Beschreibung

Farbleuchte und Verfahren zum Erzeugen von Farblicht mit einem vorgegebenen Farbort durch eine Leuchte

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Farbleuchte. Sie betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen von Farblicht mit einem vorgegebenen Farbort durch eine Leuchte.

Stand der Technik

Es geht vorliegend darum, in optimaler Weise die Möglichkeiten zu nutzen, die DALI-Systeme bieten. DALI steht für "digital addressable light interface", also digital ad ^¬ ressierbare Lichtschnittstelle. Das DALI-Protokoll ist für die Ansteuerung von Leuchten maßgeschneidert. Typischerweise dient ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) in einer Leuchte dazu, das DALI-Protokoll in Steuersigna ^¬ le für eine Lampe umzusetzen. Gegenwärtig wird eine Wei ^¬ terentwicklung des DALI-Protokolls betrieben, die es ermöglichen soll, über das DALI-Protokoll auch Vorgaben betreffend den Farbort des abzustrahlenden Lichts zu ma ^¬ chen .

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Farbleuchte bereitzu ^¬ stellen, die mithilfe eines zukünftig zur Verfügung ste ^¬ henden DALI-Protokolls so ansteuerbar ist, dass der Far ^¬ bort des von ihr abgestrahlten Lichts genau einer auf dem Wege des DALI-Protokolls bereitgestellten Vorgabe ent ^¬ spricht .

Die Aufgabe wird durch eine Farbleuchte mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 6 gelöst.

Die erfindungsgemäße Farbleuchte umfasst mindestens zwei Lampen, die Licht unterschiedlicher Farbzusammensetzung abgeben, und denen jeweils ein elektronisches Vorschalt- gerät zugeordnet ist, über welches die Intensität des von der jeweils zugeordneten Lampe abgestrahlten Lichts steuerbar ist. Die Farbleuchte weist einen DALI-Eingang auf, über den ein Steuersignal zur Festlegung eines Sollfarb ^¬ orts für das Mischlicht aller Lampen der Farbleuchte zu ^¬ führbar ist. Ferner weist die Farbleuchte eine zentrale Farblichtsteuerung auf, die mit dem DALI-Eingang einerseits und den elektronischen Vorschaltgeräten anderer- seits verbunden ist und dazu ausgelegt ist, aus einem ü- ber den DALI-Eingang zugeführten Steuersignal zur Festlegung eines Sollfarborts für die Leuchte die zum Erzeugen von Mischlicht der Lampen mit dem Sollfarbort notwendigen Intensitäten der einzelnen Lampen zu berechnen und ent- sprechende Steuersignale an die elektronischen Vorschalt- geräte abzugeben.

Ein wesentlicher Aspekt dieser Erfindung besteht darin, dass nicht die elektronischen Vorschaltgeräte direkt an ^¬ gesteuert werden, sondern dass die zentrale Farblicht- Steuerung die Steuerung der Lampen über ihre elektronischen Vorschaltgeräte koordiniert. Die Leuchte ist über ihren DALI-Eingang als Ganzes an einen DALI-Bus anschließbar, und die Lampen, die ja ein bestimmtes Mischlicht gemeinsam erzeugen sollen, haben angesichts dieser Funktionalität keine Eigenständigkeit mehr, sondern sind

zu einer Einheit, nämlich zur Farbleuchte, zusammenge- fasst .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung um- fasst die Farbleuchte einen Farbsensor, der im Abstrahl- bereich der Lampen angeordnet ist (also in dem Bereich, wo die Lampen bereits gemeinsam ein Mischlicht erzeugen) , und der mit der zentralen Farblichtsteuerung verbunden ist. Der Farbsensor ist sinnvoll zum einen bei einer Festlegung einer Eingangskonfiguration, gewissermaßen al- so einem Kalibrieren, einsetzbar. Bevorzugt werden die Signale des Farbsensors von der zentralen Farblichtsteue ^¬ rung als Ist-Größen im Rahmen einer Regelung verwendet, bei der die Steuersignale an die elektronischen Vor- schaltgeräte gegebenenfalls von einer anfänglichen Konfi- guration abweichend erzeugt werden.

