DE102006055615A1

DE102006055615A1 - Farbtemperatur- und Farbortsteuerung für eine Leuchte

Info

Publication number: DE102006055615A1
Application number: DE102006055615A
Authority: DE
Inventors: Günther Dr. Sejkora
Original assignee: Ledon Lighting GmbH
Current assignee: Zumtobel Lighting GmbH Austria
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2007-10-11
Also published as: US20090174332A1; CN101422080A; EP2005799A1; EP2005799B1; WO2007115706A1; US8058816B2; CN101422080B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine in ihrer Farbe oder Farbtemperatur veränderbare Leuchte. Außerdem betrifft die Erfindung eine entsprechende Steuervorrichtung und ein entsprechendes Beleuchtungssystem. Bei dem Verfahren wird eine Reihe von wenigstens drei Farborten (F1, F2, F3) ermittelt, die in einem entsprechenden Koordinatensystem auf einer vorgegebenen Farbveränderungskurve (K1) liegen. Bei der Farbveränderungskurve kann es sich beispielsweise um den Planck'schen Kurvenzug oder um eine Gerade handeln. Die Farborte (F1, F2, F3) werden dabei derart gewählt, dass die jeweils korrespondierenden Farben einen Farbabstand (d) aufweisen, der zumindest näherungsweise subjektiv als jeweils gleich groß empfunden wird. Auf diese Weise wird die Einstellbarkeit der Leuchte auf einen bestimmten gewünschten Lichteindruck erleichtert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine in ihrer Farbe oder Farbtemperatur veränderbare Leuchte. Außerdem betrifft die Erfindung eine entsprechende Steuervorrichtung und ein entsprechendes Beleuchtungssystem.
Eine Lichtquelle strahlt im allgemeinen Licht aus, das nicht monochromatisch ist, sondern ein mehr oder weniger breites Wellenlängenspektrum aufweist. Daher kann im allgemeinen die Farbe dieses Lichtes nicht oder nur unzureichend durch die Angabe nur einer Wellenlänge beschrieben werden.
Eine Möglichkeit, die Farbe des Lichts zumindest näherungsweise vergleichsweise einfach anzugeben, besteht darin, diejenige Temperatur eines schwarzen Körpers anzugeben, die dieser schwarze Körper haben müsste, um in einer Farbe zu leuchten, die gleich der zu beschreibenden Farbe der Lichtquelle ist oder dieser Farbe zumindest möglichst nahe kommt. Diese Temperatur wird üblicherweise als "Farbtemperatur" bzw. "ähnlichste Farbtemperatur" bezeichnet.
Zur quantitativen Beschreibung von Farben ist es üblich, sich bestimmter zwei- oder dreidimensionaler Koordinatensysteme zu bedienen. Beispielsweise wird hierfür die bekannte "CIE-Normfarbtafel" nach CIE 1931, DIN 5033 verwendet (CIE: Commission International de l'Eclairage; deutsch: Internationale Beleuchtungs-Kommission). Andere Beispiele hierfür sind der sog. "CIE-LAB-Farbraum" oder der "CIE-LCH-Farbraum". In einem derartigen Koordinatensystem lässt sich mit den Koordinaten ein "Farbort" festlegen, der eine bestimmte Farbe kennzeichnet.
In 2 ist sehr schematisch und vereinfacht (notgedrungen als schwarz-weiß-Darstellung) die erwähnte Normfarbtafel nach CIE, 1931 gezeigt ist. In diesem Diagramm werden die Koordinaten üblicherweise mit x und y bezeichnet. Ein Punkt (x, y) im Diagramm gibt somit einen Farbort an, der eine bestimmte Farbe kennzeichnet. Die monochromatischen Farben liegen längs eines etwa hufeisenförmigen Randbereichs, der Spektralzuglinie. An einigen Stellen dieses Randbereichs sind in der Darstellung der 2 die entsprechenden Werte der zugehörigen Wellenlängen in der Einheit Nanometer (nm) eingetragen. Der so genannte „Weißpunkt" hat dabei die Koordinaten x = 0,33 und y = 0,33.
Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang, dass es sich bei einer Farbe um einen Sinneseindruck handelt, der einer individuellen Bewertung unterliegt. Daher kann eine bestimmte Farbe im mathematischen Sinne nicht eindeutig festgelegt werden. Um dennoch Farbe quantitativ beschreiben zu können, basieren die üblichen Systeme zur Farbbeschreibung jeweils auf einer "durchschnittlichen Farbwahrnehmung" eines "Normalbeobachters", die mit Hilfe umfangreicher Versuche festgelegt worden ist (vgl. "CIE-Normalbeobachter" von 1931 und 1964).
Aus dem Stand der Technik sind Leuchten bekannt, die Licht einer bestimmten Farbtemperatur ausstrahlen. Es sind auch derartige Leuchten mit stufiger Einstellmöglichkeit für die Farbtemperatur bekannt. Die Verstellstufen sind bei diesen Leuchten gemäß dem Stand der Technik so gewählt, dass die Unterschiede von einer Stufe zu einer benachbarten Stufe jeweils einer bestimmten Differenz in der Farbtemperatur entsprechen.
Bei einem Verstellen einer derartigen Leuchte über mehrere Verstellstufen hinweg ändert sich zwar der Lichteindruck, also der (zumindest primär) visuelle Eindruck, den das Licht auf einen Beobachter macht; allerdings ist die Änderung nicht proportional zu den Verstellstufen. Es kann also beispielsweise der Fall auftreten, dass eine Bedienperson bei einem Verstellen von der ersten Stufe zur zweiten Stufe einen deutlichen Unterschied im Eindruck, den das Licht vermittelt, wahrnimmt, bei einem weiteren Verstellen zur dritten Stufe jedoch einen merklich geringeren oder möglicherweise sogar gar keinen Unterschied im Lichteindruck wahrnimmt. Daher ist es nicht auf einfache Weise möglich, mit einer derartigen Leuchte durch entsprechendes Verstellen ein Licht zu erzeugen, das einen bestimmten gewünschten Lichteindruck vermittelt. Auch erfordert ein derartiges Einstellen im Allgemeinen relativ viel Zeit.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Leuchten bekannt, mit denen – unabhängig von der Farbtemperatur – Licht in unterschiedlichen Farben abgestrahlt werden kann. Üblicherweise haben diese Leuchten drei verschiedenen Lichtquellen, mit denen jeweils Licht einer bestimmten Farbe erzeugt werden kann. Die Helligkeiten der drei Lichtquellen sind dabei unabhängig voneinander einstellbar, so dass sich eine entsprechende Mischung erzeugen lässt. Auf diese Weise kann mit der Leuchte Licht in unterschiedlichen Farben erzeugt werden. Im Allgemeinen können die drei Farben der drei Lichtquellen in der Normfarbtafel (vgl. 2) als drei Farborte angegeben werden, die ein Dreieck in dem zu Grunde liegenden Koordinatensystem aufspannen. Durch die genannte Mischung der drei Lichtquellen kann dann prinzipiell bekanntermaßen ein Licht mit jeder Farbe erzeugt werden, deren Farbort innerhalb dieses Dreiecks liegt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansteuerung einer Leuchte, sowie eine entsprechende Steuervorrichtung und ein entsprechendes Beleuchtungssystem anzugeben, mit der bzw. mit dem die Einstellung auf einen bestimmten gewünschten Lichteindruck erleichtert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine Leuchte vorgesehen, die Licht in unterschiedlichen Farben abstrahlen kann. Das Verfahren weist dabei folgende Schritte a) und b) auf: a) In Abhängigkeit eines ersten Farborts, der eine erste Farbe kennzeichnet, und eines zweiten Farborts, der eine zweite Farbe kennzeichnet, die sich von der ersten Farbe unterscheidet, wird – unter Berücksichtigung der beiden folgenden Bedingungen i) und ii) – ein zu ermittelnder Farbort, der eine weitere Farbe kennzeichnet, ermittelt. Die erste Bedingung i) lautet: Der zu ermittelnde Farbort liegt in einem die Farborte repräsentierenden Koordinatensystem gemeinsam mit dem ersten und dem zweiten Farbort zumindest näherungsweise auf einer vorgegebenen Farbveränderungskurve. Die zweite Bedingung ii) lautet: Der Farbabstand zwischen der ersten und der zweiten Farbe oder ein ganzzahliges Vielfaches dieses Farbabstandes ist zumindest näherungsweise gleich dem Farbabstand zwischen der ersten und der weiteren Farbe oder zwischen der zweiten und der weiteren Farbe. Weiterhin umfasst das Verfahren folgenden Schritt: b) Auf Basis des ermittelten Farborts wird ein Steuersignal erzeugt, welches die Leuchte dazu veranlasst, Licht in der dem ermittelten Farbort entsprechenden weiteren Farbe abzustrahlen.
