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Verschiedene Ausführungsformen betreffen allgemein Kommunikationstechniken für Beleuchtungssysteme.
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Beleuchtungssysteme können Lichtmodule aufweisen. Die Lichtmodule können beispielsweise durch Bereitstellen einer Netzverbindung für jedes Lichtmodul gesteuert werden. Die Netzverbindungen können verdrahtet oder drahtlos sein. Die Installation einer verdrahteten Netzverbindung für jedes Lichtmodul kann jedoch kostspielig sein. Ferner können drahtlose Netzverbindungen, wie Bluetooth, WLAN, ZIGBEE, elektrische Energie verbrauchen und eine Person einer hochfrequenten elektromagnetischen Strahlung aussetzen und die Systemkosten infolge zusätzlicher Teile, die für die Kommunikation erforderlich sind, erhöhen.
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Es wird ein Beleuchtungssystem bereitgestellt, das mehrere Lichtmodule aufweist. Jedes der Lichtmodule kann dafür ausgelegt sein, sichtbares Licht zu emittieren. Wenigstens ein Lichtmodul kann dafür ausgelegt sein, mit einem anderen Lichtmodul durch Modulieren des von dem wenigstens einen Lichtmodul emittierten sichtbaren Lichts mit Informationen, die zu übermitteln sind, zu kommunizieren. Die Modulation des sichtbaren Lichts kann für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar sein.
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Weiterhin wird in verschiedenen Ausführungsformen eine Vorrichtung bereitgestellt, welche Folgendes aufweist: wenigstens ein lichtemittierendes Element, das dafür ausgelegt ist, sichtbares Licht zum Beleuchten eines ersten Bereichs zu emittieren, und wenigstens ein Modulationsmodul, das mit dem wenigstens einen lichtemittierenden Element gekoppelt ist und dafür ausgelegt ist, das emittierte sichtbare Licht mit Informationen zu modulieren, um die Informationen zu einer zweiten Vorrichtung zu übermitteln, so dass die Modulation für ein menschliches Auge nicht sichtbar ist, und wobei die zweite Vorrichtung wenigstens ein zweites lichtemittierendes Element aufweist, das dafür ausgelegt ist, einen zweiten Bereich auf der Grundlage der von dem wenigstens einen Modulationsmodul durch Modulieren des emittierten sichtbaren Lichts übermittelten Informationen zu beleuchten.
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In einer Ausgestaltung kann das emittierte sichtbare Licht eine rote Komponente, eine grüne Komponente und eine blaue Komponente aufweisen, wobei das wenigstens eine der Modulationsmodule dafür ausgelegt ist, das emittierte sichtbare Licht unter Verwendung von weniger als aller von der roten Komponente, der grünen Komponente und der blauen Komponente zu modulieren. In noch einer Ausgestaltung kann die Informationen wenigstens eine der Folgenden aufweisen: eine Kennung oder eine Adresse der Vorrichtung oder der zweiten Vorrichtung, einen Betriebsparameter der Vorrichtung oder der zweiten Vorrichtung, eine Temperatur der Vorrichtung oder der zweiten Vorrichtung, eine Laufzeit der Vorrichtung oder der zweiten Vorrichtung, einen Leistungsverbrauch der Vorrichtung oder der zweiten Vorrichtung, eine Farbtemperatur des emittierten sichtbaren Lichts der Vorrichtung oder der zweiten Vorrichtung, eine Farbtemperatur der Lichtumgebung der Vorrichtung oder der zweiten Vorrichtung, eine Helligkeit des Umgebungslichts in der Nähe der Vorrichtung oder der zweiten Vorrichtung und eine Lichteinstellung der Vorrichtung oder der zweiten Vorrichtung. In noch einer Ausgestaltung kann das lichtemittierende Element wenigstens eine Leuchtdiode aufweisen.
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In noch einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung als eine Haupteinheit ausgelegt ist und die zweite Vorrichtung als eine abhängige Einheit ausgelegt sein. In noch einer Ausgestaltung kann die zweite Vorrichtung mit wenigstens einer der Folgenden eingerichtet sein: einer direkten Sichtlinie zur Haupteinheit, einer indirekten Sichtlinie zur Haupteinheit über wenigstens eine andere zweite Vorrichtung, wobei eine der wenigstens einen anderen zweiten Vorrichtungen mit einer Sichtlinie zur Haupteinheit eingerichtet ist, und einer indirekten Sichtlinie zur Haupteinheit über eine reflektierende Oberfläche, eine streuende Oberfläche oder eine diffundierende Oberfläche. In noch einer Ausgestaltung kann die Haupteinheit wenigstens eine Schnittstelle aufweisen, die dafür ausgelegt ist, eine Benutzereingabe zu empfangen. In noch einer Ausgestaltung kann die Haupteinheit mit wenigstens einem der Folgenden verbunden sein: einem Netz und einer anderen Haupteinheit, wobei sich die Haupteinheit und die andere Haupteinheit in verschiedenen Räumen befinden und mit einem Netz verbunden sind. In noch einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung dafür ausgelegt sein, durch eine mobile sichtbare Lichtquelle gesteuert zu werden. In noch einer Ausgestaltung kann die mobile sichtbare Lichtquelle ein Kamerablitz einer mobilen Kommunikationseinheit sein. In noch einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung und die zweite Vorrichtung an derselben Wand oder derselben Decke angeordnet sein.
