ES2232410T3 - Dispositivo y metodo para la iluminacion con espectro controlado. - Google Patents
Dispositivo y metodo para la iluminacion con espectro controlado.Info
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Abstract
Dispositivo de iluminación, que comprende: - una serie de fuentes luminosas (R2, G2, B2) con espectros variados de emisión de luz; - medios de fotodetección (F1, R1, F2, G1, F3, B1) para determinar como mínimo una característica del espectro ambiente; - medios de realimentación (3) para comparar dicha característica o características del espectro ambiente con una característica correspondiente de un espectro preconfigurado y para modificar la emisión de una o varias de dichas fuentes de luz a efectos de hacer mínima la diferencia entre la característica del espectro ambiente detectado y la característica del espectro preconfigurado, caracterizado porque dichos medios de fotodetección están adaptados para determinar las coordenadas de cromaticidad (x-y) en un diagrama de cromaticidad de dicho espectro ambiente y porque dichos medios de realimentación están adaptados para modificar las coordenadas de cromaticidad de la luz generada por dicha serie de fuentes luminosas, a efectos de minimizarlas diferencias entre las coordenadas de cromaticidad del espectro ambiente y las correspondientes coordenadas de cromaticidad de dicho espectro preconfigurado.
Description
Dispositivo y método para la iluminación con
espectro controlado.
La presente invención se refiere a un dispositivo
y método para la iluminación controlada de diferentes tipos de
ambiente, de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones 1 y
14, respectivamente.
Además de los sistemas de iluminación normal, que
son activados manualmente, existen sistemas de iluminación en los
que el nivel de intensidad luminosa es controlado de acuerdo con la
luz ambiente. Un tipo de sistema que es ampliamente conocido
consiste en los llamados "interruptores crepusculares" que
automáticamente conectan una o varias fuentes luminosas cuando la
iluminación ambiente desciende por debajo de un umbral determinado.
No obstante, incluso con estos sistemas e instalaciones conocidos es
posible conseguir solamente regulación de la intensidad de la luz de
acuerdo con la luz ambiente, pero no el control de espectro
luminoso.
Un dispositivo de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1 y método según el preámbulo de la reivindicación 14
se dan a conocer en el documento
WO-A-9605546. En este dispositivo
conocido se utiliza la detección de la temperatura correspondiente
al color como parámetro para controlar la emisión de luz en un
dispositivo de iluminación.
Un sistema similar se da a conocer en el
documento JP-07065963.
El documento
EP-A-0584886 da a conocer un
dispositivo de iluminación en el que se utilizan fotodetectores para
detectar la emisión de tres lámparas a color. Este dispositivo
conocido no permite la detección de la luz ambiente.
El objeto de la presente invención consiste en
dar a conocer un dispositivo y método capaces de conseguir control
automático de las condiciones de iluminación en términos de espectro
de luz. En la descripción siguiente y en los dibujos adjuntos, las
expresiones "luz" y "espectro luminoso" no se tienen que
considerar haciendo referencia necesariamente y de modo exclusivo a
radiación en la gama visible. Por el contrario, el espectro de
interés para la presente invención puede comprender también la gama
de rayos infrarrojos y ultravioleta. La expresión "fuentes de
luz" puede ser comprendida también haciendo referencia a fuentes
que emite en esta extensa gama de radiación electromagnética.
El objetivo anterior es conseguido mediante un
dispositivo según la reivindicación 1 y con un método según la
reivindicación 14.
Con un sistema de este tipo, mediante un interfaz
adecuado, el usuario es capaz de definir características
determinadas del espectro previamente configurado para la luz
necesaria en el medio ambiente, la temperatura correspondiente al
color de la luz en el medio ambiente, la temperatura del color
correlacionada, o similares. Los parámetros previamente definidos
consisten en las coordenadas cromáticas deseadas. Las coordenadas
cromáticas pueden ser las de un sistema normal o estándar, por
ejemplo, el sistema XYZ CIE 1931, o también otro sistema
colorimétrico que se puede escoger al azar.
El sistema tiene capacidad de mantener estas
características del espectro previamente definido, dentro de
tolerancias predeterminadas, incluso cuando hay variación en las
condiciones de iluminación natural y/o de iluminación
artificial.
Utilizando medios fotodetectores, que pueden ser
de cualquier tipo conocido, se determina el valor de las
características del espectro ambiente por el sistema de control y a
continuación se compara con las características correspondientes del
espectro preconfigurado. El sistema de realimentación regula las
condiciones para suministrar potencia a las fuentes de luz al
modificar, por ejemplo, la potencia suministrada a una u otra de
varias fuentes de luz, a efectos de ajustar las condiciones del
espectro ambiente al valor deseado, es decir, al valor de las
características correspondientes del espectro previamente
configurado.
