Sistema de control de luz eléctrica y de luz solar con un sensor de luz de doble modo.

Un procedimiento para controlar la luminosidad de la luz en un espacio que incluye una fuente de luz instalada (104) y una fuente de luz externa (105),

que comprende:

medir componentes de intensidad de luz individuales a partir de la fuente de luz instalada y la fuente de luz externa, respectivamente, en una ubicación dentro del espacio,

controlar un nivel de intensidad de la fuente de luz instalada (104) y una cantidad de luz procedente de la fuente de luz externa (105) que entra en el espacio en función de las componentes de intensidad de luz medidas, y

regular el nivel de intensidad de la fuente de luz instalada (104) y la cantidad de luz externa (105) que entra en el espacio simultáneamente para optimizar las condiciones de que una intensidad de luz combinada medida a partir de dichas fuentes de luz se aproxime a un nivel de luminancia objetivo predefinido en dicha ubicación, y de que se minimice la cantidad de energía consumida por la fuente de luz instalada (104).

Sistema de control de luz eléctrica y de luz solar con un sensor de luz de doble modo

Esta invención se refiere a controles de iluminación y, más en particular, a un procedimiento y a un sistema para controlar la luminosidad de la luz en un espacio que incluye una fuente de luz instalada y una fuente de luz externa.

Los sistemas de control actuales instalados en edificios para controlar la luz eléctrica y la luz solar usan principalmente sistemas de control manuales independientes. Recientemente se han introducido en el mercado sistemas avanzados que utilizan sensores de luz solar para controlar la luz eléctrica en función de la cantidad de luz solar que entra en el espacio. Estos sistemas usan una medición tosca del nivel de luz para controlar el nivel de graduación de la luz eléctrica. También se han introducido persianas motorizadas para controlar la cantidad de luz solar que entra en el espacio. Estos subsistemas avanzados (luz solar a través de las ventanas y luces eléctricas) siguen funcionando de manera independiente entre sí. Tales sistemas que funcionan de manera independiente pero que influyen en la misma variable, es decir, la luz que hay en una habitación, no solo son ineficaces en los que respecta al ahorro energético sino que también pueden dar lugar a que los usuarios no estén satisfechos. Estudios realizados han demostrado que cuando los ocupantes no están satisfechos con los controles automáticos, normalmente recurren a los controles manuales, lo cual frustra los objetivos de los controles automáticos y da como resultado menores beneficios, como el ahorro energético. Sin embargo, el uso de controles integrados puede dar lugar a un mayor ahorro energético y también puede reducir la insatisfacción de los usuarios.

Algunas patentes estadounidenses han dado a conocer recientemente sistemas de control integrados. A continuación se ofrecen dos ejemplos.

La patente estadounidense n.° 7085627 B2 da a conocer un control combinado de persianas y luces eléctricas. Este sistema está basado en un controlador central, pero no utiliza sensores de luz solar para ajustar el nivel de iluminación. Es un sistema controlado manualmente. Aunque el controlador se describe como un controlador combinado, el control de los accesorios de ventana y de las luces se realiza básicamente de manera manual e

independiente.

La patente estadounidense n.° 7111952 B2 da a conocer un controlador combinado para los accesorios de ventana y las luces eléctricas. Este sistema incluye la detección de luz solar para controlar los niveles de graduación de las luces eléctricas y la cantidad de luz solar en la habitación. Este sistema usa un controlador central para controlar los subsistemas. Sin embargo, el funcionamiento es secuencial, es decir, primero se ajustan los accesorios de ventana hasta una apertura/cierre total y después se ajustan las luces eléctricas para proporcionar la luz requerida restante.