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Ferner wird ein Verfahren zum Steuern mehrerer Lichtmodule, beispielsweise zur Beleuchtung eines Raums, bereitgestellt. Das Verfahren kann folgende Schritte aufweisen: Emittieren von sichtbarem Licht durch ein erstes Lichtmodul von den mehreren Lichtmodulen, Modulieren des emittierten sichtbaren Lichts mit Daten, die zu wenigstens einem anderen Lichtmodul von den mehreren Lichtmodulen zu übertragen sind, wobei die Modulation des sichtbaren Lichts für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist, Empfangen des modulierten sichtbaren Lichts durch das wenigstens eine andere Lichtmodul, Demodulieren des empfangenen sichtbaren Lichts durch das wenigstens eine andere Lichtmodul, um die Daten zurückzugewinnen, und Reagieren des wenigstens einen anderen Lichtmoduls auf die zurückgewonnenen Daten.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Steuern mehrerer Lichtmodule zum Beleuchten eines Bereichs bereitgestellt, welches folgende Schritte aufweist: Emittieren sichtbaren Lichts durch ein erstes Lichtmodul von den mehreren Lichtmodulen, Modulieren des emittierten sichtbaren Lichts mit Daten, die zu wenigstens einem zweiten Lichtmodul von den mehreren Lichtmodulen zu übertragen sind, wobei die Modulation des sichtbaren Lichts für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist, Empfangen des modulierten sichtbaren Lichts durch das wenigstens eine zweite Lichtmodul, Demodulieren des empfangenen sichtbaren Lichts durch das wenigstens eine andere Lichtmodul, um die Daten zurückzugewinnen.
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In einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner Folgendes aufweisen: Reagieren, durch das wenigstens eine zweite Lichtmodul, auf die zurückgewonnenen Daten durch Emittieren sichtbaren Lichts auf der Grundlage der Daten des demodulierten empfangenen sichtbaren Lichts. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner Folgendes aufweisen: Reagieren, durch das wenigstens eine zweite Lichtmodul, auf die zurückgewonnenen Daten durch Senden von Daten zum ersten Lichtmodul durch Modulieren emittierten sichtbaren Lichts, wobei die Daten wenigstens eine der Folgenden aufweisen: eine Kennung oder eine Adresse des wenigstens einen anderen Lichtmoduls, einen Betriebsparameter des wenigstens einen anderen Lichtmoduls, eine Temperatur des wenigstens einen anderen Lichtmoduls, eine Laufzeit des wenigstens einen anderen Lichtmoduls, einen Leistungsverbrauch des wenigstens einen anderen Lichtmoduls, eine Farbtemperatur des emittierten sichtbaren Lichts des wenigstens einen anderen Lichtmoduls, eine Helligkeit der Lichtumgebung des wenigstens einen anderen Lichtmoduls, eine Farbtemperatur der Lichtumgebung des wenigstens einen anderen Lichtmoduls und eine Lichteinstellung des wenigstens einen anderen Lichtmoduls. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner Folgendes aufweisen: Auslegen des ersten Lichtmoduls als eine Haupteinheit, wobei die Haupteinheit eine Benutzerschnittstelle aufweist, Empfangen einer Benutzereingabe über die Benutzerschnittstelle und Kommunizieren mit dem zweiten Lichtmodul durch das erste Lichtmodul auf der Grundlage der empfangenen Benutzereingabe. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner Folgendes aufweisen: Zusammengruppieren von zwei oder mehr der mehreren Lichtmodule zur Bildung einer Gruppe, wobei die gruppierten Lichtmodule durch einen von der Haupteinheit über das emittierte sichtbare Licht empfangenen einzelnen Befehl steuerbar sind. In noch einer Ausgestaltung kann ein Lichtmodul, das keine Sichtlinie mit dem Hauptlichtmodul hat, mit der Haupteinheit über wenigstens ein anderes Lichtmodul kommunizieren, mit dem es eine Sichtlinie hat, wobei wenigstens eines der wenigstens einen anderen Lichtmodule eine Sichtlinie mit der Haupteinheit hat. In noch einer Ausgestaltung kann das Modulieren des emittierten sichtbaren Lichts das Modulieren des emittierten sichtbaren Lichts mit einer Frequenz von mehr als 1 kHz aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner Folgendes aufweisen ein Steuern wenigstens eines der mehreren Lichtmodule durch eine mobile Blitzquelle oder eine Anzeige einer Mobilkommunikationsvorrichtung.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Beleuchtungssystem bereitgestellt, welches Folgendes aufweist: mehrere Lichtmodule, wobei jedes der Lichtmodule dafür ausgelegt ist, sichtbares Licht zum Beleuchten eines Bereichs zu emittieren, wobei wenigstens eines der mehreren Lichtmodule dafür ausgelegt ist, das emittierte sichtbare Licht mit Informationen zur Kommunikation mit wenigstens einem anderen der mehreren Lichtmodule zu modulieren, wobei die Modulation des sichtbaren Lichts für ein menschliches Auge nicht wahrnehmbar ist.
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In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszahlen im Allgemeinen überall in den verschiedenen Ansichten auf die gleichen Teile. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, und der Nachdruck wird vielmehr im Allgemeinen auf die Erläuterung der Grundgedanken der Erfindung gelegt. In den Zeichnungen kann die am weitesten links gelegene Stelle (können die am weitesten links gelegenen Stellen) einer Bezugszahl die Zeichnung identifizieren, in der die Bezugszahl zuerst auftritt. Die gleichen Zahlen können überall in den Zeichnungen verwendet werden, um auf gleiche Merkmale und Komponenten Bezug zu nehmen. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
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1 eine Ausführungsform eines Beleuchtungssystems gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung zeigt,
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2 eine weitere Ausführungsform eines Beleuchtungssystems gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung zeigt,
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3 eine weitere Ausführungsform eines Beleuchtungssystems gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung zeigt,
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4 eine weitere Ausführungsform eines Beleuchtungssystems gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung zeigt und
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5 ein Verfahren zum Steuern eines Beleuchtungssystems gemäß einem oder mehreren Aspekten dieser Offenbarung zeigt.
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Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die anliegenden Zeichnungen, worin zur Veranschaulichung spezifische Einzelheiten und Ausführungsformen dargestellt sind, in denen die Erfindung verwirklicht werden kann.
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Das Wort "als Beispiel dienend" soll hier "als ein Beispiel, ein Fall oder eine Veranschaulichung dienend" bedeuten. Jede Ausführungsform oder jeder Entwurf, die oder der hier als "als Beispiel dienend" beschrieben wird, sollte nicht notwendigerweise als gegenüber anderen Ausführungsformen oder Entwürfen bevorzugt oder vorteilhaft ausgelegt werden.
