Procedimiento para el control del espectro de flujo luminoso de la luz producida por un dispositivo de iluminación (20) del tipo que incorpora una serie de grupos de dispositivos emisores de luz (22),

teniendo cada grupo emisor de luz un espectro de flujo luminoso distinto, teniendo una magnitud y longitud de onda máxima que varía con la temperatura, cuyo procedimiento comprende:

determinar las temperaturas de los dispositivos emisores de luz (22) en cada uno de la serie de grupos de dispositivos;

determinar la distribución espectral del flujo emitido por cada uno de la serie de grupos de dispositivos emisores de luz (22) basado en las determinaciones de temperatura, incluyendo una etapa inicial de medición de la magnitud y longitud de onda máxima de flujo emitido por cada uno de la serie de grupos de dispositivos para una serie de temperaturas de prueba;

caracterizado porque el procedimiento comprende además el cálculo iterativo de la cantidad de potencia eléctrica a suministrar a los dispositivos emisores de luz (22) en cada uno de una serie de grupos de dispositivos variando la cantidad de potencia eléctrica a cada grupo de manera secuencial hasta que el espectro de flujo luminoso compuesto calculado del dispositivo de iluminación (20), basado en valores almacenados modificados por la temperatura, tiene una desviación media normalizada mínima con respecto al espectro de flujo luminoso de una fuente de luz conocida que se desea simular, con o sin un filtro de color y a la intensidad de flujo deseada

Procedimiento para el control del espectro de flujo luminoso de un dispositivo de iluminación.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere de manera general a dispositivos de iluminación y más particularmente a dispositivos de iluminación configurados para producir luz que tiene un espectro de color seleccionado.

Se han utilizado dispositivos de iluminación de este tipo durante muchos años en teatro, televisión y aplicaciones de iluminación de elementos de arquitectura. De manera típica, cada dispositivo comprende una lámpara incandescente montada de forma adyacente a un reflector cóncavo que refleja la luz por medio de un conjunto de lentes para proyectar un haz de luz hacia el escenario de un teatro o similar. Se puede montar un filtro de color en el extremo delantero del dispositivo para transmitir solamente longitudes de onda seleccionadas de la luz emitida por la lámpara, absorbiendo simultáneamente y/o reflejando otras longitudes de onda. Esto proporciona un haz proyectado con una composición espectral específica.

Los filtros de color utilizados en estos dispositivos de iluminación tienen de manera típica forma de láminas de cristal o plástico, por ejemplo de poliéster o de policarbonato, llevando un tinte químico dispersado. Los tintes transmiten ciertas longitudes de onda de luz pero absorben las otras longitudes de onda. Se pueden conseguir mediante dichos filtros varios cientos de colores distintos y algunos de estos colores han sido ampliamente aceptados como colores estándar en esta industria.

Si bien son eficaces de modo general, estos filtros de color de material plástico tienen una duración de vida limitada, lo cual está provocado principalmente por la necesidad de disipar grandes cantidades de calor que se derivan de las longitudes de onda absorbidas. Este ha sido un problema específico para filtros que transmiten longitudes de onda azul y verde. Además, si bien la variedad de colores que se puede proporcionar es grande, no obstante, estos colores están limitados por la disponibilidad de tintes comerciales y la compatibilidad de estos tintes con los sustratos de cristal o de plástico. Además, el mismo sistema de absorber longitudes de onda no seleccionadas es básicamente ineficaz. Se pierde una cantidad sustancial de energía en forma de calor.

En algunas aplicaciones de iluminación se han sustituido las lámparas incandescentes con lámparas de descarga de gas y los filtros dicroicos han sustituido los filtros de color. Estos filtros dicroicos tienen de manera típica la forma de un sustrato de cristal que lleva un recubrimiento dicroico de múltiples capas que refleja ciertas longitudes de onda y transmite las longitudes de onda restantes. Esta alternativa a las lámparas de iluminación han mejorado de manera general el rendimiento y sus filtros dicroicos no están sometidos a debilitamiento o degradación provocado por el sobrecalentamiento. No obstante, los filtros dicroicos ofrecen solamente un control limitado del color y las lámparas no pueden reproducir muchos de los colores complejos creados por los filtros de absorción que han sido aceptados como estándar en la industria.

Recientemente, algunos dispositivos de iluminación han sustituido las lámparas incandescentes por diodos emisores de luz (LED) y lámparas de descarga de gas. Se han utilizado de manera típica elementos LED de colores rojo, verde y azul dispuestos de una manera adecuada. Algunas lámparas de LED han incluido además elementos LED de color ámbar. Al proporcionar corriente eléctrica en cantidades determinadas a estos elementos LED, utilizando de manera típica corriente eléctrica modulada en amplitud de impulso, se puede proyectar luz que tiene una serie de colores. Estas lámparas eliminan la necesidad de filtros de color mejorando por lo tanto, la eficacia de los dispositivos de iluminación anteriores que incorporan lámparas incandescentes o lámparas de descarga de gas.

