ES2320644T3 - Controlador de atenuacion de luz de led. - Google Patents
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Abstract
Aparato (200) de iluminación, que comprende: al menos un LED (104); y al menos un controlador (204) acoplado a al menos un LED (104) y configurado para proporcionar potencia de CC al al menos un LED (104), en el que el controlador está configurado para recibir desde una fuente de alimentación de CA una señal relacionada con la potencia de CA que tiene componentes de frecuencia superior a una tensión de línea de CA convencional y para proporcionar dicha potencia de CC basándose en la señal relacionada con la potencia de CA, caracterizado porque el al menos un controlador (204) está configurado para filtrar las componentes de frecuencia superior.
Description
Controlador de atenuación de luz de LED.
La presente invención está dirigida normalmente
a procedimientos y aparatos para proporcionar potencia a
dispositivos con circuitos de alimentación de CA. Más en
particular, la invención se refiere a procedimientos y aparatos
para proporcionar potencia a dispositivos basados en diodos emisores
de luz (LED), principalmente con fines de iluminación.
En varias aplicaciones de la luz (por ejemplo,
hogar, comercio, industria, etc.), existen ejemplos en los que es
deseable ajustar la cantidad de luz generada por una o más fuentes
de luz convencionales (por ejemplo, bombillas de luz incandescente,
luminarias fluorescentes, etc.). En muchos casos, esto se consigue a
través de un dispositivo accionado por el usuario, al que
comúnmente se hace referencia como un "atenuador de luz", que
ajusta la potencia suministrada a la(s) fuente(s) de
luz. Se conocen muchos tipos de atenuadores de luz convencionales
que permiten a un usuario ajustar la salida de luz de una o más
fuentes de luz a través de algún tipo de interfaz de usuario (por
ejemplo, girando un dial, moviendo un botón deslizante, etc., con
frecuencia montada en una pared cerca de una zona en la que es
deseable ajustar el nivel de luz). La interfaz de usuario de
algunos atenuadores de luz también puede estar equipada con un
mecanismo de conmutación/ajuste que permite que una o más fuentes
de luz se apaguen y enciendan instantáneamente, y también tener su
salida de luz gradualmente variada cuando se enciende.
Muchos sistemas de iluminación interior o
exterior generales con frecuencia se alimentan mediante una fuente
de CA, a la que comúnmente se hace referencia como "tensión de
línea" (por ejemplo, 120 voltios RMS a 60 Hz, 220 voltios RMS a
50 Hz). Un atenuador de luz de CA convencional normalmente recibe la
tensión de línea de CA como entrada, y proporciona una salida de
señal de CA que tiene uno o más parámetros variables que tienen el
efecto de ajustar la tensión media de la señal de salida (y por
tanto la capacidad de la señal de salida de CA para suministrar
potencia) en respuesta al modo de funcionamiento del usuario del
atenuador de luz. Esta señal de salida del atenuador de luz
normalmente se aplica, por ejemplo, a una o más fuentes de luz que
se montan en enchufes hembra o dispositivos de sujeción
convencionales acoplados a la salida del atenuador de luz (en
ocasiones se hace referencia a tales enchufes hembra o dispositivos
de sujeción como un "circuito atenuador de luz").
Los atenuadores de luz de CA convencionales
pueden configurarse para controlar potencia suministrada a una o
más fuentes de luz de en una de unas pocas formas diferentes. Por
ejemplo, en una implementación, el ajuste de la interfaz de usuario
hace que el atenuador de luz aumente o disminuya una amplitud de
tensión de la señal de salida del atenuador de luz de CA. Más
comúnmente, sin embargo, en otras implementaciones, el ajuste de la
interfaz de usuario hace que el atenuador de luz ajuste el ciclo de
trabajo de la señal de salida del atenuador de luz de CA (por
ejemplo, mediante partes "recortadas" de ciclos de tensión de
CA). En ocasiones se hace referencia a esta técnica como
"modulación por ángulo" (basada en el ángulo de fase ajustable
de la señal de salida). Quizás los atenuadores de luz de este tipo
utilizados más comúnmente emplean un triac que se acciona de manera
selectiva para ajustar el ciclo de trabajo (es decir, modular el
ángulo de fase) de la señal de salida del atenuador de luz
recortando partes de subida de semiciclo de tensión de CA (es decir,
después de pasos por cero y antes de picos). Otros tipos de
atenuadores de luz que ajustan ciclos de trabajo pueden emplear
tiristores bloqueables por puerta (GTO) que se accionan de manera
selectiva para suprimir partes de caída de semiciclo de tensión de
CA (es decir, después de picos y antes de pasos por cero).
La figura 1 ilustra en general algunas
implementaciones de atenuador de luz de CA. En particular, la figura
1 muestra un ejemplo de una forma 302 de onda de tensión de CA (por
ejemplo, representando una tensión de línea estándar) que puede
proporcionar potencia a una o más fuentes de luz convencionales. La
figura 1 muestra también un atenuador de de luz de CA generalizado
correspondiente a una interfaz 305 de usuario. En la primera
implementación comentada anteriormente, el atenuador 304 de luz está
configurado para emitir la forma 308 de onda, en la que la amplitud
307 de la señal de salida del atenuador de luz puede ajustarse a
través de la interfaz 305 de usuario. En la segunda implementación
comentada anteriormente, el atenuador 304 de luz está configurado
para emitir la forma 309 de onda, en la que el ciclo 306 de trabajo
de la forma 309 de onda puede ajustarse a través de la interfaz 305
de usuario.
Como se ha comentado anteriormente, ambas
técnicas anteriores tienen el efecto de ajustar la tensión media
aplicada a la(s) fuente(s) de luz, que a su vez ajusta
la intensidad de luz generada por la(s) fuente(s).
Las fuentes incandescentes son particularmente apropiadas para este
tipo de funcionamiento, ya que producen luz cuando hay corriente
que fluye a través de un filamento en cualquier dirección; a medida
que la tensión media de una señal de CA aplicada a la(s)
fuente(s) se ajusta (por ejemplo, o bien un ajuste de
amplitud de tensión o bien ciclo de trabajo), la corriente (y por
tanto la potencia) suministrada a la fuente de luz también se
cambia y la salida de luz correspondiente cambia. Con respecto a la
técnica de ciclo de trabajo, el filamento de una fuente
incandescente tiene inercia térmica y no deja de emitir luz
completamente durante periodos cortos de interrupción de tensión.
Por consiguiente, la luz generada tal como la percibe el ojo humano
no aparece parpadeando cuando la tensión se "recorta", sino
que cambia de manera gradual.
El documento US-6.127.783 da a
conocer una luminaria que emite luz blanca que incluye una
pluralidad de LED en cada uno de los colores rojo, verde, y azul
tiene un regulador de corriente separada que recibe salidas de
corriente desde un conversor de CA.
El documento US-6.369.525 da a
conocer un circuito de control de conjunto de LED blanco con un
conversor de retroceso de múltiples salidas con un control en modo
corriente de salida. El circuito comprende una fuente de suministro
de alimentación, un transformador, y un controlador dispuesto para
controlar el flujo de corriente en el bobinado primario del
transformador.
El documento
US-A-2002/0048169 da a conocer el
concepto general de convertir las señales de alimentación de CA
desde un circuito atenuador de luz a potencia de CC para un LED. Sin
embargo, no se da a conocer que componentes de frecuencia superior
presentes en una señal recortada desde un circuito atenuador de luz
pueden provocar un daño irreparable en las fuentes de luz LED en
determinadas circunstancias. Es un objetivo de la presente
invención solventar este problema.
Se prevé según la presente invención un aparato
de iluminación, que comprende: al menos un LED; y al menos un
controlador acoplado al al menos un LED y configurado para
proporcionar potencia de CC al al menos un LED, en el que el
controlador está configurado para recibir desde una fuente de
alimentación de CA una señal relacionada con la potencia que tiene
componentes de frecuencia superior a una tensión de línea de CA
estándar y para proporcionar dicha potencia de CC basándose en una
señal relacionada con la potencia de CA, caracterizado porque el al
menos un controlador está configurado para filtrar los componentes
de frecuencia superior.
Según un segundo aspecto de la presente
invención se prevé un procedimiento de iluminación, que comprende
una acción de: A) proporcionar potencia de CC a al menos un LED
basándose en una señal relacionada con la potencia proporcionada
por una fuente de alimentación de CA que tiene componentes de
frecuencia superior a una tensión de línea de CA estándar,
caracterizado porque los componentes de frecuencia superior se
filtran de la señal relacionada con la potencia antes de
proporcionar potencia de CC al al menos un LED.
En una realización, procedimientos y aparato de
la invención facilitan particularmente el uso de fuentes de luz
basadas en LED en circuitos de potencia de CA que están controladas
por atenuadores de luz convencionales (es decir, "circuitos
atenuadores de luz de CA"). En un aspecto, procedimientos y
aparato de la presente invención facilitan la sustitución
conveniente de fuentes de luz basadas en LED en entornos de
iluminación que emplean dispositivos de atenuadores de luz de CA y
fuentes de luz convencionales. En todavía otros aspectos,
procedimientos y aparato según la presente invención facilitan el
control de uno o más parámetros en relación con la luz generada por
fuentes de luz basadas en LED (por ejemplo, intensidad, color,
temperatura de color, características temporales, etc.) a través de
funcionamiento de un atenuador de luz de CA convencional y/u otras
señales presentes en el circuito de potencia de CA.
Más generalmente, una realización de la
invención se dirige a un aparato de iluminación, que comprende al
menos un LED y al menos un controlador acoplado al al menos un LED.
El controlador está configurado para recibir una señal relacionada
con la potencia desde una fuente de alimentación de CA que
proporciona señales diferentes de una tensión de línea de CA
estándar. El controlador está configurado además para proporcionar
potencia al al menos un LED basándose en la señal relacionada con
la potencia.
Otra realización de la invención se dirige a un
procedimiento de iluminación, que comprende una acción de
proporcionar potencia a al menos un LED basándose en una señal
relacionada con la potencia desde un suministro de alimentación de
CA que proporciona señales diferentes de las de una tensión de línea
de CA estándar.
Otra realización de la invención se dirige a un
aparato de iluminación, que comprende al menos un LED, y al menos
un controlador acoplado al al menos un LED y configurado para
recibir una señal relacionada con la potencia desde un circuito
atenuador de luz de corriente alterna (CA) y proporcionar potencia
al al menos un LED basándose en la señal relacionada con la
potencia.
Otra realización de la invención se dirige a un
procedimiento de iluminación, que comprende una acción de
proporcionar potencia a al menos un LED basándose en una señal
relacionada con la potencia desde un circuito atenuador de luz de
corriente alterna (CA).
Otra realización de la invención se dirige a un
aparato de iluminación, que comprende al menos un LED adaptado para
generar un luz esencialmente blanca, y al menos un controlador
acoplado al al menos un LED y configurado para recibir una señal
relacionada con la potencia desde un circuito atenuador de luz de
corriente alterna (CA) y proporcionar potencia al al menos un LED
basándose en la señal relacionada con la potencia. El circuito
atenuador de luz de CA se controla mediante una interfaz de usuario
para variar la señal relacionada con la potencia. El controlador
está configurado para controlar de manera variable al menos un
parámetro de la luz esencialmente blanca en respuesta al
funcionamiento de la interfaz de usuario para aproximarse a
características de generación de luz de una fuente de luz
incandescente.
Otra realización de la invención se dirige a un
sistema de iluminación, que comprende al menos un LED, un conector
de alimentación, y un conversor de alimentación asociado con el
conector de alimentación y adaptado para convertir potencia del
circuito atenuador de luz de CA recibida por el conector de
alimentación para formar una potencia convertida. El sistema
también incluye un circuito de ajuste asociado con el conversor de
alimentación adaptado para ajustar la potencia suministrada al al
menos un LED.
Otra realización de la invención se dirige a un
procedimiento que proporciona iluminación, que comprende las etapas
de proporcionar un circuito atenuador de luz de CA, que conecta un
sistema de iluminación LED con el circuito atenuador de luz de CA,
generando luz desde el sistema de iluminación LED mediante la
excitación del circuito atenuador de luz de CA, y ajustando la luz
generada por el sistema de iluminación LED mediante el ajuste del
circuito atenuador de luz de CA.
Otra realización de la invención se dirige a un
procedimiento para controlar al menos un dispositivo alimentado a
través de una tensión de línea de CA. El procedimiento comprende una
acción de generar una señal de alimentación basada en la tensión de
línea de CA, en la que la señal de alimentación proporciona una
potencia esencialmente constante al al menos un dispositivo e
incluye al menos un canal de comunicación que lleva la información
de control para el al menos un dispositivo, ocupando el al menos un
canal de comunicación una parte de un ciclo de trabajo sobre un
periodo de ciclos de la tensión de línea de CA.
Otra realización de la invención se dirige a un
aparato para controlar al menos un dispositivo alimentado a través
de una tensión de línea de CA. El aparato comprende un controlador
de tensión de alimentación configurado para generar una señal de
alimentación basada en la tensión de línea de CA, en el que la señal
de alimentación proporciona una potencia esencialmente constante al
al menos un dispositivo e incluye al menos un canal de comunicación
que lleva la información de control para el al menos un dispositivo,
ocupando el al menos un canal de comunicación una parte de un ciclo
de trabajo sobre un periodo de ciclos de la tensión de línea de CA.
En un aspecto de esta realización, el controlador de tensión de
alimentación incluye al menos una interfaz de usuario para
proporcionar información de control variable en el al menos un canal
de comunicación.
Tal como se ha utilizado en el presente
documento para los fines de la presente descripción, el término
"LED" debe entenderse para incluir cualquier diodo
electroluminiscente u otro tipo de sistema basado en inyección de
portadores/unión que puede generar radiación en respuesta a una
señal eléctrica. Por tanto, el término LED incluye, pero no se
limita a, varias estructuras basadas en semiconductores que emiten
luz en respuesta a corriente, polímeros emisores de luz, tiras
electrolumínicas, y similares.
