[0001] Die Erfindung betrifft ein Strukturbauteil für ein Terrassendach und/oder einen Wintergarten
mit zumindest einer integrierten Beleuchtungseinrichtung, die zumindest drei Reihenschaltungen
mit jeweils mehreren Leuchtdioden, die jeweils ein Licht derselben Farbe emittieren,
zumindest ein Netzteil und zumindest einen Multiplex-Schalter umfasst, wobei die Leuchtdioden
der drei Reihenschaltungen jeweils ein Licht einer anderen Farbe emittieren, wobei
die drei Reihenschaltungen parallel geschaltet sind.
[0002] Ferner betrifft die Erfindung ein Terrassendach oder einen Wintergarten mit einem
solchen Strukturbauteil.
[0003] Derartige Strukturbauteile sind für den Einbau in Wintergärten, Terrassendächern,
Senkrecht- und Horizontalbeschattungen bekannt. Nachteilig bei den bekannten Strukturbauteilen
ist es jedoch, dass der Beleuchtungsbetrieb energieintensiv ist und die für die Beleuchtungseinrichtung
erforderlichen Elemente viel Bauraum beanspruchen.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Strukturbauteil der eingangs genannten Art zu verbessern
und insbesondere die Energieeffizienz der Beleuchtungseinrichtung zu steigern.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Strukturbauteil gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0006] Besonders vorteilhaft bei einem Strukturbauteil mit zumindest einer integrierten
Beleuchtungseinrichtung, die zumindest drei Reihenschaltungen mit jeweils mehreren
Leuchtdioden, die jeweils ein Licht derselben Farbe emittieren, zumindest ein Netzteil
und zumindest einen Multiplex-Schalter umfasst, wobei die Leuchtdioden der drei Reihenschaltungen
jeweils ein Licht einer anderen Farbe emittieren und wobei die drei Reihenschaltungen
parallel geschaltet sind, ist es, dass die Reihenschaltungen im eingeschalteten Zustand
der Beleuchtungseinrichtung von einem einzigen Netzteil betrieben werden, wobei die
Reihenschaltungen mittels eines einzigen Multiplex-Schalters mit dem von dem Netzteil
bereitgestellten Strom innerhalb eines definierten Wiederholintervalls in Form einer
Abfolge von gleichlangen Zeitabschnitten derart angesteuert werden, dass innerhalb
eines einzelnen Zeitabschnitts Jeweils die Reihenschaltung/en mit ein Licht derselben
Farbe emittierenden Leuchtdioden angesteuert wird/werden.
[0007] Mit der Farbe des Lichts sind auch das weiße, warmweiße sowie kaltweiße Licht umfasst.
Mit dem Begriff der Ansteuerung ist in dem Zusammenhang die Bestromung der Reihenschaltungen
zu verstehen.
[0008] Ein Wiederholintervall besteht dabei aus gleichlangen Zeitabschnitten. Insbesondere
ist das Wiederholintervall derart definiert, dass das menschliche Auge lediglich einen
Unterschied zwischen den aufeinander folgenden definierten Wiederholintervallen, jedoch
nicht einen Unterschied zwischen den einzelnen Zeitabschnitten innerhalb des definierten
Wiederholintervalls wahrnehmen kann.
[0009] Vorzugsweise beträgt die Dauer des definierten Wiederholintervalls 1/30 Sekunden
oder weniger. Das definierte Wiederholintervall kann insbesondere aus 16 oder 32 gleichlangen
Zeitabschnitten bestehen. Die Dauer eines Zeitabschnitts beträgt dann 1/480 Sekunden
oder 1/960 Sekunden weniger.
[0010] Durch eine derartige Festelegung der Dauer des definierten Wiederholintervalls und
der daraus abgeleiteten Dauer eines Zeitabschnitts ist es gewährleistet, dass für
das menschliche Auge keine einzelnen Ansteuerungen einzelner Leuchtdiodenreihen erkennbar
sind, sondern lediglich die hierdurch erzeugte Mischfarbe für das menschliche Auge
wahrnehmbar ist.
[0011] Erfindungsgemäß erfolgt die Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung derart, dass
innerhalb eines Wiederholintervalls die drei Reihenschaltungen, deren Leuchtdioden
ein Licht einer anderen Farbe emittieren, in Form einer Abfolge von gleichlangen Zeitabschnitten
und innerhalb eines einzelnen Zeitabschnitts jeweils die Reihenschaltunglen mit ein
Licht derselben Farbe emittierenden Leuchtdioden angesteuert wird/werden, sodass für
das menschliche Auge ein Licht entsteht. Anders ausgedrückt werden während eines einzelnen
Zeitabschnitts innerhalb eines Wiederholintervalls lediglich die Leuchtdioden angesteuert,
die ein Licht derselben Farbe emittieren. Selbstverständlich sind die zumindest drei
Reihenschaltungen der Beleuchtungseinrichtung zur Mischung der einzelnen Lichtfarben
zu einer bestimmten Farbe, insbesondere einer Mischfarbe, in räumlicher Nähe zueinander
angeordnet, vorzugsweise innerhalb einer Leuchtmittelanordnung und/oder innerhalb
eines einzelnen LED-Bandes mit einer Mehrzahl von Leuchtdioden.