Esencialmente, la iluminación ambiental obtenida
de modo global consiste en la suma de las fuentes situadas fuera del
sistema y de las fuentes del propio sistema. Estas últimas varían
las condiciones de emisión de manera que la iluminación resultante
tiene las características deseadas en términos de cromaticidad,
temperatura correspondiente al color, o similares.
El sistema de realimentación lleva a cabo una
función de control continua a lo largo del tiempo, que se repite a
intervalos de tiempo deseados, que tienen una duración escogida en
base a la velocidad requerida de adaptación del sistema a la
variación de las condiciones de iluminación.
En un realización especialmente compleja, se
puede incluso prever que las características del espectro
previamente definido no son constantes sino variables, por ejemplo,
durante el curso del día. En este caso, los medios de realimentación
ajustarán las condiciones de emisión de las fuentes individuales
dependiendo no solamente de la variación de las condiciones de
iluminación externas, sino asimismo dependiendo del programa
predeterminado en base al cual se tienen que variar las condiciones
de iluminación a lo largo del tiempo.
De acuerdo con una realización especialmente
ventajosa de la invención, se prevén tres o más fotodetectores o
sensores, que son sensibles en diferentes bandas del espectro y que
consisten, por ejemplo, en fotodiodos con filtros paso banda, u
otros dispositivos selectivos para el espectro luminoso, que se
centran en diferentes partes del espectro luminoso. Estos sensores
captan las señales reflejadas desde un objeto blanco adecuado
iluminado por la totalidad de la luz ambiente, con características
de estabilidad a lo largo del tiempo, o bien señales procedentes del
grupo de fuentes, y las envían a un sistema de control que recibe
asimismo en su entrada los parámetros del espectro previamente
definido. Por medio de un algoritmo de realimentación, se minimizan
entonces las diferencias entre los parámetros medidos y los
parámetros previamente definidos cuando la diferencia supera (en
términos de valor absoluto) un valor umbral. El sistema puede ser
también utilizado para corregir automáticamente cualesquiera
desviaciones de las características del espectro de luz producido
por las fuentes de luz, debido al envejecimiento de las lámparas,
descenso en el voltaje de la fuente de potencia, o similares. En
este sentido, el sistema puede ser también utilizado como sistema de
iluminación único en un medio ambiente que puede no recibir
iluminación natural alguna.
Por ejemplo, el algoritmo puede llegar a cabo una
comprobación en cuanto a la diferencia existente entre cada una de
las dos coordenadas de cromaticidad de la luz ambiente detectada y
las coordenadas correspondientes previamente definidas por el
usuario. En base a la diferencia determinada de este modo, resulta
posible, utilizando un procesador, comprobar las condiciones de
suministro de potencia de las fuentes individuales a efectos de
reducir y minimizar la diferencia.
Una posible realización prevé como mínimo tres
fuentes independientes que tienen diferentes espectros de emisión de
luz, por ejemplo, con una banda de emisión centrada en el rojo, en
el verde y en el azul, respectivamente.
Las fuentes luminosas pueden consistir, por
ejemplo, en lámparas alógenas con correspondientes filtros paso
banda. De modo alternativo, es posible prever lámparas fluorescentes
con emisiones centradas en las bandas deseadas, lámparas de descarga
o en cualquier caso fuentes de luz con el espectro de emisión
deseado. Asimismo, son posibles soluciones combinadas, es decir, en
las que se combinan lámparas incandescentes (o de tipo alógeno o
equivalente) con lámparas fluorescentes.
Es posible también prever la utilización de
varias fuentes con espectros variados y, opcionalmente, la
utilización de fuentes de color blanco además de fuentes de color.
Un número más elevado de fuentes con diferentes espectros amplifica
la gama de colores del espectro que se pueden obtener y por lo tanto
la gama de las condiciones de iluminación que se pueden conseguir
mediante el sistema.
Se obtiene un dispositivo especialmente simple,
de bajo coste y eficaz, al utilizar como medios de fotodetección,
una serie de fotodetectores asociados con filtros ópticos
correspondientes. Básicamente, se utiliza un mínimo de tres sensores
o fotodetectores, pero es también posible utilizar un número
superior de fotodetectores con los filtros correspondientes
centrados en las bandas de longitud de onda correspondiente.
Los medios de realimentación se pueden conseguir
por medio de un circuito hardware adecuado. No obstante, de acuerdo
con una realización especialmente ventajosa de la invención, el
sistema de realimentación es implementado por medio de un algoritmo
implementado, con ayuda de software, por un procesador electrónico
que recibe en su entrada los datos relativos al espectro ambiente
(típicamente las coordenadas de cromaticidad) y los datos
correspondientes del espectro predeterminado. En su salida, el
procesador proporciona las señales que controlan las unidades de
suministro de potencia programables de las fuentes individuales.