Mit „Farbabstand" wird hierbei ein subjektiv wahrgenommener Unterschied zwischen zwei Farben, insbesondere zwischen einer ersten Farbe eines ersten Lichts und einer zweiten Farbe eines zweiten Lichts bezeichnet. Da die Farbwahrnehmung, wie erwähnt, einer individuellen Bewertung unterliegt, ist es schwierig bzw. letztlich unmöglich, ein „exaktes" objektives Maß für die Wahrnehmung eines Unterschieds zwischen zwei Farben anzugeben. Im vorliegenden Zusammenhang wird daher mit „Farbabstand" derjenige subjektiv wahrgenommene Unterschied zwischen zwei Farben bezeichnet, der sich bei Zugrundelegung einer „Normfarbsichtigkeit" ergibt, wie sie beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Normalbeobachters festgelegt werden kann.
Mit der Formulierung „zumindest näherungsweise gleich dem Farbabstand" soll vor diesem Hintergrund verstanden werden, dass unter Zugrundelegung einer „Normfarbsichtigkeit" eine Ungenauigkeit festgelegt werden kann, die ein Maß für eine erlaubte Abweichung vom exakten Wert darstellt. Beispielsweise eignet sich hierfür eine entsprechende Angabe in einem sogenannten „gleichabständigen" Farbsystem. Analoges gilt für die Formulierung „zumindest näherungsweise auf einer vorgegebenen Farbveränderungskurve.
Bei der „Farbveränderungskurve" handelt es sich dabei sozusagen um einen Weg in dem entsprechenden Koordinatensystem, der im Allgemeinen nicht zwangsläufig eine Kurve im mathematischen Sinne darstellen muss. Es handelt sich vielmehr um eine vorgegebene gekrümmte oder geradlinige Linie in dem Koordinatensystem.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine Leuchte vorgesehen, die Licht in unterschiedlichen Farben abstrahlen kann. Das Verfahren weist folgende Schritte a) und b) auf: a) In Abhängigkeit eines ersten Farborts, der eine erste Farbe kennzeichnet, und eines vorgegebenen Farbabstandes wird – unter Berücksichtigung der beiden folgenden Bedingungen i) und ii) – ein zu ermittelnder Farbort, der eine weitere Farbe kennzeichnet, ermittelt. Die erste Bedingung i) lautet: Der zu ermittelnde Farbort liegt in einem die Farborte repräsentierenden Koordinatensystem gemeinsam mit dem ersten Farbort zumindest näherungsweise auf einer vorgegebenen Farbveränderungskurve. Die zweite Bedingung ii) lautet: Der Farbabstand zwischen der ersten und der weiteren Farbe ist zumindest näherungsweise gleich dem vorgegebenen Farbabstand oder einem ganzzahligen Vielfachen davon. Das Verfahren weist weiterhin folgenden Schritt b) auf: Auf Basis des ermittelten Farborts wird ein Steuersignal erzeugt, welches die Leuchte dazu veranlasst, Licht in der dem ermittelten Farbort entsprechenden weiteren Farbe abzustrahlen.
Mit einem Verfahren gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung wird es möglich, mit Hilfe einer entsprechenden Leuchte derart „Lichter" in mehreren, unterscheidbaren, diskreten Farben zu erzeugen (gemeint ist also ein erstes Licht einer ersten Farbe, ein zweites Licht einer zweiten Farbe usw.), dass die Unterschiede zwischen diesen Farben als äquidistant oder zumindest näherungsweise äquidistant wahrgenommen werden. Jeder Stufe zwischen zwei, im Sinn der Farbveränderungskurve benachbarter Farben entspricht ein bestimmter, jeweils gleich großer Farbabstand und somit ein gleich großer Unterschied zwischen den Eindrücken, die die unterschiedlich farbigen Lichter bei einem Betrachter hervorrufen.
Beispielsweise kann es sich bei der vorgegebenen Farbveränderungskurve um den Planck'schen Kurvenzug handeln. Vorzugsweise umfasst die Leuchte in diesem Fall drei Leuchtmittel, vorzugsweise LEDs oder Leuchtstofflampen, die in unterschiedlichen Farben leuchten können. Bei den drei Farben kann es sich um Farben handeln, deren korrespondierende Farborte in dem Koordinatensystem ein Dreieck aufspannen, das beispielsweise im Fall der Normfarbtafel 1931 oder eines entsprechenden Koordinatensystems den Weißpunkt umschließt. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Farbveränderungskurve durch den Weißpunkt oder durch einen „Weißbereich" verläuft; dabei soll „Weißbereich" eine (kleine) Umgebung um den Weißpunkt bezeichnen, in der – wiederum auf Grundlage einer Normfarbsichtigkeit – hinsichtlich des Farbeindrucks der Eindruck „Weiß" überwiegt. Dabei kann eine Farbveränderungskurve vorgesehen sein, die – abgesehen von einer Richtungsänderung im „Weißbereich" – geradlinig verläuft. Auf diese Weise lässt sich die Wirkung erzielen, dass eine Leuchte derart angesteuert werden kann, dass sie Licht in einer ersten Farbe ausstrahlt, diese Farbe in gleichmäßigen Schritten mehr und mehr in Weiß übergeht und schließlich in weiteren gleichmäßigen Schritten in eine prinzipiell beliebige andere, zweite Farbe übergeht.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann es sich bei der vorgegebenen Farbveränderungskurve um eine Gerade handeln. In diesem Fall weist die Leuchte vorteilhaft wenigstens zwei Leuchtmittel, vorzugsweise LEDs oder Leuchtstofflampen auf, die in unterschiedlichen Farben leuchten können. In diesem Fall sind grundsätzlich (nur) zwei Leuchtmittel erforderlich, sofern die Farbveränderungskurve derart gewählt ist, dass diese beiden Leuchtmittel in zwei Farben leuchten können, deren korrespondierende Farborte auf der Farbveränderungskurve liegen. Durch entsprechend unterschiedlich gewichtete Helligkeitssteuerung kann dann Licht in jeder Farbe erzeugt werden, deren Farbort auf dieser Farbveränderungskurve liegt.
Weiterhin vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem Schritt eine Reihe von wenigstens drei Farborten festgelegt, für deren drei korrespondierende Farben gilt, dass zwischen jeweils zwei gemäß der Farbveränderungskurve benachbarten Farben jeweils zumindest näherungsweise ein gleich großer Farbabstand vorliegt.
Vorteilhaft wird in diesem Fall eine zeitliche Steuerung der Leuchte derart vorgenommen, dass die zumindest näherungsweise gleich großen Farbabstände in jeweils in zumindest etwa gleichen zeitlichen Abständen durchlaufen werden. Hierdurch wird die Einstellbarkeit weiterhin erleichtert.
