BRPI1014530B1

BRPI1014530B1 - Método de controle de iluminação com uma função de mudança gradual de saída de luz

Info

Publication number: BRPI1014530B1
Application number: BRPI1014530-3A
Authority: BR
Inventors: David A. Hite; Sheari A. Rice
Original assignee: American Sterilizer Company
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2019-07-02
Also published as: US7812551B2; JP4994520B1; EP2412210A2; EP2412210B1; CA2753665A1; WO2010111126A2; EP2412210A4; WO2010111126A3; JP2012521640A; CN102388675A; CN102388675B; MX2011009906A; BRPI1014530A2; US20090179595A1; AU2010229031B2; ES2472428T3; CA2753665C; AU2010229031A1

Abstract

método de controle de iluminação com uma função de mudança gradual de saída de luz trata-se de um método de controle de iluminação para manter uma saída de luz substancialmente uniforme de uma fonte de luz led durante um período de aquecimento. uma função de ciclo de atividade de mudança gradual aumenta gradualmente o ciclo de atividade de um sinal de saída de acionamento led durante o período de aquecimento da fonte de luz led.

Description

“MÉTODO DE CONTROLE DE ILUMINAÇÃO COM UMA FUNÇÃO DE MUDANÇA GRADUAL DE SAÍDA DE LUZ”

Pedidos Relacionados

O presente pedido é uma Continuação-em-Parte (CIP) do Pedido U.S. de N^o5 11/875,083, depositado em 19 de outubro de 2007, sendo aqui incorporado na íntegra para fins de referência.

Campo de Invenção

A presente invenção refere-se, de modo geral, ao controle de iluminação, e mais particularmente, a um método de controle de iluminação com uma função de mudança gra10 dual de saída de luz para fornecer uma saída de luz substancialmente uniforme durante um período de aquecimento.

Antecedentes da Invenção

Foram identificadas, nos sistemas de controle de iluminação existentes, muitas desvantagens que podem ocasionar um desempenho aquém do desejado de um dispositivo de iluminação. Essas desvantagens incluem, sem a isto se restringir, variações de tensão entre os módulos de iluminação LED que resultam numa saída de luz não-uniforme. Essas variações de tensão podem advir da falta de uniformidade na fabricação dos LEDs usados em um dispositivo de iluminação.

Outra desvantagem dos sistemas de controle de iluminação existentes é a incapa20 cidade do sistema de circuitos de iluminação em compensar os efeitos das alterações de temperatura nas tensões diretas do LED, tais como as alterações exigidas na tensão de acionamento causadas por um aumento na temperatura. Com relação a isso, os sistemas de controle de iluminação existentes não compensam as alterações de tensão direta inerentes, como constatado por um acionador de saída ao longo de toda a faixa de temperatura opera25 cional do dispositivo de iluminação.

Além do mais, como é bem conhecido pelos versados na técnica, a saída de luz de um LED é inversamente proporcional à temperatura de junção do LED. Portanto, quando o LED é ativado pela primeira vez (isto é, inicialização a frio), a temperatura de junção está baixa e a saída de luz é alta. À medida que a temperatura de junção aumenta durante um período de aquecimento (que dura aproximadamente 30 minutos), a saída de luz do LED diminuirá até que o LED atinja uma condição de estado estacionário. Uma vez atingida a condição de estado estacionário, a temperatura operacional da junção do LED permanecerá geralmente constante, e, como consequência, a saída de luz permanecerá geralmente constante durante o período de uso contínuo.

O decaimento na saída de luz LED durante o período de aquecimento pode chegar a 20%. Portanto, a saída de luz LED durante o período de aquecimento geralmente não é uniforme, e a saída de luz LED no estado estacionário pode ser consideravelmente menor

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2/14 do que a saída de luz nominal esperada no estado estacionário. Também é possível que a saída de luz LED na inicialização a frio possa exceder um limite superior de saída de luz.

As desvantagens relatadas são particularmente agravantes no caso em que o dispositivo de iluminação é uma luminária cirúrgica que exige uma saída de luz ou leituras de lux substancialmente constantes.

A presente invenção aborda essas e outras desvantagens para oferecer um método de controle de iluminação aperfeiçoado para um dispositivo de iluminação.

Sumário da Invenção

De acordo com a presente invenção, propõe-se um método de controle de ilumina10 ção para controlar uma fonte de luz LED durante um modo de aquecimento do LED. O método compreende: (a) recuperar um ciclo de atividade de ponto de ajuste pré-armazenado correspondendo a um nível de intensidade de luz; (b) operar a fonte de luz LED durante um primeiro intervalo de tempo em um ciclo de atividade de operação igual ao ciclo de atividade de ponto de ajuste menos um valor de compensação de ciclo de atividade pré-armazenado;

(c) configurar um valor de mudança gradual de ciclo de atividade igual a um valor de incremento de ciclo de atividade pré-armazenado; (d) operar a fonte de luz LED por um intervalo de tempo em um ciclo de atividade de operação igual ao ciclo de atividade de ponto de ajuste menos o valor de compensação de ciclo de atividade mais o valor de mudança gradual de ciclo de atividade; e determinar se (1) um tempo de aumento gradual decorreu, (2) se o ciclo de atividade de operação é igual ao ciclo de atividade de ponto de ajuste ou (3) se um novo nível de intensidade de luz foi selecionado. O modo de aquecimento do LED é terminado se qualquer um dentre (1), (2) ou (3) tiver ocorrido. Se (1), (2) e (3) não tiverem ocorrido, então o valor de mudança gradual de ciclo de atividade é aumentado pelo valor de incremento de ciclo de atividade, e o método retorna à etapa (d).

