Métodos de asignación de potencia para dispositivos de iluminación que tienen múltiples espectros fuente, y aparatos que emplean los mismos.

Un aparato, que comprende:

una unidad (100) de iluminación que comprende al menos una primera fuente

(104A) de luz para generar primera radiación que tiene un primer espectro y al menos una segunda fuente (104B) de luz para generar segunda radiación que tiene un segundo espectro diferente del primer espectro, en el que la unidad (110) de iluminación tiene

una máxima capacidad de manejo de potencia; y

al menos un controlador (102) configurado para asignar una primera potencia de operación para la al menos una primera fuente (104A) de luz y una segunda potencia de operación para la al menos una segunda fuente (104B) de luz caracterizado por que el aparato está configurado de manera que una máxima potencia de operación disponible para cada una de la al menos una primera fuente (104A) de luz y la al menos una segunda fuente (104B) de luz es igual a la máxima capacidad de manejo de potencia de la unidad (100) de iluminación, estando configurado adicionalmente el al menos un controlador (102) para redistribuir potencias de operación prescritas para la al menos una primera y segunda fuentes (104A; 104B) de luz en respuesta a un comando de iluminación dado en el cual la suma de las potencias de operación no sobrepasa la máxima capacidad de manejo de potencia de la unidad (100) de iluminación.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2007/000011.

Solicitante: PHILIPS SOLID-STATE LIGHTING SOLUTIONS, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 3 BURLINGTON WOODS BURLINGTON, MA 01803 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: MORGAN, FREDERICK M., CHEMEL,BRIAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CALEFACCION ELECTRICA; ALUMBRADO ELECTRICO NO PREVISTO... > Fuentes de luz electroluminiscente > H05B33/08 (Circuitos no adaptados a aplicaciones particulares)

PDF original: ES-2536083_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Métodos de asignación de potencia para dispositivos de iluminación que tienen múltiples espectros fuente, y aparatos que emplean los mismos

Campo de la divulgación

La presente divulgación se refiere en general a dispositivos de iluminación que están configurados para generar luz basándose en mezcla aditiva de múltiples espectros fuente. Más particularmente, la presente divulgación se refiere a métodos para asignar potencia entre diferentes espectros fuente de un dispositivo de iluminación de este tipo.

Antecedentes

Para crear luz multicolor o blanca basándose en los principios de mezcla de color aditiva, a menudo se emplean múltiples fuentes de luz de color diferentes, por ejemplo luz roja, luz azul y luz verde, que corresponden a los colores "primarios" de la visión humana. Estos tres colores primarlos representan aproximadamente las sensibilidades espectrales respectivas típicas de los tres tipos diferentes de receptores cono en el ojo humano (que tienen sensibilidades pico en longitudes de onda de aproximadamente 650 nanómetros para rojo, 530 nanómetros para verde y 425 nanómetros para azul) bajo condiciones de visualizaclón fotóplca (es decir, durante el día o relativamente con brillo). Muchas investigaciones han mostrado que las mezclas aditivas de colores primarios en diferentes proporciones pueden crear un amplio intervalo de colores dlscernibles para los humanos.

Por consiguiente, basándose en los principios de mezcla aditiva, un dispositivo de iluminación (en lo sucesivo denominado como un aplique de Iluminación o unidad de iluminación) puede configurarse para generar luz de color variable o luz blanca de temperatura de color variable empleando múltiples diferentes espectros fuente. En particular, un espectro resultante de luz percibida proporcionada mediante la unidad de iluminación se determina principalmente mediante las cantidades relativas de potencia de salida radiante asociada con los respectivos diferentes espectros fuente que se añaden juntos (para fines de la presente divulgación, cada espectro fuente diferente de una unidad de Iluminación de este tipo puede denominarse también como un "canal", y la unidad de iluminación puede denominarse como una unidad de iluminación "multl-canal").