Wie eingangs bereits ausgeführt, sind die elektronischen Vorschaltgeräte normalerweise dazu ausgelegt, direkt an den DALI-Bus angeschlossen zu werden. Vorliegend kann dieser DALI-Eingang der elektronischen Vorschaltgeräte für die Verbindung derselben mit der zentralen Farblichtsteuerung verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass die elektronischen Vorschaltgeräte nicht speziell an den Einsatz in der Farbleuchte angepasst werden müssen. Da die Verbindung der zentralen Farblichtsteuerung mit den elektronischen Vorschaltgeräten geräteintern in der Farbleuchte bereitgestellt ist, kann jedoch auch ein von dem DALI-Bus abweichendes Steuersystem verwendet werden. Ein sehr einfaches System, welches die elektronischen Vorschaltgeräte und gegebenenfalls auch die zentrale Farb- lichtsteuerung kostengünstig macht, verwendet 1-10 V- Steuerleitungen .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen von Farblicht mit einem vorgegebenen Farbort durch eine Leuchte durch Mischen des Lichts von Lampen der Leuchte, welche Licht unterschiedlicher Farbzusammensetzungen ab- geben, werden zunächst in einem Konfigurationsmodus die Lampen einzeln eingeschaltet, und dabei wird mithilfe ei ^¬ nes Farbsensors der Farbort des von ihnen abgegebenen Lichts und ihre Abstrahlintensität gemessen. Bevorzugt wird hierbei die maximale Abstrahlintensität gemessen. Diese kann indirekt auch ermittelt und damit gemessen werden, wenn bei einer vorgegebenen Leistungsansteuerung der Lampe die dann entstehende Abstrahlintensität gemes ^¬ sen wird und auf die maximale Abstrahlintensität rückge ^¬ schlossen wird. Nach Beendigung des Konfigurationsmodus werden in einem Betriebsmodus gegebenenfalls Signale emp ^¬ fangen, durch die ein Farbort vorgegeben wird. Zu dem vorgegebenen Farbort werden Intensitäten des abzustrahlenden Lichts für jede Lampe berechnet, und die Lampen werden so angesteuert, dass die von ihnen abgestrahlte Lichtintensität jeweils die berechnete Intensität ist.

Auch hier besteht die bevorzugte Ausführungsform wiederum darin, dass der Farbsensor im Betriebsmodus aktiv ist und Farbort und Intensität des von den Lampen gemeinsam abge ^¬ strahlten Mischlichts misst. Die Messergebnisse werden zur Regelung der von den Lampen abgestrahlten Intensitäten verwendet. Die Regelung ist insbesondere deswegen sinnvoll, weil die einzelnen Lampen nach längerer Betriebsdauer häufig ihr Abstrahlverhalten ändern (zum Beispiel aufgrund einer Erwärmung der Lampe) , wobei sich insbesondere die Intensität des abgestrahlten Lichts bei vorgegebenem Steuersignal ändert. Um eine vorbestimmte

Intensität des abgestrahlten Lichts für die Lampe zu er ^¬ halten, muss dann das Steuersignal entsprechend korri ^¬ giert werden.

Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat die zentrale Farblichtsteuerung eine herausragende Rolle, denn mithil- fe von ihr könne die Intensitäten des abzustrahlenden Lichts für jede Lampe berechnet werden, und sie gibt auch die Steuersignale für die elektronischen Vorschaltgeräte der Lampen ab.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Er ^¬ findung unter Bezug auf die Figur beschrieben, welche schematisch die Bauteile einer erfindungsgemäßen Leuchte veranschaulicht .

