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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Leuchte und eine Beleuchtungsanlage mit mehreren Leuchten dieses Typs.
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Hintergrund
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In einer steigenden Anzahl von Kaufhäusern und Bürohäusern werden Netzwerkzugangspunkte zur Bereitstellung drahtloser Netzwerke wie WLAN in Leuchten eingebaut. Der Einbau dieser Netzwerkzugangspunkte in Leuchten hat verschiedene Vorteile. Zum einen ist in der Leuchte schon eine Energieversorgung, zumeist eine Netzleitung vorhanden, so dass diese nicht extra zum Netzwerkzugangspunkt gelegt werden muss. Zum anderen sind Leuchten gleichmäßig über die Geschoßdecken der Gebäude verteilt, so dass relativ einfach der optimale Standort für den Zugangspunkt ausgewählt werden kann.
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Aus der
US 2004 0192 2227 ist bekannt, einen Netzwerkzugangspunkt wie z.B. einen WLAN-Accesspoint in eine Leuchte zu integrieren.
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Generell werden dabei heutzutage lediglich wenige Leuchten mit leistungsstarken Netzwerkzugangspunkten ausgestattet, um eine möglichst gute Abdeckung der Räumlichkeiten mit drahtlosem Netzwerk zu erreichen. Die leistungsstarken Netzwerkzugangspunkte decken dabei jeweils einen möglichst großen Bereich ab, damit möglichst wenig Netzwerkzugangspunkte in der Installation notwendig sind. Grund hierfür ist der erhöhte Verdrahtungsaufwand. Zwar kann der Netzwerkzugangspunkt problemlos in der Leuchte mit Energie versorgt werden, da ja eine Netzspannung vorhanden ist. Jedoch muss jede Leuchte mit Netzwerkzugangspunkt eine LAN-Leitung erhalten, um den Netzwerkzugangspunkt an das Netzwerk anbinden zu können. Dies erhöht den Installationsaufwand beträchtlich, weswegen so wenig Zugangspunkte wie möglich angestrebt werden. 2 zeigt die schematische Verschaltung einer solchen Anlage. Es sind zwei Gateways 21 und 22 gezeigt, die die Verbindung ins Internet darstellen und gleichzeitig Steuerungsaufgaben für die Leuchten übernehmen können. Dann ist ein hausinternes Netz DS gezeigt, an welches die verschiedenen Netzwerkzugangspunkte oder Accesspoints AP#1 bis AP#N angeschlossen sind. Mit diesen können sich wiederum verschiedene Clients innerhalb der Basis Service Sets BSS#1 bis BSS#N verbinden.
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Durch die große räumliche Abdeckung eines einzelnen Netzwerkzugangspunktes ist die Antenne ausgelegt, möglichst omnidirektional abzustrahlen. Dies birgt den Nachteil, dass es in Grenzbereichen zwischen zwei Netzwerkzugangspunkten zu Überlappungen kommt, was den Empfang stört, da bekanntermaßen viele der Kanäle im standardisierten IEEE 802.11 Netz nicht überlappungsfrei sind und sich so benachbarte Netzwerkzugangspunkte gegenseitig stören können. 1 zeigt die Kanalaufteilung im 2.4GHz Frequenzband zu Abständen von 5MHz der Mittenfrequenz bei etwa 22MHz Bandbreite. Es ist gut zu sehen, dass es im europäischen Frequenzband bei 2.4GHz mit den Kanälen 1 bis 13 bei DSSS Übertragung lediglich 3 überlappungsfreie WLAN Kanäle gibt. Andere Frequenzbereiche, das 5GHz- und 60GHz-Band, sowie andere Übertragungstechniken, z.B. OFDM, unterliegen demselben Prinzip, lediglich die Anzahl überlappungsfreier Kanäle ist veränderlich. Ist also die Sendeleistung eines Netzwerkzugangspunktes sehr hoch um die gewünschte Abdeckung zu erreichen, so ist die potentielle Störung anderer Netzwerkzugangspunkte im gleichen Netz oder vor allem anderer Betreiber sehr hoch. So ergeben sich bei den omnidirektionalen Abstrahleigenschaften von Stabantennen, wie sie in 3 gezeigt sind, Probleme beim Empfang an anderer Stelle.
