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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichttherapie-Beleuchtungssystem für einen Fahrzeuginnenraum, das dazu geeignet ist, durch Lichtmangel verursachte Depressionen (die sogenannte Winterdepression, engl. seasonal affective depression) zu lindern und allgemein das Wohlbefinden zu steigern.
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Unter einer klinischen Depression versteht man eine psychische Erkrankung, die durch einen andauernden Zustand von Niedergeschlagenheit, Antriebslosigkeit, Freudlosigkeit / Traurigkeit, geringem Selbstwertgefühl und Schuldgefühlen gekennzeichnet ist. Die Suizidrate ist deutlich erhöht. Weiterhin ist oftmals der zirkadiane Rhythmus gestört und die Patienten leiden unter exzessiver Morgenmüdigkeit bei gleichzeitigen nächtlichen Schlafstörungen. Weltweit sind etwa 350 Millionen Menschen von dieser Erkrankung betroffen. Neurobiologisch betrachtet handelt es sich bei der Depression um eine Störung des Neurotransmitterhaushaltes im Gehirn. Insbesondere ist die Konzentration von Serotonin vermindert. Pharmakologisch kann diesem durch sogenannte Serotonin-Wiederaufnahmehemmer begegnet werden. Ein bekanntes Medikament ist Fluoxetin („Prozac“).
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Die Konzentration von Serotonin kann aber auch durch die Menge von Licht beeinflusst werden, welches auf die Netzhaut fällt. Ist die Lichtmenge zu gering, kann dies ebenfalls zu einer Depression führen. Vor allem während der Wintermonate ist die Zahl der Sonnenstunden gering, und es fehlt oft die Zeit und die Gelegenheit, tatsächlich in die Sonne zu gehen. Daher tritt diese Art von Depression besonders in den Wintermonaten und in nördlichen Ländern (z.B. Norwegen) auf, weshalb man von einer sogenannten Winterdepression spricht.
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Gegen diese Symptome hat sich eine Lichttherapie als Behandlung mittlerweile bewährt. Dabei wird der Mangel an natürlichem Sonnenlicht durch eine Bestrahlung mit künstlichem Licht substituiert und so der Neurotransmitterhaushalt normalisiert. Dazu setzt sich ein Nutzer für eine Zeitspanne von etwa 20 bis 60 Minuten einer sogenannten Tageslichtlampe aus, deren Beleuchtungsstärke üblicherweise zwischen 2500 und 10.000 Lux liegt, wobei als Faustregel gilt, je heller das Licht ist, desto kürzer kann die Behandlungszeit ausfallen. Es fällt dennoch vielen Menschen schwer, eine solche Behandlung in ihren Alltag zu integrieren und die nötige Zeit dafür aufzubringen.
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Aus der
DE 10 2009 051 260 A1 ist es daher beispielsweise bekannt, innerhalb eines Lastkraftfahrzeugs eine Lichttherapie mit spektralem Licht durchzuführen. Dazu ist eine Beleuchtungseinrichtung oberhalb einer Liege angeordnet, auf der Personen Ruhepausen einlegen können. Über eine Kommunikationsschnittstelle kann die Person einen Dialog mit einem System durchführen, welches beispielsweise anhand von Fragen eine geeignete Therapie und insbesondere eine zweckmäßige Dauer und Intensität eine Lichttherapie festlegt. Nach der Behandlung kann die Person die Qualität der Therapie bewerten, woraufhin gegebenenfalls für weitere Behandlungen Parameter verändert und in einem persönlichen Profil hinterlegt werden. So kann der Fahrer eines Lastkraftwagens Fahrpausen für eine Lichttherapie innerhalb des Fahrzeugs nutzen.
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Eine Innenraumbeleuchtungen für Fahrzeuge, die Paramter abhängig die Beleuchtung variieren sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt. In der
DE 10 2012 015 039 A1 ist eine Innenraumbeleuchtung für ein Fahrzeug offenbart, die eine Leuchteinheit, eine Steuervorrichtung und eine Sensorvorrichtung umfasst. Die Sensorvorrichtung erfasst ein zu betrachtendes Objekt und die von diesem emittierte Lichtintensität und die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet die Abstrahlcharakteristik der Leuchteinheit abhängig von der detektierten Lichtintensität zu steuern. Auch aus der
DE 10 2006 052 777 A1 ist eine Innenraumbeleuchtung für Fahrzeuge bekannt, mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Lichtabgabe einer Lichtquelle. Die Steuerung der Lichtabgabe erfolgt in Abhängigkeit von einem charakteristischen Parameter, der durch eine Kameraeinheit im Fahrzeuginnenraum erfasst wird. Die
DE 43 30 721 C1 beschreibt ein Verfahren, in dem die Beleuchtung innerhalb eines Fahrzeugs in Abhängigkeit eines Paramters gesteuert wird, der von einer Sensoreinheit erfasst wird.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Lichttherapie-Beleuchtungssystem bereitzustellen, das einen Nutzer ohne großen Aufwand tageslichtähnlichem Licht aussetzt, insbesondere zur Durchführung einer Lichttherapie. Insbesondere liegt ihr die Aufgabe zugrunde eine für jeden Nutzer individuelle und dynamisch anpassbare Beleuchtungssituation im Fahrzeuginnenraum bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Lichttherapie-Beleuchtungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Lichttheraphie-Beleuchtungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Das erfindungsgemäßes Lichttherapie-Beleuchtungssystem eignet sich für einen Fahrzeuginnenraum eines Fahrzeugs und umfasst
- – eine Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einer Lichtquelle, die innerhalb eines Fahrzeuginnenraums angeordnet und dazu ausgebildet ist, einen Nutzbereich innerhalb des Fahrzeuginnenraums zu beleuchten,
- – wenigstens eine Sensoreinheit, die dazu ausgebildet ist, die Beleuchtungsstärke in diesem Nutzbereich zu erfassen, und
- – eine Regeleinheit, die dazu eingerichtet ist, die von der Sensoreinheit erfasste Beleuchtungsstärke von dieser zu empfangen und die Helligkeit wenigstens einer Lichtquelle der Beleuchtungsvorrichtung so zu regeln, dass die von der Sensoreinheit erfasste Beleuchtungsstärke im Nutzbereich einer Soll-Beleuchtungsstärke entspricht.
