Verfahren zur Anpassung der Lichtstärke des Summenlichts an das Aussenlicht

Abstract

 Ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Anpassung der Lichtstärke des Summenlichtes (E_i) eines mit Innen­licht (E_k) und Außenlicht (E_i′) beleuchteten Raumes an das sich mit der Tageszeit ändernde Außenlicht (E_a), bei dem die Lichtstärke des Innenlichtes nach einer vorgegebenen Funktion in Abhängigkeit von einer oder mehreren Führungsgrößen gesteuert wird und die Funktion nach individuellem Empfinden veränderbar ist, soll so ausgestaltet werden, daß verfeinerte Einstellungsmöglichkeiten zur Anpassung der Lichtstärke in einem Raum gegeben sind. Dies wird dadurch erreicht, daß die Funktion durch eine Mehrzahl von unabhängig voneinander einstellbaren Funktionswerten (11) bestimmt wird und daß jeder Funktionswert (11) unabhängig von anderen Funktionswerten (11) veränderbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung der Lichtstärke des Summenlichtes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Verfahren dieser Art finden Anwendung beim Ausgleich von durch wechselndes Außenlicht hervorgerufenen Licht­stärkeschwankungen in einem Raum. Zur Erfassung der Lichtstärke des Außenlichtes wird ein Außenlichtsensor außerhalb des zu beleuchtenden Raumes angeordnet. Eine außenlichtabhängige Steuerung der Lichtstärke des Innenlichtes erfolgt im wesentlichen gegenläufig; bei abnehmendem Außenlicht, wird das Innenlicht des Raumes heller gesteuert.

[0003] In "Journal of the Illuminating Engineering Society, (Winter 1989, Seiten 70-90)" werden ein Verfahren und eine Beleuchtungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens für einen Raum gezeigt. Dort ist ein licht­empfindliches Sensorteil mit einem Steuerteil verbunden, das seinerseits ein Dimmerschaltungsteil steuert. Das Dimmerschaltungsteil steuert in dem Raum angeordnete Lichtquellen, welche einer gedimmten Lichtpegel erzeugen. Das lichtempfindliche Sensorteil ist so angeordnet, daß es den gedimmten Lichtpegel der Lichtquellen nicht erfassen kann. Die Steuerung der Lichtquellen erfolgt gemäß einer linearen gegenläufigen Abhängigkeit des gedimmten Lichtpegels von dem erfaßten Sensorsignal Die Neigung dieser, die Abhängigkeit definierenden Funktion wird durch einen Steigungsfaktor eingestellt.

[0004] Die Einstellung erfolgt bei der Inbetriebnahme der Beleuchtungsanordnung zu einer beliebigen Tageszeit.

[0005] Ein solches Verfahren hat den Nachteil, daß mit der Einstellung der Steigung der linearen Funktion nicht nur der zum Zeitpunkt des Abgleichs vorliegende gedimmte Lichtpegel verändert wird, sondern auch die allen anderen Lichtstärken des Außenlichtes zugeordneten gedimmten Lichtpegel verändert werden.

[0006] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung anzugeben, bei denen verfeinerte Einstellungsmöglichkeiten zur Anpassung der Lichtstärke in einem Raum gegeben sind.

[0007] Die Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Abhängigkeits­funktion durch eine Mehrzahl von unabhängig voneinander einstellbaren Funktionswerten bestimmt wird und daß jeder Funktionswert unabhängig von anderen Funktionswerten veränderbar ist.

[0008] Die Erfindung macht von der Überlegung Gebrauch, daß ein individuelles Beleuchtungsbedürfnis nicht durch Vorgabe eines einzelnen Parameters der Funktion beispielsweise der Steigung oder der parallelen Verschie­bung erfüllt wird, sondern daß dieses nur durch indivi­duelle punkt- oder abschnittsweise Festlegung der Funktion erfüllbar ist.

[0009] Dabei macht sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, daß sich auch eine komplizierte Abhängigkeit der Lichtstärke des Innenlichtes von der Lichtstärke des Außenlichtes, des Summenlichtes oder der Zeit durch relativ wenige unabhängig voneinander festlegbare Funktionswerte definieren läßt. Somit wird bei gleichzei­tiger Bedienungsfreundlichkeit allen individuellen Ausleuchtungswünschen Rechnung getragen.

[0010] Anspruch 6 ist gerichtet auf die Anpassung der struk­turellen Ausleuchtung eines Raumes, die nicht nur außenlichtstärkeabhängig sondern auch tageslichtrichtungs­abhängig sein kann. Hierbei ist erfindungsgemäß die Verteilung der Lichtstärke in dem Raum abhängig vom Tageslicht anpaßbar, so daß eine bestimmte ggf. ungleich­mäßige Lichtverteilung in dem Raum realisiert werden kann.