[0012] Mit dem Begriff des Ansteuerns ist gemeint, dass die einzelnen Reihenschaltungen
bestromt werden. Das bedeutet im Sinne der Erfindung, dass eine angesteuerte Reihenschaltung
von Leuchtdioden bestromt wird. Während der Dauer der Ansteuerung ist somit eine Gleichspannung
größer Null Volt mit einer Stromstärrke größer Null Ampere angelegt, wohingegen in
Zeiten, in denen eine bestimmte Reihenschaltung von Leuchtdioden nicht angesteuert
wird, dementsprechend keine Spannung an dieser Reihenschaltung von Leuchtdioden anliegt.
[0013] Zur Aufrechterhaltung des Lichts der bestimmten Farbe, insbesondere einer Mischfarbe
wird die Ansteuerung in Form der Abfolge von gleichlangen Zeitabschnitten des Wiederholintervalls
stets wiederholt. Dabei wird der Effekt ausgenutzt, dass das menschliche Auge bei
einem ausreichend kurz definierten Wiederholintervall respektive bei ausreichend kurzen
Zeitabschnitten nicht zwischen den Lichtfarben der einzelnen Reihenschaltungen unterscheiden
kann, sondern ein Licht einer einzigen Farbe, insbesondere einer Mischfarbe, wahrnimmt.
Dadurch lässt sich ein großes Spektrum an Lichtfarben darstellen, ohne die zuzuführende
elektrische Energie anzupassen und/oder ohne Reihenschaltungen mit unterschiedliche
Lichtfarben emittierenden Leuchtdioden gleichzeitig anzusteuern. Auf diese Weise wird
die Energieeffizienz der Beleuchtungseinrichtung gesteigert und es bedarf nur noch
der Anordnung eines einzigen Netzteiles und eines Multiplex-Schalters.
[0014] Die Anzahl der Reihenschaltungen von der Beleuchtungseinrichtung ist dabei nicht
auf drei beschrankt. Es können weitere Reihenschaltungen angeordnet werden, wobei
die Leuchtdioden der weiteren Reihenschaltungen sowohl ein Licht einer anderen Farbe
als auch ein Licht derselben Farbe wie die mindestens drei Reihenschaltungen emittieren
können. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist jedoch derart ausgestaltet,
dass sie drei Reihenschaltungen mit jeweils mehreren Leuchtdioden, die jeweils ein
Licht derselben Farbe emittieren, aufweist. In diesem Fall ist durch die Anordnung
der Reihenschaltungen mit jeweils mehreren Leuchtdioden die Möglichkeit der Erzeugung
beliebiger Mischfarben bei geringstem Installationsaufwand gegeben.
[0015] Im Falle der Anordnung mehrerer Reihenschaltungen mit Leuchtdioden, die ein Licht
derselben Farbe emittieren, können somit innerhalb eines einzelnen Zeitabschnitts
auch mehrere Reihenschaltungen mit Leuchtdioden, die ein Licht derselben Farbe emittieren,
gleichzeitig angesteuert werden können.
[0016] Dabei werden/wird innerhalb eines Zeitabschnitts lediglich die Reihenschaltung/en
angesteuert, die ein Licht derselben Farbe emittierende Leuchtdioden aufweisen.
[0017] Hierdurch werden/wird einerseits beim Betrieb der Beleuchtungseinrichtung Energie
eingespart, da während eines Zeitabschnitts lediglich die Reihenschaltung/en angesteuert
wird/werden, die ein Licht derselben Farbe emittierende Leuchtdioden aufweisen. Insbesondere
wird während eines Zeitabschnitts lediglich eine einzelne Reihenschaltung angesteuert.
Dadurch werden eine gleichzeitige Ansteuerung von Reihenschaltungen mit ein Licht
unterschiedlicher Farbe emittierenden Leuchtdioden und damit ein erhöhter Energiebedarf
vermieden.
[0018] Andererseits werden Bauraum sowie Kosten eingespart, da lediglich ein einziges Netzteil
sowie ein einziger Multiplex-Schalter angeordnet sind. Durch die Versorgung der Reihenschaltungen
mittels des einzigen Netzteils wird Bauraum eingespart. Durch die Einsparung von Bauraum
wird ein schlankerer Aufbau des Strukturbauteils ermöglicht. Zudem können die Herstellungskosten
gesenkt werden, da lediglich ein Netzteil erforderlich ist.