Otras características y realizaciones ventajosas
del dispositivo y método según la presente invención se describirán
a continuación y se indican en las reivindicaciones adjuntas
independientes.
El dispositivo y método según la invención pueden
tener una serie de utilizaciones, por ejemplo, en la disposición de
instalaciones de iluminación para utilizar doméstica, industrial o
profesional. Un sistema de este tipo permite al usuario definir las
características de iluminación deseadas y mantenerlas en caso de
variación de las condiciones externas. Una utilización especialmente
interesante del sistema se encuentra en el sector de museos y
exposiciones en el que las condiciones de iluminación óptima, no
solamente en términos de intensidad sino también y en especial con
respecto a la temperatura correspondiente al color de la luz
utilizada, pueden ser escogidas y mantenidas utilizando dicho
sistema.
La presente invención se comprenderá mejor
haciendo referencia a la descripción y dibujos adjuntos que muestran
una realización práctica no limitativa de la invención. De manera
específica, en los dibujos:
la figura 1 muestra las curvas de igualdad de
color del sistema colorimétrico X, Y, Z CIE 1931;
la figura 2 muestra el diagrama de cromaticidad
x-y del sistema colorimétrico XYZ CIE 1931;
la figura 3 muestra la suma de dos colores en un
diagrama de cromaticidad x-y;
la figura 4 muestra un ejemplo de compensación de
luz ambiente por medio de la luz producida por un dispositivo según
la invención en un diagrama de cromaticidad x-y;
la figura 5A muestra un diagrama de bloques del
dispositivo según la invención;
la figura 5B muestra un diagrama de flujo del
algoritmo de realimentación en una posible realización;
las figuras 6A y 6B muestran un espectro de
emisión de una lámpara de halógeno con reflector dicroico y filtro
rojo a diferentes niveles de suministro de potencia de la lámpara y
los puntos correspondientes del diagrama x-y;
las figuras 7A y 7B muestran un espectro de
emisión de una lámpara de halógeno con reflector dicroico y filtro
verde, a varios niveles de suministro de potencia y los puntos
correspondientes en el diagrama x-y;
las figuras 8A y 8B muestran el espectro de
emisión de una lámpara de halógeno con reflector dicroico y filtro
azul a diferentes niveles de suministro de potencia y
correspondientes puntos en el diagrama x-y;
las figuras 9A y 9B muestran el espectro de
emisión de una lámpara fluorescente roja a varios niveles de
suministro de potencia y los correspondientes puntos en el diagrama
x-y;
las figuras 10A y 10B muestran un espectro de
emisión de una lámpara fluorescente verde a diferentes niveles de
suministro de potencia y los diferentes puntos en el diagrama
x-y;
las figuras 11A y 11B muestran un espectro de
emisión de una lámpara fluorescente azul a varios niveles de
suministro de potencia y los puntos correspondientes en el diagrama
x-y;
las figuras 12A, 12B y 12C muestran el modelo de
flujo de lámparas de color rojo, verde y azul, respectivamente,
dependiendo de la potencia utilizada en la lámpara.
Tal como es conocido por las técnicas de
colorimetría, una vez definidas tres fuentes de luz con diferentes
características espectrales, se pueden obtener muchos colores por la
suma de dichas tres fuentes (es decir, por medio de síntesis
aditiva) calibrando de manera adecuada la intensidad de luz de cada
una de las tres fuentes (llamadas fuentes primarias). De acuerdo con
el sistema colorimétrico estándar XYZ CIE 1931, un color Q puede ser
obtenido por suma de tres estímulos imaginarios X, Y, Z, de la
manera siguiente:
Q = XX + YY +
ZZ
de manera que X, Y, Z son los
valores de tres estímulos definidos por las
fórmulas
X =
k\int^{\lambda}
P(\lambda)\overline{x}(\lambda)d\lambda
Y =
k\int^{\lambda}
P(\lambda)\overline{y}(\lambda)d\lambda
Z =
k\int^{\lambda}
P(\lambda)\overline{z}(\lambda)d\lambda
en las que P(\lambda) es
una componente monocromática a la longitud de onda \lambda del
estímulo con una distribución espectral
SPD{P(\lambda)d\lambda} y k es un factor de
estandarización que se puede asignar de manera arbitraria a
condición de que sea constante. Las funciones
\overline{x}((\lambda), \overline{y}(\lambda) y
\overline{z} (\lambda) son funciones de igualdad de color y su
progresión en el sistema colorimétrico estándar XYZ CIE 1931 se ha
mostrado en la figura
1.