Por ejemplo, considérese una unidad de iluminación multl-canal que comprende un canal rojo, un canal verde y un canal azul (una unidad de iluminación R-G-B), en la que puede especificarse cada una de una contribución de canal rojo, una contribución de canal verde y una contribución de canal azul para el espectro resultante (por ejemplo, mediante alguna Instrucción o "comando de iluminación") en términos de un porcentaje de la potencia de operación disponible total para el canal (es decir, 0 -100 % para cada canal). La potencia de operación disponible total para un canal dado puede a su vez determinarse, por ejemplo, mediante la máxima tensión aplicada a, y la máxima corriente media proveniente de, una o más fuentes de luz configuradas para generar el espectro particular asociado con el canal.

Por lo tanto, un comando de iluminación del formato [R, G, B] = [100 %, 100 %, 100 %] produciría que la unidad de Iluminación R-G-B ejemplar generara máxima potencia de salida radiante para cada uno del canal rojo, verde y azul, creando de esta manera luz blanca (así como generar una máxima potencia térmica asociada con la operación de las fuentes de luz). Más generalmente, un comando que solicita el 100 % de la potencia de operación disponible para cada canal correspondería a un máximo consumo de potencia total mediante la unidad de iluminación, alguna de la que se convierte en potencia de salida radiante y alguna de la que se convierte en potencia térmica disipada mediante la unidad de iluminación. Un comando del formato [R, G, B] = [50 %, 50 %, 50 %] generaría también luz percibida como blanca, pero menos brillante que la luz generada en respuesta al primer comando (y con menos generación de potencia térmica, y menos consumo de potencia global). Un comando del formato [R, G, B] = [100 %, 0, 100 %] produciría que la unidad de iluminación generara máxima potencia de salida radiante para cada uno de los canales rojo y azul, pero no salida de verde, creando de esta manera luz relativamente morada brillante. Por consiguiente, puede apreciarse que un comando de iluminación que representa un porcentaje prescrito de potencia de operación disponible para cada canal de una unidad de iluminación multi-canal determina esencialmente tanto el color como brillo percibidos de la luz generada mediante la unidad de iluminación, así como la potencia térmica generada mediante la unidad de iluminación.

En diversas implementaciones, cada espectro fuente diferente en una unidad de iluminación de este tipo puede generarse mediante una fuente de luz o múltiples fuentes de luz configuradas para generar sustancialmente el mismo espectro de luz; de esta manera, una unidad de iluminación puede incluir múltiples fuentes de luz dispuestas en grupos de acuerdo con el espectro, en el que se les da energía a las mismas fuentes de luz de espectro juntas (es decir, controladas como un grupo) en respuesta a comandos de iluminación. Adicionalmente, las diferentes fuentes de espectro de una unidad de iluminación pueden configurarse para generar espectros de radiación de banda relativamente estrecha (por ejemplo, fuentes esencialmente monocromáticas que corresponden a aproximadamente los colores R-G-B primarios de la visión humana), o espectros de radiación de banda relativamente ancha; por lo tanto, tales unidades de iluminación pueden incluir fuentes de banda estrecha, fuentes de banda ancha o una combinación de diversas fuentes de longitud de onda de ancho de banda y pico.

Para determinar una máxima potencia de operación para cada canal de una unidad de iluminación multi-canal, se considera a menudo una capacidad de manejo de potencia global de la unidad de iluminación. En general, una máxima capacidad de manejo de potencia de una unidad de iluminación se refiere principalmente a una capacidad de disipación de calor de la unidad de iluminación, o una máxima capacidad de potencia térmica que no ha de sobrepasarse durante la operación (determinada típicamente mediante una estructura global o configuración de alojamiento para la unidad de iluminación). La máxima capacidad de manejo de potencia de una unidad de iluminación dada se expresa típicamente en términos de una máxima potencia de operación total (es decir, consumo de potencia) en vatios (de nuevo, algunos de los que representan la potencia de salida radiante de la luz generada, y algunos de los que representan potencia térmica asociada con la operación de las fuentes de luz). Al diseñar unidades de iluminación multi-canal, es habitual a menudo dividir la máxima capacidad de manejo de potencia de la unidad de iluminación por el número de canales en la unidad de iluminación para llegar a una máxima potencia por canal. De esta manera, si una salida de luz deseada requiere una máxima contribución (es decir, el 100 %) desde cada uno de los diferentes canales, puede evitarse dañar a la unidad de iluminación debido a generación de potencia térmica excesiva.