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Außerdem umfasst das erfindungsgemäße Lichttherapie-Beleuchtungssystem eine weitere Sensoreinheit, die dazu ausgebildet ist eine Blickrichtung des Nutzers zu erfassen. Die Regeleinheit ist dazu ausgebildet, die erfasste Blickrichtung des Nutzers auszuwerten und Lichtquellen der Beleuchtungsvorrichtung in den vom Nutzer betrachteten Raumbereichen abzuschalten oder in ihrer Intensität zu mindern.
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Die Helligkeit einer Beleuchtungsvorrichtung zur Durchführung einer Lichtherapie kann so dynamisch geregelt und dabei wenigstens an die Lichtbedingungen innerhalb des Fahrzeuginnenraums angepasst werden. Die Beleuchtungsvorrichtung kann dabei weißes oder andersfarbiges Licht ausstrahlen, wobei die Helligkeit, auch als Strahlungsleistung bezeichnet, der wenigstens einen Lichtquelle regelbar ist. Insbesondere ist die Beleuchtungsvorrichtung dazu ausgebildet, Winterdepressionen zu lindern und das Wohlbefinden zu steigern, indem sich ein Nutzer hellem Licht aussetzt und bestenfalls wirksam Tageslicht beziehungsweise Sonnenlicht simuliert wird. Dabei kann das Licht kontinuierlich oder in pulsierender Form abgestrahlt werden. Das Abstrahlen von ultraviolettem Licht wird jedoch vorzugsweise vermieden, da dies zu negativen Wirkungen wie einem erhöhten Krebsrisiko führen kann.
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Ein Nutzbereich, in den die Beleuchtungsvorrichtung das Licht abstrahlt, befindet sich insbesondere in Kopfhöhe des Nutzers, damit eine möglichst große Lichtmenge des ausgestrahlten Lichts auf die Netzhaut eines Nutzers fällt. Bevorzugt umfasst die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Lichtquellen, insbesondere LEDs oder OLEDs, durch die unterschiedliche Nutzbereiche angestrahlt werden können. In einer Ausführungsform der Erfindung emittiert wenigstens eine LED Licht im Wellenlängenbereich von 420 bis 480nm, so dass blaues Licht erzeugt wird. Bevorzugt umfasst die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Lichtquellen, die unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
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Insbesondere ist die Beleuchtungsvorrichtung dabei so angeordnet, dass blendende Effekte oder Reflexionen der Lichtquellen an der Windschutzscheibe des Fahrzeugs vermieden werden. Beispielsweise sind Lichtquellen im Boden, in den Türen oder in den Säulen des Autos integriert. Bevorzugt ist die Beleuchtungsvorrichtung an der Fahrzeugdecke des Fahrzeugs angeordnet. Dabei kann es beispielsweise vorteilhaft sein, wenigstens eine Lichtquelle der Beleuchtungsvorrichtung in eine Sonnenblende des Fahrzeugs zu integrieren. In diesem Fall kann der Nutzer die Sonnenblende und damit die Lichtquelle so ausrichten, dass ihre Strahlung für ihn angenehm ist.
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Weiterhin kann wenigstens ein beleuchtbares Bedienelement im Fahrzeuginnenraum als Lichtquelle der Beleuchtungsvorrichtung dienen. Hierbei können beispielsweise beleuchtete Anzeigen im Armaturenbrett als Lichtquelle Verwendung finden. Insbesondere finden beleuchtete Bedienelemente wie der Tacho oder die Tankanzeige zusätzlich als Lichtquelle im Sinne der Erfindung Verwendung. Die Beleuchtungsvorrichtung kann somit verschiedene Lichtquellen beinhalten, die zusammen zur Beleuchtungsstärke innerhalb eines definierten Nutzbereichs beitragen.
