Intelligente Beleuchtung mit Anwendungspotenzial

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Technische Universität Darmstadt FB Rechts- und Wirtschaftswiss. FG Produktion und SCM

Gerade in der Logistik sind vielfältige Anwendungen für intelligente Beleuchtungssysteme denkbar. In der Qualitätskontrolle und der Kommissionierung wird etwa eine hohe Beleuchtungsstärke zur Durchführung der Seharbeit benötigt. Hierbei ist es in vielen Fällen notwendig, die Beleuchtungsstärke deutlich über die festgelegten Mindestwerte einzustellen, die durch die Technischen Regeln für Arbeitsstätten, die die Anforderungen der Arbeitsstättenverordnung präzisieren, vorgegeben sind. Der dauerhafte Lichtbetrieb über sehr große Lagerbereiche geht einher mit hohen Energiekosten.

In einem durchschnittlichen Lager entfallen circa 65 % der Gesamtenergiekosten auf die Beleuchtung. Dabei trägt gutes Licht auch zum Wohlbefinden der Mitarbeitenden bei und wirkt vorbeugend bei der Verhinderung von Unfällen am Arbeitsplatz. Dazu ist die „richtige“ Menge an Licht zur „richtigen“ Zeit am „richtigen“ Ort notwendig. Ein großer Forschungsschwerpunkt behandelt dabei die Verwendung von Tageslicht- und Anwesenheitssensoren in Verbindung mit einer intelligenten Regelung. Tageslicht- oder Umgebungslichtsensoren messen das Umgebungslicht beziehungsweise das einfallende Tageslicht und stellen die Messwerte als Daten zur Verfügung. Anwesenheitssensoren erfassen minimale Bewegungen innerhalb eines eingestellten Blickwinkels und melden diese an die Steuerung des Beleuchtungssystems. Anhand dieser Daten wird die Beleuchtung so geregelt, dass die vordefinierten Werte erreicht und eingehalten werden. Hierbei ist das Einsparpotenzial von intelligenten Beleuchtungssystemen, die mit Tageslichtsensoren arbeiten, an die örtlichen Gegebenheiten gekoppelt.

Durch die kombinierte Anwendung von Tageslicht- und Anwesenheitssensoren kann eine höhere durchschnittliche Energieeinsparung erreicht werden. Beispielsweise können die Gänge eines Kommissionierlagers mit Anwesenheits- und Tageslichtsensoren ausgestattet werden. Betritt der/die Kommissionierer/in einen Gang, wird dies vom Anwesenheitssensor erkannt und der Gang – abhängig vom einfallenden Tageslicht – entsprechend mit künstlichem Licht ausgeleuchtet.

Visible Light Communication

Eine neuere Entwicklung im Bereich der intelligenten Beleuchtungssysteme ist die Visible Light Communication (VLC). VLC ist eine Technologie zum drahtlosen Netzzugang und stellt eine Alternative zu herkömmlichen Funktechnologien dar. VLC besteht aus einem Sender, einem Ausbreitungskanal und einem Empfänger. Als Sender werden weiße LED eingesetzt, die mithilfe eines Modulators schnell ein- und ausgeschaltet werden. Die dadurch erzeugten Lichtimpulse werden vom Empfänger verarbeitet. Als Empfänger dienen Photodetektoren, die Lichtimpulse verarbeiten können, wie zum Beispiel CMOS-Sensoren in Kameras von Smartphones oder Tablets. Da die Kommunikation zwischen Sender und Empfänger nur in der Sichtlinie (line of sight) stattfinden kann, muss auf eine entsprechende Anordnung der LED geachtet werden, um einen störungsfreien Empfang zu gewährleisten. Das Ein- und Ausschalten wird in einer sehr hohen Frequenz durchgeführt, sodass dies für das menschliche Auge nicht zu erkennen ist und somit nicht als Flimmern wahrgenommen wird.

Die VLC ermöglicht damit eine energieeffiziente, stabile und schnelle Übertragung von Daten innerhalb von Gebäuden, unter anderem aufgrund der Möglichkeit, diese in die vorhandene LED-Beleuchtung zu integrieren. Außerdem kann VLC an Orten eingesetzt werden, an denen WLAN aufgrund von Interferenzen gestört wird. Da nur Empfänger in der Sichtlinie Daten empfangen können, ist gleichzeitig ein hoher Datenschutz gewährleistet. Des Weiteren bietet VLC die Grundlage für Indoor-Positioning-Systeme. Indoor Positioning bezeichnet die Lokalisierung von Menschen oder Objekten in Gebäuden und ist vergleichbar mit dem bekannten GPS im Außenbereich. Über Triangulation kann die Position des Empfängers in Räumen zentimetergenau bestimmt werden. Der Empfänger muss dabei in der Reichweite von mindestens zwei, besser drei unterschiedlichen Sendern aktiv sein. Dies ermöglicht ein Indoor Routing, welches beispielsweise für das Navigieren von Kommissionierern im Lagerhaus genutzt werden könnte. Somit bieten intelligente LED-Beleuchtungssysteme neben der allgemeinen Beleuchtung integrierte Anwendungen als Kommunikationsnetzwerk und Ortungssystem, die vor allem in Innenräumen große Potenziale aufweisen.

Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags. ■

* Prof. Dr. Christoph Glock leitet das Fachgebiet Produktion und Supply Chain Management der TU Darmstadt, 64289 Darmstadt, Tel. (0 61 51) 16-2 44 83; Dr. Eric Grosse, Marc Füchtenhans und Kevin Schmitt sind ebenfalls an der TU Darmstadt beschäftigt

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