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1 zeigt eine Ausführungsform 100 eines Beleuchtungssystems. Das Beleuchtungssystem kann zwei Lichtmodule 102 aufweisen, die beispielsweise zur Beleuchtung eines Raums ausgelegt sind. Beispielsweise können die Lichtmodule 102 an einer Decke oder einer Wand befestigt sein. Jedes der Lichtmodule 102 kann dafür ausgelegt sein, sichtbares Licht zu emittieren. Eines der Lichtmodule 102 kann einen ersten Bereich beleuchten, und das andere kann einen zweiten Bereich beleuchten. Der erste Bereich und der zweite Bereich können einander überlappen oder voneinander getrennt sein. Die Lichtmodule 102 können Leuchtdioden sein. Eines der Lichtmodule 102 kann als Vorrichtung bezeichnet werden, und das andere kann als zweite Vorrichtung bezeichnet werden.
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Die beiden Lichtmodule 102 können so eingerichtet sein, dass sie in einer Sichtlinie miteinander liegen. Wenigstens eines der beiden Lichtmodule 102 kann dafür eingerichtet sein, das von dem wenigstens einen Lichtmodul 102 emittierte sichtbare Licht mit zu übermittelnden Informationen zu modulieren, um mit dem anderen Lichtmodul 102 zu kommunizieren. Die Modulation selbst kann so gewählt werden, dass sie von einem menschlichen Auge nicht erkennbar ist. Das andere Lichtmodul 102 kann einen Lichtsensor 110 aufweisen. Der Lichtsensor 110 kann dafür ausgelegt sein, das modulierte emittierte sichtbare Licht zu empfangen. Das andere Lichtmodul 102 kann das empfangene modulierte emittierte sichtbare Licht demodulieren, um die Informationen zurückzugewinnen. Es kann auf die Informationen ansprechen. 2 zeigt eine Ausführungsform 100 eines Beleuchtungssystems. Das Beleuchtungssystem kann mehrere Lichtmodule 102 aufweisen. Ein Lichtmodul 102 kann eine lichtemittierende Einheit oder ein lichtemittierendes Element 112, eine Steuereinheit 108, einen Versorgungseingang 109 und einen Lichtsensor 110 aufweisen. Im Interesse der Klarheit sind diese Merkmale nicht in allen Lichtmodulen 102 markiert.
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Jedes der Lichtmodule 102 kann dafür ausgelegt sein, sichtbares Licht zu emittieren, beispielsweise über die lichtemittierende Einheit 112. Sichtbares Licht kann elektromagnetische Strahlung sein, die vom menschlichen Auge wahrgenommen werden kann, beispielsweise elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen dem Infrarotbereich und dem Ultraviolettbereich. Die Steuereinheit 108 kann dafür ausgelegt sein, die lichtemittierende Einheit 112 zu steuern, beispielsweise durch Einstellen der Intensität oder der Farbtemperatur des emittierten sichtbaren Lichts. Die Farbtemperatur einer Lichtquelle ist die Temperatur eines idealen Schwarzkörperstrahlers, der Licht mit einem Farbton abstrahlt, der vergleichbar ist mit jenem der Lichtquelle, und er wird in Kelvin ausgedrückt. Farbtemperaturen über 5000 K werden als kalte Farben (bläuliches Weiß) bezeichnet und können verwendet werden, um die Konzentration in Büros zu verbessern. Niedrigere Farbtemperaturen zwischen 2700 und 3000 K werden als warme Farben bezeichnet (gelbliches Weiß bis Rot), und sie können verwendet werden, um die Entspannung zu fördern. Der Versorgungseingang 109 kann mit einer Wechselspannungsversorgung, beispielsweise einer Netzverbindung, verbunden sein. Der Versorgungseingang 109 kann verwendet werden, um das Lichtmodul 102 und die sich darin befindenden Komponenten, beispielsweise die Steuereinheit 108, die lichtemittierende Einheit 112 und den Lichtsensor 110, mit Strom zu versorgen.
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Wenigstens ein Lichtmodul 102 kann dafür ausgelegt sein, durch Modulieren des von dem wenigstens einen Lichtmodul 102 emittierten sichtbaren Lichts mit Informationen, die zu übermitteln sind, mit einem anderen Lichtmodul 102 zu kommunizieren. Die Lichtmodule 102 können unter Verwendung einer optischen Kommunikation im sichtbaren Bereich miteinander kommunizieren. Weil der Kommunikationskanal der freie Raum (oder Luft) ist, kann die Kommunikation drahtlos erfolgen, ohne dass eine Installation erforderlich wäre. Das bereits vorhandene sichtbare Licht, beispielsweise für die Beleuchtung eines Raums, kann für die Kommunikation verwendet werden, und es kann wenig oder keine zusätzliche Energie über jene hinaus verwendet werden, die erforderlich ist, um das wenigstens eine Lichtmodul zu speisen, das dazu dient, Licht zur Beleuchtung eines Bereichs auszusenden.
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Jedes Lichtmodul 102 kann ein Modulationsmodul in der Art eines Senders, eines Empfängers oder eines Senders und eines Empfängers aufweisen. Die Kommunikation zwischen den Lichtmodulen 102 kann unidirektional oder bidirektional sein. Sie kann eine Halb-Duplex- oder eine Voll-Duplex-Kommunikation sein. Bei der Halb-Duplex-Kommunikation können die Lichtmodule 102 in beiden Richtungen miteinander kommunizieren, jedoch nur in einer Richtung zur Zeit. Bei einer Voll-Duplex-Kommunikation können die Lichtmodule 102 in beiden Richtungen gleichzeitig miteinander kommunizieren. Der Sender kann Informationen (oder Daten), beispielsweise durch die Steuereinheit 108, auf das für Beleuchtungszwecke emittierte sichtbare Licht codieren (oder modulieren). Der Empfänger kann den Lichtsensor 110 aufweisen, um das modulierte sichtbare Licht zu empfangen. Der Lichtsensor 110 kann für weißes Licht empfindlich sein. Er kann beispielsweise eine Photodiode, ein Phototransistor oder irgendeine Komponente sein, die in der Lage ist, eine oder mehrere Lichteigenschaften in der Art der Intensität, der Polarisation, der Farbtemperatur usw. zu messen. Der Lichtsensor 110 kann getrennte Sensoren für verschiedene Farben, beispielsweise für Rot, Grün und Blau, aufweisen, beispielsweise um die Detektion einer spezifischen Farbe zu optimieren. Der Empfänger kann eine Demodulationslogik aufweisen, die dafür ausgelegt sein kann, das empfangene modulierte sichtbare Licht zu decodieren (oder zu demodulieren), um die Informationen wiederzugeben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können der Empfänger und der Sender in das Vorschaltgerät einer LED integriert sein.