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Weiterhin umfasst das Lichttherapie-Beleuchtungssystem mindestens eine Sensoreinheit, die ebenfalls in dem Fahrzeuginnenraum angeordnet ist, und die geeignet ist, die Beleuchtungsstärke in dem Nutzbereich des Fahrzeuginnenraums zu erfassen. Die Beleuchtungsstärke ist dabei definiert als Lichtstrom pro Fläche in der Einheit Lux. Beispielsweise ist diese Sensoreinheit in die Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes integriert oder an der Fahrzeugdecke angebracht. Bevorzugt ist die Sensoreinheit im oberen Bereich der Windschutzscheibe oder oberhalb dieser angeordnet.
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Eine zugehörige Regeleinheit ist dazu eingerichtet, die entsprechenden Daten der Beleuchtungsstärke im Nutzbereich von der Sensoreinheit zu empfangen und die Helligkeit der mindestens einen Lichtquelle abhängig von der empfangenen Beleuchtungsstärke zu regeln. Zur weiteren Optimierung der Lichttherapie wird eine weitere Eingangsgröße zur Regelung der mindestens einen Lichtquelle miteinbezogen.
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Es ist eine weitere Sensoreinheit vorgesehen, die die Blickrichtung des Nutzers erfasst. Die weitere Sensoreinheit ist dabei eine geeigneten Vorrichtung, z.B. einem Kamerasystem, mit dem in regelmäßigen Abständen die Blickrichtung sowie Kopfposition des Fahrers/Nutzers erfasst wird und die Beleuchtung in der vom Fahrer betrachteten Raumrichtung, beziehungsweise Raumbereich angepasst wird. Bevorzugt ist dazu das Beleuchtungssystem in mehrere einzeln regelbare Bereiche untereteilt, die von der Steuereinheit der Regeleinheit einzeln angesteuert werden können. Als Kamerasystem kann beispielsweise das Produkt faceLABTM des Unternehmens Seeing Machines eingesetzt werden. Ein alternatives System stellt die Eye Tracker-Technologie „Fovio“ desselben Unternehmens dar. Die Sensoreinheit zur Erfassung der Blickrichtung ist so positioniert, dass die Blickrichtung in möglichst allen denkbaren Fahrerpositionen erfassbar ist. Bevorzugt befindet sich die Sensoreinheit zur Erfassung der Blickrichtung in der Instrumententafel bzw. im Armaturenbrett oder ist in das Lenkrad integriert. Wird das System von anderen Insassen als von dem Fahrer genutzet, so sind bevorzugt weitere Sensoreinheiten zur Erfassung der Blickrichtung im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet, beispielweise an den Kopfstützen der Vordersitze, um die Blickrichtung von auf der Rückbank sitzenden Nutzern zu erfassen.
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Gerade aber bei der Führung eines Fahrzeuges darf die Helligkeit nicht als unangenehm empfunden werden und den Fahrer stören. Der Fahrer, wie auch andere Verkehrsteilnehmer dürfen nicht in irgendeiner Form beeinträchtigt, und vor allem nicht geblendet werden. Da Blendungseffekte nur entstehen, wenn Licht tatsächlich in Blickrichtung gerichtet ist, ist die Beleuchtungsvorrichtung mit ihren Lichtquellen bevorzugt dazu eingerichtet, diffuses Licht auszusenden. Wenigstens eine Lichtquelle der Beleuchtungsvorrichtung ist dann dazu ausgebildet, diffuses Licht auszusenden. Die Erfassung der Blickrichtung des Fahrers ist ebenfalls zur Vermeidung von Blendefeffekten vorteilhaft, so kann dann der vom Nutzer tatsächlich betrachtete Raumbereich ermittlet werden. Die Regelung der Helligkeit kann dann so erfolgen, dass keine Lichtquelle direkt in Blickrichtung abstrahlt, wodurch die Sicherheit des Fahrers und auch anderer Verkehrsteilnehmer gewährleistet wird.
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Erfindungsgemäß sind in einer alternativen oder ergänzenden Ausführung der Erfindung, zur Optimierung der Lichttherapie für einen Nutzer, Mittel zur Ermittlung einer Behandlungszeit vorgesehen, diese erfassen die bereits erfolgte Behandlungszeit. Ist eine optimale Behandlungszeit beziehungsweise eine Soll-Behandlungszeit erreicht, so ermöglichen Mittel zur Abschaltung der Beleuchtungsvorrichtung die automatische Abschaltung. Die Regeleinheit ist dazu eingerichtet eine Lichtdosis als Produkt der Beleuchtungsstärke im Nutzbereich und der, bereits erfolgten Behandlungszeit zu erfassen, so dass jederzeit Kenntniss über die Lichtdosis besteht, die der Nutzer bereits erhalten hat. Eine optimale Behandlungszeit zur Steigerung des Wohlbefindens eines Nutzers ergibt sich nämlich nicht aus der Strahlungsleistung, mit der die Lichtquellen Licht ausstrahlen, sondern aus der Beleuchtungsstärke, die über eine gewisse Zeit tatsächlich in dem Nutzbereich ankommt, in dem sich die Augen einer Person befinden. Das Produkt aus der Beleuchtungsstärke und der Behandlungszeit wird dabei als Dosis bezeichnet (Lichtdosis) und in Luxstunden angegeben. Wie jede Therapie besitzt auch die Lichttherapie ein therapeutisches Fenster, das durch eine minimal wirksame Dosis nach unten begrenzt wird. Für einen optimalen therapeutischen Effekt wird üblicherweise eine Dosis von ca. 5000 Luxstunden benötigt. Um eine solche Dosierung zu erhalten, kann die Behandlungszeit reduziert und die Beleuchtungsstärke dafür erhöht werden oder umgekehrt. Beispielsweise kann eine Dosis von ca. 5000 Luxstunden durch eine Bestrahlung für 30 min mit 10000 Lux, aber auch eine Bestrahlung für 60 min mit 5000 Lux erreicht werden.