[0011] Ein in einem Raum anwesender Betrachter nimmt, wie Figur 7 beispielsweise zeigt, die Summe aus Lichtstärke des einfallenden Außenlichtes E′_i und des kunstlich erzeugten Innenlichtes E_k als gesamte Lichtstärke des Summenlichtes E_i wahr. Die in dem Raum anwesende Person kann nun gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 einerseits zu jeder beliebigen Tageszeit und anderer­seits zu jedem beliebigen Lichtverhältnis eine ent­sprechende Lichtstärke des Innenlichtes und damit die Lichtstärke des Summenlichtes. d.h. die Innenhellig­keit wählen, ohne daß sie (die Person) mit der eigent­lichen Funktion der Abhängigkeit selbst belastet wird. Diese Funktion wird erfindungsgemäß durch Wahl einzelner Punkte festgelegt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungs­beispielen näher erläutert.

[0012] Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Anpassung der Lichtstärke des Innenlichtes im Blockschaltbild,

Fig. 2 mögliche Abhängigkeitsfunktionen der Lichtstärke des Innenlichtes von der Lichtstärke des Außen­lichtes,

Fig. 3 spezielle Abhängigkeiten, wie sie zur Vermeidung zu krasser Lichtstärkedifferenzen einsetzbar sind,

Fig. 4 ein individuelles Abhängigkeitsverhältnis der Lichtstärke des Innenlichtes von der Tages­zeit,

Fig. 5 ein durch eine Wertefolge festgelegtes und durch Interpolation vollständig definiertes Abhängigkeitsverhältnis zwischen Lichtstärke des Innenlichtes und Lichtstärke des Außenlichtes,

Fig. 6 ein weiteres Abhängigkeitsverhältnis der Licht­stärke des Innenlichtes von der Lichtstärke des Außenlichtes der Tageszeit oder der Summen­lichtstärke,

Fig. 7 einen Zusammenhang zwischen Lichtstärke des Summenlichtes, Lichtstärke des Innenlichtes und Lichtstärke des Außenlichtes

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit mehreren Außenlichtsensoren und Dimmern bzw. Dimmerschaltungsteilen,

Fig. 9 Prinzipskizze eines von Innenlicht (E_k) und einfallendem Außenlicht (E_i′) beleuchtetem Raumes mit drei Fenstern,

Fig. 10 einen gleichen Raum wie Figur 9 bei verändertem Lichteinfallwinkel,

Fig. 11 dreiminensionale Lichtstärkeverteilung (E_i′ ) in dem Raum von Figur 10.

[0013] Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Außenlichtsensor 1, einem Dimmerschaltungsteil 3 und an diesen anschließbare Lichtquellen 5,6,7. Das Dimmerschaltungsteil 3 weist ein Steuerschaltungsteil 2, einen nicht flüchtigen Schreib-Leserspeicher 8 und mehrere Dimmer 4 auf, von denen zur Erläuterung der Wirkungsweise nur einer gezeigt ist. In einem Raum können mehrere Beleuchtungseinheiten vorgesehen werden, von denen jede nach einer unterschiedlichen Funktion vom Außenlicht (gemeinsamer Außenlichtsensor) gesteuert wird. Die unterschiedlichen Funktionen sind in dem vorzugsweise gemeinsamen Schreib-Lesespeicher 8 gespeichert. Der Außenlichtsensor 1 gibt ein licht­stärkeabhängiges Steuersignal an das Steuerschaltungsteil 2 ab, das seinerseits gemäß festgelegter Werte 11 im Speicher 8 ein vorbestimmtes Phasenanschnitt­steuerungssignal an den Dimmer 4 abgibt, wodurch die Lichtstärke der Lichtquellen 5,6,7 eingestellt wird. Als Lichtquellen können beispielsweise Glühfadenlampen 5, Gasentladungslampen 6 oder Lichtbogenlampen 7 Verwen­dung finden. Im Falle der Gasentladungslampen 6 werden statt der Phasenanschnitt-Dimmer (über α ) z.B. EVGs (elektronische Vorschaltgeräte) eingesetzt, deren Dimmfunktion über die Variation ihrer Ausgangsfrequenz und/oder ihres Ausgangs-Tastverhältnisses veränderbar ist.