De los valores X, Y, Z, es posible obtener las
llamadas coordenadas de cromaticidad x, y, z definidas por:
x = \frac{X}{X
+ Y +
Z}
y = \frac{Y}{X
+ Y +
Z}
z = \frac{Z}{X
+ Y +
Z}
utilizando la siguiente
relación
x + y + z =
1
De acuerdo con este sistema estándar, un color
determinado es representado en un diagrama x-y en el
que se han mostrado las coordenadas de cromaticidad antes
mencionadas. El diagrama x-y se ha mostrado en la
figura 2. En este diagrama, algunas características son útiles en la
descripción del sistema de acuerdo con la presente invención. En
particular, dados dos colores representados sobre el diagrama de
cromaticidad x-y por dos puntos S1, S2, la suma de
estos colores está representada por un punto S3 que está situado en
la línea recta que une los puntos S1 y S2. Además, de acuerdo con un
sistema estándar XYZ CIE 1931, el valor de tres estímulos Y de un
color corresponde a la luminosidad de la señal y, por lo tanto,
conociendo los valores de tres estímulos Y1 e Y2 de los dos colores
S1 y S2, es posible obtener, por medio de la ley aditividad de la
luminosidad, el valor de la luminosidad Y3 de la suma de los dos
colores S1, S2: Y3 = Y1 + Y2.
La figura 3 muestra la forma en la que se
determina la posición del color S3 obtenido a partir de la suma de
colores S1 y S2.
El punto S3 está dispuesto sobre la línea recta
que pasa por los puntos S1 y S2 y tiene coordenadas cromáticas x3,
y3 definidas por:
X_{3}=(\frac{Y_{1}}{Y_{1} +
Y_{2}})x_{1}+(\frac{Y_{2}}{Y_{1} + Y_{2}})\cdot
x_{2}
y_{3}=(\frac{Y_{1}}{Y_{1} +
Y_{2}})y_{1}+(\frac{Y_{2}}{Y_{1} + Y_{2}})\cdot
y_{2}
Los principios antes mencionados pueden ser
utilizados a efectos de obtener un sistema de iluminación con
espectro controlado, en el que el espectro de emisión de las fuentes
de luz artificial es controlado dependiendo, por ejemplo, de la
iluminación natural, a efectos de obtener una temperatura
correspondiente a color de la iluminación que es más o menos
constante e igual, con valores de tolerancias previamente definibles
en un valor determinado. El concepto se ha mostrado esquemáticamente
en la figura 4. El diagrama de cromaticidad x-y
muestra un primer punto SA que representa el color de la luz
ambiente. SS, por otra parte, indica el punto en el diagrama
x-y que representa la luz emitida por el sistema de
iluminación artificial. ST representa el punto cromaticidad que se
tiene que obtener mediante el sistema. En lo que respecta a lo
anterior, el punto ST es obtenido como suma de los dos puntos que
representan la fuente de luz natural (SA) y la fuente de luz
artificial (SS) y por lo tanto está situado en la línea que une
conjuntamente los dos puntos SA, SS.
Como resultado del dispositivo y el método según
la presente invención, es posible mantener una iluminación general,
definida por la suma de las dos fuentes SA, SS en el punto ST, al
controlar las características de emisión espectral de la fuente SS y
por lo tanto desplazando básicamente el punto SS en el diagrama
x-y cuando existe variación en la posición del punto
SA.
El dispositivo según la invención se ha mostrado
esquemáticamente, en forma de un diagrama de bloques, en la figura
5A. En la realización mostrada en este caso, el sistema tiene un
primer bloque (1) que comprende un conjunto de tres fuentes (R2, G2,
B2) que emiten luz roja, luz verde y luz azul, respectivamente. Las
fuentes de luz (R2, G2, B2) pueden ser de naturaleza variada, como
por ejemplo lámparas halógenas o lámparas fluorescentes. Se
describirán ejemplos de lámparas a continuación y se caracterizarán
por medio de los diagramas de emisión asociados.
Las fuentes de luz (R2, G2 y B2) emiten una luz
que se añade a la luz ambiente que se puede producir por la luz
natural y/o por otras fuentes de luz artificial. La luz resultante
es captada por un colorímetro, indicado de manera general por el
bloque (2), que comprende tres fotodetectores (F1, F2, F3) delante
de los cuales se han dispuesto tres filtros ópticos (R1, G1,
B1).