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Farbleuchte, deren Licht eine definierte Farbe haben soll, umfasst drei Lam ^¬ pen 12, welche Licht einer vorgegebenen Farbzusammenset ^¬ zung abgeben, wobei diese Farbzusammensetzung von Lampe 12 zu Lampe 12 unterschiedlich ist. Jeder Lampe 12 ist ein elektronisches Vorschaltgerät 14 zugeordnet. Die Lam- pen 12 mit ihren elektronischen Vorschaltgeräten 14 bilden die Grundeinheit der Farbleuchte 10, welche als Leuchte für farbiges Licht, Farbleuchte 16, bezeichnet werden kann. In der Farbleuchte 16 ist dafür gesorgt, dass sich das Licht der einzelnen Lampen 12 zu einem Mischlicht 18 überlagert. Die Farbleuchte 16 enthält als Grundeinheit der Farbleuchte 10 noch nicht die Möglich-

keit, dass die genaue Farbe des abgestrahlten Lichts, vorliegend also des Mischlichts 18, definiert ist. Dies ist erst in der Farbleuchte 10 ermöglicht. Zunächst weist die Farbleuchte 10 hierfür einen DALI-Eingang 20 auf. Es sind somit Steuersignale entsprechend dem DALI-Protokoll zuführbar. Beispielsweise kann über die Steuersignale der Farbort vorgegeben werden, den das Mischlicht 18 haben soll. Der Farbort kann auf verschiedene Art und Weise de ^¬ finiert sein, vorliegend wird das CIE-Normvalenzsystem bzw. Normfarbsystem verwendet, das in Deutschland in DIN 5033, Teil 3 beschrieben und festgelegt ist. Der Farbort wird allgemein - auch bei anderen als den vorliegend bevorzugt verwendeten Definitionen - durch drei Werte definiert, nämlich x, y und z, wobei aufgrund der geltenden Beziehung x+y+z=l in aller Regel nur die beiden Farbortwerte x und y angegeben werden. Die Farbortwerte x und y entsprechen Koordinaten in einem Koordinatensystem. Der Farbort erhält seinen Namen aus einer zweidimensionalen Darstellung der Farben, wobei die drei Ecken eines Drei- ecks durch die Grundfarben bestimmt sind und die Farborte im Inneren des Dreiecks aus Mischungen der Grundfarben entsprechend den Farbortwerten x, y und z hervorgehen.

Auch wenn das DALI-Protokoll grundsätzlich direkt elekt ^¬ ronische Vorschaltgeräte nach Art der elektronischen Vor- schaltgeräten 14 ansteuern kann, ist auch eine vorliegend verwirklichte Ausführungsform ermöglicht, bei der der DALI-Eingang 20 mit einer zentralen Farblichtsteuerung 22 verbunden ist. Die zentrale Farblichtsteuerung 22 hat die Fähigkeit, Signale zu empfangen, auszuwerten und Antwort- Signale oder Steuersignale abzugeben. Sie umfasst bei ^¬ spielsweise einen herkömmlichen Mikroprozessor. Die zent-

rale Farblichtsteuerung 22 ist nun mit jedem der elektronischen Vorschaltgeräte über eine Verbindungsleitung 24 verbunden. Die Verbindungsleitung kann ein DALI-Bus sein. Anstelle eines DALI-Busses können auch drei Verbindungs- leitungen der Art l-10V-Steuerleitungen vorgesehen sein.

über die Verbindungsleitung 24 kann die zentrale Farblichtsteuerung 22 die einzelnen elektronischen Vorschaltgeräte 14 ansteuern. Die Intensitäten des von den einzelnen Lampen 12 abgestrahlten Lichts müssen im Verhältnis zueinander festgelegt werden, damit das Mischlicht 18 den gewünschten Farbort aufweist. Die zentrale Farblichtsteu ^¬ erung 22 muss somit über eine Information verfügen, welchen Farbort das Licht hat, das jede Lampe 12 einzeln ab ^¬ gibt, um den Farbort des Mischlichts 18 festlegen zu kön- nen.