[0019] Durch die Ansteuerung der Reihenschaltungen mittels des einzigen Multiplex-Schalters
kann ebenfalls Bauraum eingespart werden, sodass ein schlankerer Aufbau des Strukturbauteils
ermöglicht wird. Zudem können die Herstellungskosten ebenfalls gesenkt werden, da
lediglich ein Multiplex-Schalter erforderlich ist. Insbesondere handelt es sich bei
dem Multiplex-Schalter um einen Demultiplex-Schalter, der den von dem Netzteil bereitgestellten
Strom an die einzelnen Reihenschaltungen weiterleitet.
[0020] Bei dem Strukturbauteil für ein Terrassendach und/oder einen Wintergarten kann es
sich um einen Träger oder Pfosten oder Dachsparren handeln. Ferner kann es sich um
Dachrinnen oder Wandanschlüsse bzw. Wandanschiussprofile oder Vertikalelemente oder
Rahmen oder Anschlussschienen handeln. Dadurch, dass erfindungsgemäß nur ein Netzteil
und nur ein Multiplex-Schalter zur Ansteuerung der mindestens drei Reihenschaltungen
von Leuchtdioden angeordnet sein müssen, kann die Beleuchtungseinrichtung auch in
sehr schlanken Strukturbauteilen und insbesondere Profilen für unterschiedlichste
Anwendungen und Einbausituationen integriert sein.
[0021] Insbesondere ist das Strukturbauteil für ein Terrassendach und/oder einen Wintergarten
als Profil und insbesondere als Hohlkammerprofil ausgebildet, das insbesondere für
eine Aufnahme einer Beschattungseinrichtung geeignet ist.
[0022] Insbesondere wird das Strukturbauteil zur Ausbildung einer Dachtraufe verwendet Insbesondere
kann das Strukturbauteil zum Einbau in Wintergärten, Terrassendächem, Senkrecht- und
Horizontalbeschattungen als Stütze, Stützpfosten, Träger, Traufe, Dachsparren, Führungsschiene,
Gehäuse insbesondere zum horizontalen oder zum vertikalen oder zum schrägen Einbau
verwendet werden. Durch die Ausbildung des Strukturbauteils für ein Terrassendach
und/oder einen Wintergarten als Hohlkammerprofil können ferner ein oder mehrere Kabelkanäle
und/oder Abwasserkanäle und/oder eingelegte oder eingeschobene Verstärkungselemente
in das Strukturbauteil integriert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist
das Strukturbauteil einen oder mehrere Kabelkanäle und/oder Abwasserkanäle und/oder
eingelegte oder eingeschobene Verstärkungselemente auf. Ferner kann das Strukturbauteil
einstückig oder mehrstückig als Profil ausgebildet sein.
[0023] In einer bevorzugten Ausführungsform weisen von den zumindest drei Reihenschaltungen
eine erste Reihenschaltung rotes oder magenta-farbiges Licht emittierende Leuchtdioden,
eine zweite Reihenschaltung grünes oder gelbes Licht emittierende Leuchtdioden und
eine dritte Reihenschaltung blaues oder cyan-farbiges Licht emittierende Leuchtdioden
auf. Vorzugsweise bilden die Leuchtdioden der zumindest drei Reihenschaltungen untereinander
Komplementärfarben ab. Durch eine derartige Kombination der Reihenschaltungen lässt
sich ein großes Farbspektrum des zu emittierenden Lichts durch die zuvor erläuterte
Erzeugung von Mischfarben darstellen.
[0024] Insbesondere weisen die einzelnen Reihenschaltungen jeweils Leuchtdioden auf, die
ein Licht einer der Grundfarben rot, grün oder blau (RGB) emittieren.
[0025] Vorzugsweise weisen von den drei Reihenschaltungen eine erste Reihenschaltung ein
Licht mit einer Wellenlänge zwischen 599 und 781 nm emittierende Leuchtdioden, eine
zweite Reihenschaltung ein Licht mit einer Welfenlänge zwischen 490 und 600 nm emittierende
Leuchtdioden aufweist und eine dritte Reihenschaltung ein Licht mit einer Wellenlänge
zwischen 379 und 489 nm emittierende Leuchtdioden auf
[0026] Vorzugsweise erfolgt die Ansteuerung der Reihenschaltungen pulsmoduliert, insbesondere
pulsweitenmoduliert (PWM) und/oder pulsdauermoduliert (PDM). Mittels einer pulsweitenmodulierten
Ansteuerung lässt sich ein Stromsignal einer sehr genauen Stromstärke abbilden. Mittels
einer pulsdauermodulierten Ansteuerung lässt sich ein Stromsignal einer sehr genauen
Dauer abbilden.