Las salidas de los tres fotodetectores (F1, F2,
F3) son enviadas a un bloque convertidor que se describirá de manera
más detallada a continuación y desde el cual se obtienen los valores
X, Y, Z de tres estímulos ("tristimulus") para la luz captada
por el sistema fotodetector, comprendiendo los filtros (R1, G1, B1)
y los fotodetectores (F1, F2, F3). De los valores de X, Y, Z, un
sistema de control representado por el bloque (3) determina los
valores de las coordenadas x-y en un diagrama de
cromaticidad. Estos valores están indicados por xS e yS en el
diagrama de bloques según la figura 5. El cálculo de las coordenadas
de cromaticidad se lleva a cabo, por ejemplo, con la ayuda de
software mediante un procesador. El procesador recibe también en su
entrada, con intermedio del interfaz de usuario (5), un par de
valores xi, yi que representan las coordenadas de cromaticidad del
punto del diagrama de cromaticidad x-y a obtener por
medio del dispositivo de iluminación. En otras palabras, las
coordenadas xi, yi indican la posición en la que el punto indicado
en el diagrama de la figura 4 por ST debe estar situado. Si las
coordenadas xS e yS difieren de las coordenadas xi, yi, ello
significa que la iluminación global (proporcionada por la suma de
luz ambiente y luz generada por las fuentes (R2, G2, B2)) no
corresponde al color deseado. Si esto ocurre, la unidad de control,
por medio de un algoritmo de realimentación representado
esquemáticamente por el bloque (6) y descrito más adelante de manera
más detallada, modifica las condiciones de suministro de potencia de
las fuentes (R2, G2, B2) a efectos de corregir las condiciones de
iluminación y llevar las coordenadas de cromaticidad xS e yS hacia
el valor determinado xi, yi. Esto se obtiene por medio del bloque de
control (7) que modifica las condiciones de suministro de potencia
de las fuentes de potencia (R2, G2, B2).
El algoritmo de realimentación puede ser
configurado de forma variable. De modo general, es posible utilizar
cualquier algoritmo capaz de generar un parámetro de control que,
dependiendo de las coordenadas de cromaticidad detectadas, corrige
las coordenadas de cromaticidad de la fuente formada de modo global
por las tres fuentes (R2, G2, B2) a efectos de obtener las
coordenadas de cromaticidad previamente definidas.
La figura 6 muestra, en forma de diagrama de
flujo, un algoritmo especialmente simple para obtener esta
función.
En base a los valores determinados xi, yi y un
valor de tolerancia (t), que representa el error máximo permisible
entre las coordenadas de cromaticidad determinadas y las coordenadas
medidas, el algoritmo lleva a cabo las siguientes etapas:
Comprobación de la coordenada x:
Si la diferencia, en términos de valor absoluto,
entre xi y xs es mayor que la tolerancia t, se lleva a cabo una
comprobación sobre si el valor de xS es superior que el valor xi. Si
lo es (y si la potencia con la que suministra la fuente (R2) no es
igual al valor máximo), el valor de suministro de potencia de la
fuente de luz roja (R2), y por lo tanto el flujo luminoso
proporcionado por esta fuente, es incrementado en una cantidad
predefinida (\DeltaR2). Por otra parte, si el valor del suministro
de potencia de la luz roja (R2) se encuentra ya en su valor máximo,
el suministro de potencia de la fuente de luz azul (B2), y por lo
tanto el flujo luminoso generado por esta fuente, se reduce en una
cantidad predefinida (\DeltaB2).
Si el valor de xS es superior o igual a xi, el
suministro de potencia de la fuente de luz azul (B2) se incrementa.
Si este último se encuentra ya en su valor máximo, el suministro de
potencia de la fuente de luz roja (R2) se reduce.
Comprobación de la coordenada y
Si la diferencia, en términos de valor absoluto,
entre las coordenadas yS e yi es superior a la tolerancia t, el
suministro de potencia de la lámpara verde (G2) se reduce si yS es
superior o igual a yi; el suministro de potencia de la fuente de luz
verde (G2) se incrementa si yS es menor que yi.
El algoritmo de realimentación es llevado a cabo
a intervalos de tiempo determinados de manera que las
características de emisión de las fuentes (R2, G2, B2) se adaptan
constantemente a efectos de mantener las coordenadas de cromaticidad
de la iluminación general en la zona del valor predeterminado, con
la tolerancia t.
