MÉTODO Y SISTEMA DE CONTROL DEL COLOR DE LÁMPARAS LED.

Lámpara LED que comprende: un controlador 58 de LED; y una pluralidad de canales 60 de LED operativamente conectados al controlador 58 de LED,

teniendo cada uno de la pluralidad de canales 60 de LED un conmutador 62 de canal en serie con al menos un circuito 83 de LED derivado, teniendo el circuito 83 de LED derivado un conmutador 68 en derivación en paralelo con una fuente 80 de LED; caracterizada porque el controlador 58 de LED determina si la fuente 80 de LED está en un intervalo controlable de retroalimentación, almacena el flujo óptico medido para la fuente 80 de LED cuando la fuente 80 de LED está en el intervalo controlable de retroalimentación, y evita almacenar el flujo óptico medido cuando la fuente 80 de LED no está en el intervalo controlable de retroalimentación.

Método y sistema de control del color de lámparas led El campo técnico de esta descripción son fuentes de alimentación, particularmente, un método y sistema de control del color de lámparas LED.

Tradicionalmente, se han usado dispositivos de iluminación incandescentes y fluorescentes como fluentes luminosas en automóviles y otros vehículos. Sin embargo, avances significativos en la tecnología de diodos emisores de luz (LED) han hecho que los LED sean atractivos para su uso en vehículos, debido a su larga vida en funcionamiento, elevada eficacia y bajo perfil. Los LED pueden generar ahora luz blanca de manera casi tan eficaz como una lámpara fluorescente compacta, y se espera que las eficacias aumenten. Para llevar a cabo completamente el ahorro de energía de los LED, los componentes electrónicos que los dirigen deben ser también eficaces.

Se están desarrollando lámparas LED autónomas, tales como sistema de módulos LED (LED SIM) , para aplicaciones de iluminación generales que usan múltiples LED de diferente color con uno o un número limitado de circuitos integrados. Los circuitos integrados incluyen circuitos de detección, accionamiento y control para la lámpara LED. El usuario puede controlar el color y la intensidad de la lámpara.

Para generar luz a lo largo del espectro visible, la emisión de luz de LED de color diferente puede combinarse en proporciones particulares para producir un color deseado a partir de una lámpara LED. Por ejemplo, un LED puede generar luz roja, uno puede generar luz verde, y uno puede generar luz azul. La combinación rojo-verde-azul (RGB) puede generar cualquier color deseado y puede complementarse con un LED que genere luz ámbar (A) o blanca

(W) para ajustar el índice de rendimiento de color (CRI) de la lámpara. El CRI indica la capacidad de la lámpara para reproducir los colores de objetos en comparación con una fuente de iluminación convencional, tal como la luz del sol

o una lámpara incandescente. RGBA y RGBW indican lámparas de cuatro LED rojo-verde-azul-ámbar y rojo-verdeazul-blanco, respectivamente.

La corriente eléctrica a cada fuente de LED en la lámpara de cuatro LED está controlada independientemente para permitir que la lámpara cubra una gama completa de colores y CRI. Una disposición de fuentes de alimentación para la lámpara de cuatro LED es dos canales de LED paralelos con dos fuentes de LED en serie en cada uno de los canales de LED. La topología electrónica básica puede ser un convertidor reductor histerésico con un conmutador de canal que controla el flujo de corriente a través de cada canal. Tanto la anchura de impulso como la amplitud del flujo de corriente a través de cada canal son variables. Los límites de funcionamiento de histéresis superiores e inferiores establecen la amplitud de impulso. Un conmutador en derivación paralelo a cada fuente de LED controla el flujo de corriente a través de cada fuente de LED provocando el cortocircuito de la fuente de LED particular. Los límites de histéresis pueden establecerse para maximizar el ciclo de trabajo para una de las fuentes de LED en cada canal. La corriente del canal puede reducirse para producir la cantidad de luz requerida con el ciclo de trabajo de una fuente de LED en cada canal maximizado. Esto ahorra energía en los componentes electrónicos y da como resultado una generación de luz eficaz por los LED, que generalmente emiten luz más eficazmente a menor corriente que a mayor corriente.