En particular, el término LED se refiere a
diodos emisores de luz de todos los tipos (incluyendo diodos
emisores de luz orgánica y semiconductora) que pueden configurarse
para generar radiación en uno o más de los espectros de
infrarrojos, espectro ultravioleta, y varias partes del espectro
visible (incluyendo en general longitudes de onda de radiación de
aproximadamente 400 nanómetros hasta aproximadamente 700
nanómetros). Algunos ejemplos de LED incluyen, pero no se limitan
a, varios tipos de LED de infrarrojos, LED ultravioletas, LED rojos,
LED azules, LED verdes, LED amarillos, LED ámbar, LED naranjas, y
LED blancos (comentados más abajo). También debe apreciarse que los
LED pueden configurarse para generar radiación que tiene varios
anchos de banda para un espectro dado (por ejemplo, ancho de banda
estrecha, ancho de banda amplia).
Por ejemplo, una implementación de un LED
configurado para generar luz esencialmente blanca (por ejemplo, un
LED blanco) puede incluir un número de chips que emiten
respectivamente diferentes espectros de electroluminescencia que,
en combinación, se mezclan para formar luz esencialmente blanca. En
otra implementación, un LED de luz blanca puede asociarse con un
material fosforescente que convierte electroluminescencia que tiene
un primer espectro en un segundo espectro diferente. En un ejemplo
de esta implementación, electroluminescencia que tiene una longitud
de onda relativamente corta y espectro de ancho de banda estrecho
"bombea" el material fosforescente, que a su vez irradia
radiación de longitud de onda más larga que tiene un espectro algo
más ancho.
Debe entenderse también que el término LED no
limita el tipo de encapsulado físico y/o eléctrico de un LED. Por
ejemplo, como se ha comentado anteriormente, un LED puede referirse
a un único dispositivo emisor de luz que tiene múltiples chips que
están configurados para emitir respectivamente espectros de
radiación (por ejemplo, que pueden controlarse o no de manera
individual). También, un LED puede asociarse con una sustancia
fosforescente que se considera como un parte incorporada del LED
(por ejemplo, algunos tipos de LED blancos). En general, el término
LED puede referirse LED encapsulados, LED no encapsulados, LED
montados en superficie, LED de chip sobre placa, LED montados en
cápsulas T, LED de encapsulado radial, LED encapsulado de potencia,
LED que incluyen algún tipo de revestimiento y/o elemento óptico
(por ejemplo, una lente difusora), etc.
El término "fuente de luz" debe entenderse
para referirse a cualquier una o más de una variedad de fuentes de
radiación, que incluyen, aunque no se limitan a, fuentes basadas en
LED (empleando uno o más LED tal como se definió anteriormente),
fuentes incandescentes (por ejemplo, lámparas con filamentos,
lámparas halógenas), fuentes fluorescentes, fuentes fosforescentes,
fuentes de descarga de alta intensidad (por ejemplo, lámparas de
vapor de sodio, vapor de mercurio, y haluro metálico), láseres,
otros tipos de fuentes electroluminescentes, fuentes
piroluminiscentes (por ejemplo, llamas), fuentes candoluminiscentes
(por ejemplo, manguitos incandescentes para gas, fuentes de
radiación de arco con electrodos de carbón), fuentes
fotoluminiscentes (por ejemplo, fuentes de descarga gaseosa),
fuentes de cátodo luminiscente que utilizan saturación electrónica,
fuentes galvanoluminiscentes, fuentes cristaloluminiscentes,
fuentes luminiscentes cinemáticas, fuentes termoluminiscentes,
fuentes triboluminiscentes, fuentes sonoluminescentes, fuentes
radioluminescentes, y polímeros luminiscentes.
Una fuente de luz dada puede configurarse para
generar radiación electromagnética dentro del espectro visible,
fuera del espectro visible, o una combinación de ambos. Por tanto,
el término "luz" y "radiación" se utilizan de manera
intercambiable en el presente documento. Adicionalmente, un fuente
de luz puede incluir como un componente incorporado uno o más
filtros (por ejemplo, filtros de color), lentes, u otros componentes
ópticos. También, debe entenderse que pueden configurarse fuentes
de luz para una variedad de aplicaciones, incluyendo, pero no
limitándose a, indicación y/o iluminación. Una "fuente de
iluminación" es una fuente de luz que está particularmente
configurada para generar radiación que tiene una intensidad
suficiente para iluminar de manera eficaz un espacio interior o
exterior.
El término "espectro" debe entenderse para
referirse a cualquier una o más frecuencias (o longitudes de onda)
de radiación producidas por una o más fuentes de luz. Por
consiguiente, el término "espectro" se refiere a frecuencias
(o longitudes de onda) no sólo en intervalo visible, sino también
frecuencias (o longitudes de onda) en zonas de infrarrojos,
ultravioleta, y otras zonas del espectro electromagnético global.
También, un espectro dado puede tener un ancho de banda
relativamente estrecho (esencialmente pocas componentes de longitud
de onda o frecuencia) o un ancho de banda relativamente amplio
(varios componentes de longitud de onda o frecuencia que tienen
varias intensidades relativas). También debe apreciarse que un
espectro dado puede ser el resultado de una mezcla de dos o más
otros espectros (por ejemplo, mezclar radiación emitida
respectivamente desde fuentes de luz múltiples).
Para los fines de esta descripción, el término
"color" se utiliza de manera intercambiable con el término
"espectro". Sin embargo, el término "color" generalmente
se utiliza para referirse principalmente a una propiedad de
radiación que puede percibir un observador (aunque este uso no
pretende limitar el alcance de este término). Por consiguiente, el
término "colores diferentes" se refiere implícitamente a
múltiples espectros que tienen diferentes componentes de longitud
de onda y/o anchos de banda. También debe apreciarse que el término
"color" puede utilizarse en conexión tanto para luz blanca
como no blanca.
El término "temperatura de color"
generalmente se utiliza en el presente documento en conexión con luz
blanca, aunque este uso no pretende limitar el alcance de este
término. La temperatura de color se refiere esencialmente a un
contenido o tono de color particular (por ejemplo, rojizo, azulado)
de luz blanca. La temperatura de color de una muestra de radiación
dada convencionalmente se caracteriza según la temperatura en grados
Kelvin (K) de un radiador del cuerpo negro que irradia
esencialmente el mismo espectro que la muestra de radiación en
cuestión. La temperatura de color de luz blanca generalmente se
encuentra en un intervalo de desde aproximadamente 700 grados K
(generalmente considerado el primero visible para el ojo humano)
hasta aproximadamente 10.000 grados K.
Temperaturas de color más bajas indican
generalmente luz blanca que tiene un componente rojo más
significativo o una "sensación más cálida", mientras que
temperaturas de color más altas generalmente indican luz blanca que
tiene un componente azul más significativo o una "sensación más
fría". A modo de ejemplo, el fuego tiene una temperatura de
color de aproximadamente 1.800 grados K, una bombilla incandescente
convencional tiene una temperatura de color de aproximadamente 2848
grados K, las primeras horas de la mañana tienen una temperatura de
color de aproximadamente 3.000 grados K, y cielos nublados a
mediodía tienen una temperatura de color de aproximadamente 10.000
grados K. Una imagen de color vista bajo luz blanca que tiene una
temperatura de color de aproximadamente 3.000 grados K tiene un
tono relativamente rojizo, mientras que la misma imagen de color
vista bajo luz blanca que tiene una temperatura de color de
aproximadamente 10.000 grados K tiene un tono relativamente
azulado.
Los términos "unidad de iluminación" y
"luminaria" se utilizan de manera intercambiable en el presente
documento para referirse a un aparato que incluye una o más fuentes
de luz del mismo o diferentes tipos. Una unidad de iluminación dada
puede tener una cualquiera de una variedad de disposiciones de
montaje para la(s) fuente(s) de luz, disposiciones y
formas de cierre/alojamiento, y/o configuraciones de conexión
eléctrica y mecánica. Adicionalmente, una unidad de iluminación
dada puede asociarse opcionalmente con (por ejemplo, incluir,
acoplarse a y/o encapsularse junto con) otros varios componentes
(por ejemplo, sistema de circuitos de control) relacionados con el
funcionamiento de la(s) fuente(s) de luz. Una
"unidad de iluminación basada en LED" se refiere a una unidad
de iluminación que incluye una o más fuentes de luz basadas en LED
como se han comentado anteriormente, solas o en combinación con
otras fuentes de luz no basadas en LED.
Los términos "procesador" o
"controlador" se utilizan en el presente documento de manera
intercambiable para describir varios aparatos relacionados con el
funcionamiento de una o más fuentes de luz. Un procesador o
controlador puede implementarse de numerosas maneras, tal como
hardware dedicado, utilizando uno o más microprocesadores
programados para utilizar software (por ejemplo, microcódigo) para
llevar a cabo las distintas funciones comentadas en el presente
documento, o como una combinación de hardware dedicado para llevar a
cabo algunas funciones y microprocesadores programados y sistema de
circuitos asociado para llevar a cabo otras funciones.
En varias implementaciones, un procesador o
controlador puede asociarse con uno o más medios de almacenamiento
(genéricamente referidos en el presente documento como
"memoria", por ejemplo, memoria informática volátil y no
volátil tales como RAM, PROM, EPROM, y EEPROM, discos flexibles,
discos compactos, discos ópticos, cinta magnética, etc.). En
algunas implementaciones, los medios de almacenamiento pueden
codificarse con uno o más programas que, cuando se ejecutan en uno
o más procesadores y/o controladores, llevan a cabo al menos algunas
de las funciones comentadas en el presente documento. Varios medios
de almacenamiento pueden fijarse dentro de un procesador o
controlador o pueden transportarse, de modo que puedan cargarse el
programa o programas almacenados en el mismo en un procesador o
controlador para implementar varios aspectos de la presente
invención comentada en el presente documento. Los términos
"programa" o "programa informático" se utilizan en el
presente documento en un sentido genérico para referirse a
cualquier tipo de código informático (por ejemplo, software o
microcódigo) que puede emplearse para programar uno o más
procesadores o controladores.
El término "direccionable" se utiliza en el
presente documento para referirse a un dispositivo (por ejemplo,
una fuente de luz en general, una unidad de iluminación o luminaria,
un controlador o procesador asociado con una o más fuentes de luz o
unidades de iluminación, otros dispositivos relacionados de no
iluminación, etc.) que está configurado para recibir información
(por ejemplo, datos) prevista para dispositivos múltiples,
incluyéndose a sí mismo, y para responder de manera selectiva a
información particular prevista para ello. El término
"direccionable" se utiliza con frecuencia en conexión con un
entorno de red (o una "red", comentada más adelante), en el
que se acoplan entre sí dispositivos múltiples a través de algún
medio o medios de comunicaciones.
En una implementación de red, uno o más
dispositivos acoplados a una red pueden servir como un controlador
para uno o más de otros dispositivos acoplados a una red (por
ejemplo, en una relación maestro/esclavo). En otra implementación,
un entorno de red puede incluir uno o más controladores dedicados
que están configurados para controlar uno o más de los dispositivos
acoplados a la red. Generalmente, cada uno de los dispositivos
múltiples acoplados a la red puede tener acceso a datos que están
presentes en el medio o medios de comunicaciones; sin embargo, un
dispositivo dado puede ser "direccionable" en cuanto a que está
configurado para intercambiar datos de manera selectiva con (es
decir, recibir datos desde y/o transmitir datos hacia) la red,
basados, por ejemplo, en uno o más identificadores particulares
(por ejemplo, "direcciones") asignados al mismo.
El término "red" tal como se ha utilizado
en el presente documento se refiere a cualquier interconexión de
dos o más dispositivos (incluyendo controladores o procesadores) que
faciliten el transporte de información (por ejemplo para control de
dispositivo, almacenamiento de datos, intercambio de datos, etc.)
entre cualquiera dos o más dispositivos y/o entre dispositivos
múltiples acoplados a la red. Como puede apreciarse fácilmente,
varias implementaciones de redes adecuadas para interconectar
dispositivos múltiples pueden incluir cualquiera de una variedad de
topologías de red y emplear cualquiera de una variedad de protocolos
de comunicación. Adicionalmente, en varias redes según la presente
invención, cualquier conexión entre dos dispositivos puede
representar una conexión dedicada entre los dos sistemas, o de
manera alternativa una conexión no dedicada. Además de llevar la
información prevista para los dos dispositivos, tal conexión no
dedicada puede llevar información no necesariamente prevista para
ninguno de los dos dispositivos (por ejemplo, una conexión de red
abierta). Además, se apreciará fácilmente que varias redes de
dispositivos tal como se han comentado en el presente documento
pueden emplear uno o más enlaces inalámbricos, alámbricos/por cable
y/o fibra óptica para facilitar el transporte de información por
toda la red.
El término "interfaz de usuario" tal como
se ha utilizado en el presente documento se refiere a una interfaz
entre un operador o usuario humano y uno o más dispositivos que
permiten la comunicación entre el usuario y el/los
dispositi-
vo(s). Ejemplos de interfaces de usuario que pueden emplearse en varias implementaciones de la presente invención incluyen, pero no se limitan a, conmutadores, potenciómetros, botones, ruedas graduadas, botones deslizantes, un ratón, teclado, teclado numérico, varios tipos de controladores de juegos (por ejemplo, palanca de juego), trackballs, pantallas de visualización, varios tipos de interfaces gráficas de usuario (GUI), pantallas táctiles, micrófonos y otros tipos de sensores que pueden recibir de alguna forma de estímulo generado por un humano y generar una señal en respuesta al mismo.
vo(s). Ejemplos de interfaces de usuario que pueden emplearse en varias implementaciones de la presente invención incluyen, pero no se limitan a, conmutadores, potenciómetros, botones, ruedas graduadas, botones deslizantes, un ratón, teclado, teclado numérico, varios tipos de controladores de juegos (por ejemplo, palanca de juego), trackballs, pantallas de visualización, varios tipos de interfaces gráficas de usuario (GUI), pantallas táctiles, micrófonos y otros tipos de sensores que pueden recibir de alguna forma de estímulo generado por un humano y generar una señal en respuesta al mismo.