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Die mehreren Lichtmodule 102 können optische Punkt-zu-Punkt-Verbindungen 103 zwischen den Lichtmodulen 102 aufweisen. Die optischen Verbindungen 103 können entlang Sichtlinien der Lichtmodule 102 verlaufen. Mit anderen Worten kann ein Lichtmodul 102 von einem anderen Lichtmodul 102 "gesehen" werden. Bei anderen Beispielen können die optischen Verbindungen 103 gestreutes oder reflektiertes sichtbares Licht aufweisen. Falls das Lichtmodul 102 einen Sender aufweist, kann es Befehle entlang den optischen Verbindungen 103 zu anderen Lichtmodulen 102 senden, beispielsweise um sie zu steuern. Falls das Lichtmodul 102 einen Empfänger aufweist, kann es Befehle oder Informationen entlang den optischen Verbindungen 103 empfangen.
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Lichtmodule 102 können ausgelegt werden, um emittiertes sichtbares Licht zu modulieren, so dass die Modulation selbst von einem menschlichen Auge nicht wahrnehmbar ist. Mit anderen Worten können Lichtmodule 102 ausgelegt werden, um emittiertes sichtbares Licht zu modulieren, so dass ein Mensch nicht in der Lage sein kann, zwischen moduliertem und unmoduliertem sichtbaren Licht zu unterscheiden. Anders ausgedrückt, können die Lichtmodule 102 dafür ausgelegt werden, emittiertes sichtbares Licht zu modulieren, so dass die Modulation die Beleuchtungsfunktion eines Beleuchtungssystems, das Lichtmodule 102 aufweist, nicht merklich beeinflusst. Bei einigen Beispielen können Lichtmodule eine Amplitudenmodulation verwenden, um Informationen auf das emittierte Licht zu modulieren, d.h. es kann die Intensität des emittierten sichtbaren Lichts moduliert werden. Beispielsweise kann die Stromintensität um 10 bis 50 % oder um 100 % verringert werden. Die Lichtmodule 102 können das emittierte Licht bei einer Frequenz, beispielsweise oberhalb von 1 kHz, modulieren, die vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden kann. Die Frequenz ist jedoch nicht auf 1 kHz beschränkt. Sie kann eine beliebige Frequenz sein, die ein menschliches Auge nicht wahrnehmen oder detektieren kann, wobei sie beispielsweise höher als 60 Hz sein kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das emittierte sichtbare Licht wenigstens eine von einer roten Komponente, einer grünen Komponente und einer blauen Komponente aufweisen. Wenigstens eine von der roten Komponente, der grünen Komponente und der blauen Komponente kann mit Informationen moduliert werden, die zwischen den Lichtmodulen 102 zu übermitteln sind. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden nicht alle Komponenten moduliert. Die modulierte Komponente kann eine Komponente sein, die eine Farbe aufweist, die in der Umgebung des Beleuchtungssystems nicht vorhanden ist. Beispielsweise kann eine grüne oder eine blaue Komponente bei Vorhandensein einer roten Struktur in der Art einer Wand moduliert werden. Eine Voll-Duplex-Kommunikation kann durch Modulieren verschiedener Komponenten für verschiedene Richtungen erreicht werden, die von Lichtsensoren empfangen werden können, die für nur eine Komponente empfindlich sind.
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Sichtbares weißes Licht kann durch Mischen der Primärfarben Rot, Grün und Blau (RGB) erzeugt werden, die beispielsweise durch individuelle Leuchtdioden erzeugt werden können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sichtbares weißes Licht durch ein Leuchtstoffmaterial erzeugt werden, das monochromatisches Licht von einer blauen oder ultravioletten LED umwandelt. Das sichtbare weiße Licht kann mit zu übermittelnden Informationen moduliert werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Informationen, die zu übermitteln sind, ein Befehl für das Lichtmodul 102 sein, welches das modulierte sichtbare Licht empfängt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Informationen eine Mitteilung an ein anderes Lichtmodul 102 über den Zustand des Lichtmoduls 102, welches das modulierte sichtbare Licht emittiert, oder eine oder mehrere Messungen, die vom jeweiligen Lichtmodul 102 ausgeführt werden, sein. Beispielsweise kann ein Lichtmodul 102 die Intensität von Umgebungslicht in der Nähe des Lichtmoduls 102, eine Lichtfarbe in der Nähe des Lichtmoduls 102 oder eine andere Eigenschaft messen und eine Angabe der Messung über moduliertes sichtbares Licht übermitteln, wie hier beschrieben.