Una desventaja común de las invenciones anteriores es que funcionan de manera secuencial; por ejemplo, en primer lugar se abren/cierran completamente los accesorios de ventana y después se activan las luces eléctricas. Un sistema de este tipo hará que los usuarios queden insatisfechos. Por ejemplo, cuando los usuarios cambian los valores prefijados o cuando un sensor de ocupación detecta un entorno variable y es necesario cambiar la configuración (tal como de la posición de apagado a la de encendido), los usuarios tendrán que esperar a que finalice el funcionamiento secuencial para comprobar si se cumplen las preferencias de iluminación. Puesto que los accesorios de ventana funcionan con lentitud, el tiempo de espera global puede ser de varios segundos, e incluso de un minuto o más. Con la necesidad de obtener una rápida respuesta hoy en día, los usuarios no pueden tolerar este largo tiempo de espera y finalmente recurrirán a un control totalmente manual.

Además, el sistema de control integrado mencionado anteriormente usa un controlador central para controlar tanto los accesorios de ventana como las luces eléctricas, lo que requiere una comunicación entre los subsistemas.

Un enfoque alternativo es compartir la luminosidad de luz medida total con el sistema de accesorios de ventana y el sistema de luz eléctrica , de manera que ambos sistemas traten de obtener por separado el nivel de iluminación prefijado. Un sistema de este tipo tiene dos sistemas de control de realimentación en bucle cerrado completamente independientes que proporcionan un único resultado, es decir, el nivel de iluminación total en una habitación. Sin embargo, un sistema de este tipo tiene algunos problemas intrínsecos y no garantiza un funcionamiento óptimo para el ahorro energético ni proporciona la luz solar necesaria a los usuarios. El principal problema se debe a dos bucles de control independientes con diferentes restricciones de tiempo que interfieren entre sí para lograr el valor prefijado. La implantación generalizada de estas estrategias es limitada debido a este problema, aunque también debido a la insatisfacción de los usuarios y al bajo ahorro energético.

Esta divulgación proporciona controles en bucle cerrado independientes, aunque el funcionamiento de los bucles de control está relacionado a través de componentes de iluminación medidas, de modo que los problemas anteriores pueden reducirse o solventarse.

Esta divulgación describe un sistema para controlar la luz externa (por ejemplo, la luz del día o luz solar) y la luz eléctrica en un espacio de tal manera que tanto las luces eléctricas como los accesorios de ventana (por ejemplo, persianas, estores) funcionen en paralelo (no de manera secuencial), sin necesidad de comunicarse entre sí,

reduciendo al mismo tiempo el consumo de energía y obteniendo el valor prefijado por el usuario. Su funcionamiento está ¡nterrelacionado mediante componentes de luz externa y de luz eléctrica en un espacio medidas a través de un sensor de luz de doble modo. Ejemplos de un sensor de luz de doble modo incluyen sensores de luz espectral, luz codificada y otros sistemas de medición que pueden identificar la componente de luz externa y la componente de luz eléctrica en un espacio. Posteriormente se describirán algunos ejemplos de los esquemas de detección.

Determinadas realizaciones del presente documento incluyen un sistema para controlar tanto la luz eléctrica como la luz externa usando sensores de luz o técnicas de medición y estimación que pueden producir componentes de luz externa y de luz eléctrica en un espacio. A continuación se ofrecen algunas características de ejemplo:

* El sistema mide las condiciones de iluminación interior y exterior a través de sensores y, usando los resultados de la medición, ajusta los accesorios de ventana y las luces eléctricas.

* El sensor de luz Interior transmite los valores de luz medidos individuales (por ejemplo, componentes de luz externa, de luz eléctrica y de luz total) al controlador de luz eléctrica y al controlador de accesorios de ventana.

* El controlador de accesorios de ventana y el controlador de luz eléctrica usan la Información de sensor para ajustar las condiciones de iluminación óptimas en el espacio.

* El controlador de accesorios de ventana y los controladores de luz eléctrica están relacionados a través del sensor de luz Interior de doble modo o a través del sistema de medición para producir componentes de iluminación. Por tanto, no es necesaria una relación directa entre la luz eléctrica y los accesorios de ventana para un funcionamiento óptimo.