Debe apreciarse que todas las combinaciones de
los conceptos anteriores y conceptos adicionales que se comentarán
con mayor detalle a continuación se contemplan como parte de la
materia inventiva dada a conocer en el presente documento. En
particular, todas las combinaciones de materias reivindicadas que
aparecen al final de esta descripción se contemplan como parte del
asunto inventivo.
\vskip1.000000\baselineskip
Las siguientes figuras muestran ciertas
realizaciones ilustrativas de la invención en las que números de
referencia similares se refieren a elementos similares. Estas
realizaciones mostradas deben entenderse como ilustraciones de la
invención y no limitativas de ninguna manera.
La figura 1 ilustra un funcionamiento ejemplar
de dispositivos de atenuación de luz de CA;
la figura 2 ilustra una implementación
convencional para proporcionar potencia a una fuente de luz basada
en LED desde una tensión de línea de CA;
la figura 3 ilustra una unidad de iluminación
que incluye una fuente de luz basada en LED según una realización
de la invención;
la figura 4 es un diagrama de circuito que
ilustra varios componentes de la unidad de iluminación de la figura
3, según una realización de la invención;
la figura 5 ilustra una unidad de iluminación
que incluye una fuente de luz basada en LED según otra realización
de la invención;
la figura 6 es un diagrama de circuito que
ilustra varios componentes de la unidad de iluminación de la figura
5, según una realización de la invención;
la figura 7 es una diagrama de bloques de una
unidad de iluminación basada en procesador que incluye una fuente
de luz basada en LED según otra realización de la invención;
la figura 8 es un diagrama de circuito que
ilustra varios componentes del sistema de circuitos de potencia
para la unidad de iluminación de la figura 7;
la figura 9 es un diagrama de circuito que
ilustra un sumidero de corriente convencional empleada en sistema
de circuitos de control para una fuente de luz basada en LED, según
una realización de la invención;
la figura 10 es un diagrama de circuito que
ilustra un sumidero de corriente mejorado, según una realización de
la invención; y
la figura 11 es un diagrama de circuito que
ilustra un sumidero de corriente mejorado, según otra realización
de la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Las fuentes de iluminación basadas en diodos
emisores de luz (LED) se están haciendo más populares en
aplicaciones en las que se desea iluminación general, con un fin
concreto, acentuada, o de otro tipo. El rendimiento, intensidades
altas, bajo coste, y alto nivel de controlabilidad de los LED está
haciendo que las fuentes de luz basadas en LED sustituyan a las
fuentes de luz convencionales no basadas en LED.
Aunque los dispositivos de atenuación de luz de
CA tal como se han comentado anteriormente con frecuencia se
emplean para controlar las fuentes de luz convencionales tales como
luces incandescentes utilizando una fuente de alimentación de CA,
los solicitantes han notado y apreciado que generalmente tales
atenuadores de luz no son aceptables para su uso con fuentes de luz
de estado sólido tales como fuentes de luz basadas en LED.
Establecido de manera diferente, los solicitantes han identificado
que las fuentes de luz basadas en LED, que funcionan
sustancialmente basándose en fuentes de alimentación de CC, son en
general incompatibles con circuitos atenuadores de luz que
proporcionan señales de salida de CA. Esta situación impide la
sustitución conveniente de fuentes de luz basadas en LED hacia
sistemas de iluminación preexistentes en los que fuentes de luz
convencionales funcionan a través de circuitos atenuadores de luz de
CA.
Actualmente, existen algunas soluciones para
proporcionar potencia a sistemas de iluminación basados en LED a
través de una tensión de línea de CA, pero estas soluciones
experimentan inconvenientes importantes si se aplican a circuitos
atenuadores de luz de CA. La figura 2 ilustra un escenario
generalizado de este tipo, en el que una tensión de línea de CA 302
(por ejemplo, 120 Vrms, 220 Vrms, etc.) estándar se utiliza para
alimentar un sistema de iluminación basado en LED, tal como un
semáforo 808 (el semáforo incluyen tres módulos de conjuntos LED,
uno rojo, uno amarillo y uno verde, con sistema de circuitos
asociado). En la disposición de la figura 2, un rectificador 802 de
onda completa, junto con condensadores 800 y 806 y resistencias 804,
filtran la tensión de línea de CA aplicada para suministrar una
fuente de alimentación sustancialmente de CC al semáforo. En
particular, el condensador 800 puede seleccionarse de manera
específica, dependiendo de la impedancia de otras componentes del
circuito, de modo que esa potencia pasa al semáforo basándose
principalmente en la frecuencia esperada de la tensión de línea de
CA (por ejemplo, 60 Hz).
Otro problema con la disposición mostrada en la
figura 2 si la señal de CA aplicada está dotada de un circuito
atenuador de luz en vez de mediante una tensión de línea es que la
señal aplicada puede incluir componentes de frecuencia que son
significativamente diferentes de la frecuencia de la tensión de
línea para la que se diseñó el circuito. Por ejemplo, considerar un
circuito atenuador de luz que proporciona una señal 309 de CA de
ciclo de trabajo controlado (es decir, ángulo modulado) tal como se
muestra en la figura 1; en virtud de las abruptas excursiones de
señal debidas a los "recortes" de partes de ciclos de tensión,
señales de este tipo incluyen componentes de frecuencia
significativamente superior a una tensión de línea típica. Si se
aplicase tal señal de CA de ángulo modulado en la disposición de la
figura 2, el condensador 800 permitiría que un exceso de potencia
asociada con estos componentes de frecuencia superior pasase a
través del semáforo, provocando en la mayoría de los casos un daño
irreparable en las fuentes de luz.
En vista de lo anterior, una realización de la
presente invención está dirigida generalmente a circuitos de
alimentación de CA que proporcionan o bien una tensión de línea
estándar o bien están controlados por atenuadores de luz
convencionales (es decir, "circuitos atenuadores de luz de
CA"). En un aspecto, procedimientos y aparato de la presente
invención facilitan la conveniente sustitución de fuentes de luz
basadas en LED en entornos de iluminación empleando dispositivos de
atenuación de luz convencionales y fuentes de luz convencionales.
En todavía otros aspectos, procedimientos y aparato según la
presente invención facilitan el control de uno o más parámetros
relacionados con la luz generada mediante fuentes de luz basadas en
LED (por ejemplo, intensidad, color, temperatura de color,
características temporales, etc.) a través del funcionamiento de un
atenuador de luz convencional y/o otras señales de control que
pueden estar presentes en conexión con una tensión de línea de
CA.
Las unidades y sistemas de iluminación que
emplean varios conceptos según los principios de la presente
invención pueden utilizarse en una configuración residencial,
configuración comercial, configuración industrial o cualquier otro
tipo de configuración en la que se encuentren o se deseen los
atenuadores de luz de CA convencionales. Además, los diversos
conceptos dados a conocer en el presente documento pueden aplicarse
en unidades de iluminación según la presente invención para
garantizar la compatibilidad de las unidades de iluminación con una
variedad de protocolos de control de iluminación que proporciona
varias señales de control a través de un circuito de alimentación
de de CA.
Un ejemplo de un protocolo de control de este
tipo viene dado por el lenguaje de comunicaciones X10, que permite
que productos compatibles con X10 se comuniquen entre sí a través de
cableado eléctrico existente en una casa (es decir, cableado que
suministra una tensión de línea de CA estándar). En una
implementación X10 típica, se conecta un dispositivo que va a
controlarse (por ejemplo, luces, termostatos, jacuzzi/hidromasaje,
etc.) en un receptor X10, que a su vez se conecta a un enchufe
hembra mural convencional acoplado a la tensión de línea de CA. El
mecanismo que va a controlarse puede estar diseñado con una
dirección particular. Un controlador/transmisor X10 se conecta a
otro enchufe hembra mural acoplado a la tensión de línea, y comunica
ordenes de control (por ejemplo, encendido, apagado, atenuación,
brillo, etc.), a través del mismo cableado que proporciona la
tensión de línea, a uno o más receptores X10 basados al menos en
parte en la(s) dirección(es) asignada(s) (puede
encontrarse más información relacionada con implementaciones X10 en
el sitio Web "www.smarthome.com"). Según una realización, los
procedimientos y aparato de la presente invención facilitan la
compatibilidad de varias unidades de iluminación y fuentes de luz
basadas en LED con X10 y otros protocolos de comunicación que
comunican información de control en conexión con una tensión de
línea de CA.
En general, procedimientos y aparato según la
presente invención permiten una retroinstalación sustancialmente
completa de un entorno de iluminación con fuentes de luz basadas en
LED de estado sólido; en particular, según la presente invención,
el uso de fuentes de luz basadas en LED como sustitutos de fuentes
de luz incandescentes no se limita solamente a aquellos circuitos
de alimentación de CA que se suministran directamente desde una
tensión de línea (por ejemplo, a través de un conmutador); más bien,
los procedimientos y aparato de la presente invención permiten que
fuentes de luz basadas en LED se utilicen en la mayoría de enchufes
hembra convencionales (por ejemplo, incandescentes), incluyendo
aquellos acoplados a un circuito atenuador de luz de CA y/o señales
receptoras distintas a una tensión de línea estándar.
En varias realizaciones, un dispositivo o unidad
de iluminación basada en LED según la invención puede incluir un
controlador para acondicionar apropiadamente una señal de CA
proporcionada por un circuito atenuador de luz para proporcionar
potencia a (es decir, "accionar") uno o más LED de la unidad de
iluminación. El controlador puede accionar el/los LED utilizando
cualquiera de una variedad de técnicas, incluyendo técnicas de
control analógico, técnicas de modulación por anchura de impulsos
(PWM) u otras técnicas de regulación de potencia. Aunque no es una
característica esencial de la presente invención, en algunas
realizaciones la sistema de circuitos de la unidad de iluminación
basada en LED puede incluir uno o más microprocesadores que se
programan para llevar a cabo acondicionamiento de varias señales
y/o funciones de control de luz. En varias implementaciones de
realizaciones tanto basadas como no en procesador, una unidad de
iluminación basada en LED según la invención puede configurarse
para funcionar con un circuito atenuador de luz de CA con o sin
prestaciones para permitir que se ajusten uno o más parámetros de
luz generada a través del modo de funcionamiento del usuario del
atenuador de luz.
Más específicamente, en una realización, una
unidad de iluminación basada en LED puede incluir un controlador en
el que al menos una parte de la potencia entregada al controlador,
cuando se obtiene de un circuito atenuador de luz de CA, se regula
a un valor sustancialmente constante en un intervalo significativo
de funcionamiento de atenuador de luz para proporcionar un fuente
de alimentación esencialmente estable para el controlador y otra
sistema de circuitos asociada con la unidad de iluminación. En un
aspecto de esta realización, el controlador también puede
configurarse para monitorizar la potencia ajustable proporcionada
por el circuito atenuador de luz para permitir el ajuste de uno o
más parámetros de la luz generada por la unidad de iluminación en
respuesta al funcionamiento del atenuador de luz.
En particular, existen diversos parámetros de
luz generada por una fuente de luz basada en LED (otra que, o
además de, intensidad o brillo, por ejemplo) que pueden controlarse
en respuesta al funcionamiento del atenuador de luz según la
presente invención. Por ejemplo, en diversas realizaciones, una
unidad de iluminación basada en LED puede configurarse de modo que
una o más propiedades de la luz generada como color (por ejemplo,
tono, saturación o brillo), o la temperatura de color correlativa
de luz blanca, así como parámetros temporales (por ejemplo,
intervalo de variación de color o uno o más colores estroboscópicos)
pueden ajustarse a través del funcionamiento del atenuador de
luz.
Como se ha comentado anteriormente, en una
realización, una unidad de iluminación basada en LED puede incluir
uno o más controladores basados en procesador, incluyendo uno o más
dispositivos de almacenamiento de memoria, para facilitar los
anteriores y otros ejemplos de generación de luz ajustable a través
del funcionamiento del atenuador de luz. En particular, en una
realización, una unidad de iluminación de este tipo puede
configurarse para ejecutar de manera selectiva, a través del
funcionamiento del atenuador de luz, uno o más programas de
iluminación almacenados en una memoria de controlador. Tales
programas de iluminación pueden representar varios efectos de
iluminación estáticos o variables con el tiempo que implican
múltiples colores, temperaturas de color, e intensidades de luz
generada, por ejemplo. En un aspecto de esta realización, el
controlador basado en procesador de la unidad de iluminación puede
configurarse para monitorizar la señal de CA proporcionada por el
circuito atenuador de luz para seleccionar diferentes programas y/o
parámetros de programas basados en uno o más cambios en la señal
monitorizada del atenuador de luz que tiene una característica
particular (por ejemplo, un valor instantáneo particular en
relación con la señal del atenuador de luz, un valor medio de
tiempo particular en relación con la señal del atenuador de luz, una
interrupción de potencia proporcionada por el atenuador de luz para
una duración predeterminada, una tasa particular de tiempo de la
señal del atenuador de luz, etc.). Tras la selección de un nuevo
programa o parámetro, funcionamiento adicional del atenuador de luz
puede ajustar el programa o parámetro seleccionado.
En otra realización ejemplar, una unidad de
iluminación basada en LED según la presente invención puede
configurarse para acoplarse a un circuito atenuador de luz de CA y
recrear esencialmente las características de iluminación de una luz
incandescente convencional cuando se hace funcionar un atenuador de
luz para aumentar o disminuir la intensidad de la luz generada. En
un aspecto de esta realización, esta simulación puede conseguirse
variando de manera simultánea la intensidad y el color de la luz
generada por la fuente basada en LED en respuesta al funcionamiento
del atenuador de luz, para aproximarse a las características de
iluminación variables de una fuente incandescente cuya intensidad
se varía. En otro aspecto de esta realización, tal simulación se
facilita mediante un controlador basado en procesador
particularmente programado para monitorizar una señal de CA
proporcionada por el circuito atenuador de luz y respectivamente
controlar LED de colores diferentes de la unidad de iluminación en
respuesta al funcionamiento del atenuador de luz para variar de
manera simultánea el color e intensidad globales de la luz generada
por la unidad de iluminación.