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Weiterhin können bei großen Funkzellen Gegenstände wie beispielsweise Wände und Möbel in dieser Zelle zu Reflektionen oder gar Auslöschung führen, was ebenfalls die Signalqualität beeinträchtigt. Speziell Reflektionen führen zu Mehrfachpfaden des Signals und beeinträchtigen den Empfang erheblich. 4 zeigt einen Geschoßplan eines Gebäudes mit Netzwerkzugangspunkten 41. Speziell in der Nähe oder hinter Wänden gibt es immer wieder Funklöcher 42, in denen kein oder kein guter Empfang möglich ist.
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Ein weiteres Problem dieser großen Funkzellen ist die Teilnehmerzahl. Die Problematik ist schon von GSM-Funknetzen an belebten Standorten bekannt. Viele angemeldete Teilnehmer an einem Netzwerkzugangspunkt müssen sich dessen Bandbreite teilen, so dass die mögliche Datenrate pro Teilnehmer sehr schnell unzumutbar wird.
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Aufgabe
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Leuchte und ein Beleuchtungssystem vorzuschlagen, welches diese Nachteile nicht mehr aufweist.
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Darstellung der Erfindung
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einer Leuchte, aufweisend einen Eingang zum Anschließen eines Netzwerkes mit einer integrierten Leistungsversorgung, eine Leistungsversorgungseinheit zum Versorgen aller Komponenten der Leuchte mit einer elektrischen Leistung, die dem Eingang entnommen wird, eine Steuerungseinheit zum Steuern der Komponenten der Leuchte, mindestens eine Lichtquelle, die von der Leistungsversorgungseinheit versorgt wird und von der Steuerungseinheit gesteuert wird, ein Netzwerkzugangspunkt zum Bereitstellen mindestens eines drahtlosen Netzwerkes, der von der Leistungsversorgungseinheit versorgt wird und über den Eingang mit dem Netzwerk gekoppelt ist, mindestens eine Antenne, die dem Netzwerkzugangspunkt zugeordnet ist, wobei die Lichtquelle und die Antenne so angeordnet und ausgelegt sind, dass die Abstrahlcharakteristik des Lichts kongruent zur Abstrahlcharakteristik der Antenne des drahtlosen Netzwerkes bezogen auf mindestens eine Referenzfläche ist. Die Referenzfläche kann z.B. der Boden des Raumes sein, in dem die Leuchte installiert ist. Die Referenzfläche kann aber ebenso wie oft in den Berechnungen für die Bürobeleuchtung verwendet eine Ebene in Höhe der Tischfläche sein, die genau wie die Tischfläche im Raum ausgerichtet ist. Es ist auch denkbar mehrere Referenzflächen zu verwenden, da in speziellen Umgebungen wie Lagerhallen auch bei einer Leuchte eine Lichtabstrahlung in mehr als einen Halbraum gewünscht sein kann, z.B. ebenfalls nach oben. Grundsätzlich kann aber davon ausgegangen werden dass die Abstrahlung vor allem in einen Halbraum interessant ist.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung kann vorteilhaft eine sehr einfache Installation eines Beleuchtungssystems sichergestellt werden, da die Netzwerkleitung lediglich Schutzkleinspannung führt und zur Installation keine Fachkräfte wie etwa Elektriker benötigt werden. Weiterhin kann ein Beleuchtungssystem, welches auf diesem Leuchtentyp basiert, mit deutlich mehr Netzwerkzugangspunkten ausgestattet werden, was die durchschnittliche Datenrate pro Teilnehmer vorteilhaft erhöht. Durch die Kongruenz zwischen Lichtabstrahlung und Funkabdeckung der Leuchte kann eine zuverlässige Abdeckung der Funknetzwerke ohne aufwändige Messungen sichergestellt werden.