De acordo com outro aspecto da presente invenção, propõe-se um método de controle de iluminação para controlar uma fonte de luz LED durante um modo de aquecimento do LED, o método compreendendo: (a) estabelecer um nível de intensidade de luz; (b) recuperar um ciclo de atividade de ponto de ajuste pré-armazenado correspondendo ao nível de intensidade de luz; (c) recuperar um valor de compensação de ciclo de atividade pré30 armazenado; (d) operar a fonte de luz LED durante um primeiro intervalo de tempo em um ciclo de atividade de operação igual ao ciclo de atividade de ponto de ajuste menos o valor de compensação de ciclo de atividade; (e) recuperar um tempo de aumento gradual préarmazenado; (f) recuperar um valor de incremento de ciclo de atividade pré-armazenado; (g) configurar um valor de mudança gradual de ciclo de atividade igual ao valor de incremento de ciclo de atividade pré-armazenado; (h) operar a fonte de luz LED por um intervalo de tempo em um ciclo de atividade de operação igual ao ciclo de atividade de ponto de ajuste menos o valor de compensação de ciclo de atividade mais o valor de mudança gradual de

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3/14 ciclo de atividade; (i) determinar se uma condição predeterminada foi satisfeita; (j) se a condição predeterminada tiver sido satisfeita, então aumentar o valor de mudança gradual de ciclo de atividade pelo valor de incremento de ciclo de atividade e retornar para a etapa (h); e (k) se a condição predeterminada não tiver sido satisfeita, então terminar o modo de aque5 cimento.

Uma vantagem da presente invenção é a obtenção de um método de controle de iluminação que oferece uniformidade aperfeiçoada na saída de luz de uma fonte de luz LED durante um período de aquecimento do LED.

Outra vantagem da presente invenção é a obtenção de um método de controle de 10 iluminação que impede que a saída de luz de uma fonte de luz LED exceda um valor de limite superior de saída de luz.

Essas e outras vantagens se tornarão evidentes com base na descrição seguinte, considerada em conjunto com os desenhos que a acompanham e com as reivindicações apensas.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção pode assumir forma física em certas partes e disposições de partes, da qual será descrita uma concretização em detalhes no relatório descritivo e ilustrada nos desenhos acompanhantes que constituem uma parte da invenção, e nos quais:

A FIG. 1 é um diagrama de blocos geral de um sistema de controle de iluminação 20 para um dispositivo de iluminação, de acordo com uma concretização da presente invenção;

A FIG. 2 é uma vista esquemática de um circuito de saída de acionamento, de acordo com uma concretização da presente invenção;

A FIG. 3 é uma vista esquemática de um primeiro módulo LED incluindo um circuito de compensação de temperatura, de acordo com uma concretização da presente invenção;

A FIG. 4 é uma vista esquemática de um segundo módulo LED incluindo um circuito de compensação, de acordo com uma concretização da presente invenção; e

As FIGS. 5A e 6B mostram um fluxograma que ilustra um método de controle de iluminação para um período de aquecimento, de acordo com uma concretização da presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

Referindo-se agora aos desenhos, cujas ilustrações servem apenas para ilustrar uma concretização da invenção e não para limitá-la, a FIG. 1 mostra um diagrama de blocos do sistema de controle de iluminação 10 para um dispositivo de iluminação, tal como uma luminária cirúrgica, de acordo com uma concretização da presente invenção. O sistema de controle de iluminação 10 é geralmente composto de um controlador primário 20, um sistema de circuitos de acionamento 30 composto de pelo menos um controlador de acionamento 32 e pelo menos uma saída de acionamento 34, um ou mais primeiros módulos LED 50

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4/14 (módulo A), e um ou mais segundos módulos LED 80 (módulo B). Na concretização ilustrada, o controlador primário 20 e o sistema de circuitos de acionamento 30 estão localizados em uma primeira placa de circuito impresso PCB1. Cada um do primeiro e segundo módulos LED 50 e 80 está respectivamente localizado na segunda e terceira placas de circuito im5 presso PCB2 e PCB3. As placas de circuito impresso PCB1, PCB2 e PCB3 podem estar localizadas juntas dentro de um alojamento (não ilustrado) para o dispositivo de iluminação. Deve-se apreciar que, na concretização alternativa, os componentes dos módulos LED 50 e 80 residindo separadamente nas placas de circuito impresso PCB2 e PCB3 podem estar localizados juntos em um único substrato (isto é, a placa de circuito impresso).

Na concretização ilustrada, o controlador primário 20 é um microcontrolador. Por exemplo, o controlador primário 20 pode assumir a forma de um processador baseado em ARM com uma variedade de periféricos integrados no chip, incluindo, sem a isto se limitar, uma memória FLASH interna para armazenamento de programas, uma memória RAM para armazenamento de dados, UARTs, temporizador/contadores, uma interface de barramento, uma interface serial, uma interface SPI, um temporizador “cão de guarda” (watchdog) programável, linhas de E/S programáveis, um conversor A/D e saídas PWM. O controlador primário 20 envia comandos aos controladores de acionamento 32 e lê informações de condição de cada controlador de acionamento 32.

