Funksteuersystem für LEDs LED-Leuchten und -Beleuchtungssysteme via Funk fernsteuern

Eine LED-Leuchte und eine Helligkeitssteuerung ergeben das Funk-system TRILL, mit der die Helligkeit von LEDs stufenlos geregelt werden kann und das nicht von anderen Funknetzen beeinflusst wird.

Anbieter zum Thema

Treston Deutschland GmbH

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

RECOM Power GmbH

Thaler RF

Mit der Umstellung von der klassischen Beleuchtung auf die LED sollen sich künftig in großem Maß Energie und Kosten einsparen lassen. Neben dem Wärmemanagement ist das Dimmen einer LED ein aktuelles Thema im Rahmen der LED-Beleuchtung. Mit dem System TRILL – True Radio Interface for LED Lighting – soll eine LED-Beleuchtung den Helligkeitsbedürfnissen anpassen und Energie sowie Kosten reduzieren.

Um das Beispiel auf die Straßenbeleuchtung zu übertragen, haben Betreiber klassischer Beleuchtungen verschiedene Möglichkeiten, Kosten zu reduzieren. Zum einen lässt sich jede zweite Laterne ausschalten oder ein Leuchtmittel mit geringer Leistung eingesetzt wird. Problematisch sind die dabei entstehenden dunklen Inselflächen. Werden LED-Leuchten ohne Dimmfunktion eingesetzt, beschränkt sich die Energieersparnis nur auf das Ein- und Ausschalten der LED. LEDs lassen sich jedoch stufenlos dimmen. Nebeneffekt: Es lässt sich elektrische Energie einsparen und der Wirkungsgrad einer LED verbessert sich bei geringerer Stromaufnahme.

Keine sichtbare Minderung der Helligkeit bei weniger Energie

Wird beispielsweise die Energie um 20% reduziert, so hat das keine Auswirkungen auf das menschliche Auge. In Versuchen und Messreihen hat sich herausgestellt, dass eine Reduzierung des Stroms ohne sichtbare Auswirkungen bis zu 50% möglich ist. Werden alle Effekte kombiniert, lassen sich sogar bis zu 75% Energie einsparen. Versuche, die Einspareffekte über die Stromleitung mit PLC, also Power Line Carrier zu realisieren, erwiesen sich als aufwändig und teuer. Auch die Standfestigkeit solcher Systeme ist fraglich, da das Stromnetz voll mit unkalkulierbaren Störungen ist und nur eingeschränkt für die Langstrecken-Datenübertragung nutzbar ist.

Als Lösungsansatz bietet sich die Funkübertragung als Übertragungsmedium an. Die Funkübertragung ist beherrschbar und bereits etabliert, zudem sind die Kosten für die Funktechnik gering. Beim Funksystem TRILL handelt es sich um ein proprietäres Funkprotokoll in einem Ad-hoc-Netz, das über keine starre Struktur und keine fest positionierten Access Points verfügt. Die Netzknoten sind in der LED-Leuchte eingebaut und steuern auch die Helligkeit.

Ein neu entwickeltes Routingverfahren akzeptiert das Bewegen der Netz-Knoten. Außerdem lassen sich neue Netzknoten hinzufügen oder problemlos existierende Knoten entfernen, wenn sie ausgefallen sind. Somit passt sich das Funknetz den Gegebenheiten an. In sich ist das System ein redundantes Funksystem, das auch den gleichzeitigen Ausfall mehrerer Netzknoten verkraftet, wenn es beispielsweise zu Ausfällen kommt. Selbst ein Worst-Case-Szenario des Funknetzes ist berücksichtigt. Die LED-Leuchten schalten in diesem Fall auf ihre maximale Helligkeit und werden wie gehabt über die Netzleitung ein- und ausgeschaltet.

Die Datenströme fließen gleichzeitig über mehrere Netzknoten, bis das Ziel erreicht wird. Während ihres Weges lässt sich entscheiden, ob der gerade durchlaufene Knoten auch abgesprochen wurde (broad-cast). Dann kann die Helligkeit der LED aktualisiert werden. Nur bei absoluter Adressierung und wenn das Ziel erreicht wurde, stoppt die Funkübertragung.

Das Rundlaufen im Mesh-Net, also die Selbst-Blockierungsgefahr, wird durch einen Action-Counter verhindert, der von der Datenquelle immer neu gesetzt wird. Mehrere parallel verlaufende, aber in der Anwendung unterschiedliche Installationen, sind möglich und beeinflussen sich dabei nicht gegenseitig.

Bei der Option einer Gruppenadressierungen können beliebig viele Netzknoten und damit LED-Leuchten gleichzeitig angesprochen werden. Beim Automatik-Modus steuert ein Sensormodul alle LED-Leuchten. Es wird ein gewähltes Helligkeitsszenario in Abhängigkeit von Sonnenuntergang und Nachtzeit ausgeführt. In diesem Modus ist die Fernsteuerung vom Server nicht nötig, kann aber jederzeit eingreifen. Bei der Sicherheit der Übertragung wurde auf die Ergebnisse von Forschungsarbeiten aus der Satellitenkommunikation und von Raumstationprojekten zurückgegriffen.

Die Adressierung ist ähnlich einer IP-Adressierung aufgebaut und umfasst insgesamt ein Adressvolumen von 4 Milliarden Einheiten. Eine spezielle hierarchisch gestaltete Checksummenprüfung erkennt auch die hauptsächlich bei Funkübertragungen unkalkulierbaren Bitfehler, die sich aus Modulationsprodukten von Störpegeln und dem Rauschpegel ergeben. Ebenfalls berücksichtit wird die Methode Listen Before Talk (LBT). Received Signal Strength Indication (RSSI) wird für die Optimierung der Vermaschung und die relative Entfernungsbestimmung zwischen LED-Arbeitsplatzleuchten genutzt. Über Gateways, die an beliebiger Stelle und in beliebiger Anzahl im Funknetz betrieben werden, sind Anbindungen zu allen üblichen kabelgebundenen und Funk-Übertragungssystemen realisiert (GSM/GPRS).

(ID:35487500)