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Drahtlose Lichtsteuerung mit Bluetooth-Mesh

Smarte Masche

Licht steuern und Leuchten vernetzen. Ohne Kabel und Zusatzhardware, von jedem Mobilgerät aus: Das und noch einiges mehr wird mit Bluetooth-Mesh-Netzwerken möglich, einer Technologie, die zurzeit gewaltig an Fahrt aufnimmt.

Autor Martin Krautter

Während der Unruhen in Hongkong ließ sich eine interessante Korrelation beobachten: Zeitgleich zu großen Kundgebungen stiegen auch die Downloads einer bestimmten Smartphone-App an. Diese App heißt Bridgefy. Wie hängt das mit Smart Lighting zusammen?

Die Smartphones von Bridgefy-Usern bauen, zum Beispiel in Menschenmengen, spontan sogenannte Mesh-Netzwerke auf – um ohne (überwachte) Internet-Verbindung, sondern per Bluetooth miteinander kommunizieren zu können.

Und genau dieselbe Technologie, Bluetooth-Mesh, ist zurzeit dabei, die Lichtplanung zu revolutionieren. Dabei fing alles ganz harmlos und unauffällig an. Branchenriesen wie Philips und Osram setzten mit ihren ab 2012 präsentierten Systemen ‚Hue‘ und ‚Lightify‘ im Consumer-Markt auf „smarte“ LED-Leuchtmittel zum Nachrüsten, die Funktechnologie ‚Zig Bee‘ sowie auf ein separates Gateway zur WLAN-Anbindung. Interessant für die Innenraumplanung

Und in Finnland machte sich ein ehemaliges Nokia-Entwicklerteam Gedanken, wie sich die populäre Bluetooth-Technologie für Lichtsteuerungszwecke weiterentwickeln ließe.

Lichtsteuerung wird virtuell

Das Resultat: Ein Modul im Streichholzschachtelformat, das Bluetooth-Signale in Dimmbefehle für die vorhandenen analogen oder digitalen Schnittstellen der LED-Treiber in Leuchten übersetzte. Dazu eine App und ein griffiger Markenname: ‚Casambi‘. Der Charme der Lösung lag darin, dass außer Funkmodul und einem von Haus aus bluetoothfähigen Mobilgerät keinerlei zusätzliche Hardware oder Verdrahtung nötig war.

Ein überzeugender Ansatz, wie sich dann auf der Messe Light + Building 2016 zeigte: Eine ganze Reihe namhafter Interior-Leuchtenmarken, von Tobias Grau bis Occhio, überraschte mit drahtlos per App zu steuernden Modellen. Was damals wie ein Komfortspielzeug für Designerleuchten wirkte, entpuppte sich als Innovation, die das Attribut „revolutionär“ tatsächlich verdient, denn sie stellte bisherige Verhältnisse auf den Kopf.

Die Nachfrage nach Lichtsteuerung war stets groß, schließlich ist die intensive Wirkung von dynamischer, adaptiver Beleuchtung jedem vertraut, der schon einmal im Theater oder auf einem Popkonzert war.

Bluetooth-Mesh
Lichtsteuerung verlagert sich auf die Ebene der Software, beispielsweise im Museum (Royal Academy of Arts). Foto: © Royal Academy of Arts, David Parry

Doch sie wurde nicht gestillt, denn Systemkosten und Programmieraufwand wirkten prohibitiv. Nun ist zu beobachten, dass die bislang im professionellen und repräsentativen Umfeld eingesetzten Systeme nicht weiter nach unten durchsickern, sondern vielmehr von der Weiterentwicklung des im Consumer-Markt gestarteten Bluetooth-Standards infrage gestellt und langfristig möglicherweise ersetzt werden.

Zwei Schritte waren für diese Karriere von Bluetooth entscheidend: zum einen die Einführung des stromsparenden Standards Bluetooth 4 beziehungsweise LE (Low Energy), zum anderen die Erweiterung des Software-Protokolls um die Fähigkeit, sogenannte Mesh-Netzwerke zu bilden. Entsprechend ausgestattete Leuchten und andere Geräte verbinden sich zu einem vermaschten Funknetz, in dem alle Knoten untereinander kommunizieren können.

Streit der Systeme

So werden Datenpakete auch an Geräte weitergereicht, die sich außerhalb der direkten Funkreichweite des Absenders befinden. Diese Idee ist nicht neu, auch ältere Funkstandards wie ‚Zig Bee‘ und ‚Z-Wave‘ können Mesh-Netzwerke bilden. Doch ihnen fehlt wiederum die unmittelbare Anbindung an die allgegenwärtigen Tablets und Smartphones.