Deve-se compreender que o controlador primário 20 também pode se comunicar com outros dispositivos eletrônicos não ilustrados na FIG. 1, incluindo, sem a isto se eliminar, uma interface do usuário (por exemplo, exibição de painel frontal com teclado numérico, chaves de controle ou botões), uma interface de comunicações, um conector de entrada de vídeo e um módulo de câmera. A interface do usuário permite que o usuário ligue / desligue o dispositivo de iluminação e selecione um nível de intensidade para o dispositivo de ilumi25 nação. Ele também pode permitir que o usuário ligue / desligue outros acessórios configurados com o sistema de iluminação.

O controlador primário 20 se comunica com os controladores de acionamento 32 por meio de um barramento 22. Na concretização ilustrada, o barramento 22 é um barramento serial (por exemplo, IC). O controlador primário 20 também fornece um sinal de reló30 gio constante aos controladores de acionamento 32 por meio de uma linha de sincronização 24, como será explicado em mais detalhes adiante.

Na concretização ilustrada, o controlador de acionamento 32 é um microcontrolador. Por exemplo, cada controlador de acionamento 32 pode assumir a forma de um microcontrolador ARM com uma variedade de periféricos integrados no chip, incluindo, sem a isto se limitar, uma memória FLASH interna para armazenamento de programas, uma memória RAM para armazenamento de dados, UARTs, temporizador/contadores, uma interface serial, um conversor A/D, um temporizador “cão de guarda” (watchdog) programável e linhas de

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E/S programáveis. Na concretização ilustrada, cada controlador de acionamento 32 tem um número de identificação único que permite que o controlador primário 20 enderece individualmente cada controlador de acionamento 32.

Referindo-se agora à FIG. 2, cada saída de acionamento 34 é um circuito geral5 mente compreendendo um comparador 42 (por exemplo, LMV7235 da National Semiconductor), um regulador de tensão, um diodo 45, um potenciômetro de ponto de ajuste (POT) 46, um transistor de efeito de campo de potência (FET) 48, e um resistor de realimentação (Rs) 47. As saídas de acionamento 34 são acionadas (isto é, ativadas a uma frequência fixa (isto é, o sinal de ativação de frequência fixa fornecido pela linha 43). Na concretização ilustrada, as saídas de acionamento 34 são acionadas com um sinal de ativação com uma frequência fixa de 300 Hz.

O regulador de tensão 44 fornece uma tensão de saída fixa precisa (por exemplo, 5V) quando ativado. A tensão de saída (Vout) do regulador de tensão 44 é eletricamente conectada ao FET de potência 48. O FET 48 é usado para gerenciar a corrente exigida pe15 los módulos LED 50, 80. O resistor de sensoriamento (Rs) 47 oferece sensoriamento de corrente. O POT de ponto de ajuste 46 é usado para ajustar a tensão de saída do regulador de tensão 44 até que a corrente detectada associada ao Rs 47 esteja dentro de uma faixa de corrente alvo.

O comparador 42 monitora a tensão de saída de uma saída de acionamento 34.

Sob esse aspecto, o comparador 42 recebe uma tensão de referência (VREF) como uma primeira entrada e recebe uma tensão detectada (Vs) como uma segunda entrada por meio da linha 49. O comparador 42 compara Vref com Vs para determinar se a corrente detectada (Is) associada a Vs excede uma corrente limiar (por exemplo, aproximadamente 1,26 A). Se a corrente limiar tiver sido excedida, então o comparador 42 gera um sinal para desativar o regulador de tensão 44, desativando assim VOUT do regulador de tensão 44. O controlador de acionamento 32 pode também desativar o regulador de tensão 44 sob certas condições (por exemplo, detecção de uma falha de curto-circuito ou circuito aberto).

As FIGS. 3 e 4 ilustram, respectivamente, vistas esquemáticas do módulo LED 50 (módulo A) e do módulo LED 80 (módulo B). Os módulos LED 50, 80 são fontes de luz LED.

Na concretização ilustrada, os módulos LED 50 e 80 são eletricamente conectados em série por um conjunto de chicote elétrico conectado entre o conector J2 do módulo LED 50 e o conector J4 do módulo LED 80. Sendo assim, cada par de módulos LED conectados em série 50, 80 coletivamente fornece um conjunto de seis (6) LEDs conectados em série. Um primeiro par de módulos LED 50, 80 conectado em série pode ser conectado em paralelo com um par de módulos LED 50, 80 conectado em série. O primeiro e segundo pares de módulos LED 50, 80 conectados em série são acionados a partir de uma única saída de acionamento 34 (isto é, canal de saída de acionamento). Cada módulo LED 50 é eletricaPetição 870190021964, de 07/03/2019, pág. 17/33

6/14 mente conectado a uma saída de acionamento 34 por meio de um conjunto de chicote elétrico (não ilustrado) conectado no conector J1. Na concretização ilustrada, dois pares de módulos LED 50, 80 são eletricamente conectados à saída de acionamento A e os dois pares de módulos LED 50, 80 são eletricamente conectados à saída de acionamento B.