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Insbesondere sind Mittel zur Festlegung einer Soll-Beleuchtungsstärke oder einer Soll-Behandlungszeit durch einen Nutzer vorgesehen. Zusammen mit den Mitteln zur Ermittlung einer Behandlungszeit kann so abhängig von der Lichtdosis, die der Nutzer bereits erhalten hat entweder die Soll-Beleuchtungsstärke oder die die Soll-Behandlungszeit angepasst werden, damit der Nutzer insgesamt eine ausreichende Lichtdosis erhält.
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Beispielsweise beinhaltet die Regeleinheit daher eine Datenbank, umfassend verschiedene Beleuchtungsstärken, die von einem Nutzer als Soll-Beleuchtungsstärke auswählbar und somit festlegbar sind. Diese Soll-Beleuchtungsstärken sind bevorzugt entsprechenden Behandlungszeiten zugeordnet, wobei diese Informationen bevorzugt ebenfalls in der Datenbank hinterlegt sind. Insbesondere beinhaltet die Datenbank Informationen darüber, wie das optimale Verhältnis von Behandlungszeit und Beleuchtungsstärke aussieht und die Regeleinheit umfasst Rechenmittel, welche die entsprechenden Umrechnungen von eingestellter Soll-Beleuchtungsstärke zu optimaler Behandlungszeit oder umgekehrt von eingestellter Behandlungszeit in optimale Soll-Beleuchtungsstärke vornimmt.
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Bei Aktivierung des Lichttherapie-Beleuchtungssystems erfolgt wenigstens ein Abgleich zwischen der festgelegten Soll-Beleuchtungsstärke und der von der ersten Sensoreinheit erfassten Beleuchtungsstärke im Nutzbereich. Die Helligkeit der Lichtquellen wird dann so eingestellt, dass diese möglichst übereinstimmen. Dabei wurde erkannt, dass sich die tatsächliche Beleuchtungsstärke im Nutzbereich aufgrund von äußeren Einflüssen ständig ändert. Insbesondere in einem bewegten Fahrzeug ändert sich die Umgebung ständig und damit auch die äußeren Lichtverhältnisse. Ein Nutzer ist somit ständig wechselnden Helligkeiten ausgesetzt. Daher ist eine dynamische Regelung der Lichtquellen vorteilhaft, um eine konstante Beleuchtungsstärke in einem vorgegebenen Nutzbereich gewährleisten zu können. Die Regeleinheit gleicht die gemessene Beleuchtungsstärke daher erfindungsgemäß mit einer vorgegebenen Soll-Beleuchtungsstärke ab und regelt die Helligkeit der Beleuchtungsvorrichtung bzw. ihrer Lichtquell(en) so, dass die von der Sensoreinheit erfasste Beleuchtungsstärke in dem Nutzbereich möglichst der Soll-Beleuchtungsstärke entspricht. Das bedeutet, dass regelmäßig kontrolliert wird, ob die von der Sensoreinheit erfasste Beleuchtungsstärke der Soll-Beleuchtungsstärke entspricht. Ist dies nicht der Fall, wird die Helligkeit der Lichtquellen angepasst. Liegt die erfasste Beleuchtungsstärke unter dem Wert der Soll-Beleuchtungsstärke, wird die Helligkeit der Lichtquelle(n) erhöht. Entsprechend wird die Helligkeit verringert, wenn die erfasste Beleuchtungsstärke oberhalb der Soll-Beleuchtungsstärke liegt. Dieser Abgleich erfolgt beispielsweise permanent und in Echtzeit, bevorzugt kontinuierlich in bestimmten Zeitabständen, beispielsweise in Zeitabständen von wenigen Sekunden. Insbesondere sind die Zeitabstände, in denen dieser Abgleich erfolgen soll, über die Regeleinheit einstellbar.
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Beispielsweise werden auch abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Zeitabstände, in denen der Abgleich zwischen erfasster Beleuchtungsstärke und Soll-Beleuchtungsstärke erfolgt, geändert. So ändert sich die Umgebung bei einer Geschwindigkeit von 200 km/h öfters als bei einer Geschwindigkeit von 50 km/h, weshalb ein Abgleich in kürzeren Zeitspannen sinnvoll sein kann.
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Der Abgleich zwischen der erfassten Beleuchtungsstärke und der Soll-Beleuchtungsstärke erfolgt zudem bevorzugt innerhalb eines Toleranzbereichs, um zu verhindern, dass auch bei geringfügigen Abweichungen – beispielsweise von wenigen 10 Lux – eine Änderung der Helligkeit der Lichtquellen vorgenommen wird. Diese könnte ansonsten von einem Nutzer auch als störendes Flackern empfunden werden.