Aunque muchos de los efectos de iluminación
comentados en el presente documento se asocian con un control
compatible del atenuador de luz, pueden generarse diversos efectos
según la presente invención utilizando también otros sistemas de
control. Por ejemplo, la temperatura de color de una fuente de luz
basada en LED puede programarse para reducirse a medida que la
intensidad se reduce y estos cambios de iluminación pueden
controlarse por un sistema diferente a un sistema de atenuador de
luz (por ejemplo, comunicación inalámbrica, comunicación alámbrica
y similares) según varias realizaciones de la invención.
Otra realización de la presente invención se
dirige a un procedimiento para vender, comercializar y publicitar
fuentes de luz basadas en LED y sistemas de iluminación. El
procedimiento puede incluir publicitar un sistema de iluminación
LED compatible con atenuadores de luz o sistemas de atenuadores de
luz de CA convencionales. El procedimiento puede incluir también
publicitar una luz LED que es compatible tanto con sistemas de
control de iluminación con atenuador de luz como sin atenuador de
luz.
A continuación se presentan descripciones más
detalladas de diversos conceptos relacionados con, y realizaciones
de, procedimientos y aparato para proporcionar potencia a
iluminación basada en LED según la presente invención. Debe
apreciarse que varios aspectos de la invención, como se ha comentado
anteriormente y se resume a continuación, pueden implementarse de
numerosas formas, de modo que la invención no se limita a ninguna
manera particular de implementación. Ejemplos de implementaciones
específicas se proporcionan sólo con fines ilustrativos.
Tal como se ha comentado anteriormente, según
varias realizaciones, las fuentes de luz basadas en LED que pueden
funcionar a través de circuitos atenuadores de luz de CA pueden
implementarse con o sin sistema de circuitos basado en
microprocesador. En esta sección, se dan algunos ejemplos de
unidades de iluminación que incluyen un sistema de circuitos
configurado para acondicionar apropiadamente señales de CA
proporcionadas por un circuito atenuador de luz sin la ayuda de un
microprocesador o microcontrolador. En las siguientes secciones, se
comentan un número de ejemplos basados en procesador.
La figura 3 ilustra una unidad 200 de
iluminación basada en LED según una realización de la presente
invención. Con fines ilustrativos, la unidad 200 de iluminación se
representa generalmente para parecerse a una bombilla de luz
incandescente convencional que tiene un conector 202 de base de tipo
roscado para engancharse mecánica y eléctricamente a un
portalámparas convencional. Debe apreciarse, sin embargo, que la
invención no se limita a esta particularidad, de modo que es
posible un número de otras configuraciones que incluyen otras formas
de alojamiento y/o tipos de conector según otras realizaciones.
Diversos ejemplos de configuraciones de alimentación de conector
incluyen, aunque no se limitan a, conectores de tipo roscado,
conectores de tipo acuñado, conectores de tipo multipin, y
similares, para facilitar el enganche con enchufes hembra del tipo
halógeno, fluorescente o de descarga de alta intensidad (HID)
convencionales. Tales enchufes hembra, a su vez, pueden conectarse
directamente a una fuente de alimentación de CA (por ejemplo,
tensión de línea), o a través de un conmutador y/o atenuador de luz
a la fuente de alimentación de CA.
La unidad 200 de iluminación de la figura 3, con
este fin, incluye una fuente 104 de luz basada en LED que tiene uno
o más LED. La unidad de iluminación incluye también un controlador
204 que está configurado para recibir una señal 500 de CA a través
del conector 202 y proporcionar potencia de funcionamiento a la
fuente 104 de luz basada en LED. Según un aspecto de esta
realización, el controlador 204 incluye varios componentes para
garantizar el funcionamiento adecuado de la unidad de iluminación
para señales 500 de CA proporcionadas por un circuito atenuador de
luz y, más específicamente, por un circuito atenuador de luz que
emite señales de CA controladas por ciclo de trabajo (es decir,
modulado en ángulo) según se comentó anteriormente.
Con este fin, según la realización de la figura
3, el controlador 204 incluye un rectificador 404, un filtro 408
paso bajo (es decir, frecuencia alta) y un conversor 402 de CC. En
un aspecto de esta realización, la salida del conversor 402 de CC
proporciona una tensión CC esencialmente estable como un suministro
de potencia para la fuente 104 de luz basada en LED, a pesar de los
ajustes del usuario del atenuador de luz que proporciona la señal
500 de CA. Más específicamente, en esta realización, los varios
componentes del controlador 204 facilitan el funcionamiento de la
unidad 200 de iluminación en un circuito atenuador de luz sin
proporcionar ajuste de la luz generada basada en el funcionamiento
del atenuador de luz; además, la función principal del controlador
204 en la realización de la figura 3 es garantizar que no se dañe la
fuente de luz basada en LED basándose en potencia desde un circuito
atenuador de luz de CA.
En particular, según un aspecto de esta
realización, una potencia de CC esencialmente constante se
proporciona a la fuente de luz basada en LED durante tanto tiempo
como el circuito atenuador de luz emita una señal 500 de CA que
proporcione potencia suficiente para hacer funcionar el controlador
204. En una implementación, el circuito atenuador de luz puede dar
salida a una señal 500 de CA que tiene un ciclo de trabajo tan bajo
como el 50% "encendido" (es decir, en conducción) que
proporciona potencia suficiente para provocar que la luz se genere
mediante la fuente 104 de luz basada en LED. Todavía en otra
implementación, el circuito atenuador de luz puede proporcionar una
señal 500 de CA que tiene un ciclo de trabajo tan bajo como el 25% o
menos "encendido" que proporciona potencia suficiente a la
fuente 104 de luz. De esta manera, el ajuste del usuario del
atenuador de luz sobre un intervalo significativamente amplio no
afecta de manera sustancial la salida de luz de la unidad 200 de
iluminación. De nuevo, los ejemplos anteriores se proporcionan
principalmente con fines ilustrativos, de modo que la invención no
se limita necesariamente a estas particularidades.
La figura 4 es un diagrama de circuito ejemplar
que ilustra algunos de los detalles de los varios componentes
mostrados en la figura 3, según una realización de la invención. De
nuevo, una de las funciones principales del sistema de circuitos
representado en la figura 4 es garantizar el funcionamiento seguro
de la fuente 104 de luz basada en LED basándose en una señal 500 de
CA proporcionada a la unidad 200 de iluminación a través de un
circuito atenuador de luz de CA convencional. Tal como se muestra en
la figura 4, el rectificador 404 puede realizarse mediante un
puente (D47, D48, D49 y D50) diodo, mientras que el filtro paso bajo
se realiza a partir de los varios componentes pasivos
(condensadores C2 y C3, inductor L2 y resistencias R4 y R6)
mostrados en la figura. En esta realización, el conversor 402 de CC
se realiza en parte utilizando el circuito integrado con número de
modelo TNY264/266 fabricado por Power Integrations, Inc., 5245
Hellyer Avenue, San José, California 95138 (www.powerint.com), y
está configurado para proporcionar una tensión de suministro de 16
VDC para alimentar la fuente 104 de luz basada en LED.
Debe apreciarse que los parámetros de filtro
(por ejemplo, del filtro paso bajo mostrado en la figura 4) son muy
importantes para garantizar el funcionamiento adecuado del
controlador 204. En particular, las frecuencias de corte del filtro
deben ser sustancialmente inferiores a una frecuencia de conmutación
del conversor de CC, pero sustancialmente superiores a la típica
frecuencia de corte de varios ciclos empleada en suministros
normales de potencia de modo conmutación. Según una implementación,
la capacidad total de entrada del circuito del controlador es tal
que queda poca energía en los condensadores en la terminación de
cada semiciclo de la forma de onda de CA. La inductancia debe
elegirse de manera similar para proporcionar un aislamiento adecuado
de los componentes de alta frecuencia creados por el conversor de
CC para cumplir con los requisitos reguladores (bajo ciertas
condiciones este valor puede ser cero). Todavía en otras
implementaciones, puede ser ventajoso colocar todos o parte de los
componentes de filtro delante del rectificador 404 de puente.
La fuente 104 de luz de la figura 4 puede
incluir uno o más LED (tal como se muestran por ejemplo los LED D52
y D53 en la figura 4) que tienen cualquiera de una variedad de
colores, y pueden configurarse múltiples LED en una variedad de
disposiciones en serie o en paralelo. Adicionalmente, basándose en
la configuración particular de la fuente 104 de LED, una o más
resistencias u otros componentes pueden utilizarse en disposiciones
en serie y/o en paralelo con la fuente 104 de LED para acoplar
apropiadamente la fuente a la tensión de suministro de CC.
Según otra realización de la invención, una
fuente de luz basada en LED no sólo puede alimentarse de manera
segura mediante un circuito atenuador de luz de CA, sino que puede
ajustarse adicionalmente la intensidad de la luz generada mediante
la fuente de luz a través del modo de funcionamiento del usuario de
un atenuador de luz que controla la señal de CA proporcionada por
el circuito atenuador de luz. La figura 5 muestra otro ejemplo de
una unidad 200A de iluminación, similar a la unidad de iluminación
mostrada en la figura 3, que es adecuada para su funcionamiento a
través de un circuito atenuador de luz. Sin embargo, a diferencia de
la unidad de iluminación mostrada en la figura 3, la unidad 200A de
iluminación de la figura 5 está configurada para tener una salida
de luz ajustable que puede controlarse a través de un atenuador de
luz. Con este fin, el controlador 204A mostrado en la figura 5
incluye un circuito 208 de ajuste adicional que acondiciona además
una salida de señal desde el conversor 402 de CC. El circuito 208 de
ajuste proporciona a su vez una señal de activación variable a la
fuente 104 de luz basada en LED, basándose en variaciones en la
señal 500 de CA (por ejemplo, variaciones en la tensión media de la
señal) en respuesta al modo de funcionamiento del usuario del
atenuador de luz.
La figura 6 es un diagrama de circuito ejemplar
que ilustra algunos de los detalles de los varios componentes
mostrados en la figura 5, según una realización de la invención.
Muchos de los elementos de circuito mostrados en la figura 6 son
similares o idénticos a los mostrados en la figura 4. El circuito
208 de ajuste adicional se implementa en la figura 6 en parte por
las resistencias R2 y R6 que forman un divisor de tensión en el
bucle de realimentación del circuito U1 integrado. Una tensión 410
de control se obtiene en la unión de las resistencias R2 y R6,
tensión de control que varía en respuesta a variaciones en la señal
500 de CA debido al funcionamiento del atenuador de luz. La tensión
410 de control se aplica a través del diodo D5 a un conversor de
tensión corriente implementado por la resistencia R1 y el transistor
Q1, que proporcionan una corriente de activación variable a la
fuente 104 de luz basada en LED que realiza un seguimiento de los
ajustes de la interfaz de usuario del atenuador de luz. De esta
manera, la intensidad de la luz generada por la fuente 104 de luz
puede variarse a través del atenuador de luz por un intervalo
significativo de funcionamiento del atenuador de luz. Por supuesto,
debe apreciarse que si el atenuador de luz se ajusta de modo que la
señal 500 de CA ya no puede proporcionar potencia adecuada al
sistema de circuitos asociado, la fuente 104 de luz simplemente
cesará de producir luz.
Debe apreciarse que en el circuito de la figura
6, la tensión 410 de control es esencialmente una versión filtrada,
ajustada a escala, limitada al máximo de la tensión media de CC
alimentada al conversor de CC. Este circuito depende del conversor
de CC para descargar sustancialmente los condensadores de entrada
cada semiciclo. En la práctica esto se consigue fácilmente porque
la corriente de entrada al controlador permanece equitativamente
constante o aumenta cuando se reduce el ciclo de trabajo de la señal
500, mientras que la salida del dispositivo no disminuya más rápido
que la tensión de control.
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Según otras realizaciones de la invención, puede
implementarse una unidad de iluminación basada en LED adecuada para
su funcionamiento a través de un circuito atenuador de luz de CA
utilizando un controlador basado en procesador. A continuación, se
presenta una realización de una unidad de iluminación basada en LED
que incluye un procesador, incluyendo un comentario de cómo tal
unidad de iluminación puede configurase particularmente para su
funcionamiento a través de un circuito atenuador de luz de CA. Por
ejemplo, además de un microprocesador, tal unidad de iluminación
basada en procesador puede incluir también, y/o recibir
señal(es) desde, uno o más de otros componentes asociados
con el microprocesador para facilitar el control de la luz generada
basándose al menos en parte en el ajuste de usuario de un atenuador
de luz de CA convencional. Una vez implementado un esquema de
control basado en procesador en una unidad de iluminación según la
presente invención, son posibles un número prácticamente ilimitado
de configuraciones para controlar la luz generada.
La figura 7 muestra una parte de una unidad 200B
de iluminación basada en LED que incluye un controlador 204B basado
en procesador según una realización de la invención. Pueden
encontrarse varios ejemplos de unidades de iluminación basadas en
LED controladas por procesador similares a los descritos a
continuación en conexión con la figura 7, por ejemplo, en la
patente estadounidense n.º 6.016.038, publicada el 18 de enero de
2000 de Mueller et al., titulada "Procedimiento y aparato
de iluminación de LED multicolor", y la patente estadounidense
n.º 6.211.626, publicada el 3 de abril de 2001 de Lys et al,
titulada "Componentes de iluminación" patentes que por la
presente se incorporan en el presente documento como referencia.
En un aspecto, aunque no mostrado explícitamente
en la figura 7, la unidad 200B de iluminación puede incluir una
estructura de alojamiento que está configurada de manera similar a
las otras unidades de iluminación mostradas en las figuras 3 y 5
(es decir, como un recambio para una bombilla incandescente que
tiene un conector convencional de tipo rosca). De nuevo, sin
embargo, debe apreciarse que la invención no se limita a esta
particularidad; más generalmente, la unidad 200B de iluminación
puede implementarse utilizando cualquiera de una variedad de
disposiciones de montaje para la(s) fuente(s) de luz,
disposiciones y formas de cierre/alojamiento para contener parcial
o completamente las fuentes de luz y/o configuraciones de conexión
eléctricas y mecánicas.