Vorteilhaft ist als Koordinatensystem ein Koordinatensystem gewählt, in dem ein geometrischer Abstand zwischen zwei Farborten zumindest näherungsweise ein Maß für einen bestimmten Farbabstand darstellt, beispielsweise ein sogenanntes „gleichabständiges" Farbsystem. Beispielsweise kann hierfür als Koordinatensystem die Darstellung der "CIE-1976-Farbtafel" gewählt sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine in ihrer Farbe veränderbare Leuchte vorgesehen. Die Steuervorrichtung umfasst a) eine Eingabeeinheit zur Eingabe von Eingabegrößen, und b) eine Berechnungseinheit zur Ermittlung einer Reihe von wenigstens drei Farborten, die drei unterschiedliche Farben kennzeichnen, in Abhängigkeit von den Eingabegrößen, wobei die Farborte derart gewählt sind, dass sie in einem letztere repräsentierenden Koordinatensystem zumindest näherungsweise auf einer vorgegebenen Farbveränderungskurve liegen, und dass zwischen jeweils zwei gemäß der Farbveränderungskurve benachbarten Farben jeweils zumindest näherungsweise gleich große Farbabstände vorliegen, und zur Ermittlung von Steuersignalen für die Leuchte, mit deren Hilfe die Leuchte zur Abstrahlung von Licht in den wenigstens drei Farben veranlasst werden kann (gemeint ist also zur Abstrahlung von einem ersten Licht erster Farbe, einem zweiten Licht zweiter Farbe und einem dritten Licht dritter Farbe, wobei diese drei „Lichter" zeitlich nicht überlappen). Weiterhin umfasst die Steuervorrichtung c) eine Übermittlungseinheit zur Übermittlung der Steuersignale an die Leuchte.
Vorteilhaft sind die Eingabegrößen dabei entweder zwei voneinander unterschiedliche Farborte oder ein Farbort und ein Farbabstand.
Vorteilhaft ist dabei die Berechnungseinheit dazu ausgelegt, im Rahmen der Ermittlung der Steuersignale ein erfindungsgemäßes Verfahren zu nutzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Beleuchtungssystem vorgesehen, das eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung aufweist, wobei die Steuervorrichtung mit einer Leuchte verbunden ist, die in ihrer Farbe veränderbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine in ihrer Farbtemperatur veränderbare Leuchte vorgesehen. Das Verfahren weist dabei folgenden Schritt auf: Ermittlung eines Farbtemperatur-Sollwertes in Abhängigkeit von zwei voneinander unterschiedlichen vorgegebenen Farbtemperaturwerten, wobei der Farbtemperatur-Sollwert derart gewählt wird, dass der Farbabstand zwischen den beiden Farben, die den vorgegebenen Farbtemperaturwerten entsprechen oder ein Ganzzahliges Vielfaches dieses Farbabstands, zumindest näherungsweise gleich dem Farbabstand zwischen der Farbe, die einem der beiden vorgegebenen Farbtemperaturwerte entspricht und der Farbe, die dem zu ermittelnden Farbtemperatur-Sollwert entspricht, ist.
Bei diesem Verfahren wird also ein Farbtemperatur-Sollwert in Abhängigkeit von zwei unterschiedlichen vorgegebenen Farbtemperaturwerten, kurz Farbtemperaturen festgelegt. Unter Zuhilfenahme dieses Verfahrens wird ermöglicht, mit einer Leuchte verschiedene Lichtarten einzustellen, wobei sich die Lichtarten jeweils in ihrer Farbtemperatur unterscheiden, und zwar derart, dass die Unterschiede zwischen den Lichtarten als äquidistant oder zumindest näherungsweise äquidistant bezüglich ihrer Farbe wahrgenommen werden. Jeder Stufe entspricht somit ein bestimmter, jeweils gleich großer Farbabstand und somit ein gleich großer Unterschied zwischen den Eindrücken, die die beiden entsprechenden Lichtarten bei einem Betrachter hervorrufen.
Die Erfindung gemäß diesem Aspekt nutzt die Erkenntnis, dass eine bestimmte Differenz zwischen zwei unterschiedlichen Farbtemperaturen kein Maß für den damit einhergehenden Unterschied im Lichteindruck darstellt. Ein geeignetes Maß hierfür ist vielmehr der sogenannte Farbabstand des Lichtes.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine in ihrer Farbtemperatur veränderbare Leuchte vorgesehen. Das Verfahren weist folgenden Schritt auf: Ermittlung eines Farbtemperatur-Sollwertes in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Farbtemperaturwert und einem vorgegebenen Farbabstand, wobei der Farbtemperatur-Sollwert derart gewählt wird, dass der Farbabstand zwischen der Farbe, die dem vorgegebenen Farbtemperaturwert entspricht und der Farbe, die dem zu ermittelnden Farbtemperatur-Sollwert entspricht, zumindest näherungsweise gleich dem vorgegebenen Farbabstand oder einem Ganzzahligen Vielfachen des vorgegebenen Farbabstands ist.
Vorteilhaft umfasst die Leuchte drei Leuchtmittel, die in unterschiedlichen Farben leuchten können. Bei den drei Farben kann es sich insbesondere um drei Farben handeln, die in einer Zusammensetzung bzw. Mischung Weiß ergeben. Beispielsweise kann es ich um die Farben Rot, Grün und Blau handeln.
Vorteilhaft sind die drei Leuchtmittel LEDs oder Leuchtstofflampen.
Vorteilhaft wird in einem weiteren Schritt eine Reihe von wenigstens drei Farbtemperaturwerten festgelegt, für deren drei korrespondierende Farben gilt, dass zwischen jeweils zwei benachbarten Farben jeweils zumindest näherungsweise ein gleich großer Farbabstand vorliegt. Unter korrespondierender Farbe sei in diesem Zusammenhang diejenige Farbe verstanden, in der ein Schwarzkörper mit der entsprechenden Temperatur leuchtet. Dabei kann beispielsweise eine Farbmetrik zu Grunde gelegt werden, die auf einer definierten „Normfarbsichtigkeit" basiert.
Für ein bestimmtes Intervall von Farbtemperaturwerten können die jeweils dazugehörigen Farborte in der Normfarbtafel berechnet werden. Trägt man diese Farborte in das x-y-Diagramm der Normfarbtafel ein, ergibt sich der sogenannte Planck'sche Kurvenzug. Dieser ist in der Darstellung der 2 schematisch eingezeichnet. Dabei sind an einigen Stellen beispielhaft die jeweiligen Farbtemperaturwerte eingetragen. Mit „benachbarten" Farben soll zum Ausdruck gebracht werden, dass diese Farben auf dem Planck'schen Kurvenzug benachbart sind.
Falls der Farbtemperatur-Sollwert in Abhängigkeit von zwei vorgegebenen Farbtemperaturwerten T₁ und T₂ mit T₂ > T₁ ermittelt wird, kann also beispielsweise eine Reihe von drei Farbtemperaturwerten festgelegt werden, wobei die beiden vorgegebenen Farbtemperaturwerte die ersten beiden Werte dieser Reihe darstellen und der ermittelte Farbtemperatur-Sollwert TS den dritten Wert T₃ der Reihe. In diesem Fall lässt sich der Farbtemperatur-Sollwert TS entweder dadurch ermitteln, dass als Farbabstand zwischen TS und T₂ gleich der Farbabstand gewählt wird, der dem Farbabstand zwischen T₁ und T₂ entspricht, oder dadurch, dass der Farbabstand zwischen TS und T₁ gleich dem zweifachen Wert dieses Farbabstandes entspricht.
Durch geeignete Wahl der Anzahl der Farbtemperaturwerte lässt sich sowohl die Abstufungsgenauigkeit, als auch der insgesamt verstellbare Bereich prinzipiell beliebig genau festlegen.
Vorteilhaft wird zur Bestimmung des Zusammenhangs zwischen zwei Farbtemperaturwerten und dem Farbabstand, zwischen den beiden Farben, die den beiden Farbtemperaturwerten entsprechen, das Planck'sche Strahlungsgesetz und die beispielsweise normierten Empfindlichkeiten des menschlichen Auges für rotes, grünes und blaues Licht zu Hilfe genommen. Weiterhin wird ein Farbkoordinatensystem genutzt, in dem ein geometrischer Abstand zwischen zwei Farborten zumindest näherungsweise ein Maß für einen bestimmten Farbabstandwert oder kurz Farbabstand darstellt. Beispielsweise kann hierfür ein Farbkoordinatensystem gewählt werden, das auf einer „Normfarbsichtigkeit" basiert. Ein derartiges Farbsystem wird hier als „gleichabständig" bezeichnet.
