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Intuitiv und intelligent

Ein »Lichtschalter« mit vielen Möglichkeiten

Auf einen Blick

Einschalten, ausschalten – die Möglichkeiten eines herkömmlichen Lichtschalters sind beschränkt. Hin und wieder erweitert um einen Dimmer, genügte dieser Funktionsumfang bisher jedoch, um die Beleuchtung in einem typischen Wohnumfeld zu steuern. Moderne Beleuchtungssysteme bieten aber inzwischen immer mehr Freiheiten, die Beleuchtungssituation der aktuellen Nutzung anzupassen. Eine neue universelle Bedienschnittstelle, um auch Lichtlösungen mit vielen und komplexen Parametern komfortabel anzusteuern, steht mit dem »L!Cube« bereit. Er vereint in sich unterschiedliche Bedienmodi, interagiert direkt mit dem Anwender, kann aber auch kontextsensitiv automatisch das Licht schalten und regeln.

Flexibleres Licht braucht neue Bedienkonzepte

Die Zeiten des schlichen An/Aus sind vorbei. Gerade durch den Einzug der LED-Technik in die Allgemeinbeleuchtung ist die Flexibilität von Lichtlösungen gewachsen. Heute sind Leuchten verfügbar, die neben der Änderung des Lichtstroms auch die Veränderung der Farbtemperatur beziehungsweise der Farbe und der Lichtverteilung erlauben. Um diese erweiterten Funktionen nutzbar zu machen, ist es notwendig, neue Konzepte zur Ansteuerung zu entwickeln, die den herkömmlichen Lichtschalter ergänzen oder ersetzen.

Einerseits soll der Anwender durch leistungsfähigere Bedienschnittstellen Zugriff auf alle Lichtfunktionen erhalten, andererseits darf er durch die Vielfalt der Möglichkeiten aber nicht überfordert werden. Die Funktion der Bedienschnittstelle soll sich daher intuitiv erschließen und so idealerweise den Anwender bei der Auswahl der geeigneten Beleuchtungssituation unterstützen. Ebenfalls muss der manuelle Eingriff jederzeit möglich sein, um auch auf außergewöhnliche Gegebenheiten reagieren zu können. Die Entwicklung von Konzepten zur Beleuchtungssteuerung, die die Möglichkeiten moderner Lichttechnik vollständig ausschöpfen, ist daher eine wichtige Aufgabe der modernen Lichttechnik.

Drei Steuerungsmodi stehen zur Auswahl

Vor diesem Hintergrund wurde der »L!Cube« als universelle Bedienschnittstelle entworfen. Er vereint in sich unterschiedliche, neuartige Bedienkonzepte und hilft dadurch, ihre Nutzerakzeptanz zu erforschen. Zum einen stellt der »L!Cube« bereits heute eine innovative Lösung zur anwenderfreundlichen Steuerung komplexer Leuchten dar, zum anderen wird er aber auch dazu beitragen, Nutzungsprofile zu evaluieren, die dann in zukünftige Steuerungskonzepte einfließen.

Grundsätzlich lassen sich mit dem »L!Cube« drei Ansteuerungsmodi nutzen, zwischen denen der Nutzer jederzeit wählen kann. Neben der manuellen Einstellmöglichkeit und dem Zurückgreifen auf gespeicherte Szenen kann der Anwender die automatische Wahl der geeigneten Beleuchtungssituation vollständig dem »L!Cube« überlassen. Dazu erfassen Sensoren charakteristische Werte der Umgebung. Der »L!Cube« wertet diese aus, ermittelt den Kontext der aktuellen Nutzung und übermittelt die Parameter der dazu passenden Beleuchtungssituation per Funk an die Leuchte. Die Sensoren und die gesamte Elektronik sind dabei in ein würfelförmiges Gehäuse integriert, das gleichzeitig als Schnittstelle zur Interaktion mit dem Nutzer dient.

Darüber, welches der drei Steuerungskonzepte aktiv ist, entscheidet die Lage des Würfels. Jedem Modus ist ein Symbol auf einer Würfelseite zugeordnet. Zeigt sie nach oben, leuchtet das Symbol auf und signalisiert, ob der manuelle, automatische oder Lichtszenen-Modus ausgewählt ist.

Der »L!Cube« kann Signale von RFID-Transpondern empfangen. So wird die Präsenz von Alltagsgegenständen zur Regelgröße für die Lichtsteuerung.

Die manuelle Steuerung

Entscheidet sich der Nutzer für die Würfelseite der manuellen Steuerung, werden die Daten des integrierten Drehratensensors ausgewertet. Durch Drehen des Würfels kann in diesem Modus sowohl die Lichtfarbe als auch der Lichtstrom in einem weiten Bereich manuell eingestellt werden. Besonders für Anwendungsfälle, in denen eine spezielle Lichtsituation gewünscht wird, bietet diese Option dem Nutzer eine flexible Anpassung.