Si los filtros ópticos situados por delante de
los fotodetectores deben tener una transmitancia
Ti(\lambda) (siendo i = x, y, z para los tres filtros) y
los fotodetectores deben tener una respuesta espectral
s(\lambda) tal que
Tx(\lambda)=\frac{\overline{x}(\lambda)}{s(\lambda)}
Ty(\lambda)=\frac{\overline{y}(\lambda)}{s(\lambda)}
Tz(\lambda)=\frac{\overline{z}(\lambda)}{s(\lambda)}
a la salida de los tres
fotodetectores, habría los tres valores antes mencionados de
estímulo triple ("tristimulus") X, Y, Z. No obstante, dado que
los filtros y los fotodetectores que se encuentran a disposición
comercialmente no satisfacen las condiciones antes mencionadas, las
salidas de los tres fotodetectores (F1, F2, F3) corresponderán a
valores de estímulo triple en un sistema que es distinto del sistema
estándar XYZ (indicado de manera genérica UVW en la figura 5). Por
medio de calibrado adecuado de los fotodetectores, es posible
determinar la matriz que convierte los valores de estímulo triple en
el sistema genérico UVW al sistema
XYZ.
Utilizando los siguientes componentes:
- tres fotodetectores Texas, modelo TSL 230;
- un filtro óptico Kodak Wratten Nº 29, como
filtro (R1),
- un filtro óptico Kodak Wratten Nº 58, como
filtro (G1), y
- un filtro óptico Kodak Wratten Nº 46, como
filtro (B2)
la matriz de transformación obtenida es la
siguiente:
El bloque de conversión, indicado por el numeral
(8) en figura 5, lleva a cabo la conversión del sistema UVW al
sistema XYZ por medio de la matriz antes mencionada. Evidentemente,
los coeficientes de cambio de la matriz dependen en el sistema
filtro/fotodetector utilizado.
El bloque (3) puede también ser programado a
efectos de llevar a cabo el cálculo de la temperatura de color
correlacionada (Tc) de la luz obtenida, por ejemplo, implementando,
con la utilización de software, uno de los métodos para la
determinación de la temperatura de color correlacionada, tal como el
método Robertson.
Al variar el suministro de potencia de las
fuentes de potencia individuales, se varían tanto el flujo luminoso
de dichas fuentes como las características cromáticas de la luz
emitida. El sistema lo tiene en cuenta por medio del algoritmo de
realimentación. El efecto de la variación de las coordenadas de
cromaticidad de la luz emitida por las fuentes individuales como
función de la potencia utilizada se ilustra por los diagramas de las
figuras 6-12, en las que las figuras 6 a 8 se
refieren a lámparas halógenas con un reflector dicroico y filtro
paso banda, mientras que las figuras 9 a 12 se refieren a lámparas
fluorescentes.
La figura 6A muestra el espectro de emisión de
una lámpara halógena (modelo Osram Decostar Titan 46870FL fabricada
por OSRAM, Alemania) equipada de un filtro paso banda centrado en el
rojo. Las cinco curvas se refieren a diferentes niveles de consumo
de potencia y, más particularmente, a los niveles de potencia de 28,
34, 40, 45 y 50 vatios (siendo 50 vatios la potencia nominal de
lámpara). La figura 6B muestra los cinco puntos correspondientes en
el diagrama de cromaticidad x-y del sistema estándar
XYZ CIE 1931. Es evidente que, al variar el suministro de potencia
de la lámpara, varía la posición de sus coordenadas de cromaticidad
y esencialmente la temperatura de color de la luz emitida.
Se observa un comportamiento similar para la
misma lámpara dotada de un filtro paso banda centrado en el verde
(figuras 7A y 7B) y un filtro paso banda centrado en el azul
(figuras 8A, 8B). Los niveles de potencia correspondientes de
diferentes mediciones llevadas a cabo se muestran en los
diagramas.
Las figuras 9A y 9B muestran el espectro de
emisión y el diagrama de cromaticidad x-y de una
lámpara fluorescente tubular, de color rojo, modelo Osram L58W/60,
con una potencia nominal de 60 vatios. El gráfico y los puntos en el
diagrama cromático se obtienen para los niveles de potencia de 6,
11, 17, 23, 29, 35, 40, 46, 52 y 58 vatios.
Las figuras 10A y 10B muestran el espectro de
emisión y el diagrama de cromaticidad para una lámpara fluorescente
tubular de color verde, modelo Osram L58W/66, para niveles de
suministro de potencia variables de 17, 23, 29, 35, 40, 46, 52 y 58
vatios.
Las figuras 11A y 11B muestran el espectro de
emisión y el diagrama de cromaticidad para una lámpara fluorescente
tubular de color azul, modelo L58X/66, para los niveles de potencia
23, 29, 35, 40, 46, 52 y 58 vatios.
Para las tres lámparas fluorescentes, las figuras
12A, 12B y 12C muestran la progresión del flujo luminoso (% a lo
largo de la ordenada) como función de la potencia utilizada (W a lo
largo de la abscisa).
