Luminarias basadas en LED conectables en red y procedimientos para alimentar y controlar las mismas.

Una luminaria (600), que comprende:

un alojamiento que tiene al menos una primera parte (610) y una segunda parte (620);

al menos una placa de circuito de alimentación y de control (550, 550A) dispuesta en la primera parte (610) del alojamiento, comprendiendo la al menos una placa de circuito de alimentación y de control (550, 550A): al menos una fuente de alimentación de conmutación (530) para recibir una tensión de línea de CA y proporcionar una tensión de salida de CC; y

un convertidor de protocolos de comunicaciones (208) para recibir primeras instrucciones de iluminación formateadas según un primer protocolo de comunicaciones y convertir al menos algunas de las primeras instrucciones de iluminación en segundas instrucciones de iluminación formateadas según un segundo protocolo de comunicaciones; caracterizada por

una pluralidad de placas de circuito modulares (520, 520A, 520B, 520C) dispuestas en la segunda parte (620) del alojamiento y acopladas a la al menos una placa de circuito de alimentación y de control (550, 550A), comprendiendo cada placa de circuito modular (520, 520A, 520B, 520C) de la pluralidad de placas de circuito modulares (520, 520A, 520B, 520C) una pluralidad de unidades de iluminación basadas en LED (100) acopladas a la tensión de salida de CC y que responden a las segundas instrucciones de iluminación formateadas según el segundo protocolo de comunicaciones.

Luminarias basadas en LED conectables en red y procedimientos para alimentar y controlar las mismas Antecedentes La aparición de las tecnologías de iluminación digitales, es decir, iluminación basada en fuentes de luz de semiconductor, tales como diodos de emisión de luz (LED) , ofrece una alternativa viable a las lámparas fluorescentes, HID e incandescentes tradicionales. Las ventajas y beneficios funcionales de los LED incluyen conversión de alta energía y eficiencia óptica, robustez, bajos costes de funcionamiento y otros muchos. El menor tamaño de los LED, su larga vida operativa, su bajo consumo de energía y su durabilidad hacen que se sean una gran elección en diversas aplicaciones de iluminación. Por ejemplo, cada vez es más habitual crear redes de iluminación de dispositivos basados en LED, como se describe en las patentes estadounidenses nº . 6.016.038, 6.150.774 y 6.166.496. Además, el documento US2004160199 A1 describe unidades de iluminación de varios tipos y configuraciones, incluyendo unidades de iluminación lineales adecuadas para iluminar grandes espacios, tales como el exterior y el interior de un edificio. En este documento también se proporcionan procedimientos y sistemas para alimentar las unidades de iluminación, controlar las unidades de iluminación, autorizar presentaciones visuales para las unidades de iluminación y abordar el control de datos para las unidades de iluminación. Estos dispositivos de iluminación cuentan con microprocesadores incorporados para controlar las fuentes de luz de LED de los mismos y pueden producir cualquier color y cualquier secuencia de colores con intensidades y saturaciones variables, permitiendo una gran variedad de efectos luminosos llamativos, en aplicaciones tanto de iluminación como de visión directa.

Estos sistemas de iluminación y los efectos que producen son controlados y coordinados generalmente a través de una red (aunque hay muchas aplicaciones no conectadas en red) , donde un flujo de datos que contiene paquetes de información se comunica a los dispositivos de iluminación. Cada uno de los dispositivos de iluminación puede registrar todos los paquetes de información que han pasado por el sistema, pero solo responde a los paquetes destinados al dispositivo particular. Cuando llega un paquete de información adecuadamente direccionado, el dispositivo de iluminación puede leer el paquete y ejecutar comandos basándose en la información contenida en el paquete. Esta disposición exige que cada uno de los dispositivos de iluminación tenga una dirección, y estas direcciones deben ser únicas con respecto a los otros dispositivos de iluminación de la red. Las direcciones se envían normalmente ajustando conmutadores en cada uno de los dispositivos de iluminación durante la instalación. El ajuste de los conmutadores suele ser muy lento y propenso a errores.

