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Die
vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Beleuchtungsanlage.
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Beleuchtungsanlagen,
wie sie vorliegend beschrieben sind, finden besonderen Einsatz als
Lichtwände
an Häuserfassaden.
In der Umgebung der Lichtwände
können
beispielsweise Helligkeitsschwankungen auftreten, die durch die
Tageszeit bedingt sind. Herkömmlicherweise
wird diesen Schwankungen durch eine zeitabhängige Steuerung der Beleuchtungsanlage
begegnet, so dass durch Anpassung der Helligkeit der in der Beleuchtungsanlage
vorhandenen Leuchtmittel an die tageszeitabhängige Umgebungshelligkeit ein
Kontrast geschaffen wird, der für
die Wahrnehmung der Lichtwand ausreichend ist.
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Für einen
Betrieb der Beleuchtungsanlage, der eine gute Wahrnehmung einer
von der Beleuchtungsanlage erzeugten Leuchtfläche ermöglicht, sind jedoch über die
tageszeitlichen Helligkeitsschwankungen hinaus weitere Faktoren
wie zum Beispiel die Witterung zu berücksichtigen.
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Eine
zu lösende
Aufgabe besteht vorliegend darin, ein verbessertes Verfahren zum
insbesondere stabilen Betreiben einer Beleuchtungsanlage anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Gemäß einer
bevorzugten Variante des Verfahrens zum Betreiben einer Beleuchtungsanlage
erfolgt über
eine bidirektionale Datenverbindung ein bidirektionaler Datenaustausch
zwischen einer Steuereinheit und einer Beleuchtungseinheit. Sowohl
die Steuereinheit als auch die Beleuchtungseinheit sind Teil der
Beleuchtungsanlage. Die Steuereinheit weist insbesondere eine zentrale
Steuereinrichtung und mindestens ein Steuergerät auf. Die Beleuchtungseinheit
umfasst vorzugsweise mindestens eine Gruppe von Leuchtmitteln.
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Vorteilhafterweise
ist über
die bidirektionale Datenverbindung zum einen die Steuerung der Beleuchtungseinheit
durch die Steuereinheit möglich. Zum
anderen kann die Beleuchtungseinheit über die bidirektionale Datenverbindung
eine Rückmeldung an
die Steuereinheit geben.
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Vorzugsweise
ist die Beleuchtungseinheit über
ein serielles Datenprotokoll an die Steuereinheit angeschlossen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist die bidirektionale Datenverbindung eine RDM-taugliche DMX-Datenverbindung. „RDM” bezeichnet
den offenen Standard „Remote
Device Management”, während „DMX” für das digitale
Steuerprotokoll „Digital
Multiplex” steht.
RDM nutzt zwei freie Adern der DMX-Datenverbindung und ermöglicht somit
die bidirektionale Kommunikation. Die Datenverbindung zwischen der
Steuereinheit und der Beleuchtungseinheit ist nicht auf den RDM-Standard
oder DMX-Standard festgelegt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden mittels der bidirektionalen Datenverbindung
Steuersignale von der Steuereinheit an die Beleuchtungseinheit und
Betriebsdaten von der Beleuchtungseinheit an die Steuereinheit übertragen.
Infolge können
in Abhängigkeit
von den ermittelten Betriebsdaten neue Steuersignale an die Beleuchtungseinheit
ausgegeben werden. Vorteilhafterweise kann auf diese Weise der Betriebszustand der
Beleuchtungseinheit optimal an die Gegebenheiten der Umgebung angepasst
werden. Darüber
hinaus kann die Statusinformation zu Servicezwecken an andere Systeme
weitergeleitet werden.
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Beispielsweise
können
die Betriebsdaten die momentane Temperatur der Leuchtmittel oder
deren Helligkeit wiedergeben.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform weist
die Beleuchtungseinheit mehrere Gruppen von Leuchtmitteln auf. Beispielsweise
kann eine Gruppe von Leuchtmitteln 170 Leuchtmittel umfassen. Weiterhin
weist die Steuereinheit mit Vorteil mehrere Steuergeräte auf.
Insbesondere ist jede Gruppe jeweils einem Steuergerät zugeordnet.
