Procedimiento y dispositivo para iluminación multicolor a diodos electro luminiscentes.

Un aparato de iluminación que comprende: una pluralidad de emisores de luz de al menos dos colores diferentes adaptados para ser acoplados a un circuito de potencia que incluye una fuente de potencia

(300) y una referencia de potencial común (390); medios de accionamiento (380) para accionar la pluralidad de emisores de luz, comprendiendo los medios accionadores al menos dos conmutadores conectados a la pluralidad de emisores de luz y dicho circuito de potencia y que corresponde a trayectorias de corriente respectivas de al menos dos emisores de luz de color diferentes; y un controlador para abrir y cerrar periódica e independientemente al menos dos conmutadores, teniendo el controlador una dirección alterable asignada a él mismo tal como para identificar y responder a una porción de respectiva de una corriente de entrada de datos asignada a la misma, cuya porción de corriente de datos es asignada al controlador, caracterizado porque cada emisor de luz es un LED; y estando dispuesto dicho controlador (400) para generar una pluralidad de señales PWM, correspondiendo cada señal a un color, respectivamente, de la pluralidad de LEDs de colores diferentes, provocando cada una de dichas señales PWM que se abra y se cierre uno respectivo de al menos dos conmutadores a frecuencias correspondientes de acuerdo con ciclos de trabajo respectivos, y donde dicha porción de corriente de datos comprende datos para determinar los ciclos de trabajo respectivos de al menos dos LEDs de color diferentes.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US1998/017702.

Solicitante: Philips Lighting North America Corporation.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: Three Burlington Woods Drive Burlington, MA 01803 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: LYS, IHOR A., MUELLER, GEORGE, G.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CALEFACCION ELECTRICA; ALUMBRADO ELECTRICO NO PREVISTO... > Circuitos para fuentes eléctricas de luz en general > H05B37/02 (Control)
  • SECCION G — FISICA > ENSEÑANZA; CRIPTOGRAFIA; PRESENTACION; PUBLICIDAD;... > DISPOSICIONES O CIRCUITOS PARA EL CONTROL DE DISPOSITIVOS... > Disposiciones o circuitos de control que presentan... > G09G3/32 (con semiconductores, p. ej. con diodos)
  • SECCION G — FISICA > ENSEÑANZA; CRIPTOGRAFIA; PRESENTACION; PUBLICIDAD;... > DISPOSICIONES O CIRCUITOS PARA EL CONTROL DE DISPOSITIVOS... > Disposiciones o circuitos de control que presentan... > G09G3/20 (para la presentación de un conjunto de varios caracteres, p. ej. de una página, componiendo el conjunto por combinación de elementos individuales colocados en una matriz)

PDF original: ES-2182358_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Procedimiento y dispositivo para iluminación multicolor a diodos electro luminiscentes.
Ilustración 2 de Procedimiento y dispositivo para iluminación multicolor a diodos electro luminiscentes.
Ilustración 3 de Procedimiento y dispositivo para iluminación multicolor a diodos electro luminiscentes.
Ilustración 4 de Procedimiento y dispositivo para iluminación multicolor a diodos electro luminiscentes.
Ilustración 5 de Procedimiento y dispositivo para iluminación multicolor a diodos electro luminiscentes.
Procedimiento y dispositivo para iluminación multicolor a diodos electro luminiscentes.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para iluminación multicolor a diodos electroluminiscentes.

Esta solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente Nº 08/920.156 de los Estados Unidos, presentada el 26 de Agosto de 1997 y se refiere a un aparato de iluminación que comprende una pluralidad de emisores de luz de al menos dos colores diferentes adaptados para ser acoplados a un circuito de potencia, que incluye una fuente de potencia y una referencia de potencial común, medios de accionamiento para accionar la pluralidad de emisores de luz, comprendiendo los medios accionadores al menos dos conmutadores conectados a la pluralidad de emisores de luz y a dicho circuito de potencia y que corresponde a trayectorias de corriente respectivas de al menos dos emisores de luz de diferente color. Un aparato de iluminación de este tipo se describe en el documento US-Aa-5.420.482.

La presente invención se refiere a proporcionar luz de un color seleccionable que utiliza fuentes de luz, tales como LEDS. Más particularmente, la presente invención se refiere a un aparato para proporcionar iluminación multicolor. Más particularmente todavía, la presente invención es un aparato para proporcionar una red de iluminación multicolor controlada por ordenador capaz de un alto rendimiento y rápida selección y cambio del color.