La presente generación de lámparas LED puede generar luz sobre una gama de colores, pero surgen problemas en ciertas condiciones cuando el control de algunos o de todos los colores en un sistema de LED multicolor no es viable. Debido a la capacidad limitada para establecer los niveles de corriente y las anchura de impulso, y debido a tolerancias en diversos componentes y valores de suministro, la precisión del control de color que puede obtenerse depende de varios puntos, tales como el nivel de atenuación, las coordenadas de color, los espectros de LED, y el algoritmo de control. Si no se toma ninguna medida para liberar el control cuando se acerca a regiones problemáticas, es posible que la lámpara LED presente inestabilidad y un comportamiento impredecible en color e intensidad.

Un problema son los errores de medición del flujo óptico. El sistema de lámparas mide individualmente el flujo óptico de la luz a partir de fuentes de LED que generan cada color, funcionando las fuentes de LED de un modo PWM. En ciertos momentos, se modifican las formas de onda de la corriente de LED de modo que sólo un color de la fuente de LED está encendido y se realiza una medición de flujo para ese color de fuente de LED. Además, se mide un nivel de flujo inicial con todas las fuentes de LED apagadas. El dispositivo de medición del flujo óptico, tal como un fotodiodo, tiene un tiempo de respuesta que debe tenerse en cuenta al realizar la medición. Cuando la medición del flujo óptico es muy sensible con respecto a la frecuencia de corriente de LED, la señal de flujo óptico es sensible a oscilaciones en la forma de onda de la corriente, lo que puede llevar a errores de color a partir de una medición del flujo óptico que no representa el verdadero nivel de luz promedio. Cuando la medición del flujo óptico no es muy sensible con respecto a la frecuencia de corriente de LED, la señal de flujo óptico requiere un largo tiempo de propagación para estabilizarse a un valor final para la medición. Cuando la anchura de impulso de LED es demasiado estrecha, la fuente de LED puede apagarse antes de realizarse la medición, llevando a un control del color inestable.

Este problema puede ilustrarse considerando un sistema de lámparas que funciona a 1 kHz, de modo que la anchura de impulso máxima es de 1 ms. Suponiendo que el dispositivo de medición del flujo óptico se estabiliza en 20 µs, la medición del flujo puede realizarse 20 µs después de que se inicie el impulso, es decir, un 2% en la anchura de impulso máxima. El usuario de la lámpara puede seleccionar combinaciones de color/intensidad que darían como resultado que un ciclo de trabajo para uno o más colores fuera inferior al 2% de la anchura de impulso máxima, por ejemplo, los colores amarillentos contienen escasas porciones de azul; los colores cian contienen escasas porciones de rojo; y los colores rosa/morado contienen escasa porciones de verde. Cuando el ciclo de trabajo de un color particular es menor que el 2%, la medición del flujo se produce después de apagarse la fuente de LED particular, y el sistema de control obtendrá una lectura falsa del flujo óptico.

Frecuentemente surgen varios problemas adicionales con la medición del flujo óptico y el control del color para la presente generación de lámparas LED:

• Los tiempos de propagación y de caída de conmutadores en derivación paralelos a cada fuente de LED pueden ser una fracción significativa del pulso completo;

• el periodo de histéresis puede ser del orden de la anchura de impulso de PWM, de modo que el periodo de histéresis fraccionario, que no tiene la misma corriente promedio que los periodos completos, está presente en cada impulso PWM;

• el tiempo de propagación o de caída de la forma de onda de la corriente histerésica puede ser tan corto que el sobreimpulso o impulso corto en la forma de onda de la corriente es significativo;

• puede producirse el bloqueo de fase entre el periodo de PWM y el periodo de la forma de onda de la corriente histerésica, provocando que la medición del flujo óptico se produjera sistemáticamente en una fase fijada de la forma de onda de la corriente histerésica;