Los sistemas de iluminación para emplazamientos arquitectónicos, comerciales y de ocio, tales como teatros, casinos, parques temáticos, tiendas y centros comerciales requieren una variedad de luminarias y sistemas de control complejos para activar las luces. Las direcciones de los dispositivos de iluminación convencionales conectados en red se fijan a través de una serie de conmutadores físicos, tales como discos selectores, conmutadores DIP o botones. A estos dispositivos se les debe asignar de manera individual direcciones particulares y este proceso puede ser engorroso. De hecho, una de las tareas más onerosas (la configuración del sistema) que llevan a cabo los diseñadores de iluminación se realiza después de que todas las luces estén instaladas. Esta tarea requiere normalmente al menos dos personas e implica acudir a cada instrumento de iluminación o luminaria y determinar y fijar la dirección de red para el mismo mediante el uso de conmutadores o discos selectores, y después determinar la configuración y el elemento correspondiente en un panel de iluminación o un ordenador. No es de extrañar que la configuración de una red de iluminación pueda tardar muchas horas, dependiendo de la ubicación y la complejidad. Por ejemplo, un nuevo parque de atracciones puede usar cientos de luminarias controladas en red, los cuales no tienen una línea de visibilidad directa entre sí ni con cualquier otro punto. Cada una debe identificarse y asociarse a su configuración en el panel de control de iluminación. Durante este proceso es habitual que se produzcan errores y haya confusión. Con la suficiente planificación y coordinación, esta selección y ajuste de direcciones puede realizarse a priori, pero sigue necesitando un tiempo y esfuerzo considerables.

Hay otras desventajas asociadas a estos sistemas de iluminación, particularmente con los diseñados para aplicaciones de visión directa. Específicamente, hay muchas instalaciones que requieren largas líneas de componentes colocados en una fila o en otro patrón con el fin de producir una línea de luz continua para mostrar un efecto atractivo para el observador, por ejemplo para delimitar el perímetro de un edificio con iluminación de realce. Sin embargo, las redes de iluminación convencionales normalmente ofrecen poca o ninguna iluminación en los huecos dispuestos entre luminarias contiguas, lo cual tiende a desvirtuar la apariencia prevista de estas instalaciones. Además, puesto que se accede a cada uno de los componentes de manera individual, el grado de coordinación de los efectos luminosos, es decir, la “resolución” de la aplicación, está limitado al tamaño de los componentes. Por ejemplo, en una instalación lineal que presenta una pluralidad de componentes con una longitud de 30, 48 cm (1 pie) , el incremento más pequeño con el que puede accederse a los componentes es de 30, 48 cm (1 pie) . Además, otra desventaja de estos sistemas es que cuando los LED se visualizan directamente, parece que son emisores de luz discretos hasta que hay una distancia suficiente entre la luz y el observador. Incluso cuando el observador está relativamente alejado del sistema de iluminación, el sistema de iluminación no tiende a producir efectos luminosos muy brillantes o claramente perceptibles.

Otro inconveniente asociado a muchos sistemas de iluminación convencionales es que sus componentes se alimentan de manera externa, de modo que líneas tanto de comunicación como de alimentación se introducen a través de los extremos del alojamiento y en cajas de conexiones al principio y al final de cada luminaria. Las tres líneas (potencia, tierra y datos) se extienden a través de cada extremo y después a lo largo de la longitud de la luminaria. Cada elemento de iluminación del alojamiento se conectará a las tres líneas para adquirir energía y datos. El montaje de las luminarias es muy caro y engorroso, ya que se implementa a través de cajas de conexiones. Cada unidad de iluminación requiere montar dos cajas de conexiones en una pared u otra superficie de montaje, y cables y conductos deben extenderse entre las cajas para permitir que dos unidades de iluminación se conecten entre sí.