Para ¡lustrar este concepto, considérese un ejemplo relativamente sencillo en el que se proporciona una máxima capacidad de manejo de potencia de una unidad de iluminación como 100 vatios, y que la unidad de iluminación incluye dos espectros o canales fuente diferentes. En este ejemplo, la máxima potencia de operación para cada canal se especificaría convencionalmente como 50 vatios (es decir, 100 vatios divididos por dos canales). Por consiguiente, si un comando de iluminación tiene el formato [Ci, C2], en el que Oí y C2 representan el primer y segundo porcentajes de potencias... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato, que comprende:

una unidad (100) de iluminación que comprende al menos una primera fuente (104A) de luz para generar primera radiación que tiene un primer espectro y al menos una segunda fuente (104B) de luz para generar segunda radiación que tiene un segundo espectro diferente del primer espectro, en el que la unidad (110) de iluminación tiene

una máxima capacidad de manejo de potencia; y

al menos un controlador (102) configurado para asignar una primera potencia de operación para la al menos una primera fuente (104A) de luz y una segunda potencia de operación para la al menos una segunda fuente (104B) de luz caracterizado por que el aparato está configurado de manera que una máxima potencia de operación disponible para cada una de la al menos una primera fuente (104A) de luz y la al menos una segunda fuente (104B) de luz es igual a la máxima capacidad de manejo de potencia de la unidad (100) de iluminación, estando configurado adicionalmente el al menos un controlador (102) para redistribuir potencias de operación prescritas para la al menos una primera y segunda fuentes (104A; 104B) de luz en respuesta a un comando de iluminación dado en el cual la suma de las potencias de operación no sobrepasa la máxima capacidad de manejo de potencia de la unidad (100) de iluminación.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que la unidad (100) de iluminación comprende adicionalmente:

al menos una tercera fuente (104C) de luz para generar tercera radiación que tiene un tercer espectro diferente del primer espectro y del segundo espectro,

estando configurado el al menos un controlador (102) para asignar una tercera potencia de operación para la al menos una tercera fuente (104C) de luz siendo la máxima potencia de operación disponible de la tercera fuente (104C) de luz igual a la máxima capacidad de manejo de potencia de la unidad (100) de iluminación, estando configurado adicionalmente el al menos un controlador para redistribuir potencias de operación prescritas para la al menos una primera, segunda y terceras fuentes (104A; 104B; 104C) de luz en las cuales la suma de las potencias de operación no sobrepasa la máxima capacidad de manejo de potencia de la unidad (100) de iluminación.

3. El aparato de la reivindicación 2, en el que cada una de la al menos una primera fuente (104A) de luz, la al menos una segunda fuente (104B) de luz y la al menos una tercera fuente (104C) de luz incluyen al menos un LED distinto

de blanco.

4. El aparato de la reivindicación 1, en el que el al menos un controlador (102) está configurado para recibir al menos un comando de Iluminación que Incluye al menos un primer comando de canal que representa una primera potencia de operación prescrita para la al menos una primera fuente (104A) de luz y un segundo comando de canal que representa una segunda potencia de operación prescrita para la al menos una segunda fuente (104B) de luz, y en el que el al menos un controlador (102) está configurado adlclonalmente para modificar al menos uno del primer comando de canal y el segundo comando de canal, si fuera necesario, para asignar la primera potencia de operación y la segunda potencia de operación.

5. El aparato de la reivindicación 4, en el que el al menos un controlador (102) está configurado adlclonalmente para:

determinar uno de al menos el primer comando de canal y el segundo comando de canal que tiene un máximo valor;

multiplicar cada uno de al menos el primer valor de comando de canal y el segundo valor de comando de canal por el máximo valor; y

dividir cada uno de al menos el primer valor de comando de canal y el segundo valor de comando de canal por una suma de al menos el primer valor de comando de canal y el segundo valor de comando de canal.