• pueden producirse grandes errores de sensor óptico a partir de altos niveles de señal-ruido a bajos niveles de luz, dependencia de la temperatura del sensor, o similares;

• pueden producirse lecturas erróneas de medición del flujo óptico a partir de fallo de fotodiodo, interferencia, o similares;

• las oscilaciones en la corriente de LED provocadas por el convertidor reductor histerésico pueden ser de frecuencia tan baja que el filtrado de fotodiodo ya no es eficaz y las mediciones de flujo no son representativas del flujo promedio; y

• puede producirse una eficacia de LED demasiado grande de uno de los colores de fuente de LED, llevando a acortar los ciclos trabajo para ese color en particular.

Sería deseable tener un método y sistema de control del color de lámparas LED que superara las desventajas anteriores.

Un aspecto de la presente invención proporciona una lámpara LED que tiene un controlador de LED; y una pluralidad de canales de LED operativamente... [Seguir leyendo]

1. Lámpara LED que comprende: un controlador 58 de LED; y una pluralidad de canales 60 de LED operativamente conectados al controlador 58 de LED, teniendo cada uno de la pluralidad de canales 60 de LED un conmutador 62 de canal en serie con al menos un circuito 83 de LED derivado, teniendo el circuito 83 de LED derivado un conmutador 68 en derivación en paralelo con una fuente 80 de LED; caracterizada porque el controlador 58 de LED determina si la fuente 80 de LED está en un intervalo controlable de retroalimentación, almacena el flujo óptico medido para la fuente 80 de LED cuando la fuente 80 de LED está en el intervalo controlable de retroalimentación, y evita almacenar el flujo óptico medido cuando la fuente 80 de LED no está en el intervalo controlable de retroalimentación.

2. Lámpara LED según la reivindicación 1, en la que el controlador 58 de LED determina si la fuente 80 de LED está en el intervalo controlable de retroalimentación determinando si la anchura de impulso para la fuente 80 de LED es mayor que un límite de anchura de impulso, estando la fuente 80 de LED en el intervalo controlable de retroalimentación cuando la anchura de impulso para la fuente 80 de LED es mayor que el límite de anchura de impulso y no estando la fuente 80 de LED en el intervalo controlable de retroalimentación cuando la anchura de impulso para la fuente 80 de LED no es mayor que el límite de anchura de impulso.

3. Lámpara LED según la reivindicación 1, en la que el controlador 58 de LED evita almacenar el flujo óptico medido cuando la anchura de impulso para la fuente de LED no es mayor que un límite de anchura de impulso y la corriente de LED para la fuente 80 de LED es menor que una corriente de LED mínima.

4. Lámpara LED según la reivindicación 1, en la que el controlador 58 de LED disminuye la corriente de LED para la fuente 80 de LED y aumenta la anchura de impulso para la fuente 80 de LED cuando la anchura de impulso para la fuente 80 de LED no es mayor que un límite de anchura de impulso y la corriente de LED para la fuente 80 de LED no es menor que una corriente de LED mínima.

5. Lámpara LED según la reivindicación 4, que comprende además un sensor 56 óptico operativamente conectado para medir el flujo óptico para la fuente 80 de LED, en la que el controlador 58 de LED aumenta la ganancia del sensor 56 óptico cuando el controlador 58 de LED disminuye la corriente de LED para la fuente 80 de LED.

6. Lámpara LED según la reivindicación 1, en la que el controlador 58 de LED determina si la fuente 80 de LED está en el intervalo controlable de retroalimentación determinando si la intensidad para el flujo óptico medido para la fuente 80 de LED es mayor que un límite de intensidad, estando la fuente 80 de LED en el intervalo controlable de retroalimentación cuando la intensidad para el flujo óptico medido para la fuente 80 de LED es mayor que el límite de intensidad y no estando la fuente 80 de LED en el intervalo controlable de retroalimentación cuando la intensidad para el flujo óptico medido para la fuente 80 de LED no es mayor que el límite de intensidad.