Se puede apreciar claramente de los diagramas
mostrados en las figuras 6 a 11 que, al variar el suministro de
potencia de las lámparas individuales (tanto si son lámparas
halógenas filtradas como lámparas fluorescentes de color), las
coordenadas de cromaticidad de la luz emitida varían. Al aplicar de
manera adecuada, del modo que se ha descrito anteriormente, el
algoritmo de realimentación, es posible por lo tanto desplazar el
punto del espectro de luz ambiente en el diagrama
x-y a efectos de posicionarlo en el punto deseado,
teniendo en cuenta el desplazamiento del punto de emisión de las
fuentes individuales en el diagrama x-y cuando
existe variación en la potencia utilizada.
Claims (21)
1. Dispositivo de iluminación, que comprende:
- una serie de fuentes luminosas (R2, G2, B2) con
espectros variados de emisión de luz;
- medios de fotodetección (F1, R1, F2, G1, F3,
B1) para determinar como mínimo una característica del espectro
ambiente;
- medios de realimentación (3) para comparar
dicha característica o características del espectro ambiente con una
característica correspondiente de un espectro preconfigurado y para
modificar la emisión de una o varias de dichas fuentes de luz a
efectos de hacer mínima la diferencia entre la característica del
espectro ambiente detectado y la característica del espectro
preconfigurado,
caracterizado porque dichos medios de
fotodetección están adaptados para determinar las coordenadas de
cromaticidad (x-y) en un diagrama de cromaticidad de
dicho espectro ambiente y porque dichos medios de realimentación
están adaptados para modificar las coordenadas de cromaticidad de la
luz generada por dicha serie de fuentes luminosas, a efectos de
minimizar las diferencias entre las coordenadas de cromaticidad del
espectro ambiente y las correspondientes coordenadas de cromaticidad
de dicho espectro preconfigurado.
2. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el
que dicha serie de fuentes luminosas comprende como mínimo tres
fuentes independientes (R2, G2, B2) que tienen diferentes espectros
de emisión de luz.
3. Dispositivo, según la reivindicación 2, en el
que dichas tres fuentes luminosas (R2, G2, B2) tienen espectros de
emisión centrados, respectivamente, en el rojo, verde y azul.
4. Dispositivo, según la reivindicación 2 ó 3, en
el que dicha serie de fuentes luminosas (R2, G2, B2) comprenden como
mínimo una cuarta fuente luminosa de color blanco.
5. Dispositivo, según una o varias de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha serie de fuentes
luminosas (R2, G2, B2) comprende lámparas de halógeno equipadas con
correspondientes dispositivos selectivos para el espectro de luz
centrado en diferentes bandas espectrales.
6. Dispositivo, según una o varias de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha serie de fuentes
luminosas (R2, G2, B2) comprende lámparas fluorescentes centradas en
diferentes bandas espectrales.
7. Dispositivo, según una o varias de las
reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios de
fotodetección (F1, R1, F2, G1, F3, B1) comprenden una serie de
fotodetectores (F1, F2, F3) asociados con correspondientes
dispositivos selectivos (R1, G1, B1) para el espectro de luz.
8. Dispositivo, según la reivindicación 7, que
comprende una serie de dispositivos selectivos (R1, G1, B1) para el
espectro de luz, que consisten en un número igual al número de
fuentes de luz (R2, G2, B2) simultáneamente en funcionamiento.
9. Dispositivo, según la reivindicación 8, en el
que dichos dispositivos selectivos (R1, G1, B1) para el espectro de
luz que está asociado con dichos fotodetectores (F1, F2, F3) están
centrados en las bandas de emisión de dichas fuentes.
10. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el
que dichos medios de fotodetección están adaptados para determinar
las coordenadas de cromaticidad del espectro ambiente en el sistema
XYZ CIE 1931.
11. Dispositivo, según las reivindicaciones 9 y
10, en el que el producto de la sensibilidad de dichos
fotodetectores (F1, F2, F3) y la transmitancia de los dispositivos
selectivos respectivos (R1, G1, B1) para el espectro luminoso
definen funciones de igualdad de color de un conjunto imaginario de
tres valores de estímulo triple ("tristimulus") y en el que se
disponen medios para convertir los valores de estímulo triple de
dicho conjunto imaginario de tres valores en valores de estímulo
triple del sistema XYZ CIE 1931.
12. Dispositivo, según una o varias de las
reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios de
realimentación (3) comprenden un algoritmo (6) implementado por
medio de un programa en un procesador.
13. Dispositivo, según la reivindicación 12, en
el que dicho algoritmo está adaptado para determinar las diferencias
entre cada coordenada de cromaticidad del espectro ambiente y las
coordenadas de cromaticidad correspondientes de dicho espectro
preconfigurado, en base a dicha diferencia, para modificar las
condiciones de suministro de potencia de una o varias de dichas
fuentes de luz (R2, G2, B2) a efectos de minimizar dicha
diferencia.