Se conoce bien que combinando la luz proyectada de un color con la luz proyectada de otro color resultará en la creación de un tercer color. Es bien conocido también que los tres colores primarios utilizados comúnmente -rojo, azul y verde- pueden combinarse en diferentes proporciones para generar casi cualquier color en el espectro visible. La presente invención toma ventaja de estos efectos combinando la luz proyectada desde al menos dos diodos de emisión de luz (LEDS) de colores primarios diferentes. Debería entenderse que para propósitos de esta invención el término "colores primarios" abarca cualquiera de los colores diferentes que pueden combinarse para crear otros colores.

Las redes de iluminación por ordenador no son nuevas. La Patente de los Estados Unidos Nº 5.420.482, concedida a Phares, describe una red de este tipo que utiliza LEDs coloreados diferentes para generar un color seleccionable. La patente de Phares está destinada principalmente para uso como un aparato de representación. Sin embargo, el aparato tiene varios inconvenientes y limitaciones. Primero, cada uno de los LEDs de tres colores en la patente de Phares es accionado a través de un esquema de polarización de transistor en el que la base de transistor es acoplada a un registro de enganche a través de resistores de polarización. Los tres enganches están conectados todos simultáneamente a las mismas líneas de datos en el bus de datos.

Esto significa que es imposible en la patente de Phares cambiar las tres desviaciones de transistor LED independiente y simultáneamente. Además, la polarización de los transistores es ineficiente porque la potencia administrada a los LEDs es más pequeña que la disipada en la red de polarización. Esto hace que el dispositivo sea adaptado pobremente para aplicaciones de iluminación eficientes. La polarización del transistor utilizada por la patente de Phares hace también difícil, sino imposible, intercambiar grupos de LEDs que tienen diferentes velocidades de potencia, y de ahí diferentes niveles de intensidad.

La Patente de los Estados Unidos Nº 4.845.481 concedida a Havel, se dirige a un dispositivo de representación multicolor. La patente de Havel dirige algunos, pero no todos los problemas de conmutación asociados con la patente de Phares. La patente de Havel utiliza una señal modulada de anchura de impulso para proporcionar corriente a LEDs respectivos en un ciclo de trabajo particular. Sin embargo, no se hace provisión para el control preciso y rápido sobre los colores emitidos. Como una unidad autónoma, el aparato en la patente de Havel sugiere solamente la iluminación de la red, y por lo tanto carece de cualquier enseñanza de cómo implementar una red de iluminación por ordenador modulada de anchura de impulso. Además, la patente Havel no aprecia el uso de LEDs más allá de simples representaciones, tales como para iluminación.

La Patente de los Estados Unidos Nº 5.184.114 concedida a Brown, muestra un sistema de representación de LE. Pero la patente de Brown carece de cualquier sugerencia de utilizar LEDs para iluminación, o de utilizar LEDs en un medio de red por ordenador configurable. La Patente de los Estados Unidos Nº 5.134.387, concedida a Smith y col., dirigida a una pantalla de matriz LED, contiene problemas similares. Su esquema de control de corriente rudimentaria limita de forma severa el intervalo posible de colores que pueden representarse.

El documento US-A-4.887.074 describe un sistema de representación de LED controlado por ordenador en el que los LEDs son conmutados on y off, utilizando conmutadores accionados por un controlador, de manera que los LEDs son accionados por un tren de impulsos de luz accionados por intervalos de intensidad de luz substancialmente cero. Sin embargo, D1 no describe ni una técnica de modulación de anchura de impulso para ajustar de forma individual la intensidad de luz de los LEDs de diferente color, ni el funcionamiento del controlador en respuesta a una porción de corriente de datos identificada en una corriente de entrada de datos como que pertenece a ese controlador.

El documento FR-A-2 640 791 describe una red de iluminación que tiene una pluralidad de unidades de iluminación, en las que la intensidad de luz de los LEDs se controla variando la magnitud de la corriente suministrada. Sin embargo, no se describe el uso de modulación de anchura de impulso para ajustar un ciclo de trabajo para los LED(s) de cada color, para variar la brillantez. Adicionalmente, tampoco se describe un controlador que, de acuerdo con su dirección alterable ajustada, identifica una porción de corriente de datos correspondiente utilizada para producir señales PWM para determinar los ciclos de trabajo respectivos de los LEDs de color diferente.

De acuerdo con la invención se proporciona un aparato de iluminación de acuerdo con lo reivindicado en la reivindicación independiente 1.

En una forma de realización, el aparato de iluminación incluye una configuración de red de árbol binario de unidades de iluminación (nodos). En otra forma de realización, el aparato comprende una carcasa de disipación del calor, fabricada de un material termo-conductor, para alojar el conjunto de iluminación. La carcasa de disipación del calor contiene dos cuadros de circuito apilados que fijan el módulo de potencia y el módulo de luz respectivamente. El módulo de luz está adaptado para ser intercambiado convenientemente con otros módulos de luz que tienen regímenes de corriente programable, y de intensidad de luz máxima. Otros módulos de luz de este tipo pueden incluir LEDs orgánicos, tiras electro-luminiscentes, y otros módulos, además de LEDs convencionales.