Por consiguiente, existe una necesidad en la técnica de luminarias versátiles basadas en LED capaces de crear efectos luminosos de varios colores y de colores visualmente agradables con una mejor resolución de control y una gestión de potencia eficaz, que sean fáciles de instalar en una red.

Sumario de la invención La tecnología dada a conocer en el presente documento aborda las desventajas e inconvenientes mencionados anteriormente y se refiere en general a unidades de iluminación de varios tipos y configuraciones, incluyendo luminarias lineales que comprenden múltiples unidades de iluminación basadas en LED adecuadas para iluminar o proporcionar iluminación de realce para grandes espacios, tales como el exterior y el interior de un edificio. También se dan a conocer procedimientos y sistemas para alimentar y controlar estas luminarias y sistemas que utilizan múltiples luminarias de este tipo, así como técnicas para direccionar datos de control para tales luminarias y sistemas.

En varias realizaciones e implementaciones, esta tecnología y sus aspectos inventivos están dirigidos a luminarias que incluyen una o más placas de circuito y una pluralidad de fuentes de luz, por ejemplo LED dispuestos a lo largo de la (s) placa (s) de circuito. La (s) placa (s) de circuito y las fuentes de luz están dispuestas en un alojamiento asociado a una envoltura transmisora de luz. Un medio de conexión del alojamiento permite a una primera luminaria conectarse de manera adyacente a una segunda luminaria sin crear un hueco (por ejemplo, en una emisión de luz percibida) entre los alojamientos. Por ejemplo, el medio de conexión puede incluir un paso que permite a las líneas de alimentación y/o de datos salir del alojamiento en una ubicación... [Seguir leyendo]

1. Una luminaria (600) , que comprende:

un alojamiento que tiene al menos una primera parte (610) y una segunda parte (620) ; al menos una placa de circuito de alimentación y de control (550, 550A) dispuesta en la primera parte (610) del alojamiento, comprendiendo la al menos una placa de circuito de alimentación y de control (550, 550A) :

al menos una fuente de alimentación de conmutación (530) para recibir una tensión de línea de CA y

proporcionar una tensión de salida de CC; y un convertidor de protocolos de comunicaciones (208) para recibir primeras instrucciones de iluminación formateadas según un primer protocolo de comunicaciones y convertir al menos algunas de las primeras instrucciones de iluminación en segundas instrucciones de iluminación formateadas según un segundo protocolo de comunicaciones; caracterizada por

una pluralidad de placas de circuito modulares (520, 520A, 520B, 520C) dispuestas en la segunda parte (620) del alojamiento y acopladas a la al menos una placa de circuito de alimentación y de control (550, 550A) , comprendiendo cada placa de circuito modular (520, 520A, 520B, 520C) de la pluralidad de placas de circuito modulares (520, 520A, 520B, 520C) una pluralidad de unidades de iluminación basadas en LED (100) acopladas a la tensión de salida de CC y que responden a las segundas instrucciones de iluminación formateadas según el segundo protocolo de comunicaciones.

2. La luminaria (600) según la reivindicación 1, en la que la pluralidad de unidades de iluminación basadas en LED (100) responden de manera individual e independiente a las segundas instrucciones de iluminación, comprendiendo cada unidad de iluminación basada en LED (100) :

al menos un primer LED (D1, …, D19) para generar una primera radiación que presenta un primer espectro; al menos un segundo LED (D1, …, D19) para generar una segunda radiación que presenta un segundo espectro diferente del primer espectro; y al menos un controlador (104) para controlar al menos una primera intensidad de la primera radiación y una segunda intensidad de la segunda radiación en respuesta a al menos algunas de las segundas instrucciones de iluminación.

3. La luminaria (600) según la reivindicación 1, en la que el primer protocolo de comunicaciones es un protocolo de Ethernet, y en la que el segundo protocolo de comunicaciones es un protocolo serie.

3.

