung kann der erste Bereich in einem
Eingangsbereich und/oder in einem Ausgangsbereich eines
Tunnels und der zweite Bereich in einem Außenbereich des Tunnels angeordnet sein. Bei dem Tunnel kann es sich
beispielsweise um einen Straßentunnel oder einen Bahntunnel handeln .
Bei Einfahrt in einen Tunnel oder Ausfahrt aus einem Tunnel kann sich der Unterschied in den Lichtverhältnissen innerhalb und außerhalb des Tunnels negativ auswirken. So kann
beispielsweise die Sicht von Fahrzeugführern beeinträchtigt werden, wenn ihre Augen sich nicht sofort an eine zu
plötzliche Änderung in den Lichtverhältnissen anpassen können, oder die Fahrgäste eines Zuges können in ihren
Tätigkeiten, beispielweise beim Lesen, durch plötzliche
Änderungen in den Lichtverhältnissen gestört oder behindert werden. Vorteilhafterweise kann die vorliegende
Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung einen
graduelleren Übergang der Lichtverhältnisse bei Einfahrt in einen Tunnel und/oder Ausfahrt aus einem Tunnel herbeiführen, indem sie die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des in den Eingangsbereich und/oder Ausgangsbereich des Tunnels emittierten Lichts in Abhängigkeit von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den Außenbereich des Tunnels fallenden Lichts einstellt. Der zweite Bereich kann den gesamten Bereich innerhalb des Tunnels umfassen. Vorzugsweise kann jedoch, insbesondere bei längeren Tunneln, der zweite Bereich nur einen
Eingangsbereich und/oder einen Ausgangsbereich des Tunnels umfassen, wohingegen ein Zwischenbereich im Inneren des Tunnels mit energiesparenderer Beleuchtung ausgerüstet ist.
Zwischen dem Eingangsbereich und/oder Ausgangsbereich und dem Zwischenbereich kann ein Übergangsbereich liegen, in dem die Lichtverhältnisse kontinuierlich zwischen den im
Eingangsbereich und/oder Ausgangsbereich herrschenden
Lichtverhältnissen und den im Zwischenbereich herrschenden Lichtverhältnissen angepasst werden. Vorzugsweise ist dabei die Länge des Übergangsbereichs nach der
Adaptationsgeschwindigkeit des menschlichen Auges und einer typischen Fahrtgeschwindigkeit bemessen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung. Das
Verfahren umfasst Steuern der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des von der in dem ersten Bereich angeordneten Lichtquelle emittierten Lichts in Abhängigkeit von der
Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner Detektieren der Helligkeit und/oder spektralen
Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts und Übermitteln von Informationen über die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts an das Steuermittel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner zeitliches Mitteln der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts und Steuern der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts aufgrund der zeitlich gemittelten Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft. Durch die zeitliche Mittelung wird erreicht, dass sich die
Lichtverhältnisse in dem ersten Bereich nicht unvorteilhaft häufig oder plötzlich ändern, beispielsweise wenn der zweite Bereich vorübergehend durch vorbeiziehende Wolken verschattet wird. Die zeitliche Mittelung bewirkt demgegenüber eine längerfristige Anpassung der Lichtverhältnisse, die der
Benutzer aufgrund ihres graduellen Verlaufs
vorteilhafterweise gar nicht oder zumindest als weniger störend wahrnimmt als plötzliche Änderungen. Der zeitlich gemittelte Wert kann beispielsweise ein
exponentiell geglätteter Mittelwert oder ein einfach