[0014] Figur 2 zeigt mit dem Kurvenverlauf a) eine linear fallende Lichtstärke des Innenlichtes bei steigender Lichtstärke des Außenlichtes. Ein in dem Raum, d.h. innen, anwesender Betrachter nimmt nun, wie bereits anhand von Fig. 7 erläutert, die Summe aus Innenlicht­stärke E_k und einem, je nach Anordnung und Größe der lichtdurchlässigen Flächen in diesem Raum, mehr oder weniger großen Bruchteil E_i′ der Lichtstärke des Außenlichtes E_a wahr. Je nach individuellem Empfinden kann eine in dem Raum anwesende Person durch Anpassung der Steigung oder Verschiebung der Funktion a) in E_k oder in E_a-Richtung eine Summenlichtstärke E_i einstellen, die beispielsweise konstant ist. Wird ein Lichtstärkeverlauf des Innenlichtes gemäß Kurve c) gewählt, so gibt es bei steigender Außenhelligkeit E_a auch einen Bereich in dem die Lichtstärke des Innen­lichtes E_k näherungsweise proportional (mitläufig) zur Lichtstärke des Außenlichtes E_a ist. So wird es möglich, trotz steigender Lichtstärke des Außenlichtes die Lichtstärke des Innenlichtes E_k zu vergrößern und den Kontrast, dh. die Lichtstärkedifferenz zwischen innen und außen zu vermindern. Dieses ist wünschenswert zur Vermeidung von Silhouetten, wenn man gegen eine Fensterseite einen Gegenstand oder eine Person aus der Tiefe des Raumes betrachtet. Die an den Funktionen a),b),c),c1),c2),c3) angezeichneten Doppelpfeile kenn­zeichnen eine Verschiebe- und Änderungsmöglichkeit zur Anpassung erwünschter Funktionsverläufe. Werden individuell und unabhängig voneinander einzelne Punkte des Funktionsverlaufes c) oder der Funktionsverläufe c1 ), c2) oder c3) festgelegt und im Speicher 8 abgelegt, so ist eine präzise Wiederholgenauigkeit einer einmal definierten Funktion möglich.

[0015] Die in den Figuren 2, 3 und 6 dargestellte Funktionsver­läufe sind stetig und kontinuierlich gezeichnet, eine punktweise Abspeicherung und lückenlose Definition würde unendlich viele Punkte erfordern. Wird nun gemäß Figur 5 ein erwünschtes Abhängigkeitsverhältnis durch eine endliche Anzahl von Werten 11 fest, gelegt, so legt eine vorher zu bestimmende Interpolation fest wie der die Lichtstärke steuerende kontinuierliche Funktionsverlauf erzeugt wird.

[0016] In Figur 5 sind beispielsweise acht Punkte definiert, die mit einer linearen Interpolation zu der Funktion c5) und bei stufenförmiger Interpolation zu der Funktion c4) führen. Auch sind quadratische Interpolationsmöglich­keiten zum Ausgleich von Unstetigkeitsstellen im Fun­ktionsverlauf möglich. Die im Speicher 8 befindlichen Werte 11 werden abhängig von dem Steuersignal des Tageslichtsensors 1 von dem Steuerschaltungsteil 2 ausgelesen und ein entsprechendes Netzspannungs-Phasenan­schnittwinkelsignal an den Dimmer 4 abgegeben, welches die beispielsweise nach der c5)-Funktion vorgegebene Lichtstärke des Innenlichtes einstellt. Hat das Außenlicht eine Lichtstärke, die zwischen vorgegebenen Werten 11 liegt, so liest das Steuerschaltungsteil 2 die beiden benachbarten Werte aus dem Speicher 8 und bestimmt gemäß der eingestellten Interpolation den erwünschten Lichtstärkewert E_k.

[0017] Figur 4 zeigt einen Lichtstärke-Funktionsverlauf in Abhängigkeit von der Tageszeit. Auch hierbei sind Lichtstärke des Innenlichtes E_k und die Zeitpunkte, zu denen die gewünschten und vorab eingestellten Licht­stärken des Innenlichtes eingeschaltet werden an der stufenförmigen Funktion erkenntlich. Ein in einem Raum befindlicher Beobachter hat nun den optischen Eindruck aus durch Glasflächen einfallendem Außenlicht und dem zeitabhängig gesteuerten Lampenlicht. Für einen ganz bestimmten Tag und ein vorgegebenes Witterungs­verhältnis entsteht dabei die individuell erwünschte Raumhelligkeit bzw. -lichtstärke.

[0018] Figur 6 zeigt einen Sonderfall eines Lichtstärkever­laufes E_kdes Innenlichtes mit konstantem Minimum. Ein solcher Lichtstärkeverlauf wäre, wie eingezeichnet, bei linearer Interpolation bereits zufriedenstellend mit fünf Werten 12 näherbar.

[0019] Weiter verbesserte Einstellmöglichkeiten erhält man durch Kombination des Verfahrens nach Fig. 4 (Zeit­steuerung) und der Lichtstärkesteuerung nach Fig. 5, Funktion c5).

[0020] Hierbei wird die Lampenlichtstärke im Grunde (Grobein­stellung) zeitabhängig gesteuert, d.h. gewissen Tages­zeiten werden Grundlichtstärken zugeordnet, die Feinan­passung in Richtung der Doppelpfeile von Fig. 4 wird von der Lichtstärke des Außenlichtes gesteuert. Die beiden Abhängigkeiten können vertauscht werden, die Grundlichtstärke wird außenlichtabhängig vorgegeben, zeitabhängig findet der Feineinfluß auf die Lichtstärke E_k statt. Es ergibt sich so eine vereinfachte Einfluß­möglichkeit einer Bedienungsperson.