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Kongruent heißt in diesem Zusammenhang, dass die Abstrahlcharakteristiken im Wesentlichen die gleiche Form und auch annähernd die gleiche Größe auf einer Bezugsfläche wie z.B. dem Boden aufweisen, siehe hierzu auch:
https://de.wikipedia.org/wiki/Kongruenz_(Geometrie). Da die Abstrahlcharakteristiken der Licht- und Funkwellen Wellenlängenbedingt nicht identisch sein können kann das Abstrahlverhalten stellenweise nicht mehr kongruent, sondern nur noch ähnlich sein, siehe hierzu auch: https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%84hnlichkeit_(Geometrie). Wichtig ist in diesem Zusammenhang lediglich, dass durch das sichtbare Licht auch die Mindestabdeckung des Drahtlosnetzwerkes ersichtlich ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das drahtlose Netzwerk ein WLAN-Netzwerk nach dem Standard IEEE 802.11. WLAN oder Wi-Fi ist vorteilhaft der am weitesten verbreitete Standard für drahtlose Kommunikation im Consumer-Bereich und wird von nahezu allen Mobilgeräten unterstützt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das drahtlose Netzwerk ein ZigBee-Netzwerk nach dem Standard IEEE 802.15.4. ZigBee ist auch aufgrund seiner Vernetzungsfähigkeiten bekannt und kann hier anstatt oder zusätzlich zum WLAN vorhanden sein.
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In einer anderen Ausführungsform ist das drahtlose Netzwerk ein Bluetooth-Netzwerk nach dem Standard IEEE 802.15.1. Auch Bluetooth ist ein verbreiteter Standard und wird für Kurzstreckenkommunikation gerne verwendet. Auch hier kann das Netzwerk in einer Ausführungsform alleine, in einer anderen Ausführungsform neben dem WLAN und/oder dem ZigBee Netzwerk arbeiten. Bei der Ausführungsform mit mehreren parallelen Netzwerken ist darauf zu achten, dass die verwendeten Kanäle der verschiedenen Netzwerke nicht denselben Frequenzbereich verwenden, da es sonst zu Störungen kommt.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform verwendet der Netzwerkzugangspunkt mindestens eines der im Standard vorgesehenen Frequenzbänder: 2,4GHz, 5GHz, 60GHz. Diese Frequenzbänder sind standardisiert und größtenteils frei und ohne Lizenzen zugänglich. Daher sind sie sehr verbreitet und die Netzwerkzugangspunkte sind damit sehr kostengünstig herzustellen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Antenne eine Bi-Quad-Antenne. Dieser Antennentyp hat eine sehr ähnliche Abstrahlcharakteristik wie eine klassische Deckenleuchte, daher ist diese Antenne für die gewünschte Anwendung besonders geeignet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Netzwerkzugangspunkt eingerichtet, mit benachbarten Netzwerkzugangspunkten ein Mesh-Netzwerk, zu Deutsch auch vermaschtes Netz, zu bilden. Mesh-Netze haben den großen Vorteil, dass zwei Teilnehmer miteinander kommunizieren können die keine direkte Netzwerkverbindung haben. Die Information wird über mehrere Punkte des Netzwerkes vom Sender zum Empfänger geleitet. Aus diesem Grund kann die Reichweite der Funkverbindung zwischen Teilnehmer und Netzwerkzugangspunkt vergleichsweise klein sein und trotzdem können im Mesh-Netzwerk zwei Teilnehmer über große Entfernungen über viele Netzwerkzugangspunkte hinweg kommunizieren. Einzelheiten dazu können auf Wikipedia abgerufen werden: https://en.wikipedia.org/wiki/Mesh_networking Unabhängig davon ob die Leuchte in einem vermaschten Netz arbeitet oder nicht ist es von Vorteil, wenn der Netzwerkzugangspunkt eingerichtet ist, ein Hand-Over eines Teilnehmers zu einem anderen Netzwerkzugangspunkt gemäß dem IEEE 802.11f und/oder IEEE 802.11r Standard zu ermöglichen. Dies ermöglicht bei sich bewegendem Teilnehmer vorteilhaft eine stabile Netzwerkverbindung über mehrere Netzwerkzugangspunkte hinweg.