gleitender Mittelwert sein, d.h. zeitlich zurückliegende Messwerte können beispielsweise mit zeitlich exponentiell abfallenden Gewichten oder mit über eine vorbestimmte
Fensterbreite konstanten Gewichten gewichtet werden. Eine Zeitkonstante der zeitlichen Mittelung, beispielsweise die Halbwertszeit eines exponentiell geglätteten Mittelwerts oder die Fensterbreite eines einfachen gleitenden Mittelwerts, liegt vorzugsweise im Bereich zwischen einer Minute und einer Stunde, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 3 Minuten und 30 Minuten und insbesondere bevorzugt bei 10 Minuten. Bei einer Zeitkonstante von 10 Minuten ist eine hinreichend schnelle Anpassung an langfristige Schwankungen im Tageslicht, beispielsweise aufgrund des Sonnenstandes oder längerfristiger Bewölkung, gewährleistet, während
kurzfristige Schwankungen, beispielsweise aufgrund
vorbeiziehender Wolken oder vorbeifahrender Fahrzeuge, ausreichend stark gedämpft werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner Begrenzen der Helligkeit und/oder spektralen
Eigenschaft des von der Lichtquelle emittierten Lichts auf einen vorbestimmten Bereich unabhängig von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich fallenden Lichts. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Lichtverhältnisse in dem ersten Bereich auch dann für Tätigkeiten in dem ersten Bereich geeignet bleiben, wenn dies für die im zweiten Bereich herrschenden
Lichtverhältnisse nicht gilt. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Bereich um einen Arbeitsraum handeln, in dem eine für die Arbeit ausreichende Helligkeit gewährleistet sein soll, und bei dem zweiten Bereich kann es sich um einen
Außenbereich oder einen durch Tageslicht beleuchteten Raum handeln. In diesem Fall gewährleistet das Begrenzen der
Helligkeit des von der Lichtquelle emittierten Lichts auf einen vorbestimmten Bereich vorteilhafterweise eine für die Arbeit ausreichende Helligkeit auch dann, wenn in dem
Außenbereich oder dem vom Tageslicht beleuchteten Raum
Dunkelheit herrscht.
In einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei dem ersten Bereich um ein Wohnzimmer und bei dem zweiten Bereich
wiederum um einen Außenbereich oder einen durch Tageslicht beleuchteten Raum handeln. In diesem Fall kann ein Begrenzen des Farborts oder der Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts vorteilhafterweise gewährleisten, dass der Farbeindruck des von der Lichtquelle emittierten Lichts auch dann nicht zu stark von dem gewohnten Farbeindruck einer künstlichen Lichtquelle abweicht, wenn beispielsweise in den Außenbereich oder den vom Tageslicht beleuchteten Raum stark rötlich gefärbtes Abendlicht fällt. Trotz der Begrenzung auf den vorbestimmten Bereich kann die Beleuchtungseinrichtung innerhalb dieser Grenzen vorteilhafterweise die
Lichtverhältnisse im ersten Bereich an diejenigen im zweiten Bereich anpassen.
Der Bereich, auf den die Helligkeit des von der Lichtquelle emittierten Lichts begrenzt wird, kann vorzugsweise von 50% unterhalb bis 50% oberhalb einer vorbestimmten Helligkeit reichen. Bei der vorbestimmten Helligkeit handelt es sich beispielsweise um eine optimale Arbeitshelligkeit. Besonders bevorzugt kann der Bereich von 25% unterhalb bis 25% oberhalb der vorbestimmten Helligkeit reichen.
Der Bereich, auf den die Farbtemperatur des von der
Lichtquelle emittierten Lichts begrenzt wird, ist
vorzugsweise ein Bereich, in dem üblicherweise die
Farbtemperatur künstlich erzeugten Lichts liegt.