Vorteilhaft wird als Farbkoordinatensystem die Diagramm-Darstellung der CIE-1976-Farbtafel genutzt.
Aus den Farbtemperaturwerten der festgelegten Reihe können dann in einem weiteren Schritt in an sich bekannter Weise Steuersignale gebildet werden, mit denen sich die Leuchte derart ansteuern lässt, dass sie Licht der jeweils entsprechenden Farbtemperatur ausstrahlt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum stufenförmigen Verändern der Farbtemperatur von Weisslicht vorgesehen, wobei alle Weisslicht-Werte im zweidimensionalen Farbdiagramm (Normfarbtafel) nach CIE 1931, DIN 5033 auf dem Plank'schen Kurvenzug oder in dessen unmittelbarer Nähe liegen. Dabei wird das Koordinatensystem des Farbdiagramms in ein anderes Koordinatensystem transformiert, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Farbabstände zwischen jeweils zwei Farborten gleichen geometrischen Abstands subjektiv als etwa gleichartige Sprünge wahrgenommen werden.
Vorteilhaft werden dabei die Farbtöne gleichen geometrischen Abstands auf dem Plank'schen Kurvenzug in dem anderen Koordinatensystem dadurch ermittelt, dass – ausgehend von einem ersten Farbort – um diesen ein den Abstand definierender Kreis geschlagen wird, dessen Schnittpunkte mit dem Plank'schen Kurvenzug zwei weitere Farborte ergeben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine in ihrer Farbtemperatur veränderbare Leuchte vorgesehen, die folgendes umfasst: Eine Eingabeeinheit zur Eingabe von Eingabegrößen, eine Berechnungseinheit zur Ermittlung einer Reihe von wenigstens drei Farbtemperaturwerten in Abhängigkeit von den Eingabegrößen, wobei die Farbtemperaturwerte derart gewählt sind, dass sie derart drei Farben entsprechen, dass zwischen jeweils zwei benachbarten Farben jeweils zumindest näherungsweise ein gleich großer Farbabstand vorliegt, und zur Ermittlung von Steuersignalen für die Leuchte, mit deren Hilfe die Leuchte zur Abstrahlung von Licht mit den wenigstens drei Farbtemperaturwerten veranlasst werden kann, sowie eine Übermittlungseinheit zur Übermittlung der Steuersignale an die Leuchte.
Vorteilhaft werden dabei als Eingabegrößen entweder zwei voneinander unterschiedliche Farbtemperaturwerte genutzt oder ein Farbtemperaturwert und ein Farbabstandswert.
Vorteilhaft ist die Berechnungseinheit der Steuervorrichtung dazu ausgelegt, im Rahmen der Ermittlung der Steuersignale ein erfindungsgemäßes Verfahren zu nutzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Beleuchtungssystem vorgesehen, das folgendes aufweist: Eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung mit einer Leuchte verbunden ist, die in ihrer Farbtemperatur veränderbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Anordnung zum stufenförmigen Verändern der Farbtemperatur von Weisslicht vorgesehen, das durch Mischung von Farblicht der Farben Rot, Grün und Blau erzeugt wird. Die Anordnung umfasst mindestens drei Leuchtmittel, von denen jedes Licht einer der drei genannten Farben erzeugt, und eine Steuervorrichtung, die mit den Leuchtmitteln verbunden ist und den Veränderungsstufen entsprechende separate Steuersignale für diese erzeugt. Die von der Steuervorrichtung erzeugten Steuersignale sind dabei solcher Art, dass der Farbabstand des erzeugten Weisslichts von einer Stufe zur anderen zumindest näherungsweise immer gleich groß ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften sollen nunmehr anhand einer detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Figuren der beigefügten Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems,
2 eine vereinfachte Darstellung der Normfarbtafel gemäß CIE, 1931,
3 eine vereinfachte Darstellung der CIE-1976-Farbtafel,
4 eine der 3 entsprechende Darstellung mit einer „Farbveränderungskurve", und
5 eine der 3 entsprechende Darstellung mit einer weiteren „Farbveränderungskurve".
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel die Ansteuerung einer Leuchte, mit der Licht unterschiedlicher Farbtemperatur erzeugt werden kann. In 1 ist sehr schematisch ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems skizziert, das sich zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eignet.
Das Beleuchtungssystem umfasst ein Steuergerät 2 mit einer Steuervorrichtung, eine Steuerleitung 4 und wenigstens ein Lampenbetriebsgerät 5 mit drei Leuchtmitteln 6, 7, 8, die Teil einer Leuchte 9 darstellen. Die Leuchtmittel 6, 7, 8 sind dazu ausgelegt, in Verbindung miteinander Licht mit einer bestimmten Farbtemperatur zu erzeugen. Dazu können als Leuchtmittel 6, 7, 8 beispielsweise drei lichtemittierende Dioden (LEDs) genutzt werden, wobei jede der LEDs Licht einer anderen Farbe ausstrahlen kann, so dass durch geeignete Zusammensatzung Weißlicht einer bestimmten Farbtemperatur entsteht. Beispielsweise können als Farben hierfür Rot, Blau und Grün gewählt werden.
Es ist jedoch ebenso möglich, eine andere Art von Leuchtmitteln 6, 7, 8 vorzusehen, beispielsweise drei Leuchtstofflampen, mit denen – z.B. unter der Verwendung von Farbfiltern – Licht in den entsprechenden Farben erzeugt werden kann.
Mit Hilfe des Steuergerätes 2 können Steuersignale erzeugt werden, mit denen die Leuchte 9 derart angesteuert werden kann, dass sie Licht einer bestimmten Farbtemperatur erzeugt.
Die Steuervorrichtung des Steuergerätes 2 umfasst eine Eingabeeinheit zur Eingabe von Eingabegrößen 1. Bei den Eingabegrößen 1 kann es sich insbesondere um Farbtemperaturwerte T₁, T₂ und/oder um einen Farbabstandswert oder kurz Farbabstand d handeln. Weiterhin umfasst die Steuervorrichtung eine Berechnungseinheit, mit der eine Reihe von wenigstens drei Farbtemperaturwerten T₁, T₂, T₃ berechnet werden kann. Auf diese Berechnung wird weiter unten näher eingegangen. Weiterhin ist die Berechnungseinheit dazu ausgelegt, als Ausgabegrößen Steuersignale zu ermitteln, die dazu geeignet sind, die wenigstens eine Leuchte 9 derart anzusteuern, dass sie Licht mit den wenigstens drei Farbtemperaturwerten T₁, T₂, T₃ erzeugt. Außerdem umfasst die Steuervorrichtung eine Übermittlungseinheit zur Übermittlung der Steuersignale an die Leuchte 9.
Es können für das Beleuchtungssystem beispielsweise zwei oder mehr derartiger Leuchten 9 vorgesehen sein.
Die Steuersignale werden in an sich bekannter Weise zur Ansteuerung der wenigstens einen Leuchte 9 verwendet. Die Steuerleitung 4 kann Bestandteil eines Bus-Systems sein, wobei beispielsweise die DALI-Technik zu Grunde gelegt sein kann (DALI: Digital Adressable Lighting Interface). In dem Lampenbetriebsgerät 5 wird aus dem digitalen Signal, das einen bestimmten Farbtemperaturwert repräsentiert, der entsprechende Stellwert für die Leuchte 9 bzw. die drei Leuchtmittel 6, 7, 8 erzeugt.