[0027] In einer bevorzugten Ausführungsform werden die drei Reihenschaltungen jeweils mit
unterschiedlichen relativen Einschaltdauem innerhalb des jeweiligen Zeitabschnitts
angesteuert. Unter dem Begriff der relativen Einschaltdauer wird ein Anteil des Zeitabschnitts
verstanden, während dessen die jeweiligen Reihenschaltungen tatsächlich angesteuert
werden. Mittels einer derartigen Ansteuerung wird es ermöglicht, die Intensität der
jeweiligen Lichtfarbe an daie Wahrnehmung des menschlichen Auges anzupassen, da das
menschliche Auge unterschiedliche Farben mit unterschiedlicher Intensität wahrnimmt.
Ferner wird dadurch eine Senkung des Energiebedarfs der Beleuchtungseinrichtung ermöglicht,
da die Ansteuerung der jeweiligen Reihenschaltungen nicht während des gesamten Zeitabschnitts
erfolgt.
[0028] Beispielsweise nimmt das menschliche Auge das Licht der roten Farbe intensiver wahr
als das Licht der blauen Farbe. Auf diese Weise kann die relative Einschaltdauer des
Lichts der roten Farbe gegenüber der relativen Einschaltdauer des Lichts der blauen
Farbe gekürzt werden, ohne dass das menschliche Auge einen Unterschied zwischen den
unterschiedlich langen relativen Einschaltdauern wahrnimmt.
[0029] Insbesondere lassen sich die unterschiedlichen relativen Einschaltdauern mittels
einer pulsdauermodulierten Steuerung realisieren.
[0030] Vorzugsweise beträgt die relative Einschaltdauer einer Reihenschaltung, die rotes
oder magenta-farbiges Licht emittierende Leuchtdioden aufweist, zwischen 70 und 84%,
insbesondere 76% des Zeitabschnitts. Mittels einer derartigen Ansteuerung wird es
ermöglicht, die Intensität der jeweiligen Farbe an die Wahrnehmung des menschlichen
Auges anzupassen. Ferner wird gleichzeitig der Energiebedarf der Beleuchtungseinrichtung
gesenkt, da die Ansteuerung der Reihenschaltung, die rotes oder magenta-farbiges Licht
emittierende Leuchtdioden aufweist, nicht während des gesamten Zeitabschnitts erfolgt.
[0031] In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die relative Einschaltdauer einer Reihenschaltung,
die grünes oder gelbes Licht emittierende Leuchtdioden aufweist, zwischen 85 und 98%,
insbesondere 94% des Zeitabschnitts. Mittels einer derartigen Ansteuerung wird es
ermöglicht, die Intensität der jeweiligen Farbe an die Wahrnehmung des menschlichen
Auges anzupassen. Ferner wird gleichzeitig der Energiebedarf der Beleuchtungseinrichtung
gesenkt, da die Ansteuerung der Reihenschaltung, die grünes oder gelbes Licht emittierende
Leuchtdioden aufweist, nicht während des gesamten Zeitabschnitts erfolgt.
[0032] Vorzugsweise beträgt die relative Einschaltdauer einer Reihenschaltung, die blaues
oder cyan-farbiges Licht emittierende Leuchtdioden aufweist, 100% des Zeitabschnitts.
[0033] In einer bevorzugten Ausführungsform versorgt das Netzteil die Beleuchtungseinrichtung
mit einer konstanten Stromstärke. Insbesondere lässt sich die konstante Stromstärke
mittels einer pulsweitenmodulierten Steuerung realisieren. Mittels der Versorgung
mit einer konstanten Stromstärke lässt sich mittels der Reihenschaltungen ein Licht
einer Farbe emittieren, die sich auf dem äußeren Rand des Farbkreises befindet. Somit
werden klarste und reinste Farben des zu emittierenden Lichts ermöglicht. Ferner wird
Energie eingespart, da das Netzteil die Beleuchtungseinrichtung mit einem konstanten
Strom und nicht mit einer konstanten Spannung versorgt. Somit werden Spannungsvertuste,
die bei einer Versorgung der Beleuchtungseinrichtung mit einer konstanten Spannung
auftreten können, vermieden, wodurch die Energieeffizienz der Beleuchtungseinrichtung
zusätzlich steigt.
[0034] Vorzugsweise versorgt das Netzteil die Beleuchtungseinrichtung mit einer Stromstärke
zwischen 500 mA und 1000 mA, insbesondere mit einer Stromstärke von 700 mA.
[0035] In einer bevorzugten Ausführungsform versorgt das Netzteil die Beleuchtungseinrichtung
mit einer konstanten Frequenz, insbesondere mit einer Frequenz von 4 kHz.