Es ist jedoch auch denkbar, mehr als eine Gruppe von Leuchtmitteln
einem Steuergerät
zuzuordnen. Vorzugsweise ist jede Gruppe von Leuchtmitteln mittels
einer RDM-tauglichen DMX-Datenverbindung
an das entsprechende Steuergerät
angeschlossen. An jedem Leuchtmittel wird die Zahl der Bytes aus
dem seriellen Datensignal entnommen, die zur Ansteuerung des Leuchtmittels
benötigt
werden. Die restlichen Bytes werden im Ausgang weitergegeben. Eine Gruppe
von Leuchtmitteln, die über
eine DMX-Datenverbindung mit 512 zu steuernden Kanälen an das Steuergerät angeschlossen
ist, kann als DMX-Universum bezeichnet werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Variante des Verfahrens wird die Überschreitung eines vorgegebenen Grenzwertes
eines Betriebszustands in einem der Leuchtmittel von der Steuereinheit
registriert. Als Reaktion auf die unerwünschte Überschreitung kann von der
zentralen Steuereinrichtung ein Steuerbefehl zur Regulierung des
Betriebszustands an das entsprechende Steuergerät und von diesem an das Leuchtmittel
ausgegeben werden.
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Darüber hinaus
kann die zentrale Steuereinrichtung diesen Steuerbefehl an alle
Steuergeräte ausgeben,
so dass die Betriebszustände
aller Leuchtmittel reguliert werden.
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Beispielsweise
kann bei Überhitzung
eines Leuchtmittels die Helligkeit aller Leuchtmittel verringert
werden. Dies hat den Vorteil, dass ein Betrachter keine lokale Veränderung
der Helligkeit in einem Teilbereich der Beleuchtungseinheit wahrnimmt,
sondern dass sich für
den Betrachter kaum wahrnehmbar die Gesamthelligkeit ändert.
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Bei
einer vorteilhaften Variante des Verfahrens empfängt die zentrale Steuereinrichtung
externe Daten, das heißt
Daten, die außerhalb
der Beleuchtungsanlage zur Verfügung
stehen. Vorteilhafterweise nutzt die Beleuchtungsanlage bereits
vorhandene Ressourcen und verhindert dadurch die aufwändige Erhebung
eigener Daten.
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Die
externen Daten können
Informationen über
Einflussgrößen enthalten,
die für
den Betrieb der Beleuchtungseinheit relevant sind. Relevante Einflussgrößen sind
zum Beispiel die Witterung (Sonne, Wolken, Umgebungstemperatur,
Niederschlag), die Umgebungshelligkeit, das Datum oder die Uhrzeit.
Ferner können
die externen Daten Informationen über externe Ereignisse wie
lokale Festivitäten oder
Notfälle
enthalten. Darüber
hinaus können
die externen Daten Bilddateien beinhalten.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden die Betriebszustände der Leuchtmittel
in Abhängigkeit
von den externen Daten gesteuert. So kann die von der Beleuchtungsanlage hervorgerufene
Beleuchtung auf einfache Weise an die Gegebenheiten der Umgebung
angepasst werden.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
des Verfahrens empfängt
die zentrale Steuereinrichtung die externen Daten aus dem Internet.
Hierbei können die
externen Daten von verschiedenen Informationsquellen abgefragt und
in der zentralen Steuereinrichtung verglichen werden, so dass die
Zuverlässigkeit der
Daten erhöht
werden kann. Dies ermöglicht
im Vergleich zu einer Datenerhebung innerhalb der Beleuchtungsanlage
eine zuverlässigere
Anpassung der Beleuchtung an die Umgebungsverhältnisse.
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Beispielsweise
können
die externen Daten Witterungsdaten sein, die aus dem Internet abgerufen
werden. Die Helligkeit der Leuchtmittel kann dann in Abhängigkeit
von den Witterungsdaten gesteuert werden.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens empfängt
die zentrale Steuereinrichtung die externen Daten von einem Mobiltelefon,
beispielsweise via SMS oder MMS. Mittels MMS können beispielsweise Bilddateien
an die zentrale Steuereinrichtung übermittelt werden.