6. El aparato de la reivindicación 1, en el que el al menos un controlador (102) está configurado para recibir al menos un comando de Iluminación que Incluye al menos un primer comando de canal que representa una primera potencia de operación prescrita para la al menos una primera fuente (104A) de luz y un segundo comando de canal que representa una segunda potencia de operación presenta para la al menos una segunda fuente (104B) de luz, y en el que el al menos un controlador (102) está configurado adlclonalmente para aplicar una transformación no lineal para al menos el primer comando de canal y el segundo comando de canal para proporcionar al menos un primer comando de canal transformado no lineal y un segundo comando de canal transformado no lineal.

7. El aparato de la reivindicación 6, en el que el al menos un controlador (102) está configurado para mapear el al menos un comando de iluminación recibido a un formato de resolución superior al aplicar la transformación no lineal.

8. El aparato de la reivindicación 7, en el que cada uno del primer comando de canal y del segundo comando de canal está codificado como una palabra de datos de 8 bits, y en el que cada uno del primer comando de canal

transformado no lineal y el segundo comando de canal transformado no lineal está codificado como una palabra de datos de 14 bits.

9. El aparato de la reivindicación 7, en el que el al menos un controlador (102) está configurado adlclonalmente para modificar al menos uno del primer comando de canal transformado no lineal y el segundo comando de canal transformado no lineal, si fuera necesario, para asignar la primera potencia de operación y la segunda potencia de operación sin sobrepasar la máxima capacidad de manejo de potencia de la unidad (100) de Iluminación.

10. El aparato de la reivindicación 9,

en el que el al menos un controlador (102) está configurado adlclonalmente para:

determinar uno de al menos el primer comando de canal transformado no lineal y el segundo comando de canal transformado no lineal que tiene un máximo valor;

multiplicar cada uno de al menos el primer valor de comando de canal transformado no lineal y el segundo valor de comando de canal transformado no lineal por el máximo valor; y

dividir cada uno de al menos el primer valor de comando de canal transformado no lineal y el segundo valor de comando de canal transformado no lineal por una suma de al menos el primer valor de comando de canal transformado no lineal y el segundo valor de comando de canal transformado no lineal.

11. El aparato de las reivindicaciones 1, 2, 4 o 10, en el que la al menos una primera fuente (104A) de luz Incluye al menos un primer LED blanco.

12. El aparato de la reivindicación 11, en el que la al menos una segunda fuente (104B) de luz Incluye al menos un segundo LED blanco.

13. El aparato de las reivindicaciones 1, 2, 4 o 10, en el que al menos una de la al menos una primera fuente (104A) de luz y la al menos una segunda fuente (104B) de luz Incluye al menos un LED distinto de blanco.

14. Un método para operar el aparato de cualquier reivindicación anterior, comprendiendo el método los actos de:

A) establecer una máxima potencia de operación disponible para cada una de la al menos una primera fuente (104A) de luz y la al menos una segunda fuente (104B) de luz Igual a una máxima capacidad de manejo de potencia de la unidad (100) de Iluminación;

B) recibir en el al menos un controlador (102), al menos un comando de iluminación que incluye al menos un primer comando de canal que representa una primera potencia de operación prescrita para la al menos una primera fuente (104A) de luz y un segundo comando de canal que representa una segunda potencia de operación prescrita para la al menos una segunda fuente (104B) de luz;

C) determinar uno de al menos el primer comando de canal y el segundo comando de canal que tiene un máximo valor;

D) multiplicar cada uno de al menos el primer valor de comando de canal y el segundo valor de comando de canal por el máximo valor; y

E) dividir cada uno de al menos el primer valor de comando de canal y el segundo valor de comando de canal por una suma de al menos el primer valor de comando de canal y el segundo valor de comando de canal.