Im Folgenden wird näher auf das zentrale Element der Erfindung eingegangen, das im Bereich der Berechnung der wenigstens drei Farbtemperaturwerte T₁, T₂, T₃ zu sehen ist. Hierfür werden im Folgenden zwei Ausführungsbeispiele angegeben:
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass als Eingabegrößen 1 zwei unterschiedliche Farbtemperaturwerte T₁ und T₂ gewählt werden. Aus T₁ und T₂ werden dann zunächst unter Zuhilfenahme des Plank'schen Strahlungsgesetzes die zwei Intensitätsverteilungen I₁(λ) und I₂(λ) in Abhängigkeit der Wellenlänge λ ermittelt, die den jeweils entsprechenden Schwarzkörperstrahlungen entsprechen. I₁(λ) bezeichnet also die Intensitätsverteilung der Strahlung, die ein schwarzer Körper mit der Temperatur T₁ aussendet und I₂(λ) diejenige eines schwarzen Körpers mit der Temperatur T₂. Die Intensitätsvereilung I(λ) der Strahlung eines schwarzen Körpers kann dabei allgemein formuliert bekanntermaßen durch das Planck'sche Strahlungsgesetz in Abhängigkeit von der Temperatur T wie folgt angegeben werden:
Dabei bezeichnet ħ das Planck'sche Wirkungsquantum, c die Lichtgeschwindigkeit und k die Boltzmann-Konstante.
In einem nächsten Schritt wird der Farbeindruck ermittelt, der bei einem normalfarbsichtigen Menschen bei Betrachtung des sichtbaren Anteils der Strahlung mit der Intensitätsverteilung I₁(λ) hervorgerufen wird. Entsprechend wird für I₂(λ) vorgegangen. Hierfür wird allgemein formuliert zunächst die Intensitätsverteilung I(λ) wie folgt mit den Empfindlichkeiten des menschlichen Auges für rotes, grünes und blaues Licht x, y, z gewichtet: X = ∫I(λ)·x(λ)dλ (2) Y = ∫I(λ)·y(λ)dλ (3) Z = ∫I(λ)·z(λ)dλ (4)
Dabei bezeichnen X, Y, und Z die bekannten Normfarbwerte gemäß CIE. Diese stehen über die Gleichungen
mit den Koordinaten u' und v' der „CIE-1976-Farbtafel" in Beziehung. Bei dieser Farbtafel handelt es sich um eine Farbtafel, bei der Farbabstände zumindest näherungsweise den geometrischen Abständen zwischen den entsprechenden Farborten in der Farbtafel entsprechen. Bei der CIE-1976-Farbtafel handelt es sich allgemeiner formuliert um eine „gleichabständige" Farbart-Tafel, auch als CIE-UCS-Farbtafel bezeichnet (UCS: Uniform-Chromaticity-Scale Diagram; CIE 1976).
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es sich bei der CIE-1976-Farbtafel nicht um die einzig mögliche gleichabständige Farbtafel bzw. Farbmetrik handelt. Im Rahmen der Erfindung ist prinzipiell jede andere gleichabständige Farbrepräsentation in analoger Weise anwendbar. Bei dem hier angegebenen Ausführungsbeispiel wird also hierfür rein beispielhaft die CIE-1976-Farbtafel gewählt.
Es wird also mithilfe obiger Gleichungen ein erster Farbort (u'₁, v'₁) der CIE-1976-Farbtafel berechnet, der die Farbe der Schwarzkörperstrahlung bei der Temperatur T₁ beschreibt und analog ein zweiter Farbort (u'₂, v'₂) für die Temperatur T₂.
In einem weiteren Schritt wird dann der Farbabstand d zwischen dem ersten und dem zweiten Farbort berechnet. Da dieser Farbabstand d zumindest näherungsweise proportional zu der geometrischen Distanz zwischen diesen beiden Farborten in der Darstellung der CIE-1976-Farbtafel ist, kann dieser wie folgt aus u'_1,2 und v'_1,2 berechnet werden: d = √(u'₁ – u'₂)² + (v'₁ – v'₂)² (7)
Die Koordinaten u' und v' können als Funktionen der Temperatur T ausgedrückt werden; auch die Funktion v'(u') kann gebildet werden, die sich ergibt, wenn man für T eine Reihe von Farbtemperaturwerten vorgibt. Auf diese Weise erhält man den Plank'schen Kurvenzug, und zwar hier für die CIE-1976-Farbtafel. Für Farbtemperaturen T im Bereich zwischen 1500 K und 10000 K ergibt sich auf diese Weise für v'(u'): v' = 500u'5 – 875u'4 + 610u'3 – 212,5u'2 + 37,2u' – 2,27 (8)
Im Weiteren wird von einem der beiden Farborte, also beispielsweise von dem zweiten Farbort (u'₂, v'₂) ausgegangen und ein dritter Farbort (u'₃, v'₃) berechnet, für den gilt, dass er von dem zweiten Farbort (u'₂, v'₂) den Farbabstand d aufweist und ebenfalls auf dem Planck'schen Kurvenzug liegt, sich jedoch in dem entsprechenden Farbtemperaturwert T₃ von demjenigen Farbtemperaturwert T₁ unterscheidet, der dem ersten Farbort (u'₁, v'₁) entspricht. Aufgrund des quadratischen Zusammenhangs findet sich im Allgemeinen ein derartiger Farbort auf dem Plank'schen Kurvenzug. Es wird also – anschaulich formuliert – in dem u'-v'-Diagramm der CIE-1976-Farbtafel um den zweiten Farbort (u'₂, v'₂), der ja auf dem Plank'schen Kurvenzug liegt, ein Kreis mit dem Farbabstand d geschlagen. Dieser Kreis schneidet den Planck'schen Kurvenzug im Allgemeinen einmal rechts und einmal links der Mitte, also des Farbortes (u'₂, v'₂), wobei ein Schnittpunkt durch den ersten Farbort (u'₁, v'₁) gegeben ist und der zweite Schnittpunkt den neuen, gesuchten Farbort (u'₃, v'₃) darstellt.
Im Weiteren lässt sich dann, wiederum unter Nutzung der oben angegebenen Zusammenhänge von dem dritten Farbort (u'₃, v'₃) auf die dazugehörige Farbtemperatur schließen, die im Folgenden als T₃ bezeichnet wird.
Der Farbtemperaturwert T₃ kann somit als zu ermittelnder „Farbtemperatur-Sollwert" TS bezeichnet werden.
Auf diese Weise ist also eine Reihe von drei Farbtemperaturwerten T₁, T₂, T₃ gebildet worden, für die gilt, dass sie derart drei Farben entsprechen, dass zwischen jeweils zwei auf dem Planck'schen Kurvenzug im u'-v'-Diagramm benachbarten Farben jeweils ein gleichgroßer Farbabstand d vorliegt.
Aus diesen drei Farbtemperaturwerten T₁, T₂, T₃ werden dann in an sich bekannter Weise Steuersignale gebildet, die dazu dienen können, die Leuchte 9 derart anzusteuern, dass sie Licht mit den genannten Farbtemperaturwerten erzeugt.
In analoger Weise lässt sich auch eine Reihe von vier oder noch mehr Farbtemperaturwerten berechnen, so dass im Allgemeinen ein beliebiger Bereich bzw. ein beliebiges Intervall von Farbtemperaturen und dabei eine beliebig genaue Abstufung erzielt werden kann. Ein Beispiel einer derartigen Reihe von sieben Temperaturen T₁, T₂, T₃ ... T₇ ist die Farbtemperatur-Reihe: 2500 K, 2700 K, 3000 K, 3400 K, 4000 K, 4900 K, 6500 K.
Auf diese Weise wird also ermöglicht, eine stufenförmige Einstellbarkeit für eine entsprechende Leuchte vorzusehen, bei der sich beim Verstellen zwischen den einzelnen Stufen der Eindruck des Lichtes jeweils zumindest näherungsweise gleichförmig verändert. Insgesamt kann dadurch also im Vergleich zum Stand der Technik die Einstellbarkeit deutlich erleichtert und beschleunigt werden.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die oben dargestellten Zusammenhänge in der Praxis natürlich verkürzt werden können. Insbesondere kann also ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen der Farbtemperatur T einerseits und den Koordinaten u' und v' andererseits angegeben werden. Die oben gewählte Darstellung wurde lediglich gewählt, um die Zusammenhänge besonders anschaulich zu machen.