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Vorteilhafterweise
erlaubt das vorliegend beschriebene Verfahren, dass bei der Steuerung
der Beleuchtungseinheit Ereignisse innerhalb der Beleuchtungsanlage
(zum Beispiel Überhitzung
eines oder mehrerer Leuchtmittel) und Ereignisse außerhalb
der Beleuchtungsanlage (zum Beispiel Witterung) automatisch erfasst
und berücksichtigt
werden können.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Beleuchtungsanlage, in der das oben beschriebene Verfahren abläuft, ist
das mindestens eine Steuergerät
zwischen der zentralen Steuereinrichtung und der Beleuchtungseinheit
angeordnet. Das mindestens eine Steuergerät dient also als Bindeglied
zwischen der zentralen Steuereinrichtung und der Beleuchtungseinheit.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Beleuchtungsanlage ist das mindestens
eine Steuergerät
mittels einer bidirektionalen Datenverbindung an die zentrale Steuereinrichtung
angeschlossen. Insbesondere ist die bidirektionale Datenverbindung eine
ethernet-Datenverbindung. Die ethernet-Datenverbindung (10, 100
oder 1000 Mbit/s) ist im Vergleich zur DMX-Datenverbindung (250
kbit/s) um ein Vielfaches schneller. So können eine Vielzahl von DMX-Universen über die
ethernet-Datenverbindung übertragen
werden.
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Als
Steuergerät
wird mit Vorteil ein Gerät
verwendet, das die von der zentralen Steuereinrichtung empfangenen
Signale in 512 Byte-DMX-Signale umwandelt.
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Mit
Vorteil weist das Steuergerät
einen internen Speicher, beispielsweise eine SD-Karte, auf. Aufgrund
des internen Speichers kann das Steuergerät nicht nur im Live-Modus betrieben
werden und Daten von der zentralen Steuereinrichtung empfangen,
sondern auch im Replay-Modus und die Daten aus dem internen Speicher
abrufen. Der Replay-Modus ist insbesondere bei Ausfall der zentralen
Steuereinrichtung vorteilhaft.
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Mit
Vorteil weist das Steuergerät
mehrere Möglichkeiten
zur Stromversorgung auf, so dass die Zuverlässigkeit des Steuergeräts erhöht ist.
Beispielsweise kann die Stromversorgung über ein Steckernetzteil, über die
Datenverbindung zwischen zentraler Steuereinrichtung und Steuergerät oder die Datenverbindung
zwischen Steuergerät
und Beleuchtungseinheit erfolgen.
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Weiterhin
kann das Steuergerät über einen Infrarot
(IR)-Empfänger verfügen. Dieser
ermöglicht beispielsweise
die Fernbedienung des Steuergeräts. Somit
kann die Beleuchtungseinheit ohne Zugriff auf die zentrale Steuereinrichtung
gesteuert werden, was zum Beispiel von Vorteil ist, wenn die zentrale Steuereinrichtung
in einem separaten Raum untergebracht ist.
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Vorzugsweise
weist die zentrale Steuereinrichtung ein Gateway auf oder besteht
aus einem Gateway. Das Gateway ermöglicht die Kommunikation zwischen
Netzwerken, die auf unterschiedlichen Protokollen basieren. So ist
bei dem vorliegenden Verfahren mittels des Gateways beispielsweise
eine Kommunikation zwischen Internet und ethernet möglich.
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Besteht
die zentrale Steuereinrichtung nur aus einem Gateway, so kann mithilfe
externer Daten, die insbesondere aus dem Internet abgerufen werden,
eine selbstorganisierte Steuerung der Beleuchtungsanlage erfolgen.
Hierbei arbeiten die Steuergeräte
vorzugsweise im Replay-Modus. Insbesondere fungiert ein Steuergerät als Hauptsteuergerät und ruft
externe Daten ab, während
zusätzlich
einzelne Steuergeräte
in den Leuchtmitteln die Überschreitung
vorgegebener Grenzwerte der Betriebsdaten erkennen. Letztere Information
wird in eine Regulierung der Betriebszustände umgesetzt und an andere Steuergeräte mittels
der Datenverbindung weitergeben.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Beleuchtungsanlage weist diese eine Sensoreinheit auf. Vorzugsweise
umfasst die Sensoreinheit mindestens einen Temperatursensor, der
die Temperatur in der Beleuchtungseinheit erfasst. Insbesondere weist
die Sensoreinheit eine Mehrzahl von Temperatursensoren auf, wobei
jeweils ein Temperatursensor an einem Leuchtmittel angebracht ist.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Beleuchtungsanlage weisen die
Leuchtmittel mindestens ein Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement
auf. Beispielsweise kann jeweils ein Leuchtmittel aus mehreren Leuchtdioden
gebildet sein, die auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sind.