[0036] Vorzugsweise werden die Reihenschaltungen innerhalb eines definierten Wiederholintervalls
in Form einer Abfolge von 16 oder 32 oder allgemein (n*16) gleichlangen Zeitabschnitten
angesteuert, wobei n ≥ 1 gilt. Je größer die Anzahl der gleichlangen Abschnitte innerhalb
des definierten Wiederholintervalls, desto größer ist das Spektrum der Lichtfarben,
das sich mittels der Beleuchtungseinrichtung abbilden lässt. Mit anderen Worten, je
größer die Anzahl der gleichlangen Abschnitte innerhalb des definierten Wiederholintervalls
ist, umso größer ist die Anzahl der verschiedenen realisierbaren Mischfarben.
[0037] In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Strukturbauteil einen oder mehrere
Chip/s auf, auf dem jeweils eine Leuchtdiode aus je einer der drei Reihenschaltungen
angeordnet ist. Dementsprechend ist bevorzugt zumindest ein Chip ausgebildet, auf
dem jeweils eine Leuchtdiode aus je einer der drei Reihenschaltungen angeordnet ist.
Insbesondere weist ein derartiger Chip jeweils eine LED auf, die ein Licht einer der
drei Grundfarben rot, grün und blau emittiert. Die Anordnung derartiger Chips ermöglicht
eine besonders einfache Montage der Beleuchtungseinrichtung. Insbesondere sind sämtliche
LEDs der Beleuchtungseinrichtung auf derartigen Chips angeordnet.
[0038] Vorzugsweise weist zumindest eine Leuchtdiode eine der Leuchtdiode zugeordnete elektronische
Schaltung auf, die dazu eingerichtet und geeignet ist, eine Unterbrechung der Reihenschaltung
hinter der Leuchtdiode in Durchlassrichtung der Leuchtdiode zu detektieren und mittels
der elektronischen Schaltung den Stromkreis hinter der Leuchtdiode zu schießen. Eine
derartige Schaltung ermöglicht eine Kürzung der Reinschaltungen entsprechend den Einbaumaße.
Somit lassen sich die Reihenschaltungen an die Anforderungen anpassen.
[0039] Durch die Anordnung einer derartigen elektronischen Schaltung, mittels derer eine
Unterbrechung der Reihenschaltung hinter der Leuchtdiode detektiert und sodann durch
das Schließen des Stromkreises überbrückt wird ist es somit möglich, das Leuchtdiodenband
hinter der Leuchtdiode, der die elektronische Schaltung zugeordnet ist, abzuschneiden
und durch das Schließen des Stromkreises mittels der elektronischen Schaltung die
Betriebsbereitschaft des gekürzten Leuchtdiodenbandes unmittelbar wieder herzustellen.
[0040] Vorzugsweise ist die elektronische Schaltung geeignet, eine Unterbrechung der Reihenschaltung
unmittelbar hinter der Leuchtdiode in Durchlassrichtung der Leuchtdiode zu detektieren
und mittels der elektronischen Schaltung den Stromkreis in Durchlassrichtung der Leuchtdiode
unmittelbar hinter der Leuchtdiode zu schließen.
[0041] Mit dem Begriff unmittelbar ist dabei eine Position hinter der entsprechenden Leuchtdiode,
welcher die Schaltung zugeordnet ist und vor der nächsten in Durchlassrichtung nachfolgenden
Leuchtdiode bezeichnet.
[0042] Hierdurch ist es möglich, zwischen diesen beiden Leuchtdioden das Leuchtdiodenband
zu kürzen, d. h. abzuschneiden, wobei es auf Grund der der Leuchtdiode vor dem Schnitt
zugeordneten Schaltung gewährleistet ist, dass das Leuchtdiodenband bis zum Schnitt
weiter betrieben werden kann, da mittels der Schaltung der getrennte Stromkreis unmittelbar
geschlossen wird.
[0043] Ferner betrifft die Erfindung ein Terrassendach oder einen Wintergarten mit einem
solchen Strukturbauteil. Mittels eines derartigen Terrassendachs oder Wintergartens
wird die Beleuchtung im Bereich des Terrassendachs oder Wintergartens in einer energieeffizienten
und Bauraum sparenden Art und Weise bereitgestellt. Ferner wird es ermöglicht, die
Beleuchtung mittels eines Lichts aus einem großen Farbspektrum zu gewährleisten.
[0044] Das Strukturbauteil zum Einbau in Wintergärten, Terrassendächern, Senkrecht-und Horizontalbeschattungen
kann als Stütze, Stützpfosten, Träger, Traufe, Dachsparren, Führungsschiene, Gehäuse
insbesondere zum horizontalen oder zum vertikalen oder zum schrägen Einbau verwendet
werden.