Im Folgenden wird als Variante der Fall angeführt, in dem als Eingabegrößen 1 nur ein Farbtemperaturwert T₁ und ein Farbabstandswert d gewählt werden.
Dem Temperaturwert T₁ entspricht nach den oben dargestellten Zusammenhängen ein bestimmter erster Farbort (u'₁, v'₁). Beispielsweise ergibt sich für T₁ = 2000 K der Farbort mit den Koordinaten u'₁ = 0,3050 und v'₁ = 0,3591. Unter Verwendung des fest vorgegebenen Farbabstandes d und mit Hilfe der Gleichungen (7) und (8) kann nun ein zweiter Farbort (u'₂, v'₂) berechnet werden, der den Farbabstand d zu dem ersten Farbort (u'₁, v'₁) aufweist. Für diesen zweiten Farbort (u'₂, v'₂) kann dann, wiederum gemäß den oben dargestellten Zusammenhängen, die dazu gehörige Farbtemperatur T₂ berechnet werden.
Analog kann nun ein weiterer Farbtemperaturwert T₃ ermittelt werden, dessen Abstand von T₂ wiederum dem Farbabstand d entspricht, u.s.w. Durch wiederholte Anwendung dieser Rechenschritte kann also wiederum eine Sequenz von n Farborten (u'₁, v'₁), (u'₂, v'₂), ... (u'_n, v'_n) ermittelt werden, für die gilt, dass der wahrgenommene Farbunterschied, also der Farbabstand d zwischen zwei aufeinander folgenden bzw. benachbarten Farborten jeweils gleich groß ist, und zwar dem Wert d entspricht.
Da die Koordinaten u' und v' wie dargelegt Funktionen der Farbtemperatur T sind, kann dieser Sequenz eine Reihe von Farbtemperaturwerten T₁, T₂, ... T_n zugeordnet werden, für die also gilt, dass deren entsprechende Farben jeweils einen gleich großen Farbabstand d aufweisen.
Mit der Erfindung gemäß dem oben dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird ermöglicht, für eine Leuchte, mit der sich Licht unterschiedlicher Farbtemperaturen erzeugen lässt, eine stufenförmige Einstellbarkeit vorzusehen, und zwar derart, dass sich bei einem Verstellen zwischen den einzelnen Stufen der Eindruck, den das Licht einem Beobachter vermittelt, jeweils zumindest näherungsweise gleichförmig, also proportional zu den Stufen, verändert. Insgesamt kann dadurch also im Vergleich zum Stand der Technik die Einstellbarkeit deutlich erleichtert und beschleunigt, also komfortabler gestaltet werden.
Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrifft die Ansteuerung einer Leuchte 9, die Licht in unterschiedlichen Farben abstrahlen kann. Im Folgenden wird dabei lediglich auf die Unterschiede gegenüber dem oben dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eingegangen. Das Beleuchtungssystem, mit dem ein Verfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden kann, entspricht dabei – sofern im Folgenden nicht anders angegeben – dem in 1 dargestellten System, wobei die drei Leuchtmittel 6, 7, 8 Licht in drei unterschiedlichen Farben erzeugen können. Wie eingangs bereits festgestellt, kann in diesem Fall mit der Leuchte 9 Licht mit einer Farbe erzeugt werden, die in einem entsprechenden Koordinatensystem, insbesondere Farbdiagramm, innerhalb eines Dreiecks durch einen Farbort gekennzeichnet bzw. repräsentiert ist, wobei das Dreieck durch diejenigen drei Farborte aufgespannt wird, die den Farben der drei Leuchtmitteln 6, 7, 8 entsprechen.
Mit Hilfe des Steuergerätes 2 können also Steuersignale erzeugt werden, mit denen die Leuchte 9 derart angesteuert werden kann, dass sie Licht einer bestimmten Farbe erzeugt, die durch einen bestimmten Farbort in einem Farbdiagramm gekennzeichnet werden kann.
Weiterhin im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel kann es sich bei den Eingabegrößen 1 nunmehr insbesondere um Farborte F₁, F₂ und/oder einen Farbabstand d handeln. Die Steuervorrichtung umfasst eine Berechnungseinheit, mit der eine Reihe von wenigstens drei Farborten F₁, F₂, F₃ berechnet werden kann. Weiterhin ist die Berechnungseinheit dazu ausgelegt, als Ausgabegrößen Steuersignale zu ermitteln, die dazu geeignet sind, wenigstens eine Leuchte 9 derart anzusteuern, dass sie Licht in drei unterschiedlichen Farben erzeugt, die den drei unterschiedlichen Farborten F₁, F₂, F₃ entsprechen.
Ausgangspunkt für dieses zweite Ausführungsbeispiel ist eine grundsätzlich frei wählbare Farbveränderungskurve K1 zwischen zwei Farborten F_A und F_E. Dies ist in 4 schematisch eingezeichnet, in der, ebenso wie in 3, eine vereinfachte Darstellung der CIE-1976-Farbtafel skizziert ist. Die beiden Farborte F_A und F_E befinden sich innerhalb eines Farbdreiecks D, das als Eckpunkte drei Farborte hat, welche den drei Farben der drei Leuchtmittel 6, 7, 8 entsprechen. Es sei darauf hingewiesen, dass in der Darstellung der 4 diese drei Eckpunkte lediglich prinzipiell skizziert sind und nicht notwendigerweise Farborten entsprechen, für deren korrespondierende Farben jeweils tatsächlich ein entsprechendes Leuchtmittel existiert.
Die Farbveränderungskurve K1 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als eine Gerade gewählt. Daher lässt sich je nach Lage der Farborte F_A und F_E die Farbveränderungskurve K1 in jedem Fall entweder als v' in Abhängigkeit von u' und/oder als u' in Abhängigkeit von v' im mathematischen Sinne angeben. Die entsprechende mathematische Funktion erlaubt dann eine eindeutige Beschreibung sämtlicher Farborte, die auf K1 liegen.
Es werden nun als Ausgangspunkt zwei Farborte F₁ und F₂ auf der Farbveränderungskurve K1 gewählt, die zwei (empfindungsgemäß) verschiedene Farben kennzeichnen. Beispielsweise kann hierbei F_A oder F_E als F₁ gewählt werden. Unter Berücksichtigung der beiden folgenden Bedingungen wird dann ein – allgemein formuliert „weiterer" Farbort F_X – hier also „dritter" Farbort F₃ ermittelt. Die erste Bedingung lautet, dass der dritte Farbort F₃ auf der Farbveränderungskurve K1 liegt. Die zweite Bedingung lautet, dass der Farbabstand d zwischen F₁ und F₂ gleich dem Farbabstand zwischen F₂ und F₃ ist. Auf diese Weise wird also eine Reihe von drei Farborten festgelegt, für deren drei korrespondierende Farben gilt, dass zwischen jeweils zwei gemäß der Farbveränderungskurve K1 benachbarten Farben jeweils zumindest näherungsweise ein gleich großer Farbabstand d vorliegt.
Rein beispielhaft ist in 4 ein Fall eingezeichnet, in dem fünf Farborte F₁ bis F₅ mit jeweils gleichem Farbabstand d als Reihe von Farborten gebildet ist. Allgemein mathematisch formuliert kann also eine Reihe ⟨F_i⟩ von i Farborten mit i ∊
gebildet werden.
Analog der im ersten Ausführungsbeispiel genannten zweiten Variante lässt sich diese Reihe von Farborten wiederum auf Grundlage (nur) eines vorgegebenen Farbortes (beispielsweise F₁) und eines vorgegebenen Farbabstandes d festlegen.