Tal como se muestra en la figura 7, la unidad
200B de iluminación incluye una o más fuentes 104A, 104B y 104C de
luz (mostradas en conjunto como 104), en la que una o más de las
fuentes de luz pueden ser una fuente de luz basada en LED que
incluye uno o más diodos emisores de luz (LED). En un aspecto de
esta realización, cualquiera de dos o más de las fuentes 104A, 104B
y 104C de luz pueden adaptarse para generar radiación de colores
diferentes (por ejemplo rojo, verde y azul, respectivamente).
Aunque la figura 7 muestra tres fuentes 104A, 104B y 104C de luz,
debe apreciarse que la unidad de iluminación no se limita a esta
particularidad, puesto que pueden emplearse diferentes números y
varios tipos de fuentes de luz (todas las fuentes de luz basadas en
LED, fuentes de luz basadas en LED y no basadas en LED en
combinación, etc.) adaptadas para generar radiación de una variedad
de diferentes colores, incluyendo luz esencialmente blanca, en la
unidad 200B de iluminación, como se comentará adicionalmente a
continuación.
Tal como se muestra en la figura 7, la unidad
200B de iluminación también puede incluir un procesador 102 que
está configurado para controlar el sistema 109 de circuitos de
activación para activar las fuentes 104A, 104B y 104C de luz para
generar varias intensidades de luz desde las fuentes de luz. Por
ejemplo, en una implementación, el procesador 102 puede estar
configurado para emitir a través del sistema 109 de circuitos de
activación al menos una señal de control para cada fuente de luz
para controlar independientemente la intensidad de luz generada por
cada fuente de luz. Algunos ejemplos de señales de control que
pueden generarse mediante el procesador y el sistema de circuitos
de activación para controlar las fuentes de luz incluyen, pero no se
limitan a, señales moduladas por impulsos, señales moduladas por
anchura de impulsos (PWM), señales moduladas por amplitud de
impulsos (PAM), señales moduladas por impulsos codificados (PCM),
señales de control analógicas (por ejemplo, señales de control de
corriente, señales de control de tensión), combinaciones y/o
modulaciones de las señales anteriores, u otras señales de
control.
En una implementación de la unidad 200B de
iluminación, una o más de las fuentes 104A, 104B y 104C de luz
mostradas en la figura 7 pueden incluir un grupo de múltiples LED u
otros tipos de fuentes de luz (por ejemplo, varias conexiones en
paralelo y/o en serie de LED u otros tipos de fuentes de luz) que se
controlan conjuntamente por el procesador 102. Adicionalmente, debe
apreciarse que una o más de las fuentes 104A, 104B y 104C de luz
pueden incluir uno o más LED que están adaptados para generar
radiación que tiene cualquiera de una variedad de espectros (es
decir, longitudes de onda o bandas de longitud de onda), incluyendo,
pero sin limitarse a, varios colores visibles (incluyendo luz
esencialmente blanca), varias temperaturas de color de luz blanca,
ultravioleta o infrarrojos. Pueden emplearse LED que tengan una
variedad de anchos de banda espectrales (por ejemplo, banda
estrecha, banda más ancha) en varias implementaciones de la unidad
200B de iluminación.
En otro aspecto de la unidad 200B de iluminación
mostrada en la figura 7, la unidad de iluminación puede estar
construida y dispuesta para producir un intervalo amplio de
radiación de color variable. Por ejemplo, la unidad 200B de
iluminación puede estar dispuesta particularmente de modo que la luz
de intensidad variable controlada por procesador generada por dos o
más de las fuentes de luz se combine para producir una luz de
colores mixta (incluyendo luz esencialmente blanca que tiene una
variedad de temperaturas de color). En particular, puede variarse
el color (o temperatura de color) de la luz de colores mixta
variando una o más de las respectivas intensidades de las fuentes
de luz (por ejemplo, en respuesta a una o más señales de control
emitidas por el procesador y el sistema de circuitos de
activación). Además, el procesador 102 puede estar configurado
particularmente (por ejemplo, programado) para proporcionar señales
de control para una o más de las fuentes de luz para generar una
variedad de efectos de iluminación multicolor (o temperatura
multicolor) estáticos o variables con el tiempo (dinámicos).
Por tanto, la unidad 200B de iluminación puede
incluir una amplia variedad de colores de LED en varias
combinaciones, incluyendo dos o más de LED rojos, verdes y azules
para producir una mezcla de colores, así como uno o más de otros
LED para crear colores variables y temperaturas de color de luz
blanca. Por ejemplo, pueden mezclarse rojo, verde y azul con ámbar,
blanco, UV, naranja, infrarrojos u otros colores de LED. Tales
combinaciones de LED de colores diferentes en la unidad 200B de
iluminación pueden facilitar la reproducción precisa de una gran
cantidad de espectros deseables de condiciones de iluminación,
ejemplos de los cuales incluyen, pero no se limitan a, una variedad
de equivalentes de luz del día exterior en momentos diferentes del
día, varias condiciones de iluminación interior, condiciones de
iluminación para simular un fondo multicolor complejo, y similares.
Pueden crearse otras condiciones de iluminación deseables eliminando
partes particulares de espectro que específicamente pueden
absorberse, atenuarse o reflejarse en ciertos entornos.
Tal como se muestra en la figura 7, la unidad
200B de iluminación también puede incluir una memoria 114 para
almacenar diferente información. Por ejemplo, la memoria 114 puede
emplearse para almacenar uno o más programas de iluminación para la
ejecución por el procesador 102 (por ejemplo, para generar una o más
señales de control para las fuentes de luz), así como varios tipos
de datos útiles para generar radiación de color variable (por
ejemplo, información de calibración). La memoria 114 también puede
almacenar uno o más identificadores particulares (por ejemplo, un
número de serie, una dirección, etc.) que pueden utilizarse
localmente o en un nivel de sistema para identificar la unidad 200B
de iluminación. En varias realizaciones, tales identificadores
pueden preprogramarse por un fabricante, por ejemplo, y después
pueden ser alterables o no alterables (por ejemplo, a través de
algún tipo de interfaz de usuario situada en la unidad de
iluminación, a través de una o más señales de control o datos
recibidos por la unidad de iluminación, etc.). De forma alternativa,
tales identificadores pueden determinarse en el momento de uso
inicial de la unidad de iluminación in situ, y de nuevo
pueden ser después alterables o no alterables.
En otro aspecto, como también se muestra en la
figura 7, la unidad 200B de iluminación puede configurarse
opcionalmente para recibir una señal 118 de interfaz de usuario que
se proporciona para facilitar cualquiera de un número de ajustes o
funciones seleccionables por el usuario (por ejemplo, generalmente
controlar la salida de luz de la unidad 200B de iluminación,
cambiar y/o seleccionar varios efectos de iluminación preprogramados
para su generación mediante la unidad de iluminación, cambiar y/o
seleccionar varios parámetros de efectos de iluminación
seleccionados, ajustar identificadores particulares tales como
direcciones o números de serie para la unidad de iluminación,
etc.). En una realización de la invención comentada más abajo, la
señal 118 de interfaz de usuario puede obtenerse desde una señal de
CA proporcionada por un circuito atenuador de luz y/u
otra(s) señal(es) de control en un circuito de
alimentación de CA, de modo que la luz generada por la fuente 104
de luz puede controlarse en respuesta al funcionamiento del
atenuador de luz y/o la(s) otra(s) señal(es)
de control.
Más generalmente, en un aspecto de la
realización mostrada en la figura 7, el procesador 102 de la unidad
200B de iluminación está configurado para monitorizar la señal 118
de interfaz de usuario y controlar una o más de las fuentes 104A,
104B y 104C de luz basándose al menos en parte en la señal de
interfaz de usuario. Por ejemplo, el procesador 102 puede estar
configurado para responder a la señal de interfaz de usuario
originando una o más señales de control (por ejemplo, a través del
sistema 109 de circuitos de activación) para controlar una o más de
las fuentes de luz. Alternativamente, el procesador 102 puede estar
configurado para responder seleccionando una o más señales de
control preprogramadas almacenadas en memoria, modificando las
señales de control generadas mediante la ejecución de un programa
de iluminación, seleccionando y ejecutando un nuevo programa de
iluminación desde la memoria, o por el contrario influyendo en la
radiación generada por una o más de las fuentes de luz.
Con este fin, el procesador 102 puede estar
configurado para utilizar cualquiera o más de varios criterios para
"evaluar" la señal 118 de interfaz de usuario y realizar una o
más funciones en respuesta a la señal de interfaz de usuario. Por
ejemplo, el procesador 102 puede estar configurado para realizar
alguna acción basándose en un valor particular instantáneo de la
señal de interfaz de usuario, un cambio de alguna característica de
la señal de interfaz de usuario señal, una tasa de cambio de alguna
característica de la señal de interfaz de usuario, un valor de
tiempo medio de alguna característica de la señal de interfaz de
usuario, interrupciones o patrones periódicos de la señal de
interfaz de usuario con duraciones particulares, pasos por cero de
una señal de interfaz de usuario de CA, etc.
En una realización, el procesador está
configurado para muestrear digitalmente la señal 118 de interfaz de
usuario y procesar las muestras según criterios predeterminados para
determinar si necesitan realizarse una o más funciones. Todavía en
otra realización, la memoria 114 asociada con el procesador 102
puede incluir una o más tablas o, más generalmente, una base de
datos, que proporciona un mapeo de valores relacionados con la
señal de interfaz de usuario con valores para varias señales de
control utilizadas para controlar la fuente 104 de luz basada en
LED (por ejemplo, un valor particular o condición asociada con la
señal de interfaz de usuario puede corresponder a ciclos de trabajo
particulares de señales de PWM aplicadas respectivamente a LED de
colores diferentes de la fuente de luz). De esta manera, pueden
realizarse una amplia variedad de funciones de control de
iluminación basándose en la señal de interfaz de usuario.
La figura 7 también ilustra que la unidad 200B
de iluminación puede estar configurada para recibir una o más
señales 122 desde una o más de otras fuentes 124 de señal. En una
implementación, el procesador 102 de la unidad de iluminación puede
utilizar la(s) señal(es) 122, sola(s) o en
combinación con otras señales de control (por ejemplo, señales
generadas mediante la ejecución de un programa de iluminación,
señales de interfaz de usuario, etc.), para controlar una o más de
las fuentes 104A, 104B y 104C de luz de una manera similar a la
comentada anteriormente en conexión con la interfaz de usuario.
Algunos ejemplos de una fuente 124 de señal que puede emplearse en,
o utilizarse en conexión con, la unidad 200B de iluminación de la
figura 7 incluyen cualquiera de una variedad de sensores o
transductores que generan una o más señales 122 en respuesta a algún
estímulo. Ejemplos de tales sensores incluyen, pero no se limitan
a, varios tipos de sensores de condición ambiental, tales como
sensores sensibles térmicamente (por ejemplo, temperatura,
infrarrojo), sensores de humedad, sensores de movimiento,
fotosensores/sensores de luz (por ejemplo, sensores que son
sensibles a uno o más espectros particulares de radiación
electromagnética), varios tipos de sensores de cámara, sonido o
vibración u otros transductores de presión/fuerza (por ejemplo,
micrófonos, dispositivos piezoeléctricos), y similares.
Tal como se muestra también en la figura 7, la
unidad 200B de iluminación puede incluir uno o más puertos 120 de
comunicación para facilitar el acoplamiento de la unidad de
iluminación a cualquiera de una variedad de otros dispositivos. Por
ejemplo, uno o más puertos 120 de comunicación pueden facilitar el
acoplamiento de múltiples unidades de iluminación entre sí como un
sistema de iluminación en red, en el que al menos algunas de las
unidades de iluminación son direccionables (por ejemplo, tienen
identificadores o direcciones particulares) y son sensibles a datos
particulares transportados a través de la red.
En particular, en un entorno de sistema de
iluminación en red, a medida que los datos se comunican a través de
la red, el procesador 102 de cada unidad de iluminación acoplada a
la red puede estar configurado para ser sensible a datos
particulares (por ejemplo, órdenes de control de iluminación)
referidos a la misma (por ejemplo, en algunos casos, tal como
dictan los respectivos identificadores de las unidades de
iluminación en red). Una vez que un procesador dado identifica
datos particulares previstos para el mismo, puede leer los datos y,
por ejemplo, cambiar las condiciones de iluminación producidas por
sus fuentes de luz según los datos recibidos (por ejemplo,
generando señales de control apropiadas para las fuentes de luz). En
un aspecto, puede cargarse la memoria 114 de cada unidad de
iluminación acoplada a la red, por ejemplo, con una tabla de
señales de control de iluminación que corresponden con los datos que
recibe el procesador 102. Una vez que el procesador 102 recibe
datos de la red, el procesador puede consultar la tabla para
seleccionar las señales de control que corresponden a los datos
recibidos, y por consiguiente controlar las fuentes de luz de la
unidad de iluminación.
En un aspecto de esta realización, el procesador
102 de una unidad de iluminación dada, tanto si está acoplada a una
red como si no, puede estar configurado para interpretar
datos/instrucciones de iluminación que se reciben en un protocolo
DMX (tal como se ha comentado, por ejemplo, en las patentes
estadounidenses 6.016.038 y 6.211.626), que es un protocolo de
control de iluminación empleado convencionalmente en la industria de
la iluminación para algunas aplicaciones de iluminación
programables. Sin embargo, debe apreciarse que las unidades de
iluminación adecuadas para la presente invención no se limitan a
esta particularidad, ya que las unidades de iluminación según
varias realizaciones pueden configurarse para ser sensibles a otros
tipos de protocolos de comunicación para controlar sus respectivas
fuentes de luz.