Referindo-se agora à FIG. 3, o módulo LED 50 inclui uma pluralidade de LEDs 52, um circuito de compensação de temperatura 60 e um circuito de sensor de temperatura remoto 70 opcional. Na concretização ilustrada, o módulo LED 50 inclui três (3) LEDs conectados em série 52 (por exemplo, LEDs de alta luminosidade). O circuito de compensação de temperatura 60 compensa as alterações na tensão direta necessárias para acionar os LEDs devido às temperaturas aumentadas. À medida que as temperaturas do LED aumentam, a tensão direta deve ser reduzida a fim de manter constante a corrente de acionamento aos LEDs. O circuito de compensação de temperatura 60 inclui um transistor de efeito de campo (FET) Q2, um termistor 62 e uma rede de resistores 64 composta pelos resistores R1 e R2. A energia é fornecida a um circuito de compensação de temperatura 60 por meio do conec15 tor J1. O termistor 62 é um dispositivo resistivo de sensoriamento de temperatura. O FET Q2 equilibra (isto é, equaliza) a rede de resistores 63 ativando-se mais (ou menos) para regular a corrente.

O circuito de sensor de temperatura remoto 70 inclui um sensor de temperatura 72 (por exemplo, o sensor de temperatura de baixa tensão TMP35 da Analog Devices) para fornecer ao controlador primário 20 dados de temperatura para monitorar a temperatura nos arredores da placa de circuito impresso PCB2. O sensor de temperatura 72 fornece uma tensão de saída que é linearmente proporcional à temperatura detectada. O circuito sensor de temperatura 70 é eletricamente conectado ao controlador primário 20 por meio do conector J3 e da linha 26. O controlador primário 20 recebe a saída do circuito sensor de tempera25 tura 70. O controlador primário 20 pode ler um número limitado de entradas de sensor de temperatura a partir das placas de circuito impresso PCB2. Na concretização ilustrada, apenas dois circuitos sensores de temperatura 70 nos módulos LED 50 são selecionados ou conectados ao controlador primário 20.

Referindo-se agora à FIG. 4, o módulo LED 80 inclui uma pluralidade de LEDs 82 e um circuito de compensação 90. Na concretização ilustrada, o módulo LED 80 inclui três (3) LEDs conectados em série 82 (por exemplo, LEDs de alta luminosidade).

O circuito de compensação 90 compensa as diferenças nos valores de tensão direta entre os LEDs devido à não-uniformidade na fabricação dos LEDs. A esse respeito, o circuito de compensação 90 equilibra as diferenças de queda de tensão entre os LEDs conec35 tados em série 52, 82 para assegurar que a tensão apropriada seja aplicada ao longo dos LEDs conectados em série 52, 82 para definir o valor de corrente direto desejado e fazer todos os módulos LED 50, 80 parecerem idênticos (isto é, iluminação uniforme). O circuito

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7/14 de compensação inclui um FET ajustável Q1 controlado por um amplificador (comparador) 96 (por exemplo, o amplificador de instrumentação de entrada AD9220 JFET da Analog Devices) que fornece um meio pelo qual os módulos LED emparelhados 50, 80 podem ser calibrados (isto é, “reduzidos”) para uma queda de tensão fixa ao longo do par de módulos, co5 mo descrito abaixo Um potenciômetro digital (POT) 92 (por exemplo, MAX 5417, potenciômetro digital da Maxim Integrated Products) é usado para fixar a tensão de porta para FET Q1. Um regulador de tensão de micropotência 94 (por exemplo, a referência de tensão LM4040 da Maxim Integrated Products) é usado para alimentar o amplificador 96 e o POT digital 92. O regulador de tensão 94 fornece 5V para o POT digital, para o amplificador 96 e para os circuitos de polarização (não ilustrados). A entrada para o regulador de tensão 94 usa um diodo de bloqueio D1 e dois capacitores (não ilustrados). A combinação do diodo D1 e dos dois capacitores oferece um pequeno armazenamento capacitivo entre os pulsos para manter constante a tensão sob o ciclo de atividade mínimo na frequência de operação normal (por exemplo, 25% a 300 Hz). O regulador de tensão 94 é sempre alimentado uma vez que a tensão é aplicada aos LEDs 52, 82.

A operação do sistema de controle de iluminação 10 será descrita agora em detalhes. O controlador primário 20 é programado para oferecer controle geral do sistema de controle de iluminação 10. Sob esse aspecto, o controlador primário 20 se comunica com controladores de acionamento 32, assim como com outros componentes do sistema, tal co20 mo uma interface do usuário e uma câmera de vídeo.

Na concretização ilustrada, o controlador primário 20 gera um sinal de relógio de 30

KHz composto de pulsos de relógio de duração fixa. O sinal de relógio é fornecido a cada controlador de acionamento 32 pela linha de sincronização 24. O sinal de relógio é usado para manter a sincronização entre os controladores de acionamento 32 e fornecer, a cada controlador de acionamento 32, uma base de tempo fixa usada para acionar os respectivos módulos LED 50, 80. Sob esse aspecto, o sinal de relógio aciona diretamente dois temporizadores internos dentro de cada controlador de acionamento 32. O primeiro temporizador interno de cada controlador de acionamento 32 é associado a uma primeira saída de acionamento 34 (saída de acionamento A) e o segundo temporizador interno de cada controla30 dor de acionamento 32 é associado a uma segunda saída de acionamento 34 (saída de acionamento B). Os temporizadores internos permitem que as duas saídas de acionamento 34 (isto é, a saída de acionamento A e a saída de acionamento B) forneçam sinais de saída de acionamento que estão fora de fase entre si, impedindo assim grandes flutuações no consumo de corrente quando o dispositivo de iluminação é ativado. De acordo com uma concre35 tização preferida da presente invenção, a fase é diferente para cada saída de acionamento 34 de todos os controladores de acionamento 32. Assim, a saída de acionamento A do controlador de acionamento 1, a saída de acionamento B do controlador de acionamento 1, a

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8/14 saída de acionamento A do controlador de acionamento 2 e a saída de acionamento B do controlador de acionamento 2 fornecem sinais de saída de acionamento que estão fora de fase entre si.