[0045] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend
erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- die Frontansicht eines Terrassendaches mit einem Strukturbauteil mit integrierter
Beleuchtungseinrichtung;
- Fig. 2
- eine schematische Ansicht der Schaltung der Beleuchtungseinrichtung nach Fig. 1
- Fig. 3
- eine Übersicht über beispielhafte Ansteuerungsarten der Beleuchtungseinrichtung.
[0046] Figur 1 zeigt die Frontansicht eines Terrassendaches 15 mit einem Strukturbauteil
10 mit integrierter Beleuchtungseinrichtung 1. Das Terrassendach 15 weist senkrechte
Stützen 20 und einen Querträger auf. In das den Querträger bildende Strukturbauteil
10 ist die Beleuchtungseinrichtung 1 integriert. Die Darstellung ist insofern beispielhaft,
als dass auch jene die Stützen 20 bildenden Strukturbauteile derartige Beleuchtungseinrichtungen
aufweisen können.
[0047] Figur 2 zeigt eine vereinfachte schematische und nicht maßstabsgerechte Darstellung
der Schaltung der Beleuchtungseinrichtung 1, die an oder in einem erfindungsgemäßen
Strukturbauteil angeordnet wird.
[0048] Dabei sind drei Reihenschaltungen 3, 3' und 3" parallel geschaltet, nämlich eine
erste Reihenschaltung 3 mit den rotes Licht emittierenden Leuchtdioden LR1, LR2, LR3,
LR4, LR5, eine zweite Reihenschaltung 3' mit den grünes Licht emittierenden Leuchtdioden
LG1, LG2, LG3, LG4, LG5 sowie eine dritte Reihenschaltung 3" mit den blaues Licht
emittierenden Leuchtdioden LB1, LB2, LB3, LB4, LB5.
[0049] Sämtliche der drei parallel geschalteten Reihenschaltungen 3, 3' und 3" sind mit
dem einzigen Netzteil 2 verbunden und werden von diesem mit einer konstanten Stromstärke
versorgt. Die Stromversorgung erfolgt dabei pulsweitenmoduliert. Durch die Anordnung
lediglich eines Netzteils 2 werden Bauraum sowie Kosten gespart, ohne Funktionseinschränkungen
der Beleuchtungseinrichtung hinnehmen zu müssen.
[0050] Ferner sind sämtliche der drei parallel geschalteten Reihenschaltungen 3, 3' und
3" mit dem einzigen Multiplex-Schalter, der als Demultiplex-Schalter 4 ausgebildet
ist, verbunden. Der Demultiplex-Schalter 4 leitet das pulweitenmodulierte Stromsignal
des Netzteils 2 an die jeweilige Reihenschaltung entsprechend des vorgegebenen Wiederholintervalls
in Form einer Abfolge von gleichlangen Zeitabschnitten derart weiter, dass innerhalb
eines einzelnen Zeitabschnitts jeweils eine Reihenschaltung 3, 3' oder 3" angesteuert,
d.h. bestromt wird. Je nach Beschaffung des vorgegebenen Wiederholintervalls lässt
sich ein Licht einer Mischfarbe erzeugen.
[0051] Ferner sind in Figur 2 mögliche Schnittlinien 100, 200, 300, 400 zur Kürzung der
Reihenschaltungen eingezeichnet. Jeder der Leuchtdioden LB1 - LB4, LG1 - LG4, LR1
- LR4 ist eine elektronische Schaltung zugeordnet, mittels derer das Durchtrennen
an einer der Schnittlinien 100, 200, 300, 400 detektiert wird und durch Umschalten
des der jeweiligen Leuchtdiode LB1 - LB4, LG1 - LG4, LR1 - LR4 zugeordneten Transistors
durchtrennten Stromkreis unmittelbar in Durchlassrichtung hinter der jeweiligen Leuchtdiode
LB1 - LB4, LG1 - LG4, LR1 - LR4 schließt. Hierdurch sind die Reihenschaltungen weiterhin
ansteuerbar. Die Darstellung gemäß Figur 2 ist insofern nur schematischer Natur und
stark vereinfacht, da nur die den Leuchtdioden LR1 - LR4 zugeordneten elektronischen
Schaltungen in Form der Transistoren TR1 - TR4 sowie der ohmschen Widerstände RR1
- RR4 eingezeichnet sind. Den übrigen Leuchtdioden LB1 - LB4, LG1 - LG4 sind jeweils
identische elektronische Schaltungen zugeordnet, die aus Gründen der Vereinfachung
nicht dargestellt sind. Hierdurch kann ein Kürzen der Reihenschaltungen und eine Anpassung
der Länge an die Einbausituation in dem jeweiligen Strukturbauteil erfolgen.