[0021] Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Außenlichtsensor 1-1, einem Dimmer­schaltungsteil 3 und mehreren an diesen anschließbare Lichtquellen 5-1, 5-2, 5-3 und 5-4. Das Dimmerschaltungs­teil 3 weist einen Steuerschaltungsteil 2, einen nicht-­flüchtigen Schreib-Lesespeicher 8 und mehrere Dimmer 4-1, 4-2, 4-3 und 4-4 auf. Dem Steuerschaltungsteil 2 ist ein von dem Außenlichtsensor 1-1 abgegebenes Steuersignal zugeführt und jede anschließbare Lichtquelle, beispielsweise 5-4, wird von je einem Dimmer, beispiels­ weise 4-4, angesteuert. Das Steuerschaltungsteil 2 ist hier einteilig ausgeführt, kann jedoch für die Ansteuerung der vier Dimmer 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 vierteilig ausgeführt werden; diese vier Steuerschaltungsteile werden dann von einem einzigen Außenlichtsensor 1-1 eingangsparallel angesteuert. Ferner können auch mehrere Dimmerschaltungsteile 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4 zur Ansteue­rung jeweils eines Innenlichterzeugers gemäß Figur 1 eingesetzt werden, wobei das dort von dem Außenlichtsensor 1 abgegebene Steuersignal den mehreren Dimmerschaltungs­teilen eingangsparallel zugeführt wird. Es versteht sich, daß die Beschränkung auf vier Dimmer bzw. vier Dimmerschaltungsteile hier nur beispielshaften Charakter aufweist, es kann jede beliebige Anzahl von Dimmerschal­tungsteilen bzw. Dimmern mit einer entsprechenden Anzahl von Innenlichterzeugern eingesetzt werden.

[0022] Der nicht-flüchtige Schreib-Lesespeicher 8 enthält eine Vielzahl von Werten 11,12, die mehrere unabhängig voneinander änderbare Funktionen c1, c2, c2, c4, c5 festlegen. Abhängig von dem Steuersignal, das der Außenlichtsensor 1-1 abgibt und welches dem (oder den) Steuerschaltungsteil (en) 2, 2-1, 2-2, 2-3, und 2-4 zugeführt wird, werden abhängig von vier durch die Vielzahl von Werten 11, 12 definierten unterschied lichen Funktionen den vier Dimmern 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 unterschiedliche vorbestimmte Phasenanschnitt-Steue­rungssignale zugeführt. Die unterschiedlichen Funktio­nen für die Steuerung der jeweiligen Dimmer bzw. Innen­lichterzeuger sind gemeinsam in dem einen nicht-flüchtigen Schreib-Lesespeicher 8 gespeichert.

[0023] Die mehreren Funktionen (hier sind vier angenommen) erlauben die unabhängige Steuerung der in einem Raum an unterschiedlichen Orten anbringbaren Innenlichterzeuger 5-1, 5-2, 5-3 bzw. 5-4. Alle die Dimmer 4-1, 4-2, 4-3 bzw. 4-4 steuernden Steuerschaltungsteile 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 empfangen das gleiche lichtstärkeabhängige Signal des Außenlichtsensors 1-1. So ist es möglich, die Lichtstärkeverteilung in einem Raum individuell zu gestalten, d.h. nicht nur gemeinsam als bloße Funktion der Helligkeit, sondern beispielsweise gestaffelt nach der Raumtiefe. Besonders krasse Helligkeitsunter­schiede innerhalb eines Raumes können auf diese Weise durch unterschiedliche Steuerfunktionen mit jeweiligem zugeordneten Innenlichterzeuger an individuell festzu­legenden Orten des Raumes ausgeglichen werden.

[0024] Eine Variante des Ausführungsbeispiels von Figur 8 liegt nun darin, daß statt des einen Außenlichtsensors 1-1 mehrere Außenlichtsensoren, im vorliegenden Fall vier Außenlichtsensoren 1-1, 1-2, 1-3 und 1-4, die vier Steuerschaltungsteile 2-1, 2-2, 2-3 bzw. 2-4 steuern. Hierbei steuert jeweils ein Außenlichtsensor, beispielweise 1-2, einem Steuerschattungsteil, beispeils­weise 2-2. Eine solche mehrdimensionale Anordnung ist ebenfalls durch mehrere unterschiedliche Dimmerschal­tungsteile 3-1, 3-2, 3-3 bzw 3-4 realisierbar. Dann wird jeweils ein Dimmerschaltungsteil , beispielsweise 3-1 von einem Außenlichtsensor, biespeilweise 1-1 angesteuert. In einer solchen Anordnung ist es möglich das Innenlicht nicht nur außenhelligkeitsabhängig zu variieren, sondern auch außenlichtrichtungsabhängig, d.h. abhängig von der Himmelsrichtung oder der Steilheit des auf die Außenlichtsensoren treffendes Außenlichtes, zu beeinflußen.