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Besonders bevorzugt ist der Eingang der Leuchte PoE (Power over Ethernet) fähig, und die Leistungsversorgungseinheit erhält ihre Leistung über PoE. Mit dieser Maßnahme kann eine einfache Verkabelung und sichere Leistungsversorgung bei Konformität zu einem etablierten Standard sichergestellt werden.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Beleuchtungsanlage mit mehreren der oben beschriebenen Leuchten. Solch eine Beleuchtungsanlage ist besonders einfach zu installieren und zu warten und ist besonders zuverlässig im Netzwerkbetrieb.
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Wie oben schon beschrieben ist es besonders vorteilhaft, dass ein Hand-Over eines Teilnehmers zwischen Leuchten der Beleuchtungsanlage gemäß dem IEEE 802.11f und/oder IEEE 802.11r Standard stattfindet. Durch diese Maßnahme wird eine stabile Netzwerkverbindung innerhalb der gesamten Beleuchtungsanlage erreicht, vor allem auch bei sich bewegenden Teilnehmern. Besonders bevorzugt wird diese Eigenschaft mit einem Mesh-Netzwerk, auch als vermaschtes Netz bezeichnet, kombiniert. Dies stellt eine effiziente Punkt-zu Punktkommunikation innerhalb der gesamten Beleuchtungsanlage sicher, ohne dass die beiden Teilnehmer eine direkte Funkverbindung zu demselben Netzwerkzugangspunkt haben müssen. Vor allem kann hier auch eine Kommunikation über mehrere Stockwerke hinweg etabliert werden, ohne dass die Netzwerkzugangspunkte am selben Switch angeschlossen sein müssen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
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1 eine Grafik der überlappenden Kanäle eines WLAN-Funknetzwerkes, wobei hier gut zu sehen ist dass das europäische 2,4GHz Band bei DSSS Übertragungstechnik lediglich 3 überlappungsfreie Kanäle hat,
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2 eine schematische Darstellung eines Netzwerkes mit wenigen leistungsfähigen Netzwerkzugangspunkten, wie es im Stand der Technik bekannt ist,
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3 Die omnidirektionale Abstrahlcharakteristik einer Stabantenne,
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4 ein Beispiel der errechneten WLAN-Abdeckung eines Stockwerkes eines Gebäudes in einer Beleuchtungsanlage nach dem Stand der Technik,
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5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Leuchte,
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6 eine beispielhafte Abstrahlcharakteristik einer Deckenleuchte,
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7 die Abstrahlcharakteristik einer Bi-Quad Antenne, wie sie im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird,
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8 eine idealisierte kegelförmige Abstrahlcharakteristik einer Deckenleuchte mit 30° Abstrahlwinkel und die +–3° Toleranz für die Funkabdeckung,
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9 das Prinzip der Strahlformung für hochfrequentes drahtloses Netz mittels eines MIMO-Antennenarrays,
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10 eine Installation in einem rechteckförmigen Raum gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Leuchte 5. Die Leuchte 5 weist einen Eingang 51 zum Anschließen eines Netzwerkes mit einer integrierten Leistungsversorgung auf. Die integrierte Leistungsversorgung ist kompatibel zum PoE-Standard gemäß IEEE 802.3af und 802.3at und zum zukünftigen Standard IEEE 802.3bt. Um die über das Netzwerk übertragene Leistung verwenden zu können weist die Leuchte 5 eine Leistungsversorgungseinheit 53 auf, die die elektrische Leistung vom Nutzsignal trennt und für die Komponenten der Leuchte aufbereitet. Das Nutzsignal des Netzwerkes wird einer Steuerungseinheit 55 zugeführt, die die Daten verarbeitet. Hierbei werden reine Netzdaten z.B. aus dem Internet von Steuerbefehlen für die Leuchte getrennt. Die reinen Netzdaten werden an einen Accesspoint 59 weitergegeben, die Steuerbefehle werden ausgeführt, beziehungsweise an die zwei LED-Module 57 