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Alternativ oder ergänzend ist es einem Nutzer möglich, individuell eine Soll-Beleuchtungsstärke festzulegen. Dies bedeutet, er kann eine Helligkeit wählen, die von ihm als angenehm empfunden wird. Dies geschieht beispielsweise über eine Sprachsteuerung oder über manuelle Eingabeeinheiten, die mit der Regeleinheit gekoppelt sind. Beispielsweise sind Regler analog zu Lautstärkereglern im Bereich des Armaturenbretts vorgesehen, über die ein Nutzer zunächst manuell und bevorzugt stufenlos die Helligkeit der Beleuchtungsvorrichtung einstellen kann. Hat er eine für ihn optimale Einstellung gefunden, wird die entsprechende Beleuchtungsstärke von der Sensoreinheit in dem Nutzbereich erfasst und als Soll-Beleuchtungsstärke abgespeichert.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Regeleinheit dazu eingerichtet, bei der Regelung der Helligkeit wenigstens einer Lichtquelle der Beleuchtungsvorrichtung weitere Eingangsgrößen zu berücksichtigen. Bei diesen Eingangsgrößen kann es sich insbesondere um Informationen über Lichtverhältnisse außerhalb des Fahrzeugs und/oder den Fahrzustand des Fahrzeugs handeln. Diese Eingangsgrößen können insbesondere in die Bestimmung der Soll-Beleuchtungsstärke einfließen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Regeleinheit dazu eingerichtet, auch die Behandlungszeit zu erfassen. Bevorzugt ist die Regeleinheit dazu ausgebildet, abhängig von der gewählten Soll-Beleuchtungsstärke die optimale Beleuchtungsdauer, auch Behandlungszeit genannt, zur Durchführung einer Lichttherapie festzulegen. Auch wenn beispielsweise nur kurzzeitig die Helligkeit erhöht wird, wird dies registriert und die Rest-Behandlungszeit wird entsprechend angepasst. Ist das Ende der Behandlungszeit erreicht, wird die Beleuchtungsvorrichtung beispielsweise automatisch ausgeschaltet, oder der Nutzer wird darüber informiert, dass die entsprechende Behandlungszeit erreicht ist. Ebenso kann ein Nutzer beispielsweise eine gewünschte Beleuchtungsdauer/Behandlungszeit über die Steuereinheit vorgeben und diese berechnet eine für diese Behandlungszeit geeignete Soll-Beleuchtungsstärke.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Regeleinheit an das Navigationssystem des Fahrzeugs gekoppelt und die Soll-Beleuchtungsstärke wird abhängig von der erwarteten Fahrtdauer ausgewählt. Als Faustregel kann dabei gelten, dass je länger die Fahrtdauer ist, desto geringer ist die Soll-Beleuchtungsstärke.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Lichttherapie-Beleuchtungssystem für den Fahrzeuginnenraum mit weiteren externen Lichttherapie-Beleuchtungssystemen über ein Netzwerk verbunden. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Smart-Home-System handeln. Die Behandlungszeit eines Nutzers wird dann von dem jeweils aktiven Lichttherapie-Beleuchtungssystem erfasst und an die anderen Systeme übermittelt. Wechselt ein Nutzer zwischen den Lichttherapie-Beleuchtungssystemen, können diese Informationen genutzt werden, um die noch nötige Rest-Behandlungszeit zu berechnen und/oder die nötige Soll-Beleuchtungsstärke vorzugeben.
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Gemäß einer vorteilhaften Weitergestaltung der Erfindung ist die Beleuchtungsvorrichtung mehrteilig ausgebildet, um die jeweils gewünschte Soll-Beleuchtungsstärke in unterschiedlichen Nutzbereichen zu erzeugen. Insbesondere sind dazu auch innerhalb einer Sensoreinheit mehrere Sensoren vorgesehen, welche die Lichtintensität in den unterschiedlichen Nutzbereichen erfassen. So sind beispielsweise für jeden Sitzplatz innerhalb eines Fahrzeuges entsprechende Lichtquellen und Sensoren vorhanden.
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Besonders bevorzugt ist auch der von der Sensoreinheit erfasste Nutzbereich einstellbar, um diesen gegebenenfalls auf unterschiedliche Körpergrößen von Nutzern anpassen zu können. Beispielsweise ist eine Sensoreinheit dazu mit einem Fahrzeugsitz derart gekoppelt, dass die Einstellung des Nutzbereichs automatisch abhängig von der Sitzposition erfolgt. Ist eine weitere Sensoreinheit zur Erfassung der Blickrichtung vorgesehen kann diese Funktion wie bereits beschrieben auch von der weiteren Sensoreinheit übernommen werden.