Beispielsweise kann die Farbtemperatur nach unten durch eine Farbtemperatur handelsüblicher Glühlampen, beispielsweise durch eine Farbtemperatur von 3000K begrenzt werden, und die Farbtemperatur kann nach oben durch eine Farbtemperatur handelsüblicher Leuchtstoffröhren, beispielsweise durch eine Farbtemperatur von 5500K begrenzt werden. Eine solche
Begrenzung hat insbesondere den Vorteil, dass in dem Fall, dass das in den zweiten Bereich fallende Licht künstlich erzeugtes Licht ist, eine vollständige Anpassung der
Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts an die Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden künstlich erzeugten Lichts stattfinden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung kann die Lichtquelle in Form einer Lichtleiterplatte ausgebildet sein; das heißt, die
Lichtquelle kann eine Licht diffus streuende Fläche
aufweisen, wobei Licht mittels Lichtleitern aus einem in einer Draufsicht auf die Fläche seitlich der Fläche gelegenen Bereich hinter die Fläche geleitet wird, die diffus streuende Fläche durchtritt und vorteilhafterweise mit einer
vergleichsweise homogenen räumlichen Verteilung emittiert wird . Gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung kann die Lichtquelle eine Licht diffus streuende Fläche aufweisen, hinter welcher
Teillichtquellen voneinander beabstandet, vorzugsweise in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Teillichtquellen ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass die durch die zwei benachbarten
Teillichtquellen an dem Mittelpunkt zwischen den Lotpunkten der beiden Teillichtquellen gemeinsam erzeugte
Lichtintensität nicht geringer als die, insbesondere
bevorzugt gleich der Lichtintensität ist, die jeweils eine der Teillichtquellen an ihrem Lotpunkt erzeugt. Dabei ist der Lotpunkt einer Teillichtquelle derjenige Punkt auf der diffus streuenden Fläche, der der Teillichtquelle am nächsten liegt, auf den also ein von der Teillichtquelle auf die diffus streuende Fläche gefälltes Lot trifft.
In zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung kann die Lichtquelle mindestens zwei Leuchtstofflampen, beispielsweise Kompaktleuchtstofflampen, mit verschiedenen Farborten umfassen.
In allen Ausführungsformen der Beleuchtungseinrichtung, in denen die Lichtquelle mindestens zwei Teillichtquellen umfasst, kann die Beleuchtungseinrichtung eine
Durchmischungsstruktur aufweisen, die das von den
Teillichtquellen erzeugte Licht mischt. In allen Ausführungsformen der Beleuchtungseinrichtung, in denen die Lichtquelle Leuchtdioden umfasst, können die
Leuchtdioden insbesondere organische Leuchtdioden sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung erfolgt die Beleuchtung indirekt über eine Licht diffus reflektierende Fläche, beispielsweise eine Decke oder eine Wand; das heißt, die Lichtquelle ist so angeordnet, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht zunächst auf die Licht diffus reflektierende Fläche auftrifft und der erste Bereich durch das von der Licht diffus
reflektierenden Fläche diffus reflektierte Licht beleuchtet wird .
Ein weiterer Vorteil einer erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinrichtung und eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Steuerung derselben besteht darin, dass
Energie eingespart werden kann, wenn die Helligkeit der
Lichtquelle in Abhängigkeit von der Helligkeit des in den zweiten Bereich fallenden Lichts eingestellt wird, anstatt auch dann einen konstanten Wert anzunehmen, wenn das in den zweiten Bereich fallende Licht, beispielsweise nachts, eine geringe Helligkeit aufweist. Im Folgenden wird die hier beschriebene
Beleuchtungseinrichtung anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert. Die Figur 1 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Draufsicht .
Die Figur 2 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen
Draufsicht .
Die Figur 3 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Perspektivansicht.
Die Figuren 4a, 4b, 5a, 5b, 6a und 6b zeigen schematisch
Auftragungen der CIE-Normfarbtafel , anhand derer die Betriebsweise einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel näher erläutert wird.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen
Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgetreu anzusehen; vielmehr können einzelne
Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein. Die Figur 1 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Draufsicht. Die Beleuchtungseinrichtung 10 umfasst eine Lichtquelle 12, die in einem ersten Bereich 14 angeordnet ist. Bei dem ersten Bereich 14 kann es sich beispielsweise um einen Innenraum handeln, in den kein Tageslicht fällt. Die
Beleuchtungseinrichtung umfasst ferner eine Steuereinheit 16, mit der die Helligkeit und/oder eine spektrale Eigenschaft, beispielsweise der Farbort, des von der Lichtquelle 12 emittierten Lichts gesteuert werden kann.
Mit Abstand von dem ersten Bereich 14 ist ein zweiter Bereich 18 angeordnet. Ziel der Steuerung der Lichtquelle 12 durch die Steuereinheit 16 ist es, die Lichtverhältnisse in dem ersten Bereich 14 zumindest teilweise an die
Lichtverhältnisse in dem zweiten Bereich 18 anzupassen, insbesondere die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des von der Lichtquelle 12 emittierten Lichts in Abhängigkeit von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich 18 fallenden Lichts 20 einzustellen.