Die Farbveränderungskurve kann grundsätzlich jede beliebige Form annehmen. Es kann also insbesondere auch eine Linie gewählt werden, die wenigstens einen gekrümmten oder „geknickten" Abschnitt aufweist. Für die Berechnung gilt, dass sich auch in diesem Fall je nach Lage der Farborte F_A und F_E die Farbveränderungskurve in jedem Fall mit ausreichender Genauigkeit im mathematischen Sinne durch eine Funktion v'(u') bzw. u'(v'), oder erforderlichenfalls durch eine aus den beiden letztgenannten Funktionen abschnittsweise zusammengesetzte Funktion beschreiben lässt.
Gemäß einem anderen Beispiel umfasst die Farbveränderungskurve zwei jeweils geradlinige Abschnitte, die einen von Null verschiedenen Winkel einschließen und die an jeweils einem Ende miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstelle liegt dabei im Weißpunkt oder im „Weißbereich" (wie weiter oben festgelegt). Die jeweils anderen Endpunkte der beiden Abschnitte, also unter Verwendung obiger Terminologie die Endpunkte F_A und F_E, liegen an zwei Farborten, die jeweils eine bestimmte Farbe kennzeichnen. Damit ist es möglich eine entsprechende Leuchte derart anzusteuern, dass – ausgehend von Licht einer bestimmten Farbe, die Farbe in gleichmäßigen Schritten soweit verändert wird, dass ein „weißes" Licht entsteht und im Weiteren Verlauf dieses weiße Licht in wiederum gleichmäßigen Abständen in Licht einer zweiten Farbe verändert wird.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass als Farbveränderungskurve wiederum eine Gerade gewählt wird, die jedoch zwei Farborte verbindet, deren korrespondierende Farben durch Licht jeweils eines Leuchtmittels gebildet werden können. In der Darstellung der 5 sind diese beiden Farborte als FL₁ und FL₂ bezeichnet und die entsprechende Farbveränderungskurve als K2. Im Weiteren entspricht das Berechnungsverfahren wieder dem letztgenannten Ausführungsbeispiel. Zu bemerken ist, dass in diesem Fall eine Leuchte 9 vorgesehen werden kann, die lediglich zwei Leuchtmittel aufweist, die in Farben leuchten können, die den Farborten FL₁ und FL₂ entsprechen. Im genannten Beispiel der Farbveränderungskurve K2 kann es sich beispielsweise bei dem ersten Leuchtmittel um eine LED handeln, die Licht der Wellenlänge 480 nm abstrahlt, und bei dem zweiten Leuchtmittel um eine LED, die Licht der Wellenlänge 600 nm abstrahlt.
Für alle oben angegebenen Ausführungsbeispiele besteht eine bevorzugte Möglichkeit mit Blick auf die zeitliche Steuerung der Leuchte 9 darin, dass die Farborte F₁, F₂, F₃ ... der Reihe ⟨F_i⟩ in zumindest näherungsweise gleichen zeitlichen Abständen durchlaufen werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass mit nur einer Bedienungsbewegung zur Bedienung des Steuergerätes die entsprechende Licht-Reihe erzeugt bzw. durchlaufen wird. Es erübrigt sich in diesem Fall, jeden einzelnen Farbschritt individuell zu initiieren. Dies macht somit die Ansteuerung noch komfortabler. Vorteilhaft ist es weiterhin in diesem Fall, wenn das Steuergerät derart ausgelegt ist, dass außerdem der zeitliche Abstand zwischen den einzelnen Farbstufen vorgegeben werden kann.
Mit der Erfindung wird ermöglicht, für eine Leuchte, mit der sich Licht unterschiedlicher Farben oder Farbtemperaturen erzeugen lässt, eine stufenförmige Einstellbarkeit vorzusehen, und zwar derart, dass sich bei einem Verstellen zwischen den einzelnen Stufen der Eindruck, den das Licht einem Beobachter vermittelt, jeweils zumindest näherungsweise gleichförmig, also proportional zu den Stufen, verändert.
Insgesamt kann dadurch also im Vergleich zum Stand der Technik die Einstellbarkeit deutlich erleichtert und beschleunigt, also komfortabler gestaltet werden.

Claims

Verfahren zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine Leuchte (9), die Licht in unterschiedlichen Farben abstrahlen kann, aufweisend folgende Schritte: a) in Abhängigkeit eines ersten Farborts (F₁), der eine erste Farbe kennzeichnet, und eines zweiten Farborts (F₂), der eine zweite Farbe kennzeichnet, die sich von der ersten Farbe unterscheidet, wird – unter Berücksichtigung der beiden folgenden Bedingungen i) und ii) – ein zu ermittelnder Farbort (F_X), der eine weitere Farbe kennzeichnet, ermittelt: i) der zu ermittelnde Farbort (F_X) liegt in einem die Farborte (F₁, F₂, F_X) repräsentierenden Koordinatensystem gemeinsam mit dem ersten und dem zweiten Farbort (F₁, F₂) zumindest näherungsweise auf einer vorgegebenen Farbveränderungskurve (K1), und ii) der Farbabstand (d) zwischen der ersten und der zweiten Farbe oder ein ganzzahliges Vielfaches dieses Farbabstandes (d) ist zumindest näherungsweise gleich dem Farbabstand zwischen der ersten und der weiteren Farbe oder zwischen der zweiten und der weiteren Farbe, und b) auf Basis des ermittelten Farborts (F_X) wird ein Steuersignal erzeugt, welches die Leuchte (9) dazu veranlasst, Licht in der dem ermittelten Farbort (F_X) entsprechenden weiteren Farbe abzustrahlen.
Verfahren zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine Leuchte (9), die Licht in unterschiedlichen Farben abstrahlen kann, aufweisend folgende Schritte: a) in Abhängigkeit eines ersten Farborts (F₁), der eine erste Farbe kennzeichnet, und eines vorgegebenen Farbabstandes (d) wird – unter Berücksichtigung der beiden folgenden Bedingungen i) und ii) – ein zu ermittelnder Farbort (F_X), der eine weitere Farbe kennzeichnet, ermittelt: i) der zu ermittelnde Farbort (F_X) liegt in einem die Farborte (F₁, F_X) repräsentierenden Koordinatensystem gemeinsam mit dem ersten Farbort (F₁) zumindest näherungsweise auf einer vorgegebenen Farbveränderungskurve (K1), und ii) der Farbabstand zwischen der ersten und der weiteren Farbe ist zumindest näherungsweise gleich dem vorgegebenen Farbabstand (d) oder einem ganzzahligen Vielfachen davon, und b) auf Basis des ermittelten Farborts (F_X) wird ein Steuersignal erzeugt, welches die Leuchte (9) dazu veranlasst, Licht in der dem ermittelten Farbort (F_X) entsprechenden weiteren Farbe abzustrahlen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei der vorgegebenen Farbveränderungskurve um den Planck'schen Kurvenzug handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchte (9) drei Leuchtmittel (6, 7, 8), vorzugsweise LEDs oder Leuchtstofflampen umfasst, die in unterschiedlichen Farben leuchten können.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei der vorgegebenen Farbveränderungskurve (K2) um eine Gerade handelt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Leuchte (9) wenigstens zwei Leuchtmittel, vorzugsweise LEDs oder Leuchtstofflampen umfasst, die in unterschiedlichen Farben leuchten können.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem Schritt eine Reihe von wenigstens drei Farborten (F₁, F₂, F₃) festgelegt wird, für deren drei korrespondierende Farben gilt, dass zwischen jeweils zwei gemäß der Farbveränderungskurve benachbarten Farben jeweils zumindest näherungsweise ein gleich großer Farbabstand (d) vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei eine zeitliche Steuerung der Leuchte (9) so vorgenommen wird, dass die zumindest näherungsweise gleich großen Farbabstände (d) in im Wesentlichen gleichen zeitlichen Abständen durchlaufen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Koordinatensystem ein Koordinatensystem gewählt ist, in dem ein geometrischer Abstand zwischen zwei Farborten zumindest näherungsweise ein Maß für einen bestimmten Farbabstand (d) darstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Koordinatensystem die Darstellung der CIE-1976-Farbtafel gewählt ist.