[0052] Die Figur 3 zeigt beispielhafte Ansteuerungsarten der Beleuchtungseinrichtung, wie
sie zur Mischung der drei Grundfarben rot R, grün G und blau B der Reihenschaltungen
3, 3' und 3" gemäß Figur 2 eingesetzt werden können, Die Figur 3 zeigt ein Wiederholintervall
bestehend aus einer Abfolge von 16 gleichlangen Zeitabschnitten, die in der oberen
Zeile von 1 bis 16 nummeriert sind. In der Spalte Verhältnis ist die Verteilung zwischen
den Farben R, G und B entsprechend der jeweiligen Konfiguration der Ansteuerung angegeben.
[0053] In der folgenden Tabelle 1 sind die aus den jeweiligen Konfigurationen der Ansteuerung
gemäß Figur 3 resultierenden Lichtfarben angegeben. Zur besseren Übersicht wurden
die Konfigurationen 2 - 8, 10 -16, 18 - 24, 26 - 32 und 34 - 48 zusammengefasst, da
sie jeweils Übergangsbereiche zwischen zwei Lichtfarben darstellen.
Zeile gem. Fig. 3 |
Lichtfarbe |
a |
Kalt-Weiß |
b |
Weiß |
c |
Warm-Weiß |
1 |
rot |
2-8 |
Übergang rot-grün |
9 |
gelb |
10-16 |
Übergang rot-grün |
17 |
grün |
18-24 |
Übergang grün-blau |
25 |
cyan |
26-32 |
Übergang grün-blau |
33 |
blau |
34-48 |
Übergang blau-rot |
[0054] Mittels der in den Zeilen a, b und c nach Figur 3 angegebenen Ansteuerungen der einzelnen
Reihenschaltungen sind verschiedene Weißtöne Kalt-Weiß, Weiß und Warm-Weiß darstellbar.
[0055] Mittels der in den Zeilen 1 bis 48 nach Figur 3 angegebenen Ansteuerungen der einzelnen
Reihenschaltungen sind die verschiedenen Grundfarben sowie femer verschiedene Mischfarben
auf dem Farbkreis darstellbar.
[0056] Beispielhaft wird nachfolgend die Konfiguration 9 gemäß Zeile 9 der linken Spalte
entsprechend Figur 3 zur Erzeugung der Lichtfarbe gelb beschrieben. Diese Konfiguration
erfordert gemäß Figur 3, dass innerhalb des definierten Wiederholintervalls während
insgesamt acht Zeitabschnitten die Reihenschaltung angesteuert wird, die rot emittierende
Leuchtdioden aufweist und insgesamt während insgesamt acht Zeitabschnitten die Reihenschaltung
angesteuert wird, die grün emittierende Leuchtdioden aufweist. Dabei ist es unerheblich,
in welcher Reihenfolge die Reihenschaltung mit den rotes licht emittierenden Leuchtdioden
acht Zeitabschnitte lang und die Reihenschaltung mit den grünes Licht emittierenden
Leuchtdioden acht Zeitabschnitte lang angesteuert werden. Lediglich die Gesamtanzahl
der Zeitabschnitte innerhalb des definierten Wiederholintervalls, während derer die
beiden Reihenschaltungen angesteuert werden, ist erheblich für die Farbe des Lichts,
welches vom menschlichen Auge wahrgenommen wird. Zur Aufrechterhaltung der Lichtfarbe
wird das Wiederholintervall gemäß Konfiguration 9 stets wiederholt.
[0057] Bei einem ausreichend kurz definierten Wiederholintervall nimmt das menschliche Auge
bei dem beschriebenen Beispiel ein Licht der gelben Farbe wahr. Dabei werden die einzelnen
Reihenschaltungen nicht simultan, sondern innerhalb eines Zeitabschnitts jeweils eine
der Reihenschaltungen angesteuert, sodass der Energiebedarf der Beleuchtungseinrichtung
niedrig gehalten wird. Entsprechend den in der Figur 3 angegebenen Ansteuerungsarten
lassen sich insgesamt 51 Lichtfarben und somit ein großes Farbspektrum des Lichts
darstellen.
[0058] Zur Erzeugung der Mischfarben kommt es dabei nicht auf die exakte in Fig. 3 angegebene
Reihenfolge der Ansteuerung der einzelnen Reihenschaftungen an, sondern lediglich
auf das Verhältnis der verschiedenen Grundfarben innerhalb eines Wiederholintervalls
zueinander, um die gewünschte Mischfarbe zu erzeugen.