* El sistema controla las condiciones de iluminación de modo que se cumplan los objetivos de consumo de energía y los valores de iluminación prefijados por los usuarios.

* Otros sensores, tales como sensores de temperatura y de ocupación, también pueden integrarse en el sistema.

* Características adicionales, tales como controles de exceso de luz, también pueden integrarse en el sistema.

* El sistema también puede conectarse a una base de datos de previsión meteorológica en tiempo real para mejorar el rendimiento del sistema.

En una realización, la invención se refiere a un procedimiento para controlar la luminosidad de la luz en un espacio que incluye una fuente de luz instalada y una fuente de luz externa. El procedimiento incluye: medir componentes de intensidad de luz Individuales a partir de las fuentes de luz en una ubicación dentro del espacio, controlar el nivel de intensidad de la fuente de luz instalada y la cantidad de luz procedente de la fuente de luz externa que entra en el espacio en función de las intensidades de luz medidas, y regular el nivel de Intensidad de la fuente de luz instalada y la cantidad de luz externa que... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para controlar la luminosidad de la luz en un espacio que incluye una fuente de luz Instalada (104) y una fuente de luz externa (105), que comprende:

medir componentes de intensidad de luz individuales a partir de la fuente de luz instalada y la fuente de luz externa, respectivamente, en una ubicación dentro del espacio,

controlar un nivel de intensidad de la fuente de luz Instalada (104) y una cantidad de luz procedente de la fuente de luz externa (105) que entra en el espacio en función de las componentes de intensidad de luz medidas, y

regular el nivel de intensidad de la fuente de luz Instalada (104) y la cantidad de luz externa (105) que entra en el espacio simultáneamente para optimizar las condiciones de que una intensidad de luz combinada medida a partir de dichas fuentes de luz se aproxime a un nivel de luminancia objetivo predefinido en dicha ubicación, y de que se minimice la cantidad de energía consumida por la fuente de luz instalada (104).

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la medición comprende:

Identificar componentes de intensidad de luz Individuales en función de características espectrales conocidas (504, 506) de dichas fuentes de luz.

3. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la medición comprende:

transmitir información codificada (604) junto con la Iluminación general (605) de la fuente de luz Instalada (602), y extraer la intensidad de la señal de luz codificada.

4. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la medición comprende:

medir intensidades de luz individuales a partir de una dirección (705, 704) de la fuente de luz Instalada (702) y la fuente de luz externa (701), respectivamente.

5. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la medición comprende:

medir una cantidad de luz externa disponible para entrar en el espacio; y

estimar la componente de luz externa en la ubicación en función de las características de transmisión de una ventana a través de la cual entra luz de la fuente de luz externa y de una cantidad de luz externa disponible.

6. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la regulación se lleva a cabo ajustando de manera iterativa (200, 300) la intensidad de la fuente de luz instalada (104) mediante un primer tamaño de etapa de adaptación y la cantidad de luz externa (105) que entra en el espacio mediante un segundo tamaño de etapa de adaptación, en el que el primer y el segundo tamaño de etapa de adaptación dependen de una diferencia entre el nivel de luminancia objetivo predefinido y la intensidad de luz combinada medida, y en el consumo de energía.

7. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la condición de que la intensidad de luz combinada medida a partir de dichas fuentes de luz se aproxime a un nivel de luminancia objetivo predefinido en dicha ubicación tiene prioridad sobre la condición de minimizar una cantidad de energía consumida por la fuente de luz instalada.

8. El procedimiento según la reivindicación 7, en el que la regulación se lleva a cabo ajustando de manera iterativa (200, 300) la intensidad de la fuente de luz instalada (104) mediante un primer tamaño de etapa de adaptación y una cantidad de luz externa (105) que entra en el espacio mediante un segundo tamaño de etapa de adaptación, en el que el primer tamaño de etapa de adaptación depende de la diferencia entre el nivel de luminancia objetivo predefinido y la intensidad de luz combinada medida, y el segundo tamaño de etapa de adaptación depende de la diferencia entre el nivel de luminancia objetivo predefinido y la intensidad de luz combinada medida, y en el consumo de energía.