Insbesondere umfasst ein Leuchtmittel eine rote, eine grüne und eine
blaue Leuchtdiode. Es ist jedoch auch denkbar, andere Leuchtmittel
wie Glüh-
oder Halogenlampen, Entladungslampen oder Leuchtstofflampen zu verwenden.
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Eine
Beleuchtungsanlage, deren Leuchtmittel Leuchtdioden aufweisen, ist
vorteilhafterweise zur Darstellung eines großflächigen leuchtenden Bildes geeignet,
wobei jedes Leuchtmittel einem Bildpunkt entspricht. Den Bildpunkten
sind Farb- oder Helligkeitswerte zugeordnet.
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Insbesondere
sind den Leuchtmitteln Dimmer vorgeschaltet, um die Helligkeit der
Leuchtmittel zu regulieren. Die Dimmer empfangen die seriellen Steuersignale,
setzen sie um und regeln die Stromzufuhr der Leuchtmittel.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den folgenden
Erläuterungen
in Verbindung mit der 1. Die Figur zeigt eine schematische
Darstellung eines Ausführungsbeispiels
einer Beleuchtungsanlage gemäß der Erfindung.
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Die
Beleuchtungsanlage 1 weist eine Steuereinheit 2 und
eine Beleuchtungseinheit 3 auf. Zwischen der Steuereinheit 2 und
der Beleuchtungseinheit 3 sind bidirektionale Datenverbindungen 7 vorgesehen,
die einen bidirektionalen Datenaustausch zwischen der Steuereinheit 2 und
der Beleuchtungseinheit 3 ermöglicht.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
umfasst die Steuereinheit 2 eine zentrale Steuereinrichtung 4 sowie
mehrere Steuergeräte 5 (durch
Punkte angedeutet). Die Steuergeräte 5 sind zwischen
der zentralen Steuereinrichtung 4 und der Beleuchtungseinheit 3 angeordnet
und bilden ein Bindeglied zwischen der zentralen Steuereinrichtung 4 und
der Beleuchtungseinheit 3.
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Die
Steuergeräte 5 sind
mittels einer Datenverbindung 8 an die zentrale Steuereinrichtung 4 angeschlossen.
Insbesondere ist die Datenverbindung 8 eine bidirektionale
Datenverbindung, die einen bidirektionalen Datenaustausch zwischen
der zentralen Steuereinrichtung 4 und dem jeweiligen Steuergerät 5 erlaubt.
Vorzugsweise ist die Datenverbindung 8 zur Übertragung
eines seriellen Datensignals vorgesehen. Beispielsweise kann die
Datenverbindung 8 eine ethernet-Datenverbindung sein.
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Die
zentrale Steuereinrichtung 4 ist an eine Datenverbindung 9 zum
Empfang externer Daten angeschlossen. Die externen Daten können von
einem externen Datenspeicher abgefragt werden. Insbesondere können die
externen Daten aus dem Internet abgerufen werden. Mit Vorteil weist
die zentrale Steuereinrichtung 4 ein Gateway auf, das eine
Kommunikation zwischen dem Internet und den Steuergeräten 5 ermöglicht.
Die zentrale Steuereinrichtung 4 kann nur aus einem Gateway
bestehen, wobei vorzugsweise eine selbstorganisierte Steuerung der
Beleuchtungsanlage 1 stattfindet.
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Als
Steuergerät 5 wird
vorzugsweise ein Gerät
verwendet, das die von der zentralen Steuereinrichtung empfangenen
Signale in 512 Byte-DMX-Signale umwandelt.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist
jedes Steuergerät 5 einen
internen Speicher 11 und einen IR-Empfänger 12 auf.