[0025] Die Beeinflussung der Lichtstärke des Innenlichts durch die Schaltungsanordnung gemäß Figur 8 kann auf gleiche Art und Weise erfolgen, wie es beispielsweise in Figur 5 gezeigt wurde. Für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurden zur besseren Verständlich­keit die im Dimmer 4 auftretenden Nichtlinearitäten, d.h. die Abhängigkeit der Lichtstärke des Innenlichtpegels von dem Zündwinkel α (Netzspannungs-Phasenanschnitt­winkel) des Dimmers oder der Ausgangsfrequenz eines elektronischen Vorschaltgerätes (EVG) nicht schwerpunkt­mäßig erwähnt. Diese sind jedoch bei der Berechnung, Abspeicherung und Änderung von Lichtstärkewerten im Speicher 8 von dem Steuerschaltungsteil 2 berücksichtigt.

[0026] Zur Verdeutlichung des Prinzips der Raumausleuchtung, wie es mit einer Schaltungsanordnung gemäß Figur 8 möglich ist, zeigen die Figuren 9 und 10 jeweils denselben Raum, welcher Fenster F1, F2 und F3 aufweist, durch welche Außenlicht E_a in den genannten Raum einfallen kann E_i ′. Gleichzeitig sind Himmelsrichtungen angezeigt. Die Fenster F1 und F2 befinden sich auf der Ost-Seite, das Fenster F3 befindet sich auf der Süd-Seite. Im Raum sind sechs Innenlichterzeuger (Kunstlichterzeuger) 6-5, 6-6, 6-7, 6-8, 6-9 und 6-10 in symmetrischer Anordnung an der Raumdecke befestigt. Beispielhaft ist in Figur 9 im Südost-Eck ein Paar von Sensoren 1-5 und 1-6 angeordnet, mittels welchen sowohl die Außenlichtstärke E_a als auch seine Richtung erfaßt werden kann. Im Südwest-Eck ist ein x/y-Koordinatensystem eingezeichnet, welches die Ortsabhängigkeit im Raum verdeutlicht und mit dem x/y-Koordinatensystem der Figur 11 korrespondiert. Für die in Figur 8 gezeigte Schaltungsanordnung sind somit sechs unabhängig voneinan­der steuerbare Dimmerschaltungsteile 4-5, 4-6, .... 4-10 vorzusehen. Werden, wie in Figur 9 gezeigt, zwei unab­hängige Außenlichtsensoren 1-5, 1-6, wovon der zuerst genannte in Ost-Richtung und der zuletzt genannte in Süd-Richtung orientiert ist, vorgesehen, so kann für die sechs Dimmerschaltungsteile 4 ein gemeinsames Steuerschaltungsteil 2 vorgesehen werden, welches abhängig von der Außenlichtrichtung und der Außenlicht­helligkeit E_a Helligkeitswerte E_k aus dem Speicher 8 jeweils individuell den sechs Dimmerschaltungsteilen zuführt.

[0027] Beispielhaft sind in den Figuren 9 und 10 Gasentladungs­lampen 6 gezeigt, wie sie vorzugsweise für deckenmontierte Einzelbeleuchtungen oder Lichtbandanwendungen mit frequenzgesteuerten elektronischen Vorschaltgeräten (EVG) Einsatz finden.

[0028] Wird zunächst kein Kunstlicht E_k erzeugt, so fällt durch die beiden Fenster F1 und F2 das von Osten ein­fallende - durch die Fensteröffnung begrenzte - Außen­licht. Dieses einfallende Außenlicht E_i′ beleuchtet im Raum nun jahreszeitabhängig und tageszeitabhängig unterschiedliche Segmente. Wünscht man für einem Raum, beispielsweise einen Büroraum oder einen Sitzungssaal eine gleichmäßige Beleuchtung, so verblieb bisher nur die Möglichkeit, die Fenster zu schließen und eine vollständig künstliche Beleuchtung E_k vorzusehen. Nur auf diese Weise konnte bisher eine gleichmäßige Ausleuchtung erzielt werden.

[0029] Bei Anwendung der Schaltung gemäß Figur 8 mit den beispielhaft dargestellten sechs individuell steuerbaren Innenlichterzeugern 6-5, ... 6-10 kann nun außenlicht­stärkeabhängig und außenlichtrichtungsabhängig eine zusätzliche Innenlichtbeleuchtung (Kunstlicht) E_k(x,y) im Raum erzeugt werden, der gerade in Amplitude E_k und Ortsabhängigkeit x,y so gewählt ist, daß er das jeweilige Komplement zu dem einfallenden Licht E_i′ bildet.

[0030] In Figur 9 wäre bei dem eingezeichneten Lichteinfall beispielsweise die Lampe 6-6 und die Lampe 6-9 einzuschal­ten oder in ihrer Helligkeit verstärkt zu werden, die verbleibenden vier Lampen könnten abgeschaltet oder auf einen niedrigeren Helligkeitswert herunterge­regelt (gedimmt) werden. Dieses ermöglicht eine gleich­mäßige tageszeit- und jahreszeitunabhängige Raumbeleuch­tung E_i (x,y) und spart gleichzeitig Energie.