Os sinais de saída de acionamento associados às saídas de acionamento 34 de 5 preferência possuem uma frequência fixa de 300 Hz. A frequência de 300 Hz é selecionada por ser um múltiplo de 50 Hz (a taxa de varredura das câmeras de vídeo PAL) e 60 Hz (a taxa de varredura das câmeras de vídeo NTSC). Ao usar uma câmera de vídeo opcional com o dispositivo de iluminação associado à presente invenção, a câmera irá detectar uma cintilação perceptível na luz se a frequência de saída dos LEDs 52, 82 não for um múltiplo da taxa de varredura da câmera.

O controlador primário 20 envia múltiplos comandos a cada controlador de acionamento 32 a fim de ativar” os módulos de LED 50, 80 (isto é, ativar os LEDs 52, 82). Os comandos incluem um comando que indica um ciclo de atividade de operação selecionado (também chamado de “ciclo de atividade alvo”) para os sinais de saída de acionamento das saídas de acionamento 34, um comando que indica o “desvio de fase” para cada saída de acionamento 34, e um comando que indica a ativação dos módulos LED 50, 80, chamado de comando “iniciar”. O ciclo de atividade de operação é indicado por um número de pulsos da saída de sinal de relógio pelo controlador primário 20. Como será explicado em mais detalhes adiante, o número de pulsos do sinal de relógio do controlador primário 20 irá estabe20 lecer o “período ligado” para cada período do sinal de saída de acionamento produzido pelas saídas de acionamento 34.

O ciclo de atividade operacional é a razão do tempo ligado (ON) do sinal de saída de acionamento para o período do sinal de saída de acionamento para as saídas de acionamento 34. Como indicado acima, cada sinal de saída de acionamento tem, de preferência, uma frequência fixa de 300 Hz, e, portanto, tem um período de 3,33 mseg. Na concretização ilustrada, os módulos LED 50, 80 são ativados (isto é, iluminados) durante o tempo ligado (ON) dos sinais de saída de acionamento. Os temporizadores internos de cada controlador de acionamento 32 contam um número predeterminado de pulsos do sinal de relógio fornecidos pelo controlador primário 20 para estabelecer o tempo ligado para cada período dos sinais de saída de acionamento. Sendo assim, o número predeterminado de pulsos contados corresponde ao ciclo de atividade de operação selecionado para os sinais de saída de acionamento. Por exemplo, em um ciclo de atividade de operação selecionado de 40%, 40 pulsos do sinal de relógio são contados para estabelecer o tempo ligado para o período dos sinais de saída de acionamento.

Além disso, gera-se um desvio de fase em unidades do sinal de relógio emitido pelo controlador primário 20. O comando iniciar indica aos controladores de acionamento 32 que os módulos LED associados 40, 80 estão prestes a serem ativados (isto é, ativar as luzes

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LED). Os controladores de acionamento 32 usam o comando iniciar para inicializar seus respectivos temporizadores internos e preparar-se para o começo do sinal de relógio gerado pelo controlador primário 20. O controlador primário 20 também pode enviar um comando “parar” aos controlador de acionamento 32 de modo a informar os controladores de acionamento 32 para desativar as saídas de acionamento associadas 34 e interromper seus respectivos temporizadores internos.

Como discutido acima, o sinal de relógio do controlador primário 20 aciona os dois temporizadores internos dentro de cada controlador de acionamento 32, permitindo assim que os controladores de acionamento 32 controlem os módulos LED associados 50, 80 no ciclo de atividade de operação, por meio dos sinais de saída de acionamento das saídas de acionamento 34. Os valores para os vários ciclos de atividade de operação fornecidos pelo controlador primário 20 são estabelecidos para corresponder a uma pluralidade de níveis de intensidade LED predeterminados e selecionáveis pelo usuário. Os valores de ciclo de atividade associados a cada nível de intensidade podem ser pré-armazenados em uma tabela de consulta na memória do controlador primário 20. A título de exemplo, e não limitação, a concretização ilustrada pode incluir os nove níveis de intensidade apresentados na TABELA 1:

TABELA 1

Nível de intensidade	Ciclo de Atividade
1	40%
2	50%
3	60%
4	70%
5	80%
6	90%
7	100%
Manutenção	25%
Calibração	100%

O valor de ciclo de atividade para o nível de intensidade de manutenção fornece um ciclo de atividade baixo a fim de obter baixa intensidade de luz para facilitar a inspeção de módulos LED 50 com falha 50, 80 com menor desconforto visual. O valor de ciclo de atividade para o nível de intensidade de calibração proporciona um ciclo de atividade máximo que permite o ajuste conveniente das fontes de alimentação até que a saída de corrente de acionamento mais inferior esteja na corrente de acionamento alvo, distribuindo assim corrente de saída de acionamento suficiente a todos os módulos LED 50, 80.