Aufgrund der Summe ihrer Vorteile hat sich um Bluetooth-Lösungen wie Casambi innerhalb kürzester Zeit ein Ökosystem gebildet, das nicht mehr nur kompatible Designerleuchten, sondern auch technische Leuchten, Betriebsgeräte, Schalter sowie Sensoren aller Art umfasst.

Gerade in Architekturprojekten größeren Maßstabs, wie sie zunehmend mit ‚Casambi‘ oder anderen Bluetooth-Mesh-Systemen umgesetzt wurden, zeigt sich der entscheidende Vorteil dieses Ansatzes: Die materielle Infrastruktur reduziert sich auf Stromversorgung und Leuchten, die gesamte Logik und Programmierung des Lichtsteuersystems verlagert sich auf eine Softwareebene.

Bluetooth-Mesh
Denkmalschützer dürfen aufatmen: Die neue Lichtsteuerung im Dom zu Siena funktioniert drahtlos – per Bluetooth.
Foto:© Erco GmbH, Frieder Blickle

Was früher Schaltschränke und Kabelträger füllte, löst sich buchstäblich in Luft auf. Auch für Innenarchitekten und Denkmalschützer erfüllt sich ein Traum: In historischen Räumen lassen sich per Bluetooth-Mesh Lichtsteuerungsszenarien realisieren, ohne auch nur ein einziges Kabel neu zu verlegen oder gar Schlitze zu stemmen.

Mit Tablet oder Smartphone wird die Anlage via App eingerichtet: Lichtplaner können Leuchtengruppen gebildet werden, die sich wiederum mit Schaltern, Dimmern oder Sensoren verknüpfen lassen. Je nach Leuchte können Helligkeit, Lichtfarbe und Farbtemperatur manuell oder automatisch gesteuert werden – bis hin zu tageslicht- oder timergesteuerten HCL (Human Centric Lighting) Szenarien. Bis zu 127 Teilnehmer kann ein Casambi-Netz umfassen, größere Anlagen werden physisch in Teilnetze aufgeteilt, die sich auf Softwareebene wieder verknüpfen lassen.

Also alles eitel Sonnenschein in der schönen, neuen Bluetooth-Welt? Nicht ganz – denn wenn es auch so scheint, dass sich Bluetooth als eine Basistechnologie für zukünftige Smart-Building- und IoT-Anwendungen durchsetzt, entstehen zugleich neue Systemwettstreite innerhalb dieser Welt.

Während ‚Casambi‘ mit seiner Mesh-Technologie zwar auf Bluetooth LE aufsetzt, aber eine eigene Softwarelösung darstellt, präsentierte der Industrieverband Bluetooth SIG (Special Interest Group) jüngst die Spezifikation ‚Bluetooth-Mesh‘ als offenes Standardprotokoll, unterstützt unter anderem von Firmware-Anbietern wie Silvair oder dem Hersteller smarter LED-Module Xicato.

Bluetooth-Mesh: The next big thing?

„Wir sind überzeugt, dass der Einsatz von Bluetooth-Mesh sowohl in der Leuchtenindustrie als auch bei Lichtplanern, Architekten  und Innenarchitekten exponentiell wachsen wird“, so Rafal Han, der CEO bei Silvair. Der offene Standard soll insbesondere die Interoperabiliät von entsprechend zertifizierten Geräten sicherstellen – wohlgemerkt, Casambi bleibt dabei bis dato außen vor.

Beide Wege haben ihre typischen Vor- und Nachteile: Aus Anwendersicht sind proprietäre Systeme meist niederkomplexer und komfortabler, zum Beispiel mit zuverlässigen „Plug-and-play“-Funktionen. Offene Systeme bieten dagegen oft mehr Features und Möglichkeiten der individuellen Anpassung und Erweiterung.

Ein wichtiger Aspekt, denn besonders spannend an Bluetooth-Mesh ist, dass es noch viel mehr kann als nur Licht steuern. Das Stichwort lautet „Lighting as a Platform“: Die ohnehin notwendigen Leuchten im Raum könnten ihr Mesh-Netzwerk auch anderen Anwendungen und Geräten zur Verfügung stellen, etwa der Haustechnik – und damit so manchen Kommunikationsengpass lösen, der heute noch die Weiterentwicklung intelligenter Gebäude bremst.

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