weitergegeben, die die Befehle entsprechend ausführen. Der Accesspoint 59 betreibt ein drahtloses Netzwerk gemäß WLAN Standard. In einer weiteren Ausführungsform betreibt der Accesspoint zusätzlich noch ein ZigBee und/oder ein Bluetooth Netzwerk. Der Accesspoint weist eine Antenne 591 auf, mittels der das drahtlose Netzwerk betrieben wird. Die Antenne ist dabei als Bi-Quad-Antenne mit Reflektor ausgestaltet, deren Abstrahlcharakteristik an die Abstrahlcharakteristik der LED-Module angepasst ist. Die beiden Abstrahlcharakteristiken sind dabei im Wesentlichen kongruent, so dass bei gleichmäßiger Ausleuchtung des Raumes mit mehreren der Leuchten auch eine gute Netzabdeckung des drahtlosen Netzes gegeben ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird komplett auf die Netzanschlüsse je Leuchte verzichtet, und jede Leuchte über ein Netzwerkkabel mit Energie versorgt. Hierbei wird der mittlerweile recht verbreitete Power over Ethernet (PoE) Standard gemäß IEEE 802.3af oder at verwendet. Bei größeren Flächenleuchten kommt auch der noch recht neue IEEE 802.3bt zur Verwendung. Der neuere IEEE 802.3at Standard erlaubt bis zu 25,4W Leistung über die Netzwerkleitung zu übertragen. Der kommende IEEE 802.3bt Standard erlaubt voraussichtlich mindestens 50W Leistung pro Netzwerkleitung zu übertragen. Dies ist für moderne LED Leuchten genug, um eine exzellente Beleuchtungsqualität zu gewährleisten. Generell kann gesagt werden, dass die vorgeschlagene Ausführungsform weg von wenigen mit großen und Leistungsstarken Accesspoints ausgestatteten Leuchten hin zu mehr ausgestatteten Leuchten geht, die dann nicht mehr über das Stromnetz sondern über PoE versorgt werden. Diese Lösung hat den Vorteil einer erheblich vereinfachten Verkabelung, da nur noch Netzwerkkabel zu den jeweiligen Leuchten gelegt werden müssen, und die Leuchten dann nur noch mittels des bekannten RJ45 Steckers angesteckt werden. Da die Netzwerkleitungen lediglich Schutzkleinspannung führen, kann die Installation von jedermann durchgeführt werden und muss nicht mehr durch speziell geschultes Personal wie bei Netzspannung bewerkstelligt werden.
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Bei der vorgeschlagenen Ausführungsform sind auch die Accesspoints 59, also die Netzwerkzugangspunkte, wesentlich leistungsschwächer, da sie ja nur noch einen deutlich kleineren Bereich versorgen müssen, was mit weniger Leistung gut bewerkstelligt werden kann. Bei modernen Accesspoints kann davon ausgegangen werden, dass sie im Schlafmodus unter 0,5W und im Betrieb nur etwa ein Watt an Leistung benötigen. Dies kann über PoE leicht bewerkstelligt werden, auch zusätzlich zur benötigten Leistung für die Beleuchtung. Zusätzlich ist es bei vielen kleinen Accesspoints 59 in den Leuchten 5 wahrscheinlicher, dass ein Accesspoint gerade nicht benutzt wird, und in einen stromsparenden Schlafmodus versetzt werden kann. Die Versorgung der Leistung wird hierbei von einem Netzteil 53 mit angeschlossenem Steuerteil 55 bewerkstelligt, welches die Versorgungsleistung von den Daten trennt, und in den Daten enthaltene Steuerdaten für die Leuchte gleich interpretiert und ausführt. Dieses Netzteil 53 ist also zwischen den Eingang der Leuchte und den Accesspoint beziehungsweise ein Leuchtmodul 57 der Leuchte geschaltet. Das Leuchtmodul 57 beherbergt eine oder mehrere Lichtquellen wie LEDs oder LED-Module. Das Leuchtmodul 57 weist hierbei eine bestimmte Lichtabstrahlcharakteristik auf, wie sie für Leuchten dieses Typs üblich ist.
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6 zeigt die Abstrahlcharakteristik eines solchen Lichtmoduls. Je nach Auslegung des Beleuchtungssystems kann die Charakteristik angepasst und der Abstrahlwinkel des Leuchtmoduls entsprechend gewählt werden. Im Folgenden Beispiel weist die Leuchte einen recht schmalen, direkten Abstrahlwinkel von lediglich 30° auf. Dadurch kann eine gute Beleuchtungsstärke unterhalb der Leuchte erreicht werden, und durch eine entsprechende Anzahl an Leuchten ist die Lichtverteilung im Raum trotz des schmalen Abstrahlwinkels gut.