Aufgrund des internen Speichers 11 kann das Steuergerät 5 nicht
nur im Live-Modus betrieben werden und Daten von der zentralen Steuereinrichtung 4 empfangen,
sondern kann auch im Replay-Modus betrieben werden und die Daten
aus dem internen Speicher 11 abrufen. Der Replay-Modus
ist insbesondere bei Ausfall der zentralen Steuereinrichtung 4 vorteilhaft.
Der IR-Empfänger 12 ermöglicht die
Fernbedienung des Steuergeräts 5.
Somit kann die Beleuchtungseinheit 3 ohne Zugriff auf die
zentrale Steuereinrichtung 4 gesteuert werden, was von
Vorteil ist, wenn die zentrale Steuereinrichtung 4 in einem
separaten Raum untergebracht ist.
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Jedes
Steuergerät 5 kann
mittels eines Anschlusses 10 an eine Stromversorgung angeschlossen
werden. Weiterhin kann die Stromversorgung über die Datenverbindung 8 oder
die Datenverbindung 7 erfolgen.
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Die
Beleuchtungseinheit 3 weist mehrere Gruppen 6 von
Leuchtmitteln auf, wobei jeweils eine Gruppe 6 von Leuchtmitteln
mittels einer bidirektionalen Datenverbindung 7 an ein
Steuergerät 5 angeschlossen
ist.
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Vorzugsweise
umfassen die Leuchtmittel jeweils mindestens ein Strahlung emittierendes
Halbleiterbauelement. Insbesondere kann jedes Leuchtmittel aus einer
begrenzten Anzahl verschiedenfarbiger Leuchtdioden, beispielsweise
einer roten, grünen und
blauen LED, gebildet sein, die durch additive Farbmischung beliebige
Farben, zum Beispiel weißes
Licht abstrahlen können.
Die Leuchtdioden eines Leuchtmittels sind mit Vorteil auf einer
gemeinsamen Platine angeordnet.
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Darüber hinaus
kann die Beleuchtungsanlage 1 eine Sensoreinheit aufweisen
(nicht dargestellt). Vorzugsweise umfasst die Sensoreinheit mindestens einen
Temperatursensor, der die Temperatur in der Beleuchtungseinheit 3 erfasst.
Insbesondere weist die Sensoreinheit eine Mehrzahl von Temperatursensoren
auf, wobei jeweils ein Temperatursensor an einem Leuchtmittel angebracht
ist.
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Zum
Betreiben der Beleuchtungsanlage 1 werden von der Steuereinheit 2 mittels
der bidirektionalen Verbindungen 7 Steuersignale an die
Beleuchtungseinheit 3 übertragen.
Mittels der Steuersignale kann der Betriebszustand jedes Leuchtmittels
verändert
werden. Weiterhin kann der aktuelle Betriebszustand eines Leuchtmittels über die
jeweilige bidirektionale Verbindung 7 an das entsprechende
Steuergerät 5 übermittelt
werden.
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Soll
der aktuelle Betriebszustand der Leuchtmittel geändert werden, so kann von dem
entsprechenden Steuergerät 5 ein neues
Steuersignal an die Leuchtmittel übertragen werden, das eine Änderung des
Betriebszustandes bewirkt.
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Die Änderung
kann einerseits durch den Betriebszustand der Leuchtmittel selbst
bedingt sein. Wenn an einem Leuchtmittel eine Überhitzung festgestellt wird,
kann beispielsweise die Helligkeit aller Leuchtmittel verringert
werden.
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Andererseits
kann die Änderung
durch die externen Daten bedingt sein. Die Daten können automatisch
von einem externen Datenspeicher über die Verbindung 9 abgefragt
werden. Insbesondere werden die Daten aus dem Internet abgerufen.
Die externen Daten werden in der Steuereinheit 2 zur Steuerung
der Beleuchtungseinheit 3 verwertet. Beispielsweise kann
die Steuerung der Beleuchtungseinheit 3 in Abhängigkeit
von der Witterung (Sonne/Wolken) erfolgen, ohne dass dafür eine eigene
Wetterstation an die Beleuchtungsanlage 1 angeschlossen
werden muss.
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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 Ausführungsbeispielen angegeben
ist. Merkmale oder Merkmalskombinationen, die in Verbindung mit
dem Verfahren genannt sind, gelten entsprechend für die Vorrichtung
und umgekehrt.