9. Un sistema para controlar la luminosidad de la luz en un espacio que incluye una fuente de luz instalada (104) y una fuente de luz externa (105), que comprende:

un sensor (106) para medir componentes de intensidad de luz individuales procedentes de la fuente de luz instalada (104) y la fuente de luz externa (105) respectivamente en una ubicación dentro del espacio, un primer controlador (102) para controlar el nivel de intensidad de la fuente de luz instalada (104) y un segundo controlador (103) para controlar una cantidad de luz procedente de la fuente de luz externa (105) que entra en el espacio en función de las intensidades de luz medidas, en el que los controladores están adaptados para regular el nivel de intensidad de la fuente de luz instalada (104) y la cantidad de luz externa

(105) que entra en el espacio simultáneamente para optimizar las condiciones de que una intensidad de luz combinada medida a partir de dichas fuentes de luz se aproxime a un nivel de luminancia objetivo predefinido (101) en dicha ubicación, y de que se minimice la cantidad de energía consumida por la fuente de luz instalada (104).

10. El sistema según la reivindicación 9, en el que el sensor es un sensor espectral (503) adaptado para identificar componentes de intensidad de luz individuales en función de características espectrales conocidas de dichas fuentes de luz.

11. El sistema según la reivindicación 9, en el que la fuente de luz instalada (602) está adaptada para transmitir información codificada (604) junto con la iluminación general (605) de la fuente de luz instalada (602), y el sensor (603) está adaptado para extraer la intensidad la intensidad de la señal de luz codificada.

12. El sistema según la reivindicación 9, en el que el sensor comprende fotosensores duales (703), uno orientado en la dirección (705) de la fuente de luz instalada y el otro orientado en la dirección (704) de la fuente de luz externa.

13. El sistema según la reivindicación 9, que comprende además un sensor (107) para medir la cantidad de luz externa disponible para entrar en el espacio, y en el que la componente de luz externa en la ubicación se estima en función de las características de transmisión de una ventana a través de la cual entra luz de la fuente de luz externa y de la cantidad de luz externa disponible.

14. El sistema según la reivindicación 9, en el que el primer controlador (102) está adaptado para ajustar de manera iterativa (200, 300) la intensidad de la fuente de luz instalada (104) mediante un primer tamaño de etapa de adaptación y el segundo controlador (103) está adaptado para ajustar la cantidad de luz externa (105) que entra en el espacio mediante un segundo tamaño de etapa de adaptación, en el que el primer y el segundo tamaño de etapa de adaptación dependen de una diferencia entre el nivel de luminancia objetivo predefinido y la intensidad de luz combinada medida, y en el consumo de energía.

15. Un medio legible por ordenador no transitorio que tiene instrucciones almacenadas en ei mismo para hacer que un procesador lleve a cabo un procedimiento para controlar la luminosidad de la luz en un espacio que incluye una fuente de luz instalada (104) y una fuente de luz externa (105), comprendiendo el procedimiento:

medir componentes de intensidad de luz individuales a partir de la fuente de luz instalada (104) y la fuente de luz externa (105) respectivamente en una ubicación dentro del espacio,

controlar un nivel de intensidad de la fuente de luz instalada (104) y una cantidad de luz procedente de la fuente de luz externa (105) que entra en el espacio en función de las intensidades de luz medidas, y regular el nivel de intensidad de la fuente de luz instalada (104) y la cantidad de luz externa (105) que entra en el espacio simultáneamente para optimizar las condiciones de que una intensidad de luz combinada medida a partir de dichas fuentes de luz se aproxime a un nivel de luminancia objetivo predefinido en dicha ubicación, y de que se minimice la cantidad de energía consumida por la fuente de luz instalada (104).