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Wie bereits dargelegt, ist die Beleuchtungsvorrichtung bevorzugt dazu ausgebildet, weißes oder andersfarbiges Licht zu erzeugen, um möglichst effektiv Tageslicht zu simulieren. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Beleuchtungsvorrichtung mehrere LEDs, die von der Steuereinheit unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Bevorzugt ist wenigstens eine der Lichtquellen eine blaue LED. Es hat sich gezeigt, dass ein Anteil von blauem Licht im Bereich von etwa 480 nm geeignet ist, um fehlendes Sonnenlicht auszugleichen. Durch den Einsatz einen vorteilhaften Blauanteils können bereits bei vergleichsweise geringen Helligkeiten von etwa 750 lux Ergebnisse erzielt werden, die sonst nur durch deutlich höhere Helligkeiten und/oder längere Bestrahlungszeiten erreicht werden können. Besonders bevorzugt umfasst die Beleuchtungsvorrichtung wenigstens eine rote, eine grüne und eine blaue LED, so dass weißes Licht durch additive Farbmischung erzeugt wird und zusätzlich die Farbtemperatur des Lichtes steuerbar ist. Wenn nur eine Mischung von wenigen diskreten Wellenlängen verwendet wird, können die Scheiben des Fahrzeugs – vor allem die Windschutzscheibe – entsprechend so beschichtet sein, dass sie für die speziellen Wellenlängen durchlässig oder absorbierend sind. So werden Reflexionen an der Windschutzscheibe vermieden.
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Weiter ist zu beachten, dass das Lichttherapie-Beleuchtungssystem bevorzugt bei Tageslicht, also im Hellen zum Einsatz kommen kann und soll, da man aus einem von innen beleuchteten Fahrzeug heraus nur bedingt in die Dunkelheit blicken kann. Alternativ und auch in Kombination können daher verschiedene Maßnahmen vorgesehen sein, um die Sicherheit des Fahrers und weiterer Verkehrsteilnehmer zu gewährleisten. Beispielsweise misst die Sensoreinheit die Lichtintensität zunächst bei ausgeschalteter Beleuchtungsvorrichtung, oder es wird alternativ die Helligkeit der Umgebung durch einen Sensor erfasst, der nach außen gerichtet ist. Wird bei der so erfassten Lichtintensität ein bestimmter Schwellenwert unterschritten, das heißt, ist die Umgebung dunkel, so wird ein Einschalten der Beleuchtungsvorrichtung nicht zugelassen, um zu verhindern, dass die Scheiben durch die Beleuchtung des Fahrzeuginnenraums blind werden.
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Gemäß einer Ausführung ist das Lichttherapie-Beleuchtungssystem, insbesondere die Regeleinheit, an die Außenbeleuchtung des Fahrzeugs gekoppelt. So wird insbesondere von der Regeleinheit registriert, ob die Außenbeleuchtung des Fahrzeugs eingeschaltet ist. Ist dies der Fall, wird die Beleuchtungsvorrichtung automatisch ausgeschaltet. Auch wenn der Fahrer nur temporär die Außenbeleuchtung aktiviert, beispielsweise weil er durch einen Tunnel fährt, wird dies von der Regeleinheit registriert und die Beleuchtungsvorrichtung wird automatisch deaktiviert. Hierbei ist zu beachten, dass sich diese Ausführungsform nicht eignet für Länder, in denen auch bei Tage eine eingeschaltete Außenbeleuchtung Pflicht ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführung ist die Regeleinheit auch an weitere Komponenten des Fahrzeugs gekoppelt, insbesondere an die Fahrelektronik. Bevorzugt wird von der Regeleinheit registriert, ob das Fahrzeug in Bewegung ist, oder ob es still steht. Im Falle des Stillstands erlaubt es die Regeleinheit, dass die Beleuchtungsvorrichtung eingeschaltet ist. Beispielsweise kann die Helligkeit automatisch erhöht werden, wenn das Fahrzeug an einer roten Ampel steht.
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Ferner können zusätzliche Sensoren vorgesehen sein, über die andere Verkehrsteilnehmer, in der Regel andere Autos, registriert werden. Um eine Blendung dieser anderen Verkehrsteilnehmer zu vermeiden, kann automatisch die Helligkeit der Lichtquellen herunter reguliert werden, wenn ein anderes Fahrzeug detektiert wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels, das im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:
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1 eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichttherapie-Beleuchtungssystems; und
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2 eine Ausführungsform eines Regelkreises für das erfindungsgemäße Lichttherapie-Beleuchtungssystem.
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1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 11 mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichttherapie-Beleuchtungssystems 10 für einen Fahrzeuginnenraum 40. Dabei sind die Komponenten dieses Beleuchtungssystems 10 nur schematisch dargestellt und ihre Ausbildung und Anordnung ist nicht auf diese Darstellung beschränkt. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist beispielsweise im Fahrzeuginnenraum 40 des Fahrzeugs 11 eine Beleuchtungsvorrichtung 20 angeordnet. Die Beleuchtungsvorrichtung 20 ist an der Fahrzeugdecke 42 angebracht und umfasst ein oder mehrere Lichtquellen 22, die Licht in einen Nutzbereich 32 abstrahlen und diesen so beleuchten. In der 1 ist dieser Nutzbereich 32 als gestricheltes Oval angedeutet. Der Nutzbereich 32 befindet sich in Kopfhöhe eines Nutzers 44, der auf einem Vordersitz des Fahrzeugs 11 sitzt. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um den Fahrersitz, aber auch Personen auf dem Beifahrersitz können in Kopfhöhe einen Nutzbereich definieren. Mit dem erfindungsgemäßen Lichttherapie-Beleuchtungssystem 10 kann somit eine Lichttherapie für den Fahrer und/oder den Beifahrer durchgeführt werden. Die Erfindung ist bei entsprechender Ausführung auch für Personen auf den Rücksitzen eines Fahrzeugs 11 anwendbar.