Como será descrito em mais detalhes abaixo, o controlador primário 20 também é

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10/14 programado para operar os módulos LED 50, 80 durante um modo de aquecimento, de modo que a saída de luz fornecida pelos módulos LED 50, 80 não exceda um nível de saída de luz máximo predeterminado e de modo que uma saída de luz substancialmente uniforme seja mantida.

A operação do módulo LED 50 (módulo A) será agora descrita em detalhes com referência à FIG. 3. O circuito de compensação de temperatura 60 ajusta a queda de tensão total ao longo dos pares de módulo LED 50, 80, uma vez que as características de tensão direta dos LEDs 52, 82 mudam com a temperatura do LED. À medida que os LEDs 52, 82 se aquecem, sua tensão direta cai. As reduções na tensão direta levam a um aumento da cor10 rente que flui através dos LEDs 52, 82. A queda de tensão total ao longo dos seis LEDs conectados em série 52, 82 dos módulos LED 50, 80 é suficientemente alta para exigir alguma forma de compensação de temperatura que mantenha a corrente de acionamento LED na corrente de acionamento alvo e impeça que os módulos LED 50, 80 sofram desligamento por sobrecorrente.

O circuito de compensação de temperatura 60 do módulo LED 50 (módulo LED A, por exemplo) inclui um FET Q2 que é polarizado de modo que, quando os módulos LED 50, 80 estiverem frios, o FET Q2 esteja completamente ativado. Isso faz com que a resistência direta do FET Q2 seja muito baixa, portanto, há uma quantidade relativamente pequena de queda de tensão ao longo do FET Q2 quando frio. À medida que os módulos LED 50, 80 começam a se aquecer, o termistor 62 atua para reduzir a tensão de porta no FET Q2 e aumentar sua resistência direta. Essa ação absorve efetivamente a redução da tensão direta à medida que os LEDs 52, 82 se aquecem. À medida que os LEDs 52, 82 começam a se aquecer, o termistor 62 na rede de polarização do FET Q2 atua para reduzir a tensão de porta no FET Q2 e aumentar sua resistência direta. Essa ação absorve efetivamente a redu25 ção da tensão direta à medida que os LEDs 52, 82 se aquecem. À medida que a resistência do termistor 62 fica cada vez menor, a tensão de porta para o FET Q2 fica suficientemente baixa, fazendo com que a resistência FET Q2 seja muito maior que a do par de resistores de potência paralelos de baixo valor R1, R2. Nesse momento, praticamente toda a corrente que flui através do circuito de compensação de temperatura 60 passa através dos resistores pa30 ralelos, R1 e R2, efetivamente desligando o FET Q2. O ato de desligar o FET Q2 e de ligar os resistores fixos R1 e R2 permite que o FET Q2 seja menor e menos caro, uma vez que o FET Q2 não precisa ter seu valor nominal ajustado para gerenciar a corrente total a temperaturas mais elevadas. O circuito de compensação de temperatura 60 é um circuito independente que não possui realimentação ao controlador de acionamento 32 ou ao controlador primário 20.

Como indicado acima, o circuito sensor de temperatura 70 fornece dados para o controlador primário 20 somente para exibição e indica a temperatura operacional nas proPetição 870190021964, de 07/03/2019, pág. 22/33

11/14 ximidades do módulo LED 50.

A operação do módulo LED 80 (módulo B) será agora descrita detalhadamente com referência à FIG. 4. O circuito de compensação 90 do módulo LED 80 oferece a capacidade de inserir uma queda tensão fixa ajustável em série com os seis LEDs 52 e 82 para calibrar o par de módulos LED 50 e 80 para uma tensão de entrada fixa usada para alimentar todos os módulos LED 50 e 80 no dispositivo de iluminação. Uma queda de tensão ajustável em série com os LEDs 52 e 82 permite que a tensão elétrica de cada par de módulos 50 e 80 seja ajustada para uma tensão elétrica comum a uma corrente elétrica especificada. Esse recurso permite que os pares de módulos 50 e 80 sejam acionados em paralelo.

Cada saída de acionamento 34 aciona dois pares de módulos LED 50 e 80 conectados eletricamente em paralelo. Se os dois pares paralelos de módulos LED 50 e 80 não possuírem quedas de tensão diretas substancialmente similares, as correntes através dos dois pares de módulos LED 50 e 80 não serão equivalentes e, assim, a saída de luz dos dois pares paralelos de módulos LED 50 e 80 não irão variar consequentemente. O amplifi15 cador 96 do circuito de compensação 90 gera a tensão de porta do FET Q1 baseado na diferença entre a entrada positiva do dreno FET e a entrada negativa que é definida usando o POT digital 92. Quando o POT digital 92 está sendo ajustado para um valor apropriado de resistência, o FET Q1 atua como um resistor fixado em série com os LEDs 52 e 82. O ajuste da resistência direta do FET Q1 anula efetivamente as variações de tensão direta dos módu20 los LED 50 e 80 causadas pelas diferentes tensões diretas dos LEDs 52 e 82.

O POT 92 é ajustado e programado como parte do processo de produção do módulo LED pela conexão do conector J5 a uma ferramenta de programação (por exemplo, um instrumento de teste e calibração) que grava um valor de ponto de ajuste para o POT 92. O ajuste do POT 92 é realizado durante um processo de teste e produção quando os módulos

LED 50 e 80 estão eletricamente conectados juntos. Durante o processo de produção dos módulos LED 50 e 80, aplicam-se aproximadamente 24V por um instrumento de teste e calibração ao módulo LED 50 por meio do conector J1. O POT 92 é então ajustado para que a corrente de acionamento através dos LEDs 52 e 82 seja um valor alvo de corrente de acionamento predeterminado. O circuito de compensação 90 é um circuito independente e não possui realimentação ao controlador de acionamento 32 ou ao controlador primário 20.