Die Figur 2 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen
Draufsicht. In dieser Ausführungsform umfasst die
Beleuchtungseinrichtung ferner einen Lichtsensor 22, der in dem zweiten Bereich 18 angeordnet ist. Der Lichtsensor 22 dient dazu, die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des in den zweiten Bereich 18 fallenden Lichts 20 zu ermitteln.
Die von dem Lichtsensor 22 ermittelten Informationen können entweder über eine Kabelverbindung (nicht gezeigt) oder bevorzugt über eine drahtlose Funkverbindung, beispielsweise über ein Funksignal mit einer Frequenz von 2.4 GHz, an die Steuereinheit 16 übertragen werden. Die Steuereinheit 16 wertet die übertragenen Informationen aus und steuert auf dieser Grundlage die Helligkeit und/oder spektrale
Eigenschaft der Lichtquelle 12. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ferner zwischen dem ersten Bereich 14 und dem zweiten Bereich 18 eine Trennwand 24 angeordnet. Bei der Trennwand kann es sich beispielsweise um eine Zimmerwand oder um eine Außenwand eines Gebäudes handeln. In der Trennwand kann sich eine Öffnung (nicht gezeigt) , beispielsweise eine Tür oder ein Fenster, befinden, aufgrund derer ein Übergang zwischen den Lichtverhältnissen in dem ersten Bereich und den Lichtverhältnissen in dem zweiten Bereich zustande kommt.
In einer besonders einfachen Ausführungsform kann das
Steuermittel 16 die Helligkeit und die spektrale Eigenschaft der Lichtquelle 12 jeweils unmittelbar so steuern, dass sie möglichst genau mit der Helligkeit und der spektralen
Eigenschaft des in den zweiten Bereich 18 fallenden Lichts 20 übereinstimmen. In typischen Anwendungsfällen wird jedoch eine unmittelbare und vollständige Angleichung der
Lichtverhältnisse in den beiden Bereichen nicht wünschenswert sein .
In einem typischen Anwendungsfall handelt es sich bei dem zweiten Bereich 18 um einen Bereich, in den Tageslicht fällt, und bei dem ersten Bereich 14 um einen Bereich, in den kein Tageslicht fällt und der von dem zweiten Bereich 18 aus für einen Benutzer erreichbar ist. Der Übergang zwischen dem ersten Bereich 14 und dem zweiten Bereich 18 kann für den Benutzer angenehmer sein, wenn die Lichtverhältnisse in den beiden Bereichen sich weniger stark unterscheiden, als dies bei Verwendung einer herkömmlichen Beleuchtungseinrichtung der Fall wäre. Es ist jedoch typischerweise nicht
vorteilhaft, wenn die Lichtverhältnisse in dem ersten Bereich 14 unmittelbar und vollständig an die Lichtverhältnisse in dem zweiten Bereich 18 angeglichen werden. Beispielsweise ist es bei vorübergehender Verschattung des zweiten Bereichs 18, beispielsweise durch eine vorbeiziehende Wolke,
typischerweise nicht erwünscht, dass das in den ersten
Bereich 14 emittierte Licht in demselben Maß abgedunkelt wird wie das in den zweiten Bereich 18 fallende Licht 20. Ebenso kann zwar eine Anpassung des Farborts des in den ersten
Bereich 14 emittierten Lichts an den Farbort des in den zweiten Bereich 18 fallenden Lichts 20 zu einem gewissen Maß erwünscht sein; typischerweise ist es jedoch beispielsweise nicht erwünscht, dass der Farbort des in den ersten Bereich 14 emittierten Lichts vollständig an den Farbort von in den zweiten Bereich 18 fallendem rötlichem Abendlicht angeglichen wird . Die Figur 3 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung 30 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer schematischen
Perspektivansicht. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem ersten Bereich um einen Eingangsbereich 32 eines Tunnels 34. In dem Eingangsbereich 32 ist, beispielsweise an der Wand oder an der Decke des Tunnels 34, eine Lichtquelle 36 angeordnet. Ein Lichtsensor 38 ist im Außenbereich 40 des Tunnels 34 vor dem Eingangsbereich 32 angeordnet und
detektiert das in den Außenbereich 40 fallende Tageslicht 42. Eine Steuereinheit 44 steuert aufgrund der durch den
Lichtsensor 38 ermittelten Informationen über die
Lichtverhältnisse im Außenbereich die Beleuchtung des
Eingangsbereichs 32 durch die Lichtquelle 36.