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Weiterhin umfasst das Lichttherapie-Beleuchtungssystem 10 eine erste Sensoreinheit 30, die im dargestellten Ausführungsbeispiel im oberen Bereich der Windschutzscheibe 46 angeordnet ist. Die Sensoreinheit 30 ist dazu eingerichtet, die Beleuchtungsstärke in dem Nutzbereich 32 innerhalb des Fahrzeuginnenraums 40 zu erfassen. Es handelt sich somit um einen Sensor vorzugsweise im Inneren des Fahrzeugs 11, der auf den Fahrersitz ausgerichtet ist. Der Sensor 30 befindet sich zweckmäßigerweise nahe dem Kopf einer Person, die auf einem Fahrzeugsitz sitzt, um so die Beleuchtungsstärke in dem Bereich 32 messen zu können, in dem sich der Kopf und damit die Augen einer Person befinden. Ergänzend oder alternativ kann eine hierfür geeignet Sensoreinheit 30 beispielsweise auch in eine Kopfstütze 12 integriert sein.
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Das System 10 umfasst eine weitere Sensoreinheit 31 umfassen, mit welcher die Blickrichtung einer Person erfasst werden kann. Diese Sensoreinheit kann sich beispielsweise im Bereich des Armaturenbretts befinden, wie es in 1 schematisch angedeutet ist. Auch eine Anbringung unterhalb der Fahrzeugdecke 42 oder an anderen geeigneten Positionen wäre möglich. Beispielsweise umfasst die Sensoreinheit 31 dazu ein Kamerasystem, welches dazu ausgebildet ist, die Blickrichtung eines Nutzers 44 zu erfassen. Ferner umfasst das System 10 in der Ausführungsform der 1 eine dritte Sensoreinheit 33 unterhalb der Fahrzeugdecke 42, welche nach außen gerichtet ist. Dieser Sensor 33 erfasst das Umgebungslicht im Außenbereich des Fahrzeugs 11.
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Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Lichttherapie-Beleuchtungssystem 10 eine Regeleinheit 60, die zur Kommunikation wenigstens mit der Sensoreinheit 30 und der Beleuchtungsvorrichtung 20 ausgebildet ist und somit mit diesen verbunden ist. Die Regeleinheit 60 ist dabei vorzugsweise auch mit der Sensoreinheit 33 zur Erfassung des Umgebungslichts und der Sensoreinheit 31 zur Erfassung der Blickrichtung eines Fahrers verbunden, falls solche ergänzenden Sensoreinheiten vorgesehen sind. Auch weitere Sensoren und/oder Datenquellen können an die Regeleinheit 60 angeschlossen sein. Beispielsweise kann die Regeleinheit 60 Informationen von anderen Systemen des Fahrzeugs 11 und/oder Fahrzeugsystemen anderer Fahrzeuge erhalten und auswerten. Die Regeleinheit 60 ist in 1 lediglich schematisch oberhalb des Fahrzeugs 11 dargestellt, ist jedoch typischerweise in die Elektronik des Fahrzeugs integriert.
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In einer Ausführungsform der Erfindung steht das Lichttherapie-Beleuchtungssystem 10 über eine Netzwerk in Verbindung mit weiteren Lichttherapie-Beleuchtungssystemen 10‘, ..., 10‘‘, wie es in 1 durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Diese Verbindung ist vorzugsweise drahtlos und kann beispielsweise als Funkverbindung realisiert werden. Hierdurch ist es möglich, mehrere Lichttherapie-Beleuchtungssysteme miteinander zu koordinieren, so dass eine im Fahrzeug 11 anzuwendende Lichtdosis angepasst werden kann, wenn von einem anderen Lichttherapie-Beleuchtungssystem die Information an das Lichttherapie-Beleuchtungssystem 10 des Fahrzeugs 11 übermittelt wird, dass eine Person am selben Tag bereits an anderer Stelle einer bestimmten Lichtdosis ausgesetzt wurde.
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Die Regeleinheit 60 des Lichttherapie-Beleuchtungssystems 10 hat bevorzugt Zugriff auf eine Datenbank von Soll-Beleuchtungsstärken, auf die sie zurückgreifen kann, um die Beleuchtungsstärke in dem Nutzbereich 32 zu regeln. Diese Regelung der Beleuchtungsstärke im Nutzbereich 32 erfolgt über eine Ansteuerung der Beleuchtungsvorrichtung 20 durch die Regeleinheit 60. Dabei steuert eine Steuereinheit 60 der Regeleinheit 60 die wenigstens eine Lichtquelle 22 der Beleuchtungsvorrichtung 20 an, wobei sie ihre Helligkeit einstellt. Dies kann beispielsweise über einen veränderlichen Widerstand erfolgen. Verwendet die Beleuchtungsvorrichtung 20 auch andere Lichtquellen beispielsweise in Form von beleuchtbaren Bedienelementen des Fahrzeugs, können diese ebenfalls von der Regeleinheit entsprechend angesteuert werden, um mit den verschiedenen Lichtquellen insgesamt im Nutzbereich 32 eine bestimmte Beleuchtungsstärke einzustellen.