La unidad 200B de iluminación de la figura 7
también incluye un sistema 108 de circuitos de alimentación que
está configurado para obtener potencia para la unidad de iluminación
basándose en una señal 500 de CA (por ejemplo, una tensión de
línea, una señal proporcionada por un circuito atenuador de luz,
etc.). En una implementación de la unidad 200B de iluminación, el
sistema 108 de circuitos de alimentación puede configurarse de
manera similar a partes de los circuitos mostrados en las figuras 4
y 6, por ejemplo. En particular, la figura 8 ilustra una
disposición de circuito ejemplar para el sistema 108 de circuitos de
alimentación, basándose en diversos elementos mostrados en las
figuras 4 y 6, que pueden emplearse en una implementación de la
unidad 200B de iluminación. En el circuito mostrado en la figura 8,
se proporciona una salida 900 de CC de 5 voltios para al menos el
procesador 102, mientras que se proporciona una salida 902 de CC de
16 voltios para el sistema 109 de circuitos de activación, que por
último proporciona potencia a la fuente 104 de luz basada en LED.
Como los circuitos mostrados en las figuras 4 y 6, debe apreciarse
que como se reduce la potencia total proporcionada por la señal 500
de CA debido al funcionamiento de un atenuador de luz, por ejemplo,
en algún punto el sistema 108 de circuitos de alimentación no podrá
proporcionar suficiente potencia a los varios componentes de la
unidad 200B de iluminación y dejará de generar luz. No obstante, en
un aspecto, el sistema 108 de circuitos de alimentación está
configurado para proporcionar suficiente potencia a la unidad de
iluminación por un intervalo significativo de funcionamiento del
atenuador de luz.
Según otra realización de la invención, el
sistema 108 de circuitos de alimentación mostrado en la figura 8
puede modificarse para proporcionar también una señal de control que
refleja variaciones en la señal 500 de CA (por ejemplo, cambios en
la tensión media) en respuesta al funcionamiento del atenuador de
luz. Por ejemplo, el circuito de la figura 8 puede modificarse para
incluir componentes adicionales similares a los mostrados en
conexión con el circuito 208 de ajuste de la figura 6 que
proporcionan la tensión 410 de control (por ejemplo, una red
divisora de resistencia en el bucle de realimentación optoaislador).
Una señal de control obtenida de manera similar desde el circuito
de la figura 8 puede servir como la señal 118 de interfaz de
usuario aplicada al procesador 102, como se indica mediante la línea
410B de rayas mostrada en la figura 7. En otras realizaciones, el
circuito de la figura 8 puede modificarse para obtener una señal de
control/interfaz de usuario desde otras partes del sistema de
circuitos, tal como una salida del rectificador o filtro paso bajo,
por ejemplo.
Todavía en otra realización, la señal 118 de
interfaz de usuario proporcionada al procesador 102 puede ser la
propia señal 500 de CA, tal como se indica en la figura 7 mediante
las conexiones 500B. En esta realización, el procesador 102 puede
estar programado particularmente para muestrear digitalmente la
señal 500 de CA y detectar cambios en una o más características de
la señal de CA (por ejemplo, variaciones de amplitud, grado de
modulación de ángulo, etc.). De esta manera, más que responder a una
señal de control que se obtiene basándose en variaciones de una
tensión media de la señal 500 de CA debido al funcionamiento del
atenuador de luz, el procesador puede responder al funcionamiento
del atenuador de luz monitorizando "más directamente" algunas
características (por ejemplo, el grado de modulación de ángulo) de
la señal de salida del atenuador de luz de CA. Un número de
técnicas fácilmente aparentes para los expertos en la técnica,
algunas de las cuales se han comentado anteriormente en conexión
con la señal 118 de interfaz de usuario, pueden implementarse de
manera similar por el procesador para muestrear y procesar la señal
500 de CA.
Una vez que se obtiene una señal 118 de interfaz
de usuario que representa el funcionamiento de atenuador de luz
utilizando cualquiera de las técnicas comentadas anteriormente (u
otras técnicas), el procesador 102 puede programarse para
implementar cualquiera de una variedad prácticamente ilimitada de
funciones de control de luz basándose en el ajuste de usuario del
atenuador de luz. Por ejemplo, el ajuste de usuario de un atenuador
de luz puede hacer que el procesador cambie uno o más de la
intensidad, color, temperatura correlativa de color o cualidades
temporales de la luz generada por la unidad 200B de iluminación.
Para ilustrar más específicamente lo anterior,
considérese la unidad 200B de iluminación configurada con dos
programas de iluminación almacenados en la memoria 114; el primer
programa de iluminación está configurado para permitir el ajuste
del color total de la luz generada en respuesta al funcionamiento
del atenuador de luz, y el segundo programa de iluminación está
configurado para permitir el ajuste de la intensidad total de la
luz generada, en un color dado, en respuesta al funcionamiento del
atenuador de luz. Además, el procesador está programado de modo que
un tipo particular de funcionamiento del atenuador de luz alterne
entre los dos programas, y de modo que en el encendido inicial, uno
de los dos programas (por ejemplo, el primer programa) se ejecute
automáticamente por defecto.
En este ejemplo, en encendido, el primer
programa (por ejemplo, color ajustable) empieza a ejecutarse, y un
usuario puede cambiar el color total de la luz generada haciendo
funcionar la interfaz de usuario del atenuador de luz en un modo
"normal" por algún intervalo de ajuste (por ejemplo, el color
puede variarse a través de un arco iris de colores desde el rojo
hasta el azul con ajuste gradual de la interfaz de usuario del
atenuador de luz).
Una vez alcanzado el color deseado, el usuario
puede entonces seleccionar el segundo programa (por ejemplo,
intensidad ajustable) para su ejecución haciendo funcionar la
interfaz de usuario del atenuador de luz de alguna manera
particular predeterminada (por ejemplo, interrumpiendo
instantáneamente la potencia durante un periodo predeterminado a
través de un conmutador de encendido/apagado incorporado con el
atenuador de luz, ajustando la interfaz de usuario del atenuador de
luz a una velocidad rápida, etc.). Como se ha comentado
anteriormente en conexión con los conceptos de señal de interfaz de
usuario, puede utilizarse cualquier número de criterios para
evaluar el funcionamiento del atenuador de luz y determinar si se
desea una nueva selección de programa, o si se desea un ajuste de
un programa que está ejecutándose. Varios ejemplos de selección de
programa o modo a través de una interfaz de usuario, así como un
ajuste de parámetro dentro de un modo o programa seleccionado, se
dan a conocer en la solicitud no provisional estadounidense n.º de
serie 09/805.368 y la solicitud no provisional estadounidense n.º
de serie 10/045.629, incorporadas en el presente documento como
referencia.
En este ejemplo, una vez que el segundo programa
empieza a ejecutarse, el usuario puede cambiar la intensidad de la
luz generada (en el color ajustado previamente) mediante un
funcionamiento posterior "normal" (por ejemplo, ajuste
gradual) de la interfaz de usuario del atenuador de luz. Utilizando
el procedimiento ejemplar anterior, el usuario puede ajustar tanto
la intensidad como el color de la luz emitida desde la unidad de
iluminación a través de un atenuador de luz de CA convencional.
Debe apreciarse que el ejemplo anterior se
proporciona principalmente con fines ilustrativos, y que la
invención no se limita a estas particularidades. En general, según
varias realizaciones de la invención, pueden cambiarse en secuencia
múltiples parámetros relacionados con la luz generada, o de manera
simultánea en combinación. También, a través de la selección y
ejecución de un programa de iluminación, también pueden ajustarse
características temporales de la luz generada (por ejemplo, tasa
estroboscópica de un color dado, tasa de cambio de una estela de
colores del arco iris, etc.).
Por ejemplo, en una realización, una fuente de
luz basada en LED acoplada a un circuito atenuador de luz de CA
puede configurarse para recrear esencialmente las características de
iluminación de una luz incandescente convencional cuando se hace
funcionar un atenuador de luz para aumentar o disminuir la
intensidad de la luz generada. En un aspecto de esta realización,
esta simulación puede conseguirse variando de manera simultánea la
intensidad y el color de la luz generada por la fuente basada en LED
a través del funcionamiento del atenuador de luz.
Más específicamente, en fuentes de luz
incandescentes convencionales, generalmente se reduce la temperatura
de color de la luz emitida cuando se reduce la potencia disipada
por la fuente de luz (por ejemplo, a niveles de intensidad más
bajos, la temperatura correlativa de color de la luz producida puede
ser de casi 2000 K, mientras que la temperatura correlativa de
color de la luz a intensidades superiores puede ser de casi 3200 K).
Es por esto por lo que una luz incandescente tiende a aparecer más
roja cuando se reduce la potencia a la fuente de luz. Por
consiguiente, en una realización, una unidad de iluminación basada
en LED puede configurarse de modo que pueda utilizarse un único
ajuste de atenuador de luz para cambiar de manera simultánea tanto
la intensidad como el color de la fuente de luz para producir una
temperatura correlativa de color relativamente alta a intensidades
superiores (por ejemplo, cuando el atenuador de luz proporciona
esencialmente potencia "completa") y producir temperaturas
correlativas de color más bajas a intensidades inferiores, para
imitar a una fuente incandescente.
Otra realización de la presente invención se
dirige a un sistema de control de simulación de llama, u otro
sistema de control de simulación. El sistema puede incluir una
unidad de iluminación o fuente de luz basada en LED dispuesta para
producir efectos o simulaciones de llama. Tal sistema de simulación
de llama puede utilizarse para sustituir más sistemas de simulación
de llama convencionales (por ejemplo, incandescente o de neón). El
dispositivo de iluminación de simulación de llama puede configurarse
(por ejemplo, incluir un programa de iluminación) para alterar el
aspecto de la luz generada para simular un soplo de viento a través
de la llama o efectos de parpadeo aleatorios para hacer más real la
simulación. Tal sistema de simulación puede asociarse con una
interfaz de usuario para controlar los efectos, y también puede
configurarse para adaptar su uso y/o controlarse a través de un
circuito atenuador de luz de CA (por ejemplo, puede utilizarse un
sistema de control de atenuador de luz para cambiar los efectos del
sistema de simulación). En otras implementaciones, la interfaz de
usuario puede comunicar con el dispositivo de simulación a través de
comunicación alámbrica o inalámbrica y un usuario puede alterar los
efectos del dispositivo a través de la interfaz de usuario. El
dispositivo de simulación puede incluir un efecto que puede
modificarse por tasa de cambio, intensidad, color, tasa de
parpadeo, para simular condiciones de viento, condiciones en reposo,
condiciones moderadas o cualquier otra modificación deseada.
Muchos sistemas de control de iluminación no
incluyen circuitos atenuadores de luz donde serían deseables la
atenuación de luz y otros efectos de iluminación alterables. Por
consiguiente, todavía otra realización de la presente invención se
dirige a un sistema de control de efecto de iluminación que incluye
un sistema de control inalámbrico. Según esta realización, una
unidad de iluminación o fuente de luz basada en LED puede adaptarse
para recibir comunicaciones inalámbricas para efectuar cambios de
iluminación en el sistema de iluminación (por ejemplo, véase la
figura 7 en conexión con el enlace 120 de comunicación). Un usuario
puede utilizar un transmisor inalámbrico para cambiar los efectos
de iluminación generados por el sistema de iluminación. En una
implementación, el transmisor está asociado con un interruptor de
alimentación para el sistema de control. Por ejemplo, el
interruptor de alimentación puede ser un interruptor de alimentación
montado en la pared y puede asociarse una interfaz de usuario con
el interruptor montado en la pared. La interfaz de usuario puede
utilizarse para generar señales de comunicación inalámbrica que se
comunican al sistema de iluminación para provocar un cambio en la
luz emitida. En otra realización, las señales se comunican al
sistema de iluminación a través de los cables de alimentación de un
modo multiplexado donde la luz descodifica los datos de la
potencia.
Todavía otra realización de la invención se
dirige a procedimientos y aparatos para comunicar información de
control a uno o más dispositivos de iluminación, así como otros
dispositivos que normalmente se alimentan a través de una tensión
de línea de CA estándar, utilizando una parte del ciclo de trabajo
de la tensión de línea para comunicar la información de control.
Por ejemplo, según una realización, un controlador de tensión de
suministro está configurado para recibir una tensión de línea de CA
estándar como entrada, y proporcionar como salida una señal de
alimentación que incluye información de control. La señal de
alimentación proporciona una fuente de alimentación de CA
esencialmente constante; sin embargo, según un aspecto de esta
realización, la señal se "interrumpe" de manera periódica (por
ejemplo, se elimina una parte del ciclo de trabajo de CA durante un
periodo de ciclos) para proporcionar uno o más canales de
comunicación sobre los que puede transmitirse información de
control (por ejemplo, información codificada digitalmente) a uno o
más dispositivos acoplados a la señal de alimentación. El/los
dispositivo(s) acoplado(s) a la señal de alimentación
pueden configurarse particularmente para ser sensibles de alguna
manera a tal información de control.
Por ejemplo, debe apreciarse que las varias
unidades de iluminación basadas en LED dadas a conocer en el
presente documento, que tienen la capacidad de proporcionar
potencia a fuentes de luz basadas en LED desde una tensión de línea
de CA estándar, un circuito atenuador de luz de CA (por ejemplo,
proporcionando una fuente de alimentación de ángulo modulado), o
desde una fuente de alimentación en la que pueden estar presentes
otras señales de control en conexión con una tensión de línea de
CA, pueden configurarse particularmente para ser compatibles con la
señal de alimentación descrita anteriormente y sensible a la
información de control transmitida a través del canal de
comunicación.
Según un aspecto de esta realización, un
controlador de tensión de suministro para proporcionar una señal de
alimentación tal como se ha comentado anteriormente puede
implementarse como una interfaz de usuario basada en procesador,
que incluye cualquier número de características (por ejemplo,
botones, ruedas graduadas, botones deslizantes, etc.) para
facilitar el funcionamiento del controlador por el usuario. En
particular, en una implementación, el controlador de tensión de
suministro puede implementarse para parecerse a un atenuador de luz
convencional (por ejemplo, que tiene un dial o un botón deslizante
como una interfaz de usuario), en el que un procesador asociado
está programado particularmente para monitorizar el funcionamiento
de la interfaz de usuario y generar información de control en
respuesta a tal funcionamiento. El procesador también está
programado para transmitir la información de control a través de uno
o más canales de comunicación de la señal de alimentación, como se
ha comentado anteriormente.