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Informationen wenigstens eine der folgenden aufweisen: eine Kennung (oder Adresse) eines Lichtmoduls 102, einen Betriebsparameter des Lichtmoduls 102, die Temperatur eines Lichtmoduls 102, die Einschaltzeit oder Laufzeit eines Lichtmoduls 102, den Leistungsverbrauch eines Lichtmoduls 102, die Farbtemperatur des emittierten Lichts eines Lichtmoduls 102, die Farbtemperatur der Lichtumgebung eines Lichtmoduls 102, die Helligkeit der Lichtumgebung eines Lichtmoduls 102 und die Lichteinstellung eines Lichtmoduls 102. Beispielsweise kann eine Kennung einen binären oder anderen Wert aufweisen, welcher die Identität eines jeweiligen Lichtmoduls 102 angibt. Bei einem spezifischen Beispiel kann ein drittes Lichtmodul 102 eines Beleuchtungssystems die Kennung "3" aufweisen, welche durch die Binärzahl "010" dargestellt werden kann. Gemäß diesem Beispiel kann das Lichtmodul 102 sich einem anderen Lichtmodul 102 identifizieren, indem es eine "0", gefolgt von einer "1", gefolgt von einer "0" auf das emittierte Licht moduliert. Nach der Identifikation können ähnlich andere Werte in der Art von Betriebsparametern, Temperaturen usw. codiert und gesendet werden. Eine Lichteinstellung kann durch eine vorgegebene Anordnung von Betriebsparametern, beispielsweise der Lichtintensität, der Lichtfarbtemperatur usw., gekennzeichnet sein und mit der Eignung des Lichts verknüpft sein. Beispiele einer Lichteinstellung können Licht sein, das als für die Freizeit, für die Arbeit oder für einen Bereitschaftszustand geeignet angesehen wird. Beispielsweise kann Licht, das als für die Freizeit geeignet angesehen wird, eine geringere Intensität (oder Helligkeit) und einen höheren Anteil der roten Komponente aufweisen, während Licht, das als für die Arbeit geeignet angesehen wird, eine höhere Intensität und einen höheren Anteil der blauen Komponente aufweisen kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ändern sich die Informationen im Laufe der Zeit nicht schnell und können mit einer niedrigen Datenrate, beispielsweise zwischen 1 und 10 kB/s, übermittelt werden. Die geringe Datenrate kann die Komplexität von für die Kommunikation benötigten Komponenten in der Art des Empfängers und des Senders verringern. Die Datenrate sollte hoch genug sein, damit die Modulation von einem menschlichen Auge nicht wahrnehmbar ist. Bei einigen Beispielen können Komponenten für eine Kommunikation mit einer hohen Datenrate verwendet werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Lichtsensor 110 dafür ausgelegt sein, die Farbtemperatur von Licht, beispielsweise von Umgebungslicht oder des von einem Lichtmodul 102 emittierten Lichts, zu messen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Farbtemperatur zu einem Hauptlichtmodul 106 (nachstehend beschrieben) übertragen werden, welches Befehle zum Ändern der Farbtemperatur wenigstens eines Lichtmoduls 102 übertragen kann, um eine gewünschte Farbtemperatur am Ort des Lichtsensors 110 zu erreichen. Auf diese Weise können Farbeffekte der Umgebung des Lichtmoduls 102 berücksichtigt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist das Lichtmodul 102 wenigstens eine Leuchtdiode, beispielsweise in der lichtemittierenden Einheit 112, auf. Die wenigstens eine Leuchtdiode kann eine Halbleiter-Leuchtdiode (LED), eine organische Leuchtdiode (OLED) oder eine Polymer-Leuchtdiode (PLED) sein. Leuchtdioden können sehr kurze Einschalt- und Ausschaltzeiten aufweisen und mit einer ausreichend hohen Frequenz moduliert werden, um für das menschliche Auge unmerklich zu sein. Es kann jedoch jede beliebige Art einer lichtemittierenden Einheit 112 verwendet werden, solange die Einschalt- und Ausschaltzeiten kurz genug sind, um eine Modulation des emittierten sichtbaren Lichts zu ermöglichen, die für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Lichtmodule 102 in einem Raum 104 angeordnet sein. Das von den Lichtmodulen 102 emittierte sichtbare Licht kann für die Beleuchtung des Raums 104, beispielsweise mit weißem Licht, verwendet werden. Das Beleuchtungssystem kann jedoch auch in jeder beliebigen Situation verwendet werden, in der die optische Kommunikation unter Verwendung modulierten sichtbaren Lichts möglich ist. Die Anordnung der Lichtmodule 102 in einem Raum oder einer ähnlichen Struktur kann die Menge des Lichts, beispielsweise von der Sonne, verringern, welches die Kommunikation zwischen den Lichtmodulen 102 stören kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eines der Lichtmodule 102 als eine Haupteinheit 106 ausgelegt sein. Die Haupteinheit 106 kann alle Elemente eines Lichtmoduls 102, d.h. eine lichtemittierende Einheit 112, eine Steuereinheit 108, einen Versorgungseingang 109 und einen Lichtsensor 110, aufweisen. Die Haupteinheit 106 kann jedoch zusätzlich einen Schalter, eine Netzschnittstelle 124 und einen veränderlichen Eingang 126, beispielsweise ein Potentiometer, aufweisen.
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Die Haupteinheit 106 kann dafür ausgelegt sein, andere Lichtmodule 102 zu steuern, beispielsweise durch Senden von Betriebsbefehlen zu den Lichtmodulen 102 und durch Empfangen von Informationen von ihnen. Die drahtlose Kommunikation unter Verwendung der Modulation des von den Lichtmodulen 102 und der Haupteinheit 106 emittierten sichtbaren Lichts zur Beleuchtung eines Raums ermöglicht ein dezentralisiertes, intelligentes und flexibles Beleuchtungssystem ohne Installation.