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Das bestechende an der vorgeschlagenen Ausführung ist nun die Tatsache, dass der in der leuchte eingebaute Accesspoint eine Abstrahlcharakteristik aufweist, die im Wesentlichen der des Leuchtmoduls entspricht. Dies hat den unschätzbaren Vorteil dass ein Lichtplaner, der die Beleuchtung in einem Gebäude plant mit dieser Planung gleichzeitig ein optimal ausgelegtes WLAN-Netzwerk plant. Denn wenn die Lichtplanung eine gleichmäßige Beleuchtungsstärke im Raum ergibt, dann ergibt das automatisch auch eine exzellente Abdeckung mit WLAN oder entsprechend einem anderen Funknetzwerk. Um dies zu erreichen, sind die üblicherweise eingesetzten Stabantennen nicht mehr ausreichend. Es müssen Antennen mit einer unsymmetrischen Abstrahlcharakteristik wie beispielsweise BI-Quad-Antennen verwendet werden. Diese weisen wie die Leuchtmodule einen Reflektor auf, der die Strahlung in eine Raumhalbkugel bündelt. Je nach Antennenform ergeben sich dabei Abstrahlcharakteristiken, die kongruent zu denen des Lichts sind. Natürlich kann die „Keule“ bedingt durch die unterschiedliche Wellenlänge nicht exakt gleich ausfallen, aber es kann eine gute Ähnlichkeit erreicht werden, die fast kongruent wird. Informationen zur Bi-Quad-Antenne können hier abgerufen werden: https://de.wikipedia.org/wiki/Quadantenne 7 zeigt die Abstrahlcharakteristik einer solchen Bi-Quad-Antenne. Es ist im Vergleich mit 6 deutlich zu sehen, dass hier eine sehr ähnliche Abstrahlcharakteristik gegeben ist. Um dies zu erreichen muss natürlich jedes verwendete Frequenzband seine eigene Antenne verwenden, um hier Kongruenz zu ermöglichen. Dabei wird von einem idealisierten Modell gemäß 8 ausgegangen, welches einen idealisierten Abstrahlkegel elektromagnetischer Strahlung zeigt. In diesem Fall hat der Kegel einen Abstrahlwinkel von 30°. Der mittlere 81 der Kreise ist der Winkel für das abgestrahlte Licht auf der Referenzebene 86. Die anderen beiden Kreise bezeichnen die +-3°-Linie, was einer Toleranz von +–10% entspricht, innerhalb derer sich die Abstrahlung des WLANs befinden sollte. Sofern dies erreicht wird kann von einer Kongruenz zwischen der Lichtabstrahlung und der Funkstrahlung gesprochen werden. Diese Kongruenz muss natürlich auf eine bestimmte Referenzebene bezogen werden, da die Abstrahlcharakteristiken im Raum unterschiedlich sein können. Die Referenzebene 86, auf der sich die Kreise befinden, ist hier der Fußboden. Die Betrachtung kann aber ebenfalls für andere Referenzebenen, z.B. die Referenzebenen 84 oder 85 angestellt werden. Diese Ebenen können z.B. die Höhen der Tischflächen von Bürotischen darstellen. Bei modernen hochfahrbaren Bürotischen gibt es ja zumindest zwei Ebenen für jede Endstellung des Tisches.