En otros aspectos de esta realización, a
diferencia de los sistemas/redes de control domésticos actualmente
disponibles tales como X10, el/los dispositivo(s)
controlado(s) por la señal de alimentación se definen
esencialmente por el cableado eléctrico que proporciona la señal de
alimentación, más que mediante programación o direcciones asignadas
al/a los dispositivo(s). Adicionalmente, otros dispositivos
"no controlables" (es decir, no configurados para ser
sensibles a la información de control transportada en la señal de
alimentación) pueden estar acoplados a la señal de alimentación sin
ningún efecto perjudicial, y permiten una mezcla de dispositivos
controlables y no controlables en el mismo circuito de potencia (es
decir, suministrar la misma señal de alimentación a todos los
dispositivos en el circuito). Además a través de la topología se
garantiza que los dispositivos en diferentes dominios de cableado
(es decir, en diferentes circuitos de potencia) no interfieran con,
o sean sensibles a, la señal de alimentación en un circuito de
potencia particular. En todavía otro aspecto, la señal de
alimentación de esta realización es esencialmente
"transparente" para (es decir, no interfiere con) otros
protocolos tales como as X10.
En una implementación ejemplar basada en un
controlador de tensión de suministro que proporciona una señal de
alimentación tal como se ha comentado anteriormente en un circuito
de potencia dado, un número de dispositivos de iluminación (por
ejemplo, dispositivos de iluminación convencionales, unidades de
iluminación basadas en LED, etc.) pueden acoplarse al circuito de
potencia y configurarse de modo que no sean esencialmente sensibles
a cualquier información de control transmitida en el circuito de
potencia. Por ejemplo, los dispositivos de iluminación "no
sensibles" pueden ser fuentes de luz incandescentes
convencionales u otros dispositivos que reciben la potencia a
través de la parte de la señal de alimentación que no incluye el
canal de comunicación. Estos dispositivos de iluminación pueden
servir en un entorno dado para proporcionar iluminación general en
el entorno.
Además de los dispositivos de iluminación no
sensibles en este ejemplo, también pueden acoplarse uno o más
dispositivos de iluminación controlables (por ejemplo, unidades de
iluminación basadas en LED configuradas particularmente) al mismo
circuito de potencia y configurarse para ser sensibles a la
información de control en el canal de comunicación de la señal de
alimentación (es decir, sensibles al modo de funcionamiento del
usuario del controlador de tensión de suministro). De esta manera,
el/los dispositivo(s) de iluminación controlable(s)
puede(n) proporcionar varios tipos de efectos de iluminación
de acentuación/especiales para complementar la iluminación general
proporcionada por los otros dispositivos "no sensibles" en el
mismo circuito de potencia.
Con referencia de nuevo a la figura 7, el
sistema 109 de circuitos de control de la unidad 200B de iluminación
puede implementarse de varias maneras, una de las cuales emplea uno
o más controladores de corriente que se corresponden
respectivamente con la una o más fuentes 104A, 104B y 104C de luz
(en conjunto 104). En particular, según una realización, el sistema
109 de circuitos de control está configurado de modo que cada fuente
de luz de color diferente se asocie con un conversor de tensión
corriente que recibe una señal de control de tensión (por ejemplo,
una señal de PWM digital) desde el procesador 102 y proporciona una
corriente correspondiente para excitar la fuente de luz. Tal
circuito de activación no se limita a implementaciones de unidades
de iluminación que estén configuradas particularmente para el
funcionamiento a través de un circuito atenuador de luz de CA; más
generalmente, las unidades de iluminación similares a la unidad 200B
de iluminación y configuradas para su uso con varios tipos de
fuentes de alimentación (por ejemplo, tensiones de línea de CA,
circuitos atenuadores de luz de CA, fuentes de alimentación de CC)
pueden emplear un sistema de circuitos de activación que incluya
uno o más conversores de tensión corriente.
La figura 9 ilustra un ejemplo de una parte del
sistema 109 de circuitos de activación que emplea un conversor de
tensión corriente convencional, también denominado "sumidero de
corriente" 910. Tal como se ha mostrado en la figura 9, el
sumidero 910 de corriente recibe una señal de control de entrada
digital desde el procesador 102 y proporciona una corriente I_{A}
para activar la fuente 104A de luz. Debe apreciarse que, según una
realización, se incluyen múltiples fuentes de luz en la unidad de
iluminación, y que el sistema 109 de circuitos de activación
incluye un sistema de circuitos similar al mostrado en la figura 9
para cada fuente de luz (en la que el procesador proporciona una
señal de control para cada sumidero de corriente).
El sumidero 910 de corriente ilustrado en la
figura 9 se utiliza ampliamente para el control de corriente en
varias aplicaciones, y se comenta en muchos libros de texto
populares (por ejemplo, véase Intuitive IC OPAMPS, Thomas M.
Frederiksen, 1984, páginas 186-189). El amplificador
operacional basado en sumidero de corriente de la figura 9 funciona
para mantener la tensión en el nodo "A" (es decir, a través de
la resistencia R6) y la tensión "de referencia" en el nodo
"C" (en la entrada de no inversión del amplificador U1A
operacional) en el mismo valor. De esta manera, la corriente
I_{A} de fuente de luz está relacionada con (es decir, realiza un
seguimiento de) la señal de control digital proporcionada por el
procesador 102.
La tensión de referencia en el punto "C" en
la figura 9 puede desarrollarse en una variedad de formas, y el
texto de Frederiksen al que se ha hecho referencia anteriormente
sugiere que un divisor de resistencia (por ejemplo, R2 y R5) es un
buen método para crear esta tensión. Generalmente, la tensión de
referencia se elige por un diseñador del circuito como un acuerdo;
por un lado, la tensión debe ser lo más baja posible, para reducir
la caída de tensión (es decir, la tensión más baja a la que se
mantiene la corriente I_{A}) del sumidero de corriente. Por otro
lado, bajando la tensión de referencia se aumenta el error de
circuito, debido a varias fuentes, incluyendo: 1) la tensión de
desplazamiento del amplificador operacional; 2) diferencias en las
corrientes de polarización de entrada del amplificador operacional;
3) tolerancias escasas de resistencias de valor bajo; y 4) errores
en la detección de tensiones pequeñas debido a caídas de tensión a
través de las interconexiones de los componentes. Al bajar la
tensión de referencia también disminuye la velocidad del circuito,
porque se reduce la realimentación al amplificador operacional. Esta
situación puede llevar también a inestabilidades en el
circuito.
La tensión de referencia en el punto "C" en
la figura 9 no necesita ser constante, y puede conmutarse entre
cualquier tensión deseada para generar corrientes diferentes. En
particular, puede aplicarse una tensión de control digital modulada
por anchura de impulsos (PWM) al circuito desde el procesador 102,
para generar una corriente I_{A} conmutada. Mediante la selección
cuidadosa de valores de resistencia para el divisor de tensión
formado por las resistencias R2 y R5, pueden conseguirse varios
objetivos de circuito, incluyendo la adaptación de corrientes de
polarización de amplificador operacional.
Una cuestión respecto al circuito mostrado en la
figura 9 es que cuando la señal de control digital desde el
procesador no está presente o es nula (por ejemplo, a cero voltios),
el amplificador U1A operacional no puede apagar el transistor M1
completamente. Como resultado, todavía puede fluir algo de corriente
I_{A} a través de la fuente 104A de luz, aun cuando se piense que
la fuente de luz está apagada. En vista de lo anterior, una
realización de la presente invención se refiere a un sistema de
circuitos de activación para fuentes de luz basadas en LED que
incorpora un diseño de sumidero de corriente mejorado para
garantizar un control más preciso de las fuentes de luz.
La figura 10 ilustra un ejemplo de tal sumidero
910A de corriente mejorado según una realización de la invención.
El sumidero 910A de corriente está configurado de modo que hay una
"tensión de error" conocida en el nodo "B" (por ejemplo,
la entrada de inversión del amplificador U1A operacional), a través
del uso de resistencias R4 y R1. En particular, los valores de las
resistencias R4 y R1 se seleccionan para aumentar ligeramente la
tensión en el nodo "B" en comparación con la disposición
mostrada en la figura 9. Como resultado, cuando la tensión de
referencia en el nodo "C" es cero (es decir, cuando la señal de
control digital es tal que se piensa que la fuente 104A de luz está
apagada), la tensión en el nodo "B" está ligeramente por encima
de la del nodo "C". Esta diferencia de tensión hace que el
amplificador operacional reduzca su salida, que por tanto lleva al
transistor M1 correctamente a su zona "apagada" y evita
cualquier flujo inadvertido de la corriente I_{A}.
La pequeña tensión de error conocida introducida
en el nodo "B" no da como resultado necesariamente ningún
aumento en el error de corriente. En una realización, pueden
ajustarse los valores de las resistencias R2 y R5 para compensar
los efectos de la tensión de error. Por ejemplo, las resistencias R4
y R1 pueden seleccionarse para dar como resultado 20 mV en el nodo
"B" cuando el nodo "C" está en cero voltios (de modo que
el amplificador operacional está en el estado "apagado"). En
el estado "encendido", el circuito puede configurarse de modo
que haya aproximadamente 5 mV de tensión de detección en el nodo
"A" (a través de la resistencia R6). La tensión de error se
añade a la tensión de resistencia de detección deseada, y los
valores de las resistencias R2 y R5 se seleccionan apropiadamente
para dar como resultado una tensión de referencia de 25 mV en el
nodo "C" en presencia de una señal de control digital que
indica un estado "encendido". En una realización, el circuito
puede configurarse de modo que la corriente I_{A} de salida y la
tensión de detección en el nodo "A" puede ser mucho mayor que
los mínimos, por varios motivos, pero sobre todo porque pueden
utilizarse amplificadores operacionales más bajos para lograr un 1%
de precisión si se aumenta la tensión de detección en el intervalo
de 300-700 mV.
La figura 11 muestra todavía otra realización de
un sumidero 910B de corriente, en la que varios componentes
opcionales se añaden al circuito de la figura 10, que aumenta la
velocidad y la capacidad actual del circuito. En particular, como
se aumenta el tamaño del transistor M1 hacia corrientes más grandes,
pueden añadirse el condensador C1 y la resistencia R3 para
compensar la capacidad más grande de M1. Esta capacidad presenta una
carga grande para el amplificador operacional, y para muchos
diseños de amplificador operacional, esto puede provocar
inestabilidad. La resistencia R3 baja la carga aparente presentada
por M1, y C1 proporciona una trayectoria de realimentación de alta
frecuencia para el amplificador operacional, que evita M1. En un
aspecto de esta realización, puede adaptarse la impedancia de
circuito en los nodos "B" y "C" para reducir los efectos
de la corriente de polarización del amplificador operacional. En
otra realización esta adaptación puede evitarse utilizando
amplificadores operacionales de entrada FET modernos.
Habiendo descrito por tanto varias realizaciones
ilustrativas de la invención, a los expertos en la técnica se les
ocurrirán fácilmente diversos cambios, modificaciones y mejoras. Se
pretende que tales alteraciones, modificaciones y mejoras entren
dentro del espíritu y el alcance de la invención. Aunque algunos
ejemplos presentados en el presente documento implican
combinaciones específicas de funciones o elementos estructurales,
debe entenderse que estas funciones y elementos pueden combinarse de
otras maneras según la presente invención para alcanzar los mismos
o diferentes objetivos. En particular, las acciones, elementos y
características comentados en conexión con una realización no
pretenden excluirse de una función similar o diferente en otras
realizaciones. Por consiguiente, la anterior descripción es
solamente a modo de ejemplo, y no pretende ser limitativa.
Claims (52)
1. Aparato (200) de iluminación, que
comprende:
al menos un LED (104); y
al menos un controlador (204) acoplado a al
menos un LED (104) y configurado para proporcionar potencia de CC
al al menos un LED (104), en el que el controlador está configurado
para recibir desde una fuente de alimentación de CA una señal
relacionada con la potencia de CA que tiene componentes de
frecuencia superior a una tensión de línea de CA convencional y
para proporcionar dicha potencia de CC basándose en la señal
relacionada con la potencia de CA, caracterizado porque el
al menos un controlador (204) está configurado para filtrar las
componentes de frecuencia superior.
2. Aparato según la reivindicación 1, en el que
la fuente de alimentación de CA es un circuito atenuador de luz (de
CA).
3. Aparato según la reivindicación 2, en el que
el circuito atenuador de luz de CA está controlado por una interfaz
de usuario para variar la señal relacionada con la potencia, y en el
que el al menos un controlador está configurado para proporcionar
una potencia esencialmente no variable al al menos un LED (104) para
una gama de funcionamiento significativa de la interfaz de
usuario.
4. Aparato según la reivindicación 3, en el que
el funcionamiento de la interfaz de usuario varía un ciclo de
trabajo de la señal relacionada con la potencia, y en el que el al
menos un controlador (204) está configurado para proporcionar la
potencia esencialmente no variable al al menos un LED (104) para una
gama de funcionamiento significativa de la interfaz de usuario a
pesar de las variaciones en el ciclo de trabajo de la señal
relacionada con la potencia.
5. Aparato según la reivindicación 3, en el que
el al menos un controlador (204) comprende:
un rectificador (404) para recibir la señal
relacionada con la potencia y proporcionar una señal rectificada
relacionada con la potencia;
un filtro (408) paso bajo para filtrar la señal
rectificada relacionada con la potencia; y
un conversor (402) de CC para proporcionar la
potencia esencialmente no variable basándose en la señal filtrada
rectificada relacionada con la potencia.
6. Aparato según la reivindicación 3, que
comprende además:
un conector de alimentación de tipo rosca
configurado para engancharse mecánica y eléctricamente a un
portalámparas de lámpara incandescente convencional para acoplar el
aparato al circuito atenuador de luz de CA.
7. Aparato según la reivindicación 6, que
comprende además:
un alojamiento, acoplado al conector de
alimentación de tipo rosca, para contener el al menos un LED y el
al menos un controlador, estando configurado estructuralmente el
alojamiento para parecerse a una bombilla de luz incandescente.
8. Aparato según la reivindicación 7, en el que
el al menos un LED (104) incluye una pluralidad de LED de colores
diferentes.