7. Lámpara LED según la reivindicación 1, en la que el controlador 58 de LED determina si la fuente 80 de LED está en el intervalo controlable de retroalimentación determinando si la relación señal-ruido para el flujo óptico medido para la fuente 80 de LED es mayor que un límite de relación señal-ruido, estando la fuente 80 de LED en el intervalo controlable de retroalimentación cuando la relación señal-ruido para el flujo óptico medido para la fuente 80 de LED es mayor que el límite de la relación señal-ruido y no estando la fuente 80 de LED en el intervalo controlable de retroalimentación cuando la relación señal-ruido para el flujo óptico medido para la fuente 80 de LED no es mayor que el límite de la relación señal-ruido.

8. Lámpara LED según la reivindicación 7, en la que la relación señal-ruido es una desviación estándar de un número predeterminado de mediciones del flujo óptico.

9. Lámpara LED según la reivindicación 1, en la que cada una de las fuentes 80 de LED en la pluralidad de canales 60 de LED genera luz de un color diferente.

10. Lámpara LED según la reivindicación 1, en la que el controlador 58 de LED determina si la fuente 80 de LED está en el intervalo controlable de retroalimentación para cada una de las fuentes 80 de LED en la pluralidad de canales 60 de LED.

11. Método de control del color de lámparas LED que comprende: proporcionar una lámpara LED que tiene una pluralidad de canales de LED, teniendo cada uno de la pluralidad de canales de LED un conmutador de canal en serie con al menos un circuito de LED derivado, teniendo el circuito de LED derivado un conmutador en derivación en paralelo con una fuente de LED;

inicializar los parámetros de lámpara LED para la lámpara 202 LED;

caracterizado por determinar si la fuente de LED está en un intervalo 220 controlable de retroalimentación; almacenar el flujo óptico medido para la fuente de LED cuando la fuente de LED está en el intervalo 214 controlable de retroalimentación; y evitar el almacenamiento del flujo óptico medido cuando la fuente de LED no está en el intervalo controlable de retroalimentación.

12. Método según la reivindicación 11, en el que la determinación 220 comprende determinar si la anchura de impulso para la fuente de LED es mayor que un límite 206 de anchura de impulso, estando la fuente de LED en el intervalo controlable de retroalimentación cuando la anchura de impulso para la fuente de LED es mayor que el límite de anchura de impulso y no estando la fuente de LED en el intervalo controlable de retroalimentación cuando la anchura de impulso para la fuente de LED no es mayor que el límite de anchura de impulso.

13. Método según la reivindicación 11, que comprende además: determinar si la anchura de impulso para la fuente de LED es mayor que un límite 206 de anchura de impulso; determinar si la corriente de LED para la fuente de LED es menor que una corriente 232 de LED mínima; y evitar el almacenamiento del flujo óptico medido cuando la anchura de impulso para la fuente de LED no es mayor que el límite de anchura de impulso y la corriente de LED para la fuente de LED es menor que la corriente de LED mínima.

14. Método según la reivindicación 11, que comprende además: determinar si la anchura de impulso para la fuente de LED es mayor que un límite 206 de anchura de impulso; determinar si la corriente de LED para la fuente de LED es menor que una corriente 232 de LED mínima; y disminuir la corriente de LED para la fuente de LED y aumentar la anchura de impulso para la fuente 234 de LED cuando la anchura de impulso para la fuente de LED no es mayor que el límite de anchura de impulso y la corriente de LED para la fuente de LED no es menor que la corriente de LED mínima.

15. Método según la reivindicación 14, en el que la lámpara LED tiene un sensor óptico operativamente conectado para medir el flujo óptico para la fuente de LED, que comprende además aumentar la ganancia del sensor óptico en respuesta a la corriente en disminución de LED para la fuente de LED.