Un defecto de los dispositivos de iluminación por LED de este tipo es que la magnitud del flujo y la longitud de onda del pico o máxima del flujo pueden variar sustancialmente de un dispositivo a otro y pueden variar también sustancialmente con la temperatura de unión de cada dispositivo, de manera que elementos LED de diferentes colores muestran coeficientes de temperatura de flujo sustancialmente diferentes. Además, la cantidad de flujo producido por cada dispositivo disminuye de manera general a lo largo del tiempo y esta degradación tiene lugar a diferentes velocidades para diferentes dispositivos dependiendo de sus temperaturas a lo largo del tiempo y de su color nominal. Todos estos factores pueden llevar a variaciones sustanciales en el espectro de color del haz combinado de luz proyectado por dichos dispositivos de iluminación.

Hasta el momento, los dispositivos de iluminación de LED no han sido configurados para compensar las variaciones identificadas de flujo y composición espectral. Los usuarios de dichos dispositivos de iluminación simplemente han aceptado el hecho de que los espectros de color y los haces de luz proyectados tienen una composición inicial desconocida, cambiarán con las variaciones de temperatura y cambiarán a lo largo del tiempo al degradarse los elementos LED.

Un sistema de iluminación LED para proporcionar potencia a fuentes de luz LED para generar un color de luz deseado se da a conocer en el documento WO02/47438. Basándose en la temperatura de unión medida de las fuentes de luz LED, el sistema determina la cantidad de lúmenes de salida que tiene que generar cada una de las fuentes de luz LED a efectos de conseguir la magnitud de luz mixta deseada y un detector de luz conjuntamente con un bucle de retroalimentación mantiene la salida de lúmenes requerida para cada una de las fuentes de luz con LED.

Será evidente de la descripción anterior que existe la necesidad de un procedimiento mejorado para controlar un dispositivo de iluminación del tipo que tiene fuentes de luz con coloración individual, por ejemplo, elementos LED que emiten luz con un espectro de flujo luminoso distinto que varía en su composición espectral inicial, que varía con la temperatura y que se degrada a lo largo del tiempo. En particular, existe la necesidad de un medio para controlar dichos dispositivos de manera que proyecte luz que tenga un espectro de flujo deseado predeterminado a pesar de las variaciones en las características espectrales iniciales, a pesar de las variaciones de temperatura y a pesar de la degradación a lo largo del tiempo. La presente invención satisface estas necesidades y proporciona otras ventajas adicionales.

Resumen de la invención

La presente invención consiste en un procedimiento mejorado para el control de un dispositivo de iluminación de un tipo que tiene fuentes de luz coloreadas individualmente, por ejemplo elementos LED, que emiten luz con diferente espectro de flujo luminoso, que varía en su composición de espectro inicial, que varía con la temperatura y que se degrada a lo largo del tiempo. El procedimiento controla el dispositivo de iluminación de manera que éste proyecta luz que tiene un espectro de flujo predeterminado deseado a pesar de las variaciones en las características espectrales iniciales y/o a pesar de las variaciones de temperatura y/o a pesar de la degradación del flujo a lo largo del tiempo.

Más particularmente, la presente invención da a conocer un procedimiento, según se reivindica en la reivindicación 1 y un aparato tal como se reivindica en la reivindicación 8.

Más particularmente, cada grupo de dispositivos emisores de luz puede emitir un flujo que tiene una determinada magnitud y en algunos casos una longitud de onda máxima o pico que varía con la temperatura. La etapa de determinar la distribución espectral del flujo emitido por cada uno de la serie de grupos de dispositivos emisores de luz puede comprender la consideración de las mediciones de la magnitud y, opcionalmente, de la longitud de onda máxima de flujo emitido por cada uno de la serie de grupos de dispositivos para una serie de temperaturas de prueba.

La serie de grupos de dispositivos emisores de luz se puede montar en un sumidero térmico y la etapa de determinación de la temperatura de cada uno de los dispositivos emisores de luz puede comprender la medición de la temperatura del sumidero térmico utilizando un único detector de temperatura y calculando la temperatura de cada uno de los dispositivos emisores de luz basándose en la cantidad de potencia eléctrica suministrada a dicho dispositivo, cantidad de flujo emitido por el dispositivo, resistencia térmica entre...