9. Aparato según la reivindicación 2, en el que
el circuito atenuador de luz de CA está controlado por una interfaz
de usuario para variar la señal relacionada con la potencia, y en el
que el al menos un controlador está configurado para controlar de
manera variable al menos un parámetro de luz generada por el al
menos un LED (104) en respuesta al funcionamiento de la interfaz de
usuario.
10. Aparato según reivindicación 9, en el que el
funcionamiento de la interfaz de usuario varía un ciclo de trabajo
de la señal relacionada con la potencia, y en el que el al menos un
controlador (204) está configurado para controlar de manera
variable el al menos un parámetro de la luz basándose al menos en el
ciclo de trabajo variable de la señal relacionada con la
potencia.
11. Aparato según la reivindicación 9, en el que
el al menos un parámetro de la luz que se controla de manera
variable por el al menos un controlador (204) en respuesta al
funcionamiento de la interfaz de usuario incluye al menos uno de
una intensidad de la luz, un color de la luz, una temperatura de
color de la luz y una característica temporal de la luz.
\newpage
12. Aparato según la reivindicación 9, en el que
el al menos un controlador (204) está configurado para controlar de
manera variable al menos dos parámetros diferentes de la luz
generada por el al menos un LED (104) en respuesta al
funcionamiento de la interfaz de usuario.
13. Aparato según la reivindicación 12, en el
que el al menos un controlador (204) está configurado para controlar
de manera variable al menos una intensidad y un color de la luz de
manera simultánea en respuesta al funcionamiento de la interfaz de
usuario.
14. Aparato según la reivindicación 12, en el
que el al menos un LED (204) está configurado para generar una luz
esencialmente blanca, y en el que el al menos un controlador (204)
está configurado para controlar de manera variable al menos una
intensidad y una temperatura de color de la luz blanca de manera
simultánea en respuesta al funcionamiento de la interfaz de
usuario.
15. Aparato según la reivindicación 14, en el
que el al menos un controlador (204) está configurado para controlar
de manera variable al menos la intensidad y la temperatura de color
de la luz esencialmente blanca en respuesta al funcionamiento de la
interfaz de usuario para aproximarse a las características de
generación de luz de una fuente de luz incandescente.
16. Aparato según la reivindicación 15, en el
que el al menos un controlador (204) está configurado para controlar
de manera variable la temperatura de color de la luz esencialmente
blanca por un intervalo de desde aproximadamente 2000 grados K a
una intensidad mínima hasta 3200 grados K a una intensidad
máxima.
17. Aparato según la reivindicación 15, que
comprende además:
un conector (202) de alimentación de tipo rosca
configurado para engancharse mecánica y eléctricamente a un
portalámparas de lámpara incandescente convencional para acoplar el
aparato al circuito atenuador de luz de CA.
18. Aparato según la reivindicación 17, que
comprende además:
un alojamiento, acoplado al conector de
alimentación de tipo rosca, para contener el al menos un LED (104)
y el al menos un controlador (204), estando configurado
estructuralmente el alojamiento para parecerse a una bombilla de
luz incandescente.
19. Aparato según la reivindicación 15, en el
que el al menos un LED incluye una pluralidad de LED de colores
diferentes.
20. El aparato según la reivindicación 9, en el
que el al menos un controlador incluye:
un circuito (208) de ajuste para controlar de
manera variable el al menos un parámetro de luz basándose en la
señal variable relacionada con la potencia; y
un sistema de circuitos de alimentación para
proporcionar al menos la potencia al al menos un LED (104) basándose
en la señal variable relacionada con la potencia.
21. Aparato según la reivindicación 20, en el
que el sistema de circuitos de alimentación incluye:
un rectificador (404) para recibir la señal
relacionada con la potencia y proporcionar una señal rectificada
relacionada con la potencia;
un filtro paso bajo para filtrar (408) la señal
rectificada relacionada con la potencia; y
un conversor (404) de CC para proporcionar la
potencia a al menos el al menos un LED (104) basándose en la señal
rectificada filtrada relacionada con la potencia.
22. Aparato según la reivindicación 21, en el
que el circuito de ajuste está acoplado al conversor de CC y está
configurado para controlar de manera variable el al menos un LED
(104) basándose en la señal rectificada filtrada relacionada con la
potencia.
23. Aparato según la reivindicación 21, en el
que el circuito de ajuste incluye al menos un procesador (102)
configurado para monitorizar al menos una de la señal relacionada
con la potencia, la señal rectificada relacionada con la potencia y
la señal rectificada filtrada relacionada con la potencia para
controlar de manera variable el al menos un LED (104).
24. Aparato según la reivindicación 21, en el
que el sistema de circuitos de alimentación está configurado para
proporcionar al menos la potencia al al menos un LED (104) y
potencia al al menos un procesador (102) basándose en la señal
variable relacionada con la potencia.
\newpage
25. Aparato según la reivindicación 21, en el
que el al menos un procesador (102) está configurado para muestrear
la señal variable relacionada con la potencia y determinar al menos
una característica variable de la señal variable relacionada con la
potencia.
26. Aparato según la reivindicación 21, en el
que el funcionamiento de la interfaz de usuario varía un ciclo de
trabajo de la señal relacionada con la potencia, y en el que el al
menos un procesador (102) está configurado para controlar de manera
variable el al menos un parámetro de la luz basándose al menos en el
ciclo de trabajo variable de la señal relacionada con la
potencia.
27. Aparato según la reivindicación 26, en el
que el al menos un LED (104) incluye una pluralidad de LED de
colores diferentes.
28. Aparato según la reivindicación 27, en el
que:
la pluralidad de LED de colores diferentes
incluye:
al menos un primer LED (104A, 104B, 104C)
adaptado para emitir al menos una primera radiación que tiene un
primer espectro; y
al menos un segundo LED (104A, 104B, 104C)
adaptado para emitir una segunda radiación que tiene un segundo
espectro diferente del primer espectro; y
el al menos un procesador (102) está configurado
para controlar de manera independiente al menos una primera
intensidad de la primera radiación y una segunda intensidad de la
segunda radiación en respuesta al funcionamiento de la interfaz de
usuario.
29. Aparato según la reivindicación 28, en el
que el al menos un procesador (102) está programado para implementar
una técnica de modulación por anchura de impulsos (PWM) para
controlar al menos la primera intensidad de la primera radiación y
la segunda intensidad de la segunda radiación.
30. Aparato según la reivindicación 29, en el
que el al menos un procesador (102) está programado además para:
generar al menos una primera señal de PWM para
controlar la primera intensidad de la primera radiación y una
segunda señal de PWM para controlar la segunda intensidad de la
segunda radiación; y
determinar ciclos de trabajo de las respectivas
señales de PWM primera y segunda basándose al menos en parte en
variaciones en la señal relacionada con la potencia debidas al
funcionamiento de la interfaz de usuario.
31. Aparato según la reivindicación 20, en el
que el circuito de ajuste incluye un sistema (109) de circuitos de
activación que incluye al menos un conversor de tensión corriente
para proporcionar al menos una corriente de activación al al menos
un LED para controlar el al menos un parámetro de la luz
generada.
32. Aparato según la reivindicación 31, en el
que el al menos un conversor de tensión corriente incluye un
amplificador operacional (UIA) configurado para tener una tensión
de error predeterminada aplicada a través de sus entradas de
corriente no invertida e invertida durante el funcionamiento para
reducir esencialmente a cero una salida de corriente del al menos
un conversor de tensión corriente cuando una tensión aplicada al al
menos un conversor de tensión corriente es esencialmente cero.
33. Procedimiento de iluminación, que comprende
una acción de:
A) proporcionar potencia de CC a al menos un LED
(104) basándose en una señal relacionada con la potencia
proporcionada por una fuente de alimentación de CA que tiene
componentes de frecuencia superior a una tensión de línea de CA
estándar, caracterizado porque las componentes de frecuencia
superior se filtran de la señal relacionada con la potencia antes
de proporcionar potencia de CC al al menos un LED (104).
34. Procedimiento de iluminación según la
reivindicación 33, en el que la acción A) incluye una acción de:
proporcionar la potencia de CC al al menos un
LED (104) basándose en una señal relacionada con la potencia a
partir de un circuito atenuador de luz de corriente alterna
(CA).
35. Procedimiento según la reivindicación 34, en
el que el circuito atenuador de luz de CA está controlado por una
interfaz de usuario para variar la señal relacionada con la
potencia, y en el que la acción A) comprende una acción de:
B) proporcionar una potencia esencialmente no
variable al al menos un LED (104) para una gama de funcionamiento
significativa de la interfaz de usuario.
36. Procedimiento según la reivindicación 35, en
el que el funcionamiento del ciclo de trabajo de la interfaz de
usuario de la señal relacionada con la potencia, y en el que la
acción B) incluye una acción de proporcionar la potencia
esencialmente no variable al al menos un LED (104) para una gama de
funcionamiento significativa de la interfaz de usuario a pesar de
las variaciones en el ciclo de trabajo de la señal relacionada con
la potencia.
37. Procedimiento según la reivindicación 35, en
el que la acción B) incluye las acciones de:
rectificar la señal relacionada con la potencia
para proporcionar una señal rectificada relacionada con la
potencia;
filtrar la señal rectificada relacionada con la
potencia; y
proporcionar la potencia esencialmente no
variable basándose en la señal rectificada filtrada relacionada con
la potencia.
38. Procedimiento según la reivindicación 35, en
el que el al menos un LED incluye una pluralidad de LED de colores
diferentes.
39. Procedimiento según la reivindicación 34, en
el que el circuito atenuador de luz de CA está controlado por una
interfaz de usuario para variar la señal relacionada con la
potencia, y en el que la acción A) incluye una acción de:
C) controlar de manera variable al menos un
parámetro de luz generada por el al menos un LED (104) en respuesta
al funcionamiento de la interfaz de usuario.
40. Procedimiento según la reivindicación 39, en
el que el funcionamiento de la interfaz de usuario varía un ciclo
de trabajo de la señal relacionada con la potencia, y en el que la
acción C) incluye una acción de:
D) controlar de manera variable el al menos un
parámetro de la luz basándose al menos en el ciclo de trabajo
variable de la señal relacionada con la potencia.
41. Procedimiento según la reivindicación 39, en
el que la acción D) incluye una acción de:
controlar de manera variable al menos uno de una
intensidad de la luz, un color de la luz, una temperatura de color
de la luz y una característica temporal de la luz en respuesta al
funcionamiento de la interfaz de usuario.
42. Procedimiento según la reivindicación 39, en
el que la acción D) incluye una acción de:
E) controlar de manera variable al menos dos
parámetros diferentes de la luz generada por el al menos un LED en
respuesta al funcionamiento de la interfaz de usuario.
43. Procedimiento según la reivindicación 42, en
el que la acción E) incluye una acción de:
controlar de manera variable al menos una
intensidad y un color de la luz de manera simultánea en respuesta
al funcionamiento de la interfaz de usuario.
44. Procedimiento según la reivindicación 42, en
el que el al menos un LED (104) está configurado para generar una
luz esencialmente blanca, y en el que la acción E) incluye una
acción de:
F) controlar de manera variable al menos una
intensidad y una temperatura de color de la luz blanca de manera
simultánea en respuesta al funcionamiento de la interfaz de
usuario.
45. Procedimiento según la reivindicación 44, en
el que la acción F) incluye una acción de:
G) controlar de manera variable al menos la
intensidad y la temperatura de color de la luz esencialmente blanca
en respuesta al funcionamiento de la interfaz de usuario para
aproximarse a características de generación de luz de una fuente de
luz incandescente.
46. Procedimiento según la reivindicación 45, en
el que la acción G) incluye una acción de:
controlar de manera variable la temperatura de
color de la luz esencialmente blanca por un intervalo de desde
aproximadamente 2000 grados K a una intensidad mínima hasta 3200
grados K a una intensidad máxima.
47. Procedimiento según la reivindicación 46, en
el que el al menos un LED incluye una pluralidad de LED de colores
diferentes.
48. Procedimiento según la reivindicación 39, en
el que la acción C) incluye una acción de
H) muestrear digitalmente la señal variable
relacionada con la potencia y determinar al menos una característica
variable de la señal variable relacionada con la potencia.
\newpage
49. Procedimiento según la reivindicación 48, en
el que el funcionamiento de la interfaz de usuario varía un ciclo
de trabajo de la señal relacionada con la potencia, y en el que la
acción H) incluye una acción de controlar de manera variable el al
menos un parámetro de la luz basándose al menos en el ciclo de
trabajo variable de la señal muestreada relacionada con la
potencia.
50. Procedimiento según la reivindicación 39, en
el que:
el al menos un LED (104) incluye;
al menos un primer LED (104A, 104B, 104C)
adaptado para emitir al menos una primera radiación que tiene un
primer espectro; y
al menos un segundo LED (104A, 104B, 104C)
adaptado para emitir una segunda radiación de que tiene un segundo
espectro diferente del primer espectro; y
la acción C) incluye una acción de:
I) controlar de manera independiente al menos
una primera intensidad de la primera radiación y una segunda
intensidad de la segunda radiación en respuesta al funcionamiento de
la interfaz de usuario.
51. Procedimiento según la reivindicación 50, en
el que la acción 1) incluye una acción de:
J) implementar una técnica de modulación por
anchura de impulsos (PWM) para controlar al menos la primera
intensidad de la primera radiación y la segunda intensidad de la
segunda radiación.
52. Procedimiento según la reivindicación 51, en
el que la acción J) incluye las acciones de:
generar al menos una primera señal de PWM para
controlar la primera intensidad de la primera radiación y una
segunda señal de PWM para controlar la segunda intensidad de la
segunda radiación; y
determinar los ciclos de trabajo de las
respectivas señales de PWM primera y segunda basándose al menos en
parte en variaciones en la señal relacionada con la potencia debidas
al funcionamiento de la interfaz de usuario.
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| ES2356205A1 (es) * | 2008-12-26 | 2011-04-06 | Universidad De Castilla-La Mancha | Dispositivo para regular intensidad luminosa en lámparas fluorescentes con reactancia electromagnética y cebador y sistema de iluminación que comprende dicho dispositivo. |
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