[0031] Hat, wie Figur 10 zeigt, der Lichteinfall sich derart verlagert, daß nunmehr aus Süden einfallendes Licht den Raum durch das Fenster F3 von außen beleuchtet, so sind andere Innenlichterzeuger zur Angleichung der Raumhelligkeit einzuschalten oder in ihrer Helligkeit zu steigern. Dies sind in dem gezeigten Beispiel die Lichterzeuger 6-5, 6-6 und 6-7, die verbleibenden drei Lichterzeuger könnten, wie zuvor erwähnt, abgeschal­tet oder heruntergedimmt werden. Je höher die Anzahl der unabhängig voneinander dimmbaren Kunstlichterzeuger 5,6, desto gleichmäßiger kann die gesamte Raumhelligkeit E_i (x,y) nivelliert werden.

[0032] Figur 11 zeigt für das Beispiel der figur 10 die Ortsab­hängigkeit der Raumhelligkeit E_i′(x,y). Die dabei eingezeichnete Himmelsrichtung bildet die Orientierung derart, daß das Maximum der Innenlichtstärke E_i′ an dem Fenster F3 liegt und zum Rauminneren diese Lichtstärke sowohl seitlich als auch in die Raumtiefe abfällt. Figur 11 zeigt so die ortsabhängige Innenlichtstärke als gekrümmte Kennfläche. Wünscht man die zuvor erwähnte konstante Raumhelligkeit E_i (x,y), welche im wesentlichen ortsunabhängig ist und somit einen gleichen Lichtpegel an jedem Ort des Raumes gewährleistet, so muß mittels der im Raum angeordneten Innenlichterzeuger, die ortsab­hängige Differenz zwischen E_i (x,y) und E_i′(x,y) aufge­bracht werden. Dies ist bildlich anhand von Figur 11 derart vorstellbar, daß der Freiraum zwischen der (vorgegebenen) E_i-Kennfläche oder -Ebene (Lichtstärkever­teilung) und der einfallenden Außenlichtstärkeverteilung E_i′ durch eine ortsabhängige Kunstlichtstärkeverteilung E_k(x,y) ergänzt wird. Je mehr Innenlichterzeuger vorge­sehen sind und je genauer sowohl die Außenlichthelligkeit als auch die Außenlichtrichtung feststellbar und meßbar ist, desto genauer kann das einfallende Außenlicht durch das ortsabhängige Kunstlicht zur gesamten Innen­lichtstärke (Lichtpegel ) ergänzt werden. Hierbei ist die Steuerschaltung gemäß Figur 8 von großem Wert, da nicht nur Lichterzeuger ein- und ausgeschaltet werden können, sondern auch beliebige Zwischenpegel von Lichtstärken ortsabhängig erzeugbar sind.

[0033] Die für die Ergänzung des einfallenden Außenlichts notwendige Kunstlichtstärkeverteilung E_k(x,y) kann durch punktweise Vorgabe festgelegt werden. Mehrere Funktionswerte 11, die, wie an Figur 5 erläutert, auch Steuerkennlinien (Funktionen) festlegen können, legen im vorliegenden Fall Steuerflächen (Kennflächen) werden.

[0034] Jeder Dimmerschaltungsteil 4-5, 4-6 , ....., 4-10, welcher einen der gezeigten Innenlichterzeuger steuert, erhält von einem Steuerschaltungsteil 2 individuell seine (Lichtstärke)-Führungsgröße. Diese kann auch ein Phasenanschnittwinkel α sein, wenn Glühlampen mit vorgeschalteten Dimmern eingesetzt werden. Die jeweilige individuelle Führungsgröße wird beispielsweise aus dem einfallenden Licht auf die zwei dargestellten Außenlichtsensoren 1-5 und 1-6 berechnet. Es können auch mehrere Sensoren Anwendung finden. Bei Einsatz von mehreren Außenlichtsensoren wird jedem Außenlichtsen­sor ein begrenzter Winkel bereich zugeordnet, innerhalb dessen er (außenlichtrichtungsabhängig) die Lichtstärke erfaßt. Die jeweiligen erfaßten Winkelbereiche pro Sensor schließen sich direkt oder geringfügig überlappend aneinander an, so daß eine 270°-Erfassung (ausschließlich Nord) gewonnen wird.

[0035] Weiterhin kann mit den erfaßten Azimut-Winkelbereichen auch der Elevations-Winkel einbezogen werden, dies entspricht der jahreszeitabhängigen Steilheit des Lichteinfalls. Bei vollständigen Fensterfronten verändert sich hierbei die Tiefe des einfallenden Lichtes, dies kann durch die Steuerung gemäß Figur 8 kompensiert werden.