1. Procedimiento para el control del espectro de flujo luminoso de la luz producida por un dispositivo de iluminación (20) del tipo que incorpora una serie de grupos de dispositivos emisores de luz (22), teniendo cada grupo emisor de luz un espectro de flujo luminoso distinto, teniendo una magnitud y longitud de onda máxima que varía con la temperatura, cuyo procedimiento comprende:

caracterizado porque el procedimiento comprende además el cálculo iterativo de la cantidad de potencia eléctrica a suministrar a los dispositivos emisores de luz (22) en cada uno de una serie de grupos de dispositivos variando la cantidad de potencia eléctrica a cada grupo de manera secuencial hasta que el espectro de flujo luminoso compuesto calculado del dispositivo de iluminación (20), basado en valores almacenados modificados por la temperatura, tiene una desviación media normalizada mínima con respecto al espectro de flujo luminoso de una fuente de luz conocida que se desea simular, con o sin un filtro de color y a la intensidad de flujo deseada.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que:

cada grupo de dispositivos emisores de luz (22) emite un flujo que tiene una magnitud que varía con la temperatura; y

la etapa de determinación de la distribución espectral de flujo emitido por cada uno de la serie de grupos de dispositivos emisores de luz (22) comprende la consideración de las mediciones de la magnitud de flujo emitido por cada uno de la serie de grupos de dispositivos a una serie de temperaturas de prueba.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, en el que:

la serie de grupos de dispositivos emisores de luz (22) están montados sobre un sumidero térmico (26); y

la etapa de determinación de la temperatura de cada uno de los dispositivos emisores de luz (22) comprende la medición de la temperatura del sumidero térmico (26) utilizando uno o varios sensores de temperatura y calculando la temperatura de cada uno de los dispositivos emisores de luz (22) basándose en la cantidad de potencia eléctrica suministrada a dicho dispositivo, la cantidad de flujo emitido por un dispositivo, la resistencia térmica entre dicho dispositivo y el sumidero térmico (26) y la temperatura medida del sumidero térmico (26).

4. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 inclusive, en el que:

la serie de grupos de dispositivos emisores de luz (22) están montados sobre un sumidero térmico (26); y

la etapa de determinación de la temperatura de cada uno de los dispositivos emisores de luz (22) comprende

5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 inclusive, en el que la etapa de determinar la distribución espectral de flujo emitido por cada uno de la serie de grupos de dispositivos emisores de luz (22) incluye la consideración de un factor relativo a la degradación del flujo a lo largo del tiempo para dichos dispositivos.

6. Procedimiento, según la reivindicación 5, en el que la etapa de determinación de la distribución espectral del flujo emitido por cada uno de una serie de grupos de dispositivos emisores de luz (22) incluye el mantenimiento de un registro de la temperatura del dispositivo a lo largo del tiempo.

7. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 inclusive, en el que:

cada uno de los dispositivos emisores de luz (22) de la serie de grupos de dispositivos es un diodo emisor de luz; y

la serie de grupos de diodos emisores de luz comprenden, como mínimo, cuatro grupos configurados colectivamente para emitir luz que abarca una parte contigua sustancial del espectro visible.

8. Aparato que comprende:

una serie de grupos de dispositivos emisores de luz (22), teniendo cada grupo emisor de luz un espectro de flujo luminoso distinto que proporciona una magnitud y longitud de onda máxima que varían con la temperatura.

un detector de temperatura para determinar las temperaturas de los dispositivos emisores de luz en cada uno de una serie de grupos de dispositivos; un controlador (24) para medir la magnitud y longitud de onda máxima del flujo emitido por cada uno de la serie de grupos de dispositivos a una serie de temperaturas de prueba, estando además configurado el controlador para calcular iterativamente la cantidad de potencia eléctrica a suministrar, basándose en un distribución espectral estimada del flujo emitido por cada uno de la serie de grupos de dispositivos determinado a partir de las temperaturas determinadas, a los dispositivos emisores de luz en cada uno de la serie de grupos de dispositivos variando la cantidad de potencia eléctrica en cada grupo secuencialmente hasta que el espectro del flujo luminoso compuesto calculado del dispositivo de iluminación, basado en valores almacenados modificados por la temperatura, tiene una desviación media normalizada mínima con respecto al espectro de flujo luminoso de una fuente de luz conocida a simular, para la intensidad de flujo deseada.

9. Aparato, según la reivindicación 8, que comprende además, como mínimo, un sumidero térmico (26) sobre el que está montada la serie de grupos de dispositivos emisores de luz (22).

10. Aparato, según la reivindicación 9, en el que el detector está adaptado para determinar la temperatura de, como mínimo, un sumidero térmico (26).

11. Aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10 inclusive, en el que cada uno de los dispositivos emisores de luz (22) es un diodo emisor de luz.

12. Aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11 inclusive, en el que el aparato no tiene un filtro de color para ajustar el color de la luz emitida.