Deve-se observar que os módulos LED 50 e 80 podem ser superacionados para considerar as perdas ópticas durante a montagem do dispositivo de iluminação. Sob esse aspecto, o alvo de controle da corrente de acionamento LED é definido como um desvio fixo predeterminado acima da corrente nominal de acionamento direto do LED. Consequente35 mente, o pessoal de fabricação será capaz de aumentar a intensidade dos LEDs 52 e 82 pelo ajuste da corrente de acionamento para um valor dentro da faixa permissível do fabricante LED, dessa forma alcançando uma leitura de lux desejada do dispositivo de iluminaPetição 870190021964, de 07/03/2019, pág. 23/33

12/14 ção.

Uma função de calibração é fornecida pelo controlador primário 20 para permitir que um ajuste adicional seja feito para “sintonizar” a corrente de acionamento de forma que fique mais próxima da corrente de acionamento alvo. As fontes de alimentação com saída ajustável de 24VDC a serem alimentadas às luminárias que incluem módulos de LED 50 e 80 podem ter as saídas ajustadas para cima ou para baixo a fim de aumentar ou reduzir as leituras de correntes de acionamento.

O controlador de acionamento 32 é programado para amostrar a corrente de acionamento LED e determinar se a corrente de acionamento LED está dentro do valor de cor10 rente de acionamento alvo mais/menos uma tolerância predefinida para fornecer mensagens de falha ao meio de exibição. Se a corrente de acionamento LED estiver fora da tolerância permitida, um alarme sonoro ou visual pode ser usado para indicar ao usuário que as fontes de alimentação precisam ser ajustadas, ou que os módulos LED 50 e 80 (ou o chicote elétrico associado) precisam ser substituídos.

O controlador primário 20 é programado para monitorar a corrente de acionamento

LED das saídas de acionamento 34 para determinar se um ou ambos os pares associados dos módulos LED 50 e 80 falharam (isto é, circuito aberto) a fim de fornecer uma mensagem de falha ao meio de exibição. Se um módulo LED 50 e 80 do par de módulos LED tiver falhado por abertura, a corrente de acionamento será de aproximadamente 50% de uma con20 figuração de corrente de acionamento alvo. Se ambos os pares de módulos LED tiverem falhado, a leitura da corrente de acionamento será de aproximadamente 0 mA. As condições de falha são detectadas pelo controlador primário 20 e os alarmes indicadores são gerados nas interfaces do usuário. Uma parte de cada saída de acionamento 34 determina se um módulo LED 50 e 80 falhou em razão de um curto-circuito. Sob esse aspecto, a saída de acionamento 34 detectam a presença de um curto-circuito e gera uma indicação de corrente excessiva para o controlador de acionamento associado 32. Esse controlador de acionamento 32 então desliga a saída de acionamento 34 associada ao módulo LED 50, 80 em curto-circuito, e evita que a saída de acionamento 34 seja ligada até que a condição de falha de curto-circuito tenha sido eliminada. Uma mensagem de falha pode ser também exibida ao usuário.

Como discutido acima, o controlador primário 20 é programado para operar de acordo com um modo de aquecimento, como será explicado em detalhes com referência às FIGS. 5A e 5B. As FIGS. 5A e 5B mostram um fluxograma de um método de controle de iluminação para operar LEDs durante um modo de aquecimento. O modo de aquecimento é iniciado quando os módulos LED 50, 80 são inicialmente ligados na inicialização, contanto que a temperatura ambiente dos componentes eletrônicos para a fonte de luz LED esteja abaixo de uma temperatura de ponto de ajuste predeterminada (Tsetpoint), por exemplo, de

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38^oC. A temperatura ambiente é verificada na etapa 105. O controlador primário 20 recupera o ciclo de atividade de ponto de ajuste pré-determinado (Dsp) correspondendo a um nível de intensidade de luz selecionado pelo usuário (Etapa 110). Por exemplo, os níveis de intensidade 1 a 7 podem respectivamente corresponder aos ciclos de atividade de ponto de ajuste (Dsp) de 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% e 100%. Após isso, o controlador primário 20 recupera um valor de compensação de ciclo de atividade pré-armazenado (Dtrim) associado ao nível de intensidade de luz selecionado (Etapa 120). O controlador primário 20 também é programado para determinar se uma função de ciclo de atividade de mudança gradual foi ativada (Etapa 120). A função de ciclo de atividade de mudança gradual é descrita em deta10 lhes a seguir.

Na etapa 130, o ciclo de atividade operacional (D) é estabelecido no ciclo de atividade de ponto de ajuste (DSP, correspondendo ao nível de intensidade selecionado, conforme compensado por Dtrim. Assim, durante um primeiro intervalo de tempo (por exemplo, 15 minutos), os módulos LED 50, 80 são operados em um ciclo de atividade de operação (D) igual ao ciclo de atividade de ponto de ajuste (Dsp) reduzido por Dtrim (Etapa 140). Como discutido acima, o ciclo de atividade de operação (D) refere-se ao ciclo de atividade dos sinais de saída de acionamento das saídas de acionamento 34. Após ter decorrido o primeiro intervalo de tempo, o controlador primário 20 determina se a função de ciclo de atividade de mudança gradual foi ativada (Etapa 145). se a função de ciclo de atividade de mudança gradual não tiver sido ativada, então o modo de aquecimento é terminado. Como alternativa, se o ciclo de atividade de mudança gradual tiver sido ativado, então a função de ciclo de atividade de mudança gradual é iniciada (Etapa 150).