Steuervorrichtung zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine in ihrer Farbe veränderbare Leuchte (9), umfassend: a) eine Eingabeeinheit zur Eingabe von Eingabegrößen (1), b) eine Berechnungseinheit – zur Ermittlung einer Reihe von wenigstens drei Farborten (F₁, F₂, F₃), die drei unterschiedliche Farben kennzeichnen, in Abhängigkeit von den Eingabegrößen (1), wobei die Farborte (F₁, F₂, F₃) derart gewählt sind, dass sie in einem letztere repräsentierenden Koordinatensystem zumindest näherungsweise auf einer vorgegebenen Farbveränderungskurve (K1, K2) liegen, und dass zwischen jeweils zwei gemäß der Farbveränderungskurve (K1, K2) benachbarten Farben jeweils zumindest näherungsweise gleich große Farbabstände (d) vorliegen, und – zur Ermittlung von Steuersignalen für die Leuchte (9), mit deren Hilfe die Leuchte (9) zur Abstrahlung von Licht in den wenigstens drei Farben veranlasst werden kann, sowie c) eine Übermittlungseinheit (4, 5) zur Übermittlung der Steuersignale an die Leuchte (9).
Steuervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Eingabegrößen (1) entweder zwei voneinander unterschiedliche Farborte (F₁, F₂) oder ein Farbort (F₁) und ein Farbabstand (d) sind.
Steuervorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Berechnungseinheit dazu ausgelegt ist, im Rahmen der Ermittlung der Steuersignale ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zu nutzen.
Beleuchtungssystem, aufweisend – eine Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Steuervorrichtung mit einer Leuchte (9) verbunden ist, die in ihrer Farbe veränderbar ist.
Verfahren zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine in ihrer Farbtemperatur veränderbare Leuchte (9), aufweisend folgenden Schritt: – Ermittlung eines Farbtemperatur-Sollwertes (TS) in Abhängigkeit von zwei voneinander unterschiedlichen vorgegebenen Farbtemperaturwerten (T₁, T₂), wobei der Farbtemperatur-Sollwert (TS) derart gewählt wird, dass der Farbabstand (d) zwischen den beiden Farben, die den vorgegebenen Farbtemperaturwerten (T₁, T₂) entsprechen oder ein ganzzahliges Vielfaches dieses Farbabstandes (d), zumindest näherungsweise gleich dem Farbabstand zwischen der Farbe, die einem der beiden vorgegebenen Farbtemperaturwerte (T₁, T₂) entspricht und der Farbe, die dem zu ermittelnden Farbtemperatur-Sollwert (TS) entspricht, ist.
Verfahren zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine in ihrer Farbtemperatur veränderbare Leuchte (9), aufweisend folgenden Schritt: – Ermittlung eines Farbtemperatur-Sollwertes (TS) in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Farbtemperaturwert (T₁) und einem vorgegebenen Farbabstand (d), wobei der Farbtemperatur-Sollwert (TS) derart gewählt wird, dass der Farbabstand (d) zwischen der Farbe, die dem vorgegebenen Farbtemperaturwert (T₁) entspricht und der Farbe, die dem zu ermittelnden Farbtemperatur-Sollwert (TS) entspricht, zumindest näherungsweise gleich dem vorgegebenen Farbabstand (d) oder einem Ganzzahligen Vielfachen des vorgegebenen Farbabstands (d) ist.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Leuchte drei Leuchtmittel (6, 7, 8) umfasst, die in unterschiedlichen Farben leuchten können.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die drei Leuchtmittel (6, 7, 8) LEDs oder Leuchtstofflampen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei in einem weiteren Schritt eine Reihe von wenigstens drei Farbtemperaturwerten (T₁, T₂, T₃) festgelegt wird, für deren drei korrespondierende Farben gilt, dass zwischen jeweils zwei benachbarten Farben jeweils zumindest näherungsweise ein gleich großer Farbabstand (d) vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei zur Bestimmung des Zusammenhangs zwischen zwei Farbtemperaturwerten (T₁, T₂) und dem Farbabstand (d) zwischen den beiden Farben, die den beiden Farbtemperaturwerten (T₁, T₂) entsprechen, unter Zuhilfenahme des Plank'schen Strahlungsgesetzes und der Empfindlichkeiten des menschlichen Auges für rotes, grünes und blaues Licht (x, y, z) ein Koordinatensystem genutzt wird, in dem ein geometrischer Abstand zwischen zwei Farborten zumindest näherungsweise ein Maß für einen bestimmten Farbabstand (d) darstellt.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei als Koordinatensystem die Darstellung der CIE-1976-Farbtafel gewählt wird.
Verfahren zum stufenförmigen Verändern der Farbtemperatur von Weisslicht, wobei alle Weisslicht-Werte im zweidimensionalen Farbdiagramm (Normfarbtafel) nach CIE 1931, DIN 5033 auf dem Plank'schen Kurvenzug oder in dessen unmittelbarer Nähe liegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Koordinatensystem (x, y) des Farbdiagramms in ein anderes Koordinatensystem (u', v') transformiert wird, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Farbabstände zwischen jeweils zwei Farborten gleichen geometrischen Abstands subjektiv als etwa gleichartige Sprünge wahrgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbtöne gleichen geometrischen Abstands auf dem Plank'schen Kurvenzug in dem anderen Koordinatensystem (u', v') dadurch ermittelt werden, dass – ausgehend von einem ersten Farbort – um diesen ein den Abstand definierender Kreis geschlagen wird, dessen Schnittpunkte mit dem Plank'schen Kurvenzug zwei weitere Farborte ergeben.
Steuervorrichtung zum Bereitstellen von Steuersignalen für eine in ihrer Farbtemperatur veränderbare Leuchte (9), umfassend: – eine Eingabeeinheit zur Eingabe von Eingabegrößen (1), – eine Berechnungseinheit zur Ermittlung einer Reihe von wenigstens drei Farbtemperaturwerten (T₁, T₂, T₃) in Abhängigkeit von den Eingabegrößen (1), wobei die Farbtemperaturwerte (T₁, T₂, T₃) derart gewählt sind, dass sie derart drei Farben entsprechen, dass zwischen jeweils zwei benachbarten Farben jeweils zumindest näherungsweise gleich große Farbabstände (d) vorliegen, und zur Ermittlung von Steuersignalen für die Leuchte (9), mit deren Hilfe die Leuchte (9) zur Abstrahlung von Licht mit den wenigstens drei Farbtemperaturwerten veranlasst werden kann, sowie – eine Übermittlungseinheit (4, 5) zur Übermittlung der Steuersignale an die Leuchte (9).
Steuervorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Eingabegrößen entweder zwei voneinander unterschiedliche Farbtemperaturwerte (T₁, T₂) sind oder ein Farbtemperaturwert (T₁) und ein Farbabstandswert (d).
Steuervorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Berechnungseinheit dazu ausgelegt ist, im Rahmen der Ermittlung der Steuersignale ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zu nutzen.
Beleuchtungssystem, aufweisend – eine Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 26, wobei die Steuervorrichtung mit einer Leuchte (9) verbunden ist, die in ihrer Farbtemperatur veränderbar ist.
Anordnung zum stufenförmigen Verändern der Farbtemperatur von Weisslicht, das durch Mischung von Farblicht der Farben Rot, Grün und Blau erzeugt wird, mit mindestens drei Leuchtmittel (6, 7, 8), von denen jede Licht einer der drei genannten Farben erzeugt, und mit einer Steuervorrichtung (2), die mit den Leuchtmitteln (6, 7, 8) verbunden ist und den Veränderungsstufen entsprechende separate Steuersignale für diese erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Steuervorrichtung (2) erzeugten Steuersignale solcher Art sind, dass der Farbabstand (d) des erzeugten Weisslichts von einer Stufe zur anderen zumindest näherungsweise immer gleich groß ist.