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Der Schalter 122 kann verwendet werden, um einige oder alle Lichtmodule 102 des Beleuchtungssystems über die Haupteinheit 106 ein- oder auszuschalten. Der veränderliche Eingang 126 kann verwendet werden, um die Helligkeit oder die Farbtemperatur oder beide des Beleuchtungssystems oder der Lichtmodule 102 festzulegen. Der Schalter 122 und der veränderliche Eingang 126 können in einer Benutzerschnittstelle kombiniert werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Haupteinheit 106 mit einem Netz 111, beispielsweise über die Netzschnittstelle 124, verbunden sein. Das Netz 111 kann beispielsweise ein lokales Netz (LAN), ein drahtloses lokales Netz (WLAN), ein Bluetooth-Netz, ein Mobilfunknetz (3G, 4G) oder ein allgemeines Heimautomatisierungsnetz, wie KNX, wobei es sich um einen Heimautomatisierungsstandard handelt, sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Haupteinheit 106 über den Versorgungseingang 109 mit dem Netz 111 verbunden werden. Beispielsweise kann die Wechselspannungsversorgung oder die Netzversorgung für eine Netzleitungskommunikation (PLC) verwendet werden, die auch als Netzleitungsträger, digitale Netzleitungs-Teilnehmerleitung (PDSL), Netzkommunikation, Netzleitungstelekommunikation oder Netzleitungsvernetzung (PLN) bekannt ist. Die Haupteinheit 106 kann über das Netz 111 gesteuert werden. Die Haupteinheit 106 kann Informationen, beispielsweise Betriebsparameter der Lichtmodule 102, über das Netz 111 übertragen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Haupteinheit 106 mit einer anderen Haupteinheit 107 verbunden sein. Eine Haupteinheit kann in diesem Zusammenhang auf einen jeweiligen Bereich, beispielsweise auf einen Raum, beschränkt sein. Eine Haupteinheit kann Lichtmodule 102 im jeweiligen Bereich steuern, die nicht von anderen Haupteinheiten steuerbar sind. Die andere Haupteinheit 107 kann ebenso wie die Haupteinheit 106 ausgelegt sein, d.h. sie kann eine lichtemittierende Einheit 112, eine Steuereinheit 108, einen Versorgungseingang 109 und einen Lichtsensor 110, einen Schalter 122, eine Netzschnittstelle 124 und einen veränderlichen Eingang 126 aufweisen. Die andere Haupteinheit 107 kann auch dafür ausgelegt sein, Lichtmodule 102, beispielsweise in einem Raum 105, zu steuern. Die Haupteinheit 106 kann über das Netz 111 oder über moduliertes sichtbares Licht mit der anderen Haupteinheit 107 verbunden werden.
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Wenngleich in 2 nur zwei Haupteinheiten 106, 107 dargestellt sind, kann das Beleuchtungssystem eine beliebige Anzahl von Haupteinheiten aufweisen, die durch ein oder mehrere Netze verbunden werden können.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können sich die Haupteinheit 106 und die andere Haupteinheit 107 in verschiedenen Räumen befinden. Beispielsweise kann sich die Haupteinheit 106 im Raum 104 befinden und kann sich die andere Haupteinheit 107 im Raum 105 befinden. Die Haupteinheit 106 und die andere Haupteinheit 107 können miteinander kommunizieren und Informationen austauschen. Beispielsweise kann die Information, dass der Schalter 122 der Haupteinheit 106 im Raum 104 aktiviert wurde, um das Licht durch Aktivieren von Lichtmodulen 102 einzuschalten, zur anderen Haupteinheit 107 übertragen werden, die auch Licht durch Aktivieren von Lichtmodulen 102 im Raum 105 einschalten kann.
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3 zeigt eine Ausführungsform 200 eines Beleuchtungssystems. Die Ausführungsform 200 kann der in Zusammenhang mit 1 beschriebenen Ausführungsform 100 ähneln, so dass die Beschreibung der Ausführungsform 100 auch für die Ausführungsform 200 gelten kann. Das Beleuchtungssystem kann sich wiederum über die beiden Räume 104 und 105 erstrecken. Bei einigen Beispielen in der Art jener, die in 2 in Bezug auf den Raum 104 dargestellt sind, können die Lichtmodule 102a und 102b mit einer direkten Sichtlinie zur Haupteinheit 106 angeordnet sein. Es kann jedoch Unterschiede in Bezug auf 1 geben.
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Die Lichtmodule 102c und 102d können ohne eine direkte Sichtlinie mit der Haupteinheit 106 angeordnet sein. Beispielsweise kann ein Hindernis 202 zwischen dem Lichtmodul 102c und der Haupteinheit 106 und zwischen dem Lichtmodul 102d und der Haupteinheit 106 eine direkte Sichtlinie verhindern. Das Hindernis 202 kann beispielsweise eine Wand, ein Möbelstück oder eine andere Art einer Obstruktion sein, welche die gewünschte Kommunikation über moduliertes sichtbares Licht im Raum 104 verhindert. Beispielsweise kann das Hindernis 202 eine interferierende Lichtquelle sein, welche die Kommunikation über moduliertes sichtbares Licht verhindert.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können Lichtmodule 102 ohne eine direkte Sichtlinie zur Haupteinheit 106 mit einer indirekten Sichtlinie zur Haupteinheit 106 angeordnet sein, beispielsweise über wenigstens ein anderes Lichtmodul 102, das in einer Sichtlinie mit der Haupteinheit 106 angeordnet ist. Beispielsweise weist das Lichtmodul 102c keine direkte Sichtlinie mit der Haupteinheit 106. Es kann jedoch eine indirekte Sichtlinie mit der Haupteinheit 104 aufweisen, beispielsweise über das Lichtmodul 102a, weil das Lichtmodul 102c in einer Sichtlinie mit dem Lichtmodul 102a angeordnet sein kann und das Lichtmodul 102a in einer Sichtlinie mit der Haupteinheit 106 angeordnet sein kann. Folglich können das Lichtmodul 102c und die Haupteinheit 106 miteinander kommunizieren. Ähnlich weist das Lichtmodul 102d keine direkte Sichtlinie mit der Haupteinheit 106 auf, kann jedoch mit der Haupteinheit 106 über das Lichtmodul 102b, welches eine direkte Sichtlinie sowohl mit dem Lichtmodul 102d als auch mit der Haupteinheit 106 hat, kommunizieren.