4. La luminaria (600) según la reivindicación 1, en la que la al menos una placa de circuito de alimentación y de control (550, 550A) comprende:

una primera placa de circuito de alimentación y de control (550, 550A) , que comprende:

una primera fuente de alimentación de conmutación (530) para recibir la tensión de línea de CA y proporcionar la tensión de salida de CC; el convertidor de protocolos de comunicaciones (208) ; y al menos una segunda placa de circuito de alimentación y de control (550, 550A) que comprende al

menos una segunda fuente de alimentación de conmutación (530) para recibir la tensión de línea de CA y proporcionar la tensión de salida de CC, donde la luminaria (600) no incluye ningún otro convertidor de protocolo de comunicaciones.

5. La luminaria (600) según la reivindicación 1, que comprende además:

un conector de entrada (560A) acoplado al alojamiento para recibir la tensión de línea de CA y las primeras instrucciones de iluminación; y un conector de salida (560B) acoplado al alojamiento para proporcionar la tensión de línea de CA y las primeras instrucciones de iluminación,

de modo que la luminaria (600) puede acoplarse en forma de cadena tipo margarita a al menos una otra luminaria (600) para formar un sistema de iluminación conectado en red.

6. La luminaria (600) según la reivindicación 2, en la que 60 las placas de circuito modulares (520, 520A, 520B, 520C) de la pluralidad de placas de circuito modulares (520, 520A, 520B, 520C) están conectadas en serie, y en la que las unidades de iluminación basadas en LED (100) de cada placa de circuito modular (520, 520A, 520B, 520C) están conectadas en serie de modo que la totalidad de la pluralidad de unidades de iluminación basadas en LED (100) en toda la pluralidad de placas de circuito modulares conectadas en serie (520) están interconectadas en serie; 65

y en la que el controlador (105) comprende un circuito integrado de aplicación específica (105) para controlar al menos una primera intensidad de la primera radiación y una segunda intensidad de la segunda radiación en respuesta a las segundas instrucciones de iluminación formateadas según un protocolo de comunicaciones serie.

7. La luminaria (600) según la reivindicación 6, que comprende además al menos una placa de circuito de alimentación y de control (530) para proporcionar las primeras instrucciones de iluminación y la potencia de funcionamiento a la pluralidad de placas de circuito modulares (520, 520A, 520B, 520C) , en la que:

una primera placa de circuito modular (520A) de la pluralidad de placas de circuito modulares (520, 520A, 520B, 520C) está acoplada a la al menos una placa de circuito de alimentación y de control (550) a través de un grupo de cables (540) ; y una segunda placa de circuito modular (520B) de la pluralidad de placas de circuito modulares (520, 520A, 520B, 520C) está conectada en serie a la primera placa de circuito modular (520A) a través de un conector de acoplamiento y/o interbloqueo (555) .

8. La luminaria (600) según la reivindicación 6, en la que:

la pluralidad de placas de circuito modulares (520, 520A, 520B, 520C) incluye al menos tres placas de circuito modulares (520, 520A, 520B, 520C) ; y cada placa de circuito modular (520, 520A, 520B, 520C) de la pluralidad de placas de circuito modulares (520, 520A, 520B, 520C) incluye al menos cinco unidades de iluminación basadas en LED conectadas en serie y controlables de manera individual e independiente (100) .

9. Una luminaria modular (600) , que comprende:

un conector de entrada (560A) para recibir una tensión de línea de CA y primeras instrucciones de iluminación formateadas según un primer protocolo de comunicaciones; un conector de salida (560B) para proporcionar la tensión de línea de CA y las primeras instrucciones de iluminación formateadas según el primer protocolo de comunicaciones a una o más otras luminarias (600) que pueden estar acopladas a su vez en forma de cadena tipo margarita a la luminaria (600) ; un convertidor de protocolos de comunicaciones (208) acoplado al conector de entrada (560A) para convertir al menos algunas de las primeras instrucciones de iluminación formateadas según el primer protocolo de comunicaciones en segundas instrucciones de iluminación formateadas según un segundo protocolo de comunicaciones; y una pluralidad de unidades de iluminación basadas en LED (100) acopladas al convertidor de protocolos de comunicaciones (208) y configuradas para recibir las segundas instrucciones de iluminación formateadas según el segundo protocolo de comunicaciones, donde cada unidad de iluminación basada en LED (100) de la pluralidad de unidades de iluminación basadas en LED (100) puede controlarse de manera individual e independiente en respuesta a al menos algunas de las segundas instrucciones de iluminación.