Na etapa 160, o controlador primário 20 recupera valores pré-armazenados para o tempo de aumento gradual (Tr) e o valor de incremento de ciclo de atividade (Dstep). O valor de incremento de ciclo de atividade (Dstep) é um valor de porcentagem (por exemplo, 2%). O valor de mudança gradual de ciclo de atividade (Dramp) é inicialmente definido igual a Dstep (Etapa 170). Na Etapa 180, os módulos LED 50, 80 são operados durante um intervalo de tempo (por exemplo, 5 minutos) em um ciclo de atividade de operação (D) definido igual a Dsp - Dtrim + Dramp. Ao término do intervalo de tempo, o controlador primário 20 determina se o tempo de aumento gradual (Tr) já decorreu, se o ciclo de atividade de operação (D) atingiu o ciclo de atividade de ponto de ajuste Dsp para o nível de intensidade de luz selecionado ou se um novo nível de intensidade de luz foi selecionado manualmente pelo usuário, resultando assim em um novo ciclo de atividade de operação (Etapa 185). se qualquer uma dessas condições tiver sido satisfeita, então o modo de aquecimento é terminado. Se ne35 nhuma dessas condições tiver sido satisfeita, então o controlador primário 20 aumenta o Dramp atual por Dstep (Etapa 190). O controlador primário 20, então, opera os módulos LED 50, 80 para o intervalo de tempo subsequente no ciclo de atividade operacional (D) recém

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14/14 estabelecido, que é igual a Dsp - Dtrim + Dramp (Etapa 180). Uma vez que Dramp foi aumentado na Etapa 190, o ciclo de atividade de operação (D) será aumentado na Etapa 180. Esse aumento escalonado gradual no ciclo de atividade operacional (D) irá continuar pelos intervalos de tempo subsequentes, até que uma das condições na etapa 185 seja satisfeita, terminando assim o modo de aquecimento.

Outras modificações e alterações serão concebidas após a leitura e a compreensão do relatório descritivo. Deve-se compreender que se contempla que a presente invenção pode ter muitas configurações alternativas. Por exemplo, em uma configuração, 28 módulos LED são agrupados em 14 pares de módulos LED. Sendo assim, quatro controladores de acionamento são conectados ao controlador primário. Em outra configuração, 56 módulos LED são agrupados em 28 pares de módulos LED. Sendo assim, sete controladores de acionamento são conectados ao controlador primário. Além disso, contempla-se que LEDs de cores variadas podem ser usados no lugar dos LEDs de única cor da concretização ilustrada. Pretende-se que todas tais modificações e alterações sejam incluídas, na medida em que se enquadrem no âmbito da invenção conforme reivindicada ou de seus equivalentes. Tendo descrito a invenção, reivindica-se o seguinte.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de controle de iluminação para controlar uma fonte de luz LED durante um modo de aquecimento LED, em que o referido modo de aquecimento LED é iniciado somente se a temperatura ambiente dos componentes eletrônicos para a fonte de luz LED

5 estiver abaixo de uma temperatura de ponto de ajuste predeterminada (105), o método CARACTERIZADO por compreender:

(a) recuperar um ciclo de atividade de ponto de ajuste pré-armazenado correspondendo ao nível de intensidade de luz;

(b) operar (130, 140) a fonte de luz LED durante um primeiro intervalo de tempo em 10 um ciclo de atividade de operação igual ao ciclo de atividade de ponto de ajuste menos o valor de compensação de ciclo de atividade pré-armazenado;

(c) configurar (160, 170) um valor de mudança gradual de ciclo de atividade igual a um valor de incremento de ciclo de atividade pré-armazenado;

(d) operar (180) a fonte de luz LED por um intervalo de tempo em um ciclo de ativi15 dade de operação igual ao ciclo de atividade de ponto de ajuste menos o valor de compensação de ciclo de atividade mais o valor de mudança gradual de ciclo de atividade;

(e) determinar (185) se uma condição predeterminada foi satisfeita, em que a referida condição predeterminada ocorre se: (1) um tempo de aumento gradual não tiver decorrido, (2) o ciclo de atividade de operação for diferente do ciclo de atividade de ponto de ajus20 te, e (3) um novo nível de intensidade de luz não tiver sido selecionado;

(f) se a condição predeterminada tiver sido satisfeita, então aumentar (190) o valor de mudança gradual de ciclo de atividade pelo valor de incremento de ciclo de atividade e retornar para a etapa (d); e (g) se a condição predeterminada não tiver sido satisfeita, então terminar o modo 25 de aquecimento LED.
2. Método de controle de iluminação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por compreender, após ter decorrido o primeiro intervalo de tempo, determinar (145) se uma função de ciclo de atividade de mudança gradual foi ativada, em que se a função de ciclo de atividade de mudança gradual não tiver sido ativada, termina-se en30 tão o modo de aquecimento LED.