1. Strukturbauteil (10) für ein Terrassendach (15) und/oder einen Wintergarten mit zumindest
einer integrierten Beleuchtungseinrichtung (1), die zumindest drei Reihenschaltungen
(3, 3', 3") mit jeweils mehreren Leuchtdioden (LR1 - LR5; LG1 - LG5; LB1 - LB5), die
jeweils ein Licht derselben Farbe emittieren, zumindest ein Netzteil (2) und zumindest
einen Multiplex-Schalter (4) umfasst, wobei die Leuchtdioden (LR1 - LR5; LG1 - LG5;
LB1 - LB5) der drei Reihenschaltungen (3, 3', 3") jeweils ein Licht einer anderen
Farbe emittieren und wobei die drei Reihenschaltungen (3, 3', 3") parallel geschaltet
sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenschaltungen (3, 3', 3") im eingeschalteten Zustand der Beleuchtungseinrichtung
(1) von einem einzigen Netzteil (2) betrieben werden, wobei die Reihenschaltungen
(3, 3', 3") mittels eines einzigen Multiplex-Schalters (4) mit einem von dem Netzteil
(2) bereitgestellten Strom innerhalb eines definierten Wiederholintervalls in Form
einer Abfolge von gleichlangen Zeitabschnitten derart angesteuert werden, dass innerhalb
eines einzelnen Zeitabschnitts jeweils die Reihenschaltung/en (3, 3', 3") mit ein
Licht derselben Farbe emittierenden Leuchtdioden (LR1 - LR5; LG1 - LG5; LB1 - LB5)
angesteuert wird/werden.
2. Strukturbauteil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von den drei Reihenschaltungen (3, 3', 3") eine erste Reihenschaltung (3) rotes oder
magenta-farbiges Licht emittierende Leuchtdioden (LR1, LR2, LR3, LR4, LR5) aufweist,
eine zweite Reihenschaltung (3') grünes oder gelbes Licht emittierende Leuchtdioden
(LG1, LG2, LG3, LG4, LG5) aufweist und eine dritte Reihenschaltung (3") blaues oder
cyan-farbiges Licht emittierende Leuchtdioden (LB1, LB2, LB3, LB4, LB5) aufweist
3. Strukturbauteil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der Reihenschaltungen (3, 3', 3") pulsmoduliert, insbesondere pulsweitenmoduliert
und/oder pulsdauermoduliert erfolgt.
4. Strukturbauteil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Reihenschaltungen (3, 3', 3") jeweils mit unterschiedlichen relativen Einschaltdauern
innerhalb des jeweiligen Zeitabschnitts angesteuert werden.
5. Strukturbauteil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Einschaltdauer einer Reihenschaltung (3), die rotes oder magenta-farbiges
Licht emittierende Leuchtdioden (LR1 - LR5) aufweist, zwischen 70 und 80%, insbesondere
76% des Zeitabschnitts beträgt.
6. Strukturbauteil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Einschaltdauer einer Reihenschaltung (3'), die grünes oder gelbes Licht
emittierende Leuchtdioden (LG1 - LG5) aufweist, zwischen 85 und 97%, insbesondere
94% des Zeitabschnitts beträgt.
7. Strukturbauteil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Einschaltdauer einer Reihenschaltung (3"), die blaues oder cyan-farbiges
Licht emittierende Leuchtdioden (LB1 - LB5) aufweist, 100% des Zeitabschnitts beträgt.
8. Strukturbauteil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzteil (2) die Beleuchtungseinrichtung (1) mit einer konstanten Stromstärke
versorgt.
9. Strukturbauteil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzteil (2) die Beleuchtungseinrichtung (1) mit einer Stromstärke zwischen 500
mA und 1000 mA, insbesondere mit einer Stromstärke von 700 mA versorgt.
10. Strukturbauteil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzteil (2) die Beleuchtungseinrichtung (1) mit einer konstanten Frequenz, insbesondere
mit einer Frequenz von 4 kHz versorgt.
11. Strukturbauteil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenschaltungen (3, 3', 3") innerhalb eines definierten Wiederholintervalls
in Form einer Abfolge von 16 oder 32 oder (n*16) gleichlangen Zeitabschnitten angesteuert
werden.
12. Strukturbauteil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (10) einen oder mehrere Chip/s aufweist, auf dem jeweils eine
Leuchtdiode (LR1 - LR5; LG1 - LG5; LB1 - LB5) aus je einer der drei Reihenschaltungen
(3, 3', 3") angeordnet ist.
13. Strukturbauteil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Leuchtdiode (LR1, LR2, LR3, LR4, LR5) eine der Leuchtdiode (LR1, LR2,
LR3, LR4, LR5) zugeordnete elektronische Schaltung aufweist, die dazu eingerichtet
und geeignet ist, eine Unterbrechung der Reihenschaltung hinter der Leuchtdiode (LR1,
LR2, LR3, LR4, LR5) in Durchlassrichtung der Leuchtdiode (LR1, LR2, LR3, LR4, LR5)
zu detektieren und mittels der elektronischen Schaltung den Stromkreis hinter der
Leuchtdiode (LR1, LR2, LR3, LR4, LR5) zu schließen.
14. Terrassendach (15) oder Wintergarten, aufweisend zumindest ein Strukturbauteil (10)
nach einem der vorherigen Ansprüche.