Schwarmähnliche Intelligenz durch infrarote Oslon Hochleistung-LED

Räumlich verteilte Leuchten kommunizieren über infrarote LEDs von Osram - Infrarote Oslon Hochleistung-LEDs von Osram Opto Semiconductors verleihen Beleuchtungssystemen schwarmähnliche Intelligenz. Das australische Unternehmen Organic Response steuert große Beleuchtungssysteme so, dass jede Leuchte mit ihren unmittelbaren Nachbarn kommuniziert – genau wie ein Fischschwarm das tun würde. Der Informationsaustausch erfolgt über modulierte infrarote Lichtsignale. Als Lichtquellen dienen infrarote Hochleistungs-LEDs von Osram Opto Semiconductors.

00

Dank der infraroten Hochleistungs-LED SFH 4725S können räumlich verteilte Beleuchtungssysteme mit schwarmähnlicher Intelligenz agieren [Bild: Osram GmbH]

Leistungsstarke Infrarot-LED von Osram bilden die Grundlage einer Steuerung, mit der räumlich verteilte Beleuchtungssysteme energieeffizient arbeiten und Komfort bieten [Bild: Organic Response Pty Ltd]

Mit der Lichtsteuerungs-Lösung von Organic Response lassen sich räumlich weit verteilte Beleuchtungssysteme mit maximaler Energieeffizienz betreiben, ohne Abstriche beim Komfort machen zu müssen. Ihre Grundlage ist eine verteilte Intelligenz, dank der das System sowohl auf Personen in unmittelbarer Nähe als auch auf solche in größerer Entfernung reagieren kann. Herzstück des Systems sind Sensorknoten in jeder Leuchte. Sie bestehen aus einem Bewegungssensor, einem Umgebungslichtsensor und einem infraroten Sender / Detektor Paar für die Datenübertragung.

Sobald ein Sensorknoten jemanden in seiner Umgebung wahrnimmt, informiert er seine Nachbarn über ein Infrarot-Signal. Diese schalten daraufhin ihre Leuchte so ein, dass die Helligkeit auf die Entfernung von der jeweiligen Person abgestimmt ist. Außerdem informieren sie ihre eigenen Nachbarn mit einem anders gearteten Infrarot Signal darüber, dass sich zwei Leuchten weiter eine Person befindet. Auf diese Weise „weiss” jeder Sensorknoten, wie weit eine Person im Raum vom seinem Ort entfernt ist und stellt seine Leuchte entsprechend ein.

Im Ergebnis wird nicht nur die Stelle hell, an der die Person im Moment steht, sondern auch angrenzende Bereiche. Bisher laufen Menschen, wenn sie große, unbeleuchtete Räume betreten, buchstäblich ins Dunkle, weil nur die Leuchte an ihrem direkten Ort anschaltet. Damit macht die Lösung von Organic Response Schluss. Die Signalübertragung über infrarotes Licht hat den Vorteil, dass nur die Leuchten aktiviert werden, die auch im Sichtfeld der Person liegen. Andere Leuchten, beispielsweise in benachbarten Räumen, werden nicht angesteuert. Auf diese Weise passt sich die Kommunikation auch automatisch an Änderungen an: Neu eingezogene Wände würden beispielsweise die Lichtsignale automatisch blockieren und so die Reichweite des Systems an die neuen Gegebenheiten anpassen.

Infrarot-Sender mit hoher Leistung und kurzer Schaltzeit
Die neue Lösung bedient Anwendungen mit verschiedensten Größenordnungen und braucht deshalb infrarote Sender mit hoher Leistung. Die Stärke des infrarotlicht-Signals muss ausreichen, um alle unmittelbaren Nachbarn zu erreichen, darf aber nicht auf weiter entfernte Einheiten einwirken. Dieser Arbeitsabstand hängt nicht nur von der Stärke des Senders ab, sondern auch von den Umgebungslichtbedingungen, der Deckenhöhe und der Reflektivität des Bodens. Die Stärke des Lichtsignals muss also für die jeweiligen Lichtverhältnisse und strukturelle Bedingungen angepasst werden. Im Gegensatz zu Beleuchtungssteuerungen, bei denen jeder Leuchte eine ID zugeordnet wird, und die entsprechen programmiert werden müssen, nutzt die Lösung von organic response die einstellbare Reichweite des Infrarot-Signals, um nur bestimmte Leuchten anzusprechen. Dadurch entfällt eine Programmierung des Systems bei der Installation.

Die Infrarot-LED Oslon SFH 4725S liefert genug optische Leistung, um die Kommunikation für alle möglichen Auslegungen sicherzustellen. Der Sender beruht auf der Stacktechnologie, mit der Osram in einem Chip zwei Emissonszentren realisiert und so dessen optische Leistung verdoppelt. Bei 1 Ampere Strom erzeugt die SFH 4725S rund 990 Milliwatt Leistung. Dank des engen Abstrahlwinkels von ± 45° erreicht ihre Strahlstärke 425 Milliwatt pro Raumwinkel (mW/sr). Mit einer Wellenlänge von 940 nm ist das Licht für Menschen völlig unsichtbar und passt gleichzeitig sehr gut zur spektralen Empfindlichkeit von Silizium Photodetektoren. Die sehr kurzen Anstiegs- und Abfallzeiten von 10 bzw. 15 Nanosekunden und ermöglichen das Senden von modulierten Lichtsignalen.

„Ursprünglich haben wir diesen Sender für Infrarot-Beleuchtung und 3D Kameras entwickelt. Aber mit seiner hohen Leistung, seinem engen Abstrahlwinkel und den schnellen Schaltzeiten ist er auch eine ideale Lösung für die optische Kommunikation”, erklärt Dr. Jörg Heerlein, Marketing Manager bei Osram Opto Semiconductors.
Dean Campbell-Smith, der technische Direktor von Organic Response, berichtet: „Während der Entwicklung unseres Produkts haben wir mehrere Optionen für die Infrarote LED evaluiert. Wir entschieden uns für Osram, wegen dem hohen Vertrauen in die Marke und wegen der Stärke ihres Produkts. Das stellte sich als sehr gute Entscheidung heraus, weil wir so in der Lage sind, auf die verschiedensten Anforderungen unserer Kunden einzugehen. Osram hat uns kontinuierlich bei Fragen zum Produkt unterstützt und konnte zu unserer Zufriedenheit seine Zusagen immer einhalten.“