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Soll das 60GHz Frequenzband für WLAN ebenfalls verwendet werden, dann ist aufgrund der deutlich unterschiedlichen Frequenz zu den beiden etablierten Bändern bei 2,4GHz und bei 5GHz eine andere Vorgehensweise beim Antennendesign notwendig. Hier kann nicht mit einer einfachen Bi-Quad-Antenne gearbeitet werden. Da aufgrund der extrem hohen Frequenz die Reichweite im 60GHz Bereich sehr niedrig ist, muss hier mit Antennendesigns mit sehr hoher Verstärkung und Richtwirkung gearbeitet werden. Dies kann mit einem MIMO-Antennenarray bewerkstelligt werden. Mit diesem MIMO-Array wird ein Space-time-Coding erreicht, bei dem jede Information über eine dedizierte Antenne versandt wird, über die eine optimale Übertragung zum Teilnehmer möglich ist. Der Standort des Teilnehmers wird also in den Übertragungsweg mit einbezogen. Das grundsätzliche Prinzip kann hier nachgelesen werden:
https://de.wikipedia.org/wiki/MIMO_(Nachrichtentechnik) 9 zeigt die Abstrahlcharakteristiken der verschiedenen Antennen in einem solchen MIMO-Array. Die Abstrahlung ist scharf gebündelt um einen möglichst hohen Antennengewinn
(https://de.wikipedia.org/wiki/Antennentechnik#Richtfaktor_und_Antennengewinn) zu erreichen. Je nach Standort des Teilnehmers wird nun die Antenne aktiviert, bei der die größte Feldstärke am Gerät des Teilnehmers zu erreichen ist.
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10 zeigt nun bespielhaft einen Raum mit der vorgeschlagenen Beleuchtungsanlage. In diesem Raum, befinden sich wie z.B. in den USA üblich 16 × 8 Deckenpaneele in einer abgehängten Decke in 2,8m Höhe. In 10 dieser Deckenpaneele ist je eine Leuchte 5 eingebaut. Der Kreis um jede dieser Leuchten bezeichnet die vom Licht und vom WLAN bestrichene Fläche. Es ist gut zu sehen, dass die Abdeckung mit einer guten Beleuchtungsstärke exzellent ist und gleichzeitig eine gute Abdeckung des Funknetzwerks erreicht wird. Da hier in der Zeichnung die Halbwertsbreiten der Signalstärke für die Planung zugrunde gelegt sind ist natürlich auch außerhalb der gezeichneten Bereiche mit einem Signal der Zelle zu rechnen. Mit geeigneter Rasterisierung der Kanäle kann hier die Störung benachbarter Zellen verhindert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 21, 22
- Gateways und Steuerungsrechner für die Beleuchtungsanlage
- DS
- Verteilnetzwerk, internes Netzwerk
- AP#1..AP#N
- Accesspoints
- BSS#1..BSS#N
- Basis Service Sets für Teilnehmer am Wireless LAN (WLAN) Netzwerk
- 41
- Netzwerkzugangspunkte in den Leuchten
- 42
- Funklöcher
- 81
- Lichtabstrahlkreis einer Leuchte am Boden als Referenzebene
- 82
- +3° (10%) Toleranzlinie der Abstrahlfläche des Funknetzes
- 83
- –3° (10%) Toleranzlinie der Abstrahlfläche des Funknetzes
- 84
- Referenzebene
- 85
- Referenzebene
- 86
- Referenzebene Fußboden
- 101
- Deckenpaneele mit einer Grüße von 625mm × 625mm
- 5
- Leuchte
- 51
- Eingang zum Anschließen eines Netzwerkes
- 53
- Leistungsversorgungseinheit
- 55
- Steuerungseinheit
- 57
- LED-Modul, Lichtquelle
- 59
- Accesspoint, Netzwerkzugangspunkt
- 591
- Antenne
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- IEEE 802.11 [0005]
- https://de.wikipedia.org/wiki/Kongruenz_(Geometrie) [0011]
- https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%84hnlichkeit_(Geometrie) [0011]
- IEEE 802.11. WLAN [0012]
- IEEE 802.15.4 [0013]
- IEEE 802.15.1 [0014]
- https://en.wikipedia.org/wiki/Mesh_networking [0017]
- IEEE 802.11f [0017]
- IEEE 802.11r [0017]
- IEEE 802.11f [0020]
- IEEE 802.11r [0020]
- IEEE 802.3af [0032]
- 802.3at [0032]
- IEEE 802.3bt [0032]
- IEEE 802.3af [0033]
- IEEE 802.3bt [0033]
- IEEE 802.3at [0033]
- IEEE 802.3bt [0033]
- https://de.wikipedia.org/wiki/Quadantenne [0036]
- https://de.wikipedia.org/wiki/MIMO_(Nachrichtentechnik) [0037]
- https://de.wikipedia.org/wiki/Antennentechnik#Richtfaktor_und_Antennengewinn [0037]