Aquí se describe una red de iluminación multicolor controlada por ordenador de alto rendimiento, que es una red de iluminación de LED.

Aquí se describe una estructura de red de iluminación de LED capaz tanto de una cadena lineal de nodos como de una configuración de árbol binaria.

Aquí se describe un aparato de iluminación de la red de iluminación que comprende una carcasa de disipación de calor para contener el aparato de iluminación.

Aquí se describe un aparato de iluminación de LED regulado con corriente, donde el aparato contiene módulos de iluminación teniendo cada uno su propio régimen de corriente máxima y cada uno intercambiable de forma conveniente entre sí.

Aquí se describe un conjunto de iluminación de LED controlado por corriente por ordenador para uso como un dispositivo de iluminación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato de iluminación que comprende:

una pluralidad de emisores de luz de al menos dos colores diferentes adaptados para ser acoplados a un circuito de potencia que incluye una fuente de potencia (300) y una referencia de potencial común (390);
medios de accionamiento (380) para accionar la pluralidad de emisores de luz, comprendiendo los medios accionadores al menos dos conmutadores conectados a la pluralidad de emisores de luz y dicho circuito de potencia y que corresponde a trayectorias de corriente respectivas de al menos dos emisores de luz de color diferentes; y
un controlador para abrir y cerrar periódica e independientemente al menos dos conmutadores, teniendo el controlador una dirección alterable asignada a él mismo tal como para identificar y responder a una porción de respectiva de una corriente de entrada de datos asignada a la misma, cuya porción de corriente de datos es asignada al controlador,
caracterizado porque cada emisor de luz es un LED; y
estando dispuesto dicho controlador (400) para generar una pluralidad de señales PWM, correspondiendo cada señal a un co- lor, respectivamente, de la pluralidad de LEDs de colores diferentes, provocando cada una de dichas señales PWM que se abra y se cierre uno respectivo de al menos dos conmutadores a frecuencias correspondientes de acuerdo con ciclos de trabajo respectivos, y donde dicha porción de corriente de datos comprende datos para determinar los ciclos de trabajo respectivos de al menos dos LEDs de color diferentes.

2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, donde el controlador comprende al menos dos registros para al menos LEDs de color diferente, dispuestos, respectivamente, para almacenar valores de datos respectivos de la porción de corriente de datos para al menos dos LEDs de color diferente, estando dispuesto el controlador para utilizar estos valores de datos para determinar los ciclos de trabajo respectivos de los LEDs de color correspondientes.

3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, que comprende una carcasa que incluye substancialmente la pluralidad de LEDs, los medios accionadores y el controlador.

4. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, que comprende adicionalmente un regulador de corriente para controlar las corrientes máximas respectivas suministradas a lo largo de dichas trayectorias de corriente a la pluralidad de LEDs, para mantener las corrientes máximas en valores máximos constantes.

5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende adicionalmente un regulador de corriente para controlar las corrientes máximas respectivas suministradas a lo largo de dichas trayectorias de corriente a la pluralidad de LEDs, para mantener las corrientes máximas en valores máximos constantes, incluyendo substancialmente la carcasa el regulador de corriente, además de la pluralidad de LEDs, los medios accionadores y el controlador.

6. Aparato de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, donde cada LED es un LED orgánico.

7. Aparato de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, donde el controlador está dispuesto para identificar y responder a dicha porción de corriente de entrada de datos respectiva de acuerdo con un protocolo de datos DMX.

8. Aparato de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, donde cada porción de corriente de entrada de datos comprende un byte respectivo para cada color de LED, conteniendo dicho byte 8 bits de datos para definir la intensidad del color de LED respectivo dentro de un intervalo que corresponde con los números decimales 0 a 255, estando dispuesto el controlador para controlar la anchura del impulso de cada señal PWM de acuerdo con el contenido de bit de cada byte respectivo.

9. Aparato de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, donde dicha pluralidad de LEDs comprende LEDs rojo, verde y azul.

10. Aparato de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, donde dicha pluralidad de LEDs comprende una matriz en serie/paralelo de LEDs.

11. Una red de iluminación que comprende un controlador central para crear una corriente de entrada de datos; y una pluralidad de aparatos de iluminación de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, estando dispuesto dicho aparato para recibir dicha corriente de datos y que tiene su conjunto de dirección alterable para responder a porciones diferentes de la corriente de entrada de datos.