Die Figuren 4 bis 6 zeigen schematisch Auftragungen der CIE- Normfarbtafel, anhand derer die Betriebsweise einer
Beleuchtungseinrichtung gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel näher erläutert wird. In den
Normfarbtafeln ist der Weißpunkt E eingezeichnet, der auf der Schwarzkörperkurve liegt. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der spektralen Eigenschaft um die
Farbtemperatur; das heißt, das Steuermittel ist dazu
ausgebildet, die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts in Abhängigkeit von der Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden Lichts einzustellen. Die mit a) bezeichneten Figuren zeigen jeweils eine Normfarbtafel, in welcher die Farbtemperatur des in den zweiten Bereich
fallenden Lichts markiert ist, und die mit b) bezeichneten Figuren zeigen jeweils eine Normfarbtafel, in welcher die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts markiert ist.
In der Figur 4a ist mit dem Kreuz 50 eine Farbtemperatur von in den zweiten Bereich fallendem Abendlicht von ungefähr 3000 Kelvin markiert. In Figur 4b ist mit dem Kreuz 52 die
Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts markiert. Diese beträgt in diesem Fall ebenfalls ungefähr 3000 Kelvin; das heißt, das Steuermittel hat die
Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts vollständig an die Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden Abendlichts angeglichen.
In der Figur 5a ist mit dem Kreuz 54 eine Farbtemperatur von in den zweiten Bereich fallendem Mittagslicht von ungefähr 6500 Kelvin markiert. In Figur 5b ist mit dem Kreuz 56 die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts markiert. Diese beträgt in diesem Fall ebenfalls ungefähr 6500 Kelvin; das heißt, auch in diesem Fall hat das
Steuermittel die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts vollständig an die Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden Mittagslichts angeglichen. Da die Farbtemperatur von 6500 Kelvin außerhalb des von handelsüblichen Lichtquellen gewohnten
Lichttemperaturbereichs liegt, kann die künstliche
Beleuchtung mit einer Farbtemperatur von 6500 Kelvin
ungewohnt oder störend wirken. In einer bevorzugten
Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung begrenzt daher das Steuermittel die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts auf einen üblichen Bereich, beispielsweise auf einen Bereich zwischen 3000K und 5500K.
In der Figur 6a ist mit dem Kreuz 58 wiederum eine
Farbtemperatur von in den zweiten Bereich fallendem
Mittagslicht von ungefähr 6500 Kelvin markiert. In Figur 6b ist mit dem Kreuz 60 die Farbtemperatur des von der
Lichtquelle emittierten Lichts markiert. Diese beträgt nunmehr aufgrund der Begrenzung auf den vorbestimmten Bereich nur noch ungefähr 5500 Kelvin; das heißt, in diesem Fall hat das Steuermittel die Farbtemperatur des von der Lichtquelle emittierten Lichts nur teilweise an die Farbtemperatur des in den zweiten Bereich fallenden Mittagslichts angeglichen, und zwar bis zur Grenze des vorbestimmten Bereichs.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungseinrichtung (10, 30), umfassend
- mindestens eine Lichtquelle (12, 36), die in einem ersten Bereich (14, 32) angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, im Betrieb Licht zu emittieren, und
- mindestens ein Steuermittel (16, 44), welches dazu ausgebildet ist, eine Helligkeit und/oder spektrale
Eigenschaft des von der Lichtquelle (12, 36) emittierten Lichts in Abhängigkeit von einer Helligkeit und/oder
spektralen Eigenschaft des in einen zweiten Bereich (18, 40) fallenden Lichts (20, 42) einzustellen, wobei der erste
Bereich (14, 32) vom zweiten Bereich (18, 40) beabstandet ist .