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Die Regeleinheit 60 ist dazu ausgebildet, die Beleuchtungsvorrichtung 20 wenigstens in Abhängigkeit von der durch die Sensoreinheit 30 erfassten Beleuchtungsstärke im Nutzbereich 32 anzusteuern. Ergänzend kann die Regelung als Eingangsgrößen weitere Informationen von den Sensoreinheiten 31 und 33 berücksichtigen. Beispielsweise kann die Regelung beinhalten, dass die Beleuchtungsvorrichtung 20 in den vom Fahrer betrachteten Raumbereichen vollständig abgeschaltet oder die Lichtintensität zumindest vermindert wird. Hierzu fließen Informationen von der Sensoreinheit 31 zur Erfassung der Blickrichtung in die Regelung ein. Informationen von dem Sensor 33 für das Umgebungslicht können ebenfalls dazu verwendet werden, die Beleuchtungsvorrichtung 20 abzuschalten oder die Lichtintensität zumindest zu vermindern, wenn es außerhalb des Fahrzeugs dunkel ist bzw. die mit der Sensoreinheit 33 gemessene Helligkeit unterhalb eines Schwellenwerts liegt.
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2 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Regelkreises für ein erfindungsgemäßes Lichttherapie-Beleuchtungssystem. Eingangsgrößen sind hierbei einerseits Informationen über das Licht in der Umgebung des Fahrzeugs (Umgebungslicht), was mit dem Umgebungslichtsensor 33 erfassbar ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Fototransistor handeln. Eine weitere Eingangsgröße ist die vorgesehene Lichtdosis B, die ein Nutzer aufnehmen soll, in Lux Stunden. Diese beträgt beispielsweise 5000 Lux Stunden. Optional können weitere Kontextinformationen verwendet werden, bei denen es sich beispielsweise um Informationen darüber handeln kann, dass das Fahrzeug an einem Verkehrszeichen oder einer Ampel gehalten hat, oder dass sich andere Fahrzeuge im Bereich des Fahrzeugs befinden und ihm beispielsweise entgegenkommen. Diese Informationen können von Sensoren des Fahrzeugs, anderen Fahrzeugen (C2C) oder anderen externen Einrichtungen (C2X) erfasst und von diesen erhalten werden.
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Der Ausgangswert des Regelkreises ist die Beleuchtungsstärke in einem Nutzbereich 32 innerhalb des Fahrzeuginnenraums 40 zu einem bestimmten Zeitpunkt. Basierend auf diesem Ausgangswert, dem erfassten Umgebungslicht und gegebenenfalls weiteren Kontextinformationen wird mittels einer nicht-linearen Übertragungsfunktion die maximal tolerierbare Beleuchtungsstärke in diesem Nutzbereich bestimmt. Die Ist-Beleuchtungsstärke in dem Nutzbereich wird von der Sensoreinheit 30 bestimmt. Mittels eines Regelkreises, welcher die Ist-Beleuchtungsstärke mit der durch die Übertragungsfunktion bestimmten, maximal tolerierbaren Beleuchtungsstärke vergleicht, wird die Beleuchtungsvorrichtung 20 beispielsweise in Form eines LED-Arrays von einer Steuereinheit 61 entsprechend angesteuert, um die Helligkeit des LED-Arrays entsprechend zu erhöhen oder zu reduzieren. Dabei ist der Regelkreis vorzugsweise so gewählt, dass schnelle Änderungen der Beleuchtungsstärke vermieden werden, da dies ansonsten zu unangenehmen Irritationen führen können. Hierfür kann beispielsweise ein PI-Regler eingesetzt werden.
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Ferner wird die Lichtdosis A durch Integration nachgehalten und solange diese Lichtdosis A unterhalb der vorgesehenen Lichtdosis B liegt, wird weiterhin Licht in den Fahrzeuginnenraum eingebracht und die Lichttherapie dauert an. Erreicht die Lichtdosis A die vorgegebene Lichtdosis B, wird die Beleuchtungsvorrichtung 20 abgeschaltet und die Lichttherapie beendet.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 10‘, 10‘‘
- Lichttherapie-Beleuchtungssystem
- 11
- Fahrzeug
- 12
- Kopfstütze
- 20
- Beleuchtungsvorrichtung, LED-Array
- 22
- Lichtquelle
- 30
- Sensoreinheit, Lichtsensor für den Nutzbereich
- 31
- Sensoreinheit für Erfassung der Blickrichtung, Kamerasystem
- 32
- Nutzbereich
- 33
- Sensoreinheit, Lichtsensor für Umgebungslicht
- 40
- Fahrzeuginnenraum
- 42
- Fahrzeugdecke
- 44
- Nutzer, Fahrer
- 46
- Windschutzscheibe
- 50
- Blickrichtung eines Nutzers
- 60
- Regeleinheit
- 61
- Steuereinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009051260 A1 [0005]
- DE 102012015039 A1 [0006]
- DE 102006052777 A1 [0006]
- DE 4330721 C1 [0006]