Das Abrufen von Lichtszenen

Auf drei weiteren Seiten des »L!Cube« findet der Nutzer voreingestellte Lichtszenen, die bei Bedarf direkt angewählt werden können. Zusätzliche Sensorwerte werden hierbei nicht berücksichtigt. Beispiele für einen konkreten Anwendungsfall, abhängig von der verwendeten Leuchte, könnten »Arbeiten«, »Speisen« und »Entspannen« sein.

Die automatische Steuerung

Wird die automatische Steuerung durch das Legen des »L!Cube« auf die entsprechende Seite ausgewählt, bestimmt der Mikrocontroller anhand der ihm zur Verfügung stehenden Sensoren den Kontext der Nutzung. So wird neben der Uhrzeit auch die aktuelle Beleuchtungsstärke und das Vorhandensein charakteristischer Objekte erfasst und berücksichtigt. Speziell Letzteres führt, verknüpft mit den anderen Sensorwerten, zu einem detaillierten Bild über die momentane Nutzung des Raumes und ermöglicht die genaue Anpassung der Beleuchtung. Durch die Messung der Beleuchtungsstärke auf der Oberfläche des Würfels wird das Umgebungslicht berücksichtigt und die Lichtsituation am Ort des Würfels entsprechend der Nutzung geregelt. So ist gesichert, dass weder zu geringe noch unnötig oder gar unangenehm hohe Beleuchtungsstärken erzeugt werden. Die Anwendung dieser Steuerungsmöglichkeit ist besonders vielfältig und individuell. Beleuchtungssituationen können beispielsweise mit dem Etui der Lesebrille verknüpft sein. Detektiert der »L!Cube« dieses am Morgen, stellt er eine zum Zeitunglesen geeignete Beleuchtungsstärke mit hoher Farbtemperatur ein. Das Erkennen des Brillenetuis am Abend hingegen generiert zwar eine ähnliche Beleuchtungsstärke, jedoch bei geringerer Farbtemperatur. Auch charakteristische Objekte wie ein Kerzenhalter, der Laptop oder auch die TV-Fernbedienung können mit passenden Beleuchtungssituationen verknüpft werden. Der »L!Cube« liefert dem Nutzer dann ohne weiteres Zutun die situationsgerechte Lichtatmosphäre.

Die integrierte Solarzelle versorgt den »L!Cube« mit Strom. Eine Akkuladung reicht für die Dauer von etwa 20 Tagen.

Die Verlinkung des »L!Cube« mit jenen Alltagsgegenständen, die über die einzustellende Lichtsituation entscheiden, erfolgt per RFID-Technologie (engl. radio frequency identification). An den Objekten werden RFID-Transponder appliziert. Diese senden ein Signal an den »L!Cube«. Sein Mikrocontoller kombiniert es mit aktuellen Sensorwerten, errechnet die resultierenden Steuerbefehle und übermittelt sie an an die Leuchte.

Die Festlegung der Parameter der Beleuchtungssituation erfolgt im Allgemeinen durch vorgefertigte Transponder, die für typische Anwendungsfälle vorbereitet sind. Ergänzend dazu können die Definition individueller Lichtparameter und die Verknüpfung mit einem bestimmten Transponder über eine Software erfolgen und drahtlos auf den Würfel übertragen werden. Durch das Ausstatten feststehender Objekte mit Transpondern könnte der »L!Cube« zukünftig außerdem bei der Bestimmung der geeigneten Beleuchtungssituation den eigenen Standort berücksichtigen. Die Erkennung des Etuis der Lesebrille in der Nähe des Lesesessels könnte so zum Beispiel eine andere Beleuchtungssituation zur Folge haben, als die Erkennung desselben Etuis während der» L!Cube« auf dem Nachttisch liegt.

Sichere Versorgung mit Sonnenenergie

Damit der »L!Cube« seine Nutzer niemals im Dunkeln sitzen lässt, wurde eine Solarzelle integriert. Sie versorgt den »L!Cube« mit ausreichend Energie. Dennoch sind die verbauten Komponenten auf Energieeinsparung ausgelegt. Selbst ohne Sonne ist so der Betrieb für mehr als 20 Tage gesichert. Für den Einsatz in dauerhaft dunkler Umgebung kann der »L!Cube« einfach steckerlos auf eine Ladestation gelegt werden, um aufgeladen zu werden.

Erkenntnisgewinn über das Nutzerverhalten

Inwieweit der Nutzer die ihm zur Verfügung gestellten Möglichkeiten zur Steuerung seiner Beleuchtung nutzt, welche er wann bevorzugt und welche Erkenntnisse daraus für die Entwicklung zukünftiger Steuerungen gezogen werden können, werden Versuchsreihen mit dem »L!Cube« zeigen. Bereits heute demonstriert er jedoch, wie viel Spaß die Beleuchtungssteuerung machen kann.

Weitere Informationen:

Fotos: Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Lichttechnisches Institut, Dipl.-Ing. Christian Herbold, www.kit.edu
Im Internet zeigt ein Video den »L!Cube« in Aktion: www.l-cu.be


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