2. Beleuchtungseinrichtung (10, 30) nach Anspruch 1, wobei ein Abstand zwischen dem ersten Bereich (14, 32) und dem zweiten Bereich (18, 40) mindestens Im beträgt.
3. Beleuchtungseinrichtung (10, 30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beleuchtungseinrichtung (10, 30) ferner mindestens einen Lichtsensor (22, 38) umfasst, der in dem zweiten
Bereich (18, 40) angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des auf den
Lichtsensor (22, 38) treffenden Lichts zu ermitteln.
4. Beleuchtungseinrichtung (10, 30) nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (12, 36) mindestens einen Leuchtdiodenchip umfasst.
5. Beleuchtungseinrichtung (10, 30) nach Anspruch 4, wobei die Lichtquelle (12, 36) mindestens einen Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im roten Spektralbereich zu emittieren, mindestens einen Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im grünen Spektralbereich zu emittieren und mindestens einen Leuchtdiodenchip, der geeignet ist, Licht im blauen Spektralbereich zu emittieren, umfasst.
6. Beleuchtungseinrichtung (10, 30) nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Bereich (14, 32) tageslichtsfrei ist.
7. Beleuchtungseinrichtung (10) nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen dem ersten Bereich (14) und dem zweiten Bereich (18) mindestens ein
lichtundurchlässiges Trennelement (24) angeordnet ist.
8. Beleuchtungseinrichtung (10) nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Bereich (14) in einem fensterlosen Raum und der zweite Bereich (18) in einem Außenbereich eines Gebäudes oder in einem
tageslichtbestrahlten Raum angeordnet ist.
9. Beleuchtungseinrichtung (10) nach einem der
vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Bereich (14) in einem ersten Raum und der zweite Bereich (18) in einem zweiten Raum angeordnet ist und der Lichtsensor (22) in dem zweiten Raum in der Nähe eines Übergangs zu dem ersten Raum angeordnet ist.
10. Beleuchtungseinrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Bereich in einem Eingangsbereich (32) und/oder in einem Ausgangsbereich eines Tunnels (34) und der zweite Bereich in einem Außenbereich (40) des Tunnels (34) angeordnet ist.
11. Verfahren zur Steuerung einer Beleuchtungseinrichtung (10, 30) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
- Steuern der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des von der Lichtquelle (12, 36) emittierten Lichts in
Abhängigkeit von der Helligkeit und/oder spektralen
Eigenschaft des in den zweiten Bereich (18, 40) fallenden Lichts (20, 42) .
12. Verfahren zur Steuerung einer Beleuchtungseinrichtung (10, 30) nach Anspruch 11, wobei das Verfahren ferner umfasst :
- Detektieren der Helligkeit und/oder spektralen
Eigenschaft des in den zweiten Bereich (18, 40) fallenden Lichts (20, 42) und
- Übermitteln von Informationen über die Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des in den zweiten Bereich (18, 40) fallenden Lichts (20, 42) an das Steuermittel (16, 44) .
13. Verfahren zur Steuerung einer Beleuchtungseinrichtung (10, 30) nach Anspruch 12, wobei das Verfahren ferner umfasst :
- zeitliches Mitteln der Informationen über die
Helligkeit und/oder spektrale Eigenschaft des in den zweiten Bereich (18, 40) fallenden Lichts (20, 42) und
- Steuern der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des von der Lichtquelle (12, 36) emittierten Lichts aufgrund der zeitlich gemittelten Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft.
14. Verfahren zur Steuerung einer Beleuchtungseinrichtung (10, 30) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das
Verfahren ferner umfasst:
- Begrenzen der Helligkeit und/oder spektralen
Eigenschaft des von der Lichtquelle (12, 36) emittierten Lichts auf einen vorbestimmten Bereich unabhängig von der Helligkeit und/oder spektralen Eigenschaft des in den zweiten Bereich (18, 40) fallenden Lichts (20, 42) .
PCT/EP2013/068087 2012-09-05 2013-09-02 Beleuchtungseinrichtung und verfahren zur steuerung derselben Ceased WO2014037304A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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