[0036] Eine weitere Möglichkeit zur Steuerung der individuellen Innenlichterzeuger 6-5, ... kann erreicht werden, wenn jedem dieser Innenlichterzeuger eine individuelle Steuerkennfläche (Kunstlichtstärkeverteilung) E_k(x,y) zugeordnet ist. Diese sind in dem gemeinsamen Speicher 8 jeweils durch Stützpunkte (Amplitudenwerte) 11 für jeden Innenlichterzeuger individuell definiert. Abhängig von vorzugsweise zwei (Ost, Süd) Außenlichtsensoren bzw. deren Lichtstärkesignale wird ein Lichtstärkewert für jeden Innenlichterzeuger individuell anhand seiner charakteristischen Kennfläche ermittelt und dem jeweiligen Dimmerschaltungsteil 4 als Phasenwinkel, Frequenzwert oder Leuchtstärke-Sollwert übermittelt. Die jeweiligen individuellen Kennflächen bilden somit zweidimensionale (gekrümmte) Leuchtstärkeverteilungen, die durch Verändern ihrer Stützwerte 11 beliebig an Raumgegebenheiten und Fenstergrößen oder -anzahl anpaßbar sind. Bereits wenige Stützstellen 11 (Amplitudenwerte) sind ausreichend für die Definition einer zweidimensionalen Kennfläche, wenn die eingangs erläuterte Interpolation zwischen den diskreten Stützstellen herangezogen wird.

[0037] Zuvor war für Büroräume oder Großraumbüros eine im wesentlichen konstante (gesamte) Innenlichtstärkevertei­lung E_i (x,y) als vorteilhaft erwähnt. Neben einem solchermaßen konstanten Gesamtlichtpegel kann es für bestimmte Räume auch von Vorteil sein, die Lichtstärke ortsabhängig (raumkoordinatenabhängig) zu wählen, bzw. vorzugeben. Dies ist dann von Vorteil, wenn bestimmte Bereiche eines Raumes grundsätzlich kein oder nur wenig Licht erhalten sollen, während andere Bereiche, beispielsweise Arbeitsbereiche, höheren Lichtanteil erhalten sollen. Dies bildet ein raumindividuelles Lichtstärkeprofil, das raumkoordinatenabhängig ist. Auch hier wird durch die Schaltungsanordnung gemäß Figur 8 eine Kompensation der Außenlichteinflüsse erzielt.

[0038] Die in Figur 9 eingezeichneten zwei Außenlichtsensoren 1-5 und 1-6, sind dort nur beispielhaft in der Südost-Ecke des Gebäudes oder Raumes angeordnet, auch andere An­bringungsmöglichkeiten sowie eine gemeinsame Montage auf einem Dach eines Gebäudes sind für die Erfindung anwendbar.

Ansprüche

1. Verfahren zur Anpassung der Lichtstärke des Summen­lichtes (E_i) eines mit Innenlicht (E_k) und Außenlicht (E′ _i) beleuchteten Raumes an das sich mit der Tageszeit ändernde Außenlicht (E_a), bei dem die Lichtstärke des Innenlichtes (E_k) nach einer vorgegebenen Funktion (a,b,c,c4,c5) in Abhängigkeit von einer oder mehreren Führungsgrößen gesteuert wird und die Funktion (a,b,c,C4,C5) nach individuellem Empfinden veränderbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Funktion (a,b,c,C4,C5) durch eine Mehrzahl von unabhängig voneinander einstellbaren Funktionswer­ten (11) bestimmt wird und daß jeder Funktionswert (11) unabhängig von anderen Funktionswerten (11) veränderbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Werte zwischen zwei eingestellten Funktions­werten (11) durch Interpolation gewonnen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Interpolation stufenförmig (c4) oder linear (c5) erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die unabhängig voneinander eingestellten Funktions­werte (11) einzeln, unabhängig voneinander abrufbar, löschbar oder ggf. nach Änderung wieder speicherbar sind.

5. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungsgröße das Außenlicht (E_a), das Summenlicht (E_i), die Tageszeit (t) oder eine Kombina­tion dieser ist.