Ein Farbsensor 26 ist im Abstrahlbereich der Lampen 12, dort, wo sich das von den Einzellampen 12 abgestrahlte Licht bereits zu einem Mischlicht 18 vereint hat, ange ^¬ ordnet. Ein Farbsensor misst Farbort und Intensität. In der Figur ist angegeben, dass der Farbsensor die Farbortwerte x, y und die unnormierte Komponente der Farbmessung Y an seinem Ausgang ausgibt. Es ist nicht notwendigerwei ^¬ se so, dass der Farbsensor genau diese Größen messen muss. Häufig wird der Farbsensor auch die Größen X, Y und Z messen, welche in ihrer Summe die Intensität geben. Je ^¬ de einzelne dieser Größen kann dann durch die Summe, also durch die Intensität, geteilt werden, damit man so den jeweiligen Farbortwert x, y und z erhält. Umgekehrt kann zusätzlich zu den Farbortwerten x und y die Intensität I gemessen sein. Durch Multiplizieren des Farbortwerts y mit der Intensität I ergibt sich die unnormierte Kompo-

nente Y. Im Ergebnis kommt es darauf an, dass durch den Farbsensor drei Größen gemessen werden, und dass der zentralen Farblichtsteuerung drei Größen zugeführt werden, wobei unerheblich ist, ob der Farbsensor 26 über ei- ne Intelligenz (zum Beispiel einen Mikroprozessor) verfügt, der die drei gemessenen Größen in drei an seinem Ausgang abgegebene Größen umwandelt, oder ob die eigent ^¬ liche Datenverarbeitung bei der zentralen Farblichtsteuerung 22 liegt. Der Farbsensor 26 ist auf jeden Fall mit der zentralen Farblichtsteuerung 22 über eine Verbindungsleitung 28 verbunden, über die ein Farbsensor-Signal abgegeben wird, das drei voneinander unabhängige Datenkomponenten hat .

Damit die zentrale Farblichtsteuerung 22 die über die Verbindungsleitung 24 abzugebenden Steuersignale berechnen kann, werden zunächst die hierfür notwendigen Grunddaten in einem Konfigurationsmodus ermittelt. Im Konfigu ^¬ rationsmodus wird jede der Lampen 12 einzeln eingeschal ^¬ tet, und der Farbsensor 26 misst die drei Komponenten und sendet diese über die Verbindungsleitung 28 an die zent ^¬ rale Farblichtsteuerung 22. Von jeder der Lampen 12 ist somit der Farbort und die bei vorgegebener Dimmstellung abgestrahlte Lichtintensität bekannt.

Wenn x _n , y _n , z _n die Farbortwerte für die drei Lampen n=l,2,3 sind, lässt sich aus den Farbortwerten eine 3x3- Matrix S bilden:

X ₁ X,

S = yi y ₂ y ₃ :D

Diese Matrix S wird im weiteren Verfahren verwendet

Wird die Intensität I _n der einzelnen Lampen n=l,2,3 nicht einzeln direkt gemessen, ergibt sie sich aus Y _n (der un- normierten Komponente des Farbsensors) und y _n entspre ^¬ chend der Formel:

I _n =^. (2) y _π

Aus den Komponenten X _n , Y _n und Z _n ergibt sie sich entsprechend der Formel:

I _n =X _n+ Y _n+ Z _n . (3)

Nun kann der Konfigurationsmodus beendet werden, denn die Grunddaten für das weitere Verfahren stehen zur Verfügung .