14. Método para controlar como mínimo una
característica de un espectro de luz ambiente que incluye las
siguientes etapas:
- disponer una serie de fuentes de luz (R2, G2,
B2) con diferentes espectros de emisión de luz;
- determinar como mínimo una característica del
espectro ambiente;
- comparar dicha característica o características
del espectro ambiente con una característica correspondiente de un
espectro previamente configurado;
- modificar la emisión de una o varias de dichas
fuentes de luz (R2, G2, B2) de manera de minimizar la diferencia
entre la característica del espectro ambiente detectado y la
característica del espectro preconfigurado; caracterizado
porque dicha característica del espectro ambiente y dicha
característica del espectro preconfigurado consisten en las
respectivas coordenadas de cromaticidad (x, y) en un diagrama de
cromaticidad y porque las coordenadas de cromaticidad de la luz
generada por una o varias de dichas fuentes de luz son modificadas a
efectos de minimizar la diferencia entre las coordenadas de
cromaticidad del espectro ambiente y las correspondientes
coordenadas de cromaticidad de dicho espectro preconfigurado.
15. Método, según la reivindicación 14, en el que
dichas fuentes de luz (R2, G2, B2) son como mínimo tres.
16. Método, según la reivindicación 14 ó 15, que
comprende las siguientes etapas:
- determinar dos coordenadas de cromaticidad del
espectro ambiente en un diagrama de cromaticidad;
- comprobar si la diferencia entre cada una de
dichas coordenadas de cromaticidad del espectro ambiente y una
coordenada correspondiente de dicho espectro preconfigurado supera
un valor umbral predefinido;
- si como mínimo una de dichas diferencias supera
dicho valor de umbral, modificando las condiciones de emisión de
como mínimo una de las fuentes a efectos de minimizar la mencionada
diferencia.
17. Método, según una o varias de las
reivindicaciones 14 a 16, en el que se utilizan como mínimo tres
fuentes de luz (R2, G2, B2) con diferentes bandas espectrales.
18. Método, según la reivindicación 17, en el que
dichas fuentes de luz (R2, G2, B2) tienen bandas espectrales
centradas en los colores rojo, verde y azul, respectivamente.
19. Método, según una o varias de las
reivindicaciones 14 a 18, en el que se utiliza una fuente de luz
auxiliar de color blanco, siendo su intensidad de emisión modificada
dependiendo de la luminosidad general requerida.
20. Método, según una o varias de las
reivindicaciones 14 a 19, en el que dichas coordenadas de
cromaticidad son las coordenadas de cromaticidad del sistema
colorimétrico XYZ CIE 1931.
21. Método, según la reivindicación 20, en el que
las coordenadas de cromaticidad del espectro ambiente son
determinadas por medio de un conjunto de tres fotodetectores (F1,
F2, F3) asociados con respectivos dispositivos selectivos (R1, G1,
B1) para el espectro de luz, poseyendo cada fotodetector una
sensibilidad y teniendo el filtro óptico correspondiente una
transmitancia tal que los tres productos de la sensibilidad del
fotodetector por la transmitancia del dispositivo selectivo asociado
para el espectro de la luz definen un conjunto de tres funciones de
igualdad del color de un conjunto imaginario de tres valores de
estímulo triple, y en el que los valores de estímulo triple
determinados por dichos fotodetectores en dicho conjunto imaginario
de tres valores de estímulo triple son convertidos en los
correspondientes valores de estímulo triple del sistema XYZ CIE 1931
a efectos de calcular las coordenadas de cromaticidad.
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|---|---|---|---|---|
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| US6576881B2 (en) * | 2001-04-06 | 2003-06-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method and system for controlling a light source |
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| CN1853091A (zh) * | 2003-09-19 | 2006-10-25 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 在固态照明系统中用于色温控制的硅绝缘体光电二极管光学监测系统 |
| WO2007042984A1 (en) * | 2005-10-13 | 2007-04-19 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method and system for variable color lighting |
| FR2915797A1 (fr) * | 2007-05-04 | 2008-11-07 | Thales Sa | Dispositif et procede de calibration d'une source lumineuse. |
| WO2009044330A1 (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-09 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Lighting system, and method and computer program for controlling the lighting system |
| US8412359B2 (en) | 2007-11-06 | 2013-04-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Light control system and method for automatically rendering a lighting scene |
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| JPH0765963A (ja) * | 1993-08-25 | 1995-03-10 | Shimizu Corp | 自然光再現システム |
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