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Das Lichtmodul 102, beispielsweise 102c, welches keine direkte Sichtlinie mit der Haupteinheit 106 aufweist, kann seine Adresse (oder Kennung) einem anderen Lichtmodul 102, beispielsweise 102a, übermitteln, womit es eine Sichtlinie aufweist. Das andere Lichtmodul 102, beispielsweise 102a, kann eine Sichtlinie mit der Haupteinheit 106 aufweisen und die Adresse zur Haupteinheit 106 übermitteln. Die Haupteinheit 106 kann dann die Adresse verwenden, um mit einem Lichtmodul 102 zu kommunizieren, das keine direkte Sichtlinie mit der Haupteinheit 106 hat. Das andere Lichtmodul 102, beispielsweise 102a, kann dafür ausgelegt sein, jegliche Informationen zwischen dem Lichtmodul 102, das keine direkte Sichtlinie hat, beispielsweise 102c, und der Haupteinheit 106 weiterzuleiten.
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Wenngleich in 2 nur ein Lichtmodul 102 (hier 102a und 102b) zwischen dem Lichtmodul 102 (hier 102c und 102d), das keine direkte Sichtlinie mit der Haupteinheit 106 aufweist, und der Haupteinheit 106 dargestellt ist, kann dazwischen eine beliebige Anzahl von Lichtmodulen 102 vorhanden sein. Falls sich beispielsweise ein Hindernis zwischen dem Lichtmodul 102a und der Haupteinheit 106 befindet, kann das Lichtmodul 102a, statt direkt mit der Haupteinheit 106 zu kommunizieren, mit dem Lichtmodul 102b kommunizieren, das dann mit der Haupteinheit 106 kommunizieren kann.
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Im Raum 105 kann das Lichtmodul 102e mit einer direkten Sichtlinie zur anderen Haupteinheit 107 eingerichtet sein und kann das Lichtmodul 102e direkt mit der anderen Haupteinheit 107 kommunizieren. Ein Lichtmodul 102f kann jedoch infolge eines anderen Hindernisses 204 zwischen dem Lichtmodul 102f und der anderen Haupteinheit 107 keine direkte Sichtlinie mit der anderen Haupteinheit 107 aufweisen. Das andere Hindernis 204 kann wiederum eine Wand, ein Möbelstück oder irgendetwas sein, das die Kommunikation zwischen einem Lichtmodul 102 und der anderen Haupteinheit 107 über moduliertes sichtbares Licht im Raum 105 verhindert. Das Lichtmodul 102f kann jedoch in einer ähnlichen Weise wie vorstehend beschrieben über das Lichtmodul 102e mit der anderen Haupteinheit 107 kommunizieren.
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Wenngleich in jedem Raum 104, 105 nur ein Hindernis 202, 204 dargestellt ist, kann sich in einem Raum mehr als ein Hindernis befinden. Das gleiche Prinzip kann verwendet werden, um die Hindernisse zu umgehen. Die Lichtmodule 102 können die Hindernisse umgehen, indem sie entlang einem seriellen optischen Weg kommunizieren, welcher aus Lichtmodulen 102 besteht, die eine Sichtlinie mit benachbarten Lichtmodulen 102 des seriellen optischen Wegs haben. Das erste oder das letzte der Lichtmodule 102 des seriellen optischen Wegs kann eine Sichtlinie mit der Haupteinheit 106 aufweisen.
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4 zeigt eine Ausführungsform 300 eines Beleuchtungssystems. Die Ausführungsform 300 kann der in Zusammenhang mit 2 beschriebenen Ausführungsform 200 ähneln, so dass die Beschreibung der Ausführungsform 200 auch für die Ausführungsform 300 gelten kann. Die optischen Verbindungen 103 können die gleichen sein. Es kann jedoch Unterschiede geben. Im Gegensatz zur Ausführungsform 200 sind in den Räumen 104 bzw. 105 keine Hindernisse 202, 204 dargestellt.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann wenigstens eines der mehreren Lichtmodule 102 dafür ausgelegt sein, durch eine mobile sichtbare Lichtquelle 302 gesteuert zu werden. Die mobile sichtbare Lichtquelle 302 kann eine Mobilkommunikationseinheit, beispielsweise ein Smartphone, ein Mobiltelefon, ein Tablettcomputer, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), ein E-Reader, ein Laptop usw., sein. Die mobile sichtbare Lichtquelle 302 kann mit dem Lichtmodul 102b über eine optische Verbindung 306 kommunizieren. Sie kann die Lichtmodule 102 beispielsweise anweisen, sichtbares Licht zu emittieren, beispielsweise mit einer gegebenen Intensität und Farbtemperatur.
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Die mobile sichtbare Lichtquelle 302 kann mit der Haupteinheit 106 über eine optische Verbindung 304 kommunizieren. Beispielsweise kann die Haupteinheit 106 durch die mobile sichtbare Lichtquelle 302 gesteuert werden, um alle Lichtmodule 102 im Raum 104 einzuschalten.
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Die Kommunikation kann wie vorstehend beschrieben erfolgen, d.h. durch Modulieren des von der mobilen sichtbaren Lichtquelle 302 emittierten sichtbaren Lichts. Es sind jedoch auch andere Kommunikationswege, wie eine Infrarot-(IR)-Fernsteuerung, Bluetooth und Wi-Fi, möglich. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mobile sichtbare Lichtquelle 302 ein elektronischer Blitz oder ein Kamerablitz, beispielsweise einer Mobilkommunikationseinheit, sein. Der Blitz kann beispielsweise von einer oder mehreren Hochstrom-Blitz-LED erzeugt werden. Wegen der hohen Intensität des Blitzes kann die Kommunikation gegenüber interferierendem Licht robust sein, weil die Schwelle für die Empfindlichkeit der Lichtsensoren erhöht werden kann. Alternativ kann die mobile sichtbare Lichtquelle die Anzeige der Mobilkommunikationseinheit sein. Die Anzeige kann beispielsweise auf ihre maximale Helligkeit gedreht werden und während einer kurzen Zeit eine weiße Farbe emittieren. Die Kommunikation kann auf der Dauer des Blitzes beruhen. Eine kurze Dauer kann zu einem anderen Befehl als eine lange Dauer führen. Beispielsweise kann eine Blitzdauer von 100 µs wenigstens ein Lichtmodul 102 steuern oder die Haupteinheit 106 steuern, um Befehle an die Lichtmodule 102 zu übergeben, einen bestimmten Lichtmodus, der beispielsweise für die Arbeit geeignet ist, zu verwenden. Eine Blitzdauer von 150 µs kann das Beleuchtungssystem steuern, um für das Fernsehen geeignetes Licht bereitzustellen.