6. Schaltungsanordnung insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorherstehenden An­sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein oder mehrere, vorzugweise zwei, unabhängige Außenlichtsensor(en) (1) mit einem oder mehreren unabhängigen Dimmerschaltungsteil(en) (3) verbunden ist (sind), welche mehrere unabhängige, an unterschied­lichen Orten (x,y) im Raum angeordnete Innenlicht­erzeuger (5,6;6-5,6-6,6-7...6-10) so steuern, daß die Ausleuchtung des Raumes abhängig von dem Lichtein­fall des Außenlichts (E_a) auf die Außenlichtsensoren (1) veränderbar ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein einziger Außenlichtsensor (1,1-1) mehrere Dimmer (4; 4-1, 4-2, 4-3, 4-4) über ein oder mehrere Steuerschaltungsteile (2; 2-1, 2-2, 2-3, 2-4) abhängig von mehreren unterschiedlichen Steuerfunktionen (c1, c2, c3, c4, c5) so steuert, daß jeweils eine der mehreren unabhängigen Innenlichterzeuger (5; 5-1, 5-2, 5-3, 5-4) von jeweils einer der mehreren unterschiedlichen Steuerfunktionen (c1, c2, c3, c4, c5) beeinflußbar ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Lichteinfall des Außenlichts auf den Außen­lichtsensor (1; 1-1) die Helligkeit des Außenlichtes (E_a) ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Außenlichtsensoren (1; 1-1, 1-2, 1-3, 1-4) mehrere Dimmer (4; 4-1, 4-2, 4-3, 4-4) über mehmere Steuerschaltungsteile (2; 2-1, 2-2, 2-3, 2-4) abhängig von mehreren unterschiedlichen Steuer­funktionen (c1, c2, c3, c4, c5) so steuern, daß jeweils eine der mehreren unabhängigen Innenlichter­zeuger (5; 5-1, 5-2, 5-3, 5-4) von jeweils einer der mehreren unterschiedlichen Steuerfunktionen (c1, c2, c3, c4, c5) beeinflußbar ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Lichteinfall des Außenlichtes (E_a) auf die mehreren Außenlichtsensoren (1; 1-1, 1-2, 1-3, 1-4) die Helligkeit (E_a) (außenlichtstärkeab­hängig) und die Richtung (außenlichtrichtungsabhängig) des Außenlichtes (E_a) ist, womit die Ausleuchtung eines Raumes als ortsabhängige (x,y) (gesamte) Innenlichtstärke oder -amplitude (E_i′(x,y) veränder­bar ist.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mehreren Steuerfunktionen (c1, c2, c3, c4, c5) in einem gemeinsamen Schreib-Lesespeicher (8) vorliegen und unabhängig voneinander durch eine Mehrzahl unabhängig voneinander einstellbarer Funktionswerte (11,12) bestimmt sind.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß für einen in seiner Fläche auszuleuchtenden Raum (x,y) eine Lichtstärkeverteilung (E_i (x,y)) flächendeckend einstellbar ist, deren ortsabhängige (x,y) Amplitude (E_i) an jedem Ort des Raumes eine Solllichtstärke festlegt,
daß die an unterschiedlichen Orten im Raum (x,y) angeordneten Innenlicht- oder Kunstlichterzeuger (5,6;6-5,6-6,...6-10) flächenmäßig, schwerpunktmäßig oder punktuell eine Kunstlichtstärkeverteilung (E_k)(x,y)) erzeugen, deren ortsabhängige (x,y) Amplitude (E_k) an jedem Ort des Raumes (x,y) eine Kunstlichtstärke festlegt,
wobei die Lichterzeuger (5,6;...) so gesteuert werden, daß die Addition der Lichtstärken von ortabhängigem Außenlichteinfall (E_i′(x,y)) und Kunstlichtstärkeverteilung (E_i′(x,y)) im wesentlichen außenlichtstärke- und zeitunabhängig die Lichtstärke­verteilung (E_i(x,y)) ergibt.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtstärkeverteilung (E_i(x,y)) im wesent­lichen ortsunabhängig ist, wobei ihre vorgebbare Amplitude (E_i′) den gesamten Innenlichtpegel der sich aus Außenlichteinfall (E_i) und Kunstlicht (Ek) zusammensetzt, festlegt.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungsgröße jedes Kunstlichterzeugers (5,6) oder jedes diesem vorgeschaltetem Dimmers (4) von einem gemeinsamen Steuerschaltungsteil (2) aus dem Einfallwinkel und der Helligkeit (E) des Außenlichtes (E_a) berechnet ist oder daß zwei Außenlichtsensoren (1-5, 1-6) zur Außenlicht­helligkeitserfassung in unterschiedlichen Himmelsrich­tungen angeordnet sind und abhängig von den (zweidi­mensionalen) Lichtstärkesignalen dieser Sensoren (1-5, 1-6) aus dem Speicher (8) jeweils ein Kunst­lichtstärkewert (E_k) oder Phasenanschnittwinkel ( α ) für jeweils einen Kunstlichterzeuger (6-5, 6-6) auslesbar ist,
wobei in den Speicher (8) für jeden vorgesehenen Kunstlichterzeuger (6-5, 6-6) eine selbständige (zweidimensionale) Kennfläche (E_k) änderbar gespei­chert ist.

15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die (eindimensionalen) Steuerfunktionen (c4,c5) oder die (zweidimensionalen) Kennflächen, mittels welcher die Lichtstärke jedes Kunstlichterzeugers (5,6; 6-5, 6-6) abhängig von der jeweiligen Führungs­größe vorgegeben wird, mit einer Mehrzahl von änderbaren diskreten Amplitudenwerten (11) einstellbar und änderbar ist.

Zeichnung