10. La luminaria modular según la reivindicación 9, que comprende:

al menos una fuente de alimentación de conmutación (530) acoplada al conector de entrada (560A) para convertir la tensión de línea de CA en una tensión de salida de CC; y en la que la pluralidad de unidades de iluminación basadas en LED (100) está acoplada a la tensión de salida de CC, donde cada unidad de iluminación basada en LED (100) de la pluralidad de unidades de iluminación basadas en LED (100) puede controlarse de manera individual e independiente en función de información contenida en las primeras instrucciones de iluminación formateadas según un protocolo de Ethernet.

11. La luminaria modular (600) según la reivindicación 9, en la que la al menos una fuente de alimentación de conmutación incluye al menos dos fuentes de alimentación de conmutación (530) , y en la que la luminaria (600) comprende además solamente un convertidor de protocolos de comunicaciones (208) para convertir al menos algunas de las primeras instrucciones de iluminación formateadas según el protocolo de Ethernet en segundas instrucciones de iluminación formateadas según un segundo protocolo de comunicaciones diferente al protocolo de Ethernet.

12. Un sistema de iluminación (1000) , que comprende:

una primera pluralidad de luminarias modulares conectadas en serie (600) , donde al menos una primera luminaria modular (600) de la primera pluralidad de luminarias modulares conectadas en serie (600) está configurada para recibir tanto una tensión de línea de CA como comunicaciones basadas en Ethernet a través de un primer cable individual de múltiples conductores, comprendiendo cada luminaria modular (600) :

al menos una fuente de alimentación de conmutación (530) para convertir la tensión de línea de CA en una tensión de salida de CC;

un convertidor de protocolos de comunicaciones (208) para convertir las comunicaciones basadas en Ethernet en instrucciones de iluminación formateadas según un protocolo serie; y una pluralidad de unidades de iluminación basadas en LED conectadas en serie (100) acopladas a la tensión de CC para generar un color variable, una temperatura de color variable y/o una luz de intensidad

variable en función de las instrucciones de iluminación formateadas según el protocolo serie.

13. El sistema de iluminación según la reivindicación 12, que comprende además:

una segunda pluralidad de luminarias modulares conectadas en serie (600) , donde al menos una primera luminaria modular (600) de la segunda pluralidad de luminarias modulares conectadas en serie (600) está configurada para recibir tanto la tensión de línea de CA como las comunicaciones basadas en Ethernet a través de un segundo cable individual de múltiples conductores; el primer cable individual de múltiples conductores; el segundo cable individual de múltiples conductores; y

al menos un conmutador de Ethernet (204) acoplado a la primera pluralidad de luminarias modulares conectadas en serie (600) a través del primer cable individual de múltiples conductores, donde el al menos un conmutador de Ethernet (204) está acoplado a la segunda pluralidad de unidades de iluminación modulares conectadas en serie (600) a través del segundo cable individual de múltiples conductores.

14. El sistema de iluminación según la reivindicación 13, en el que la primera y la segunda pluralidad de luminarias modulares conectadas en serie (600) están dispuestas de manera colectiva como una matriz bidimensional (700) o están dispuestas de manera colectiva en una disposición tridimensional.

15. El sistema de iluminación según la reivindicación 13, en el que al menos algunas luminarias modulares (600) de la primera y la segunda pluralidad de luminarias modulares conectadas en serie (600) están dispuestas para delimitar al menos una característica arquitectónica cuando el sistema de iluminación está implantado en múltiples lados de un edificio.