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Die Kommunikation kann auf einer Abfolge von Blitzen beruhen. Beispielsweise kann eine Abfolge von fünf kurzen Blitzen das Beleuchtungssystem steuern (oder anweisen), so dass es einen Arbeitslichtmodus bereitstellt, und kann eine Abfolge von zehn langen Blitzen das Beleuchtungssystem steuern, so dass es einen Freizeitlichtmodus bereitstellt.
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Die mobile sichtbare Lichtquelle 302 kann in ähnlicher Weise auch mit den Lichtmodulen und Haupteinheiten in anderen Räumen, beispielsweise im anderen Raum 105, kommunizieren. Die Steuerung der Lichtmodule 102 und der Haupteinheit 106 durch eine mobile sichtbare Lichtquelle 302 kann auch auf die Ausführungsformen 100 und 200 angewendet werden.
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5 zeigt eine Ausführungsform 400 eines Verfahrens zum Steuern mehrerer Lichtmodule. Die mehreren Lichtmodule können beispielsweise die mehreren in Zusammenhang mit den Ausführungsformen 100, 200 und 300 beschriebenen Lichtmodule 102 sein. Die mehreren Lichtmodule 102 können gesteuert werden, um sichtbares Licht zu emittieren, beispielsweise zur Beleuchtung eines oder mehrerer Räume mit einer gegebenen Intensität oder Farbtemperatur.
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In Schritt 402 kann ein erstes Lichtmodul 102, 106 sichtbares Licht emittieren. Das sichtbare Licht kann zur Beleuchtung eines oder mehrerer Räume, beispielsweise der Räume 104 und 105, geeignet sein.
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In Schritt 404 kann das emittierte sichtbare Licht mit Daten moduliert werden, die zu wenigstens einem anderen Lichtmodul 102, 106 zu übertragen sind. Die Modulation des sichtbaren Lichts kann so gewählt werden, dass sie für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist.
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In Schritt 406 kann das modulierte sichtbare Licht von dem wenigstens einen anderen Lichtmodul 102, 106 empfangen werden.
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In Schritt 408 kann das empfangene sichtbare Licht durch das wenigstens eine andere Lichtmodul 102, 106 demoduliert werden, um die Daten zurückzugewinnen.
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In Schritt 410 kann das wenigstens eine andere Lichtmodul 102, 106 auf die zurückgewonnenen Daten reagieren. Dieser Schritt ist jedoch optional.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das wenigstens eine andere Lichtmodul 102, 106 durch Emittieren sichtbaren Lichts auf der Grundlage der Daten für das demodulierte empfangene sichtbare Licht reagieren.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das wenigstens eine andere Lichtmodul 102, 106 durch Senden von Daten zum ersten Lichtmodul durch Modulieren des sichtbaren Lichts, das es emittiert, reagieren. Die Daten können Informationen über wenigstens eine der folgenden aufweisen: eine Kennung oder eine Adresse des wenigstens einen anderen Lichtmoduls, einen Betriebsparameter des wenigstens einen anderen Lichtmoduls, die Temperatur des wenigstens einen anderen Lichtmoduls oder die Einschaltzeit oder Laufzeit des wenigstens einen anderen Lichtmoduls, den Leistungsverbrauch des wenigstens einen anderen Lichtmoduls, die Farbtemperatur des emittierten sichtbaren Lichts des wenigstens einen anderen Lichtmoduls, die Helligkeit der Lichtumgebung des wenigstens einen anderen Lichtmoduls, die Farbtemperatur der Lichtumgebung des wenigstens einen anderen Lichtmoduls und eine Lichteinstellung des wenigstens einen anderen Lichtmoduls.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das erste Lichtmodul als eine Haupteinheit 106 ausgelegt sein. Die Haupteinheit kann einen Steuereingang 122 aufweisen. Bei dem Verfahren kann der Zustand des Steuereingangs 122 zu dem wenigstens einen anderen Lichtmodul 102 übermittelt werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Gruppe von Lichtmodulen 102 gebildet werden. Die Lichtmodule 102 in der Gruppe können mit den gleichen Informationen durch die Haupteinheit 106 gesteuert werden. Auf diese Weise kann die Gruppe der Lichtmodule 102 leicht mit einem einzigen Befehl von der Haupteinheit 106 so gesteuert werden, dass sie die gleiche Intensität oder Farbtemperatur aufweist. Beispielsweise können die Lichtmodule 102 in der Gruppe gleichzeitig ein- oder ausgeschaltet werden oder eingestellt werden, so dass sie die gleiche Intensität oder Helligkeit aufweisen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Lichtmodul 102, das keine Sichtlinie mit der Haupteinheit 106, 107 aufweist, über wenigstens ein anderes Lichtmodul 102, mit dem es eine Sichtlinie aufweist, mit der Haupteinheit 106, 107 kommunizieren, wobei das wenigstens eine der anderen Lichtmodule 102 eine Sichtlinie mit der Haupteinheit 106, 107 hat.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Haupteinheit 106 mit einem Netz 111 oder einer anderen Haupteinheit 107 verbunden sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Farbtemperatur des Umgebungslichts durch ein oder mehrere Lichtmodule 102 gemessen werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann wenigstens eines der mehreren Lichtmodule 102 durch eine mobile Blitzquelle 302 gesteuert werden.
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Wenngleich die Erfindung mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen eingehend dargestellt und beschrieben wurde, sollten Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen an der Form und den Einzelheiten darin vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und vom Schutzumfang der durch die anliegenden Ansprüche definierten Erfindung abzuweichen. Der Schutzumfang der Erfindung wird demgemäß durch die anliegenden Ansprüche angegeben, und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche liegen, sollen daher darin eingeschlossen sein.