In einem Betriebsmodus wird zunächst ein Farbort x, y ü- ber den DALI-Bus empfangen. Aus den drei Farbortwerten x, y und z (mit z=l-x-y) kann man unter Verwendung der In- versen der oben gebildeten Matrix S,

M =S- ¹ , (4)

die Intensitäten u _n der Leuchtenkomponenten berechnen, die diese haben müssen, damit das Mischlicht 18 den ge ^¬ wünschten Farbort x, y hat. Es gilt:

Es ist zu beachten, dass eine der Variablen u _n negativ werden kann. Geschieht dies, so ist der Farbort mit den Farbortwerten x, y und z mit der vorhandenen Leuchte nicht zu erreichen.

Im nächsten Schritt werden die Größen u _n , die absolute Werte darstellen, auf die wie oben erwähnt ebenfalls er ^¬ mittelten Einzelintensitäten I _n der Lampen normiert, und man erhält korrigierte Intensitätsverhältnisse v _n ent- sprechend der Formel:

U _n

:6) L

oder ausgedrückt mit den Komponenten m _ωrl der Matrix M:

v = ^m n,l ^X + ^m n,2 y + ^m n,3 ^Z :7)

Die Farbleuchte sei vorliegend über einen Dimmer (in der Figur nicht gezeigt) in ihrer Helligkeit einstellbar.

Durch den Dimmer wird ein Dimmwert d vorgegeben, mit

O≤d≤l. Ist kein Dimmer vorhanden, kann der Wert d auch über den DALI-Bus vorgegeben werden, so dass ihn die zentrale Farblichtsteuerung 22 über den Eingang 20 emp- fängt .

Es werden nun aus dem korrigierten Intensitätsverhältnis v _n die Dimmstellungen d _n für jede der einzelnen Lampen 12 ermittelt, wobei wiederum gilt 0≤d _n ≤l. In vorteilhafter Weise wird d _n definiert entsprechend der Formel:

d _n = — d . ( 8 )

HIaX(V _{1 5} V ₂₅ V ₃ )

Die Dimmstellung d _n ist genau das, was die zentrale Farb ^¬ lichtsteuerung 22 über das Steuersignal festlegen muss, das zu jedem der elektronischen Vorschaltgeräte 14 über die Verbindungsleitung 24 geschickt wird. Wird jede der Lampen 12 entsprechend der jeweiligen Dimmstellung d _n ein-

gestellt, entspricht der Farbort des Mischlichts 18 genau dem gewünschten Farbort.

Damit ist grundsätzlich das gewünschte Ziel erreicht.

Die Erfindung kann darüber hinausgehend den Farbsensor 26 auch noch im Betriebsmodus weiternutzen. Grund dafür, dass dies sinnvoll sein kann, ist, dass die von den ein ^¬ zelnen Lampen 12 jeweils abgegebene Intensität I _n auf ^¬ grund von Erwärmungen der Lampen 12 schwanken kann und somit nicht gleich I _n wie oben ermittelt bleibt. Da I _n in die obige Ermittlung der Dimmstellung I _n einging, müssen die Dimmstellungen d _n korrigiert werden.

Es gilt:

^m „,i ^χ _!Sf + ^m „,2y _!; + ^m „,3 ^Z ιst

"ist :9)

Es muss nun noch ein v berechnet werden, mit

)

Man erhält so :

m„ ₁ x + m„ ₂ y + m„ ₃ z n, neu n ist ^* ^ ' ^m „,i ^χ _!Sf + ^m „,2y _!Sf + ^m „,3 ^z _!Sf

Aufgrund des neuen Intensitätsverhältnisses v _n _ _neu kann in entsprechender Anwendung der obigen Formel (8) für d _n je neu die Stellung d _n _ _neu ermittelt werden, die die zentrale Farblichtsteuerung 22 dann abgibt. d _{n neu} kann quasi ständig im Rahmen einer Regelung von der zentralen Farblichtsteuerung 22 festgelegt werden, so dass sich der Farbort des

Mischlichts 18 bevorzugt nur infinitesimal ändert und das System bei einer solchen änderung sofort regelnd eingreift .