ES2536083T3 - Métodos de asignación de potencia para dispositivos de iluminación que tienen múltiples espectros fuente, y aparatos que emplean los mismos - Google Patents

Métodos de asignación de potencia para dispositivos de iluminación que tienen múltiples espectros fuente, y aparatos que emplean los mismos Download PDF

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Abstract

Un aparato, que comprende: una unidad (100) de iluminación que comprende al menos una primera fuente (104A) de luz para generar primera radiación que tiene un primer espectro y al menos una segunda fuente (104B) de luz para generar segunda radiación que tiene un segundo espectro diferente del primer espectro, en el que la unidad (110) de iluminación tiene una máxima capacidad de manejo de potencia; y al menos un controlador (102) configurado para asignar una primera potencia de operación para la al menos una primera fuente (104A) de luz y una segunda potencia de operación para la al menos una segunda fuente (104B) de luz caracterizado por que el aparato está configurado de manera que una máxima potencia de operación disponible para cada una de la al menos una primera fuente (104A) de luz y la al menos una segunda fuente (104B) de luz es igual a la máxima capacidad de manejo de potencia de la unidad (100) de iluminación, estando configurado adicionalmente el al menos un controlador (102) para redistribuir potencias de operación prescritas para la al menos una primera y segunda fuentes (104A; 104B) de luz en respuesta a un comando de iluminación dado en el cual la suma de las potencias de operación no sobrepasa la máxima capacidad de manejo de potencia de la unidad (100) de iluminación.

Description

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En diversas implementaciones, un procesador o controlador puede asociarse con uno o más medios de almacenamiento (denominados genéricamente en el presente documento como "memoria", por ejemplo, memoria informática volátil y no volátil tal como RAM, PROM, EPROM y EEPROM, discos flexibles, discos compactos, discos ópticos, cinta magnética, etc.). En algunas implementaciones, el medio de almacenamiento puede codificarse con uno o más programas que, cuando se ejecutan en uno o más procesadores y/o controladores, realizan al menos algunas de las funciones analizadas en el presente documento. Diversos medios de almacenamiento pueden fijarse en un procesador o controlador o pueden ser transportables, de manera que el uno o más programas almacenados en los mismos pueden cargarse en un procesador o controlador para implementar diversos aspectos de la presente divulgación analizada en el presente documento. Los términos "programa" o la expresión "programa informático" se usan 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 usa en el presente documento para referirse a un dispositivo (por ejemplo, una fuente de luz en general, una unidad o aplique de iluminación, un controlador o procesador asociado con una o más fuentes de luz o unidades de iluminación, otros dispositivos no relacionados con iluminación, etc.) que está configurado para recibir información (por ejemplo, datos) pretendida para múltiples dispositivos, incluyéndose a sí mismo, y para responder de manera selectiva a información particular pretendida para él. El término "direccionable" se usa a menudo en relación con un entorno en red (o una "red", analizada adicionalmente a continuación), en la que múltiples dispositivos están acoplados juntos mediante 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 u otros dispositivos más acoplados a la red (por ejemplo, en una relación maestro/esclavo). En otra implementación, un entorno en red puede incluir uno o más controladores especializados que están configurados para controlar uno o más de los dispositivos acoplados a la red. En general, múltiples dispositivos acoplados a la red cada uno puede tener acceso a datos que están presentes en el medio o medios de comunicaciones; sin embargo, un dispositivo dado puede ser "direccionable" en que está configurado para intercambiar de manera selectiva datos con (es decir, recibir datos desde y/o transmitir datos a) la red, basándose, por ejemplo, en uno o más identificadores particulares (por ejemplo, "direcciones") asignados a él.
El término "red" como se usa en el presente documento se refiere a cualquier interconexión de dos o más dispositivos (incluyendo controladores o procesadores) que facilita el transporte de información (por ejemplo para el control de dispositivo, almacenamiento de datos, intercambio de datos, etc.) entre cualquiera de dos o más dispositivos y/o entre múltiples dispositivos acoplados a la red. Como debería apreciarse fácilmente, diversas implementaciones de redes adecuadas para interconectar múltiples dispositivos pueden incluir cualquiera de una diversidad de topologías de red y emplear cualquiera de una diversidad de protocolos de comunicación. Adicionalmente, en diversas redes de acuerdo con la presente divulgación, una conexión cualquiera entre dos dispositivos puede representar una conexión especializada entre los dos sistemas, o como alternativa una conexión no especializada. Además de llevar información pretendida para los dos dispositivos, una conexión no especializada de este tipo puede llevar información no necesariamente pretendida para cualquiera de los dos dispositivos (por ejemplo, una conexión de red abierta). Adicionalmente, debería apreciarse fácilmente que diversas redes de dispositivos como se analizan en el presente documento pueden emplear uno o más enlaces inalámbricos, de alambre/cable y/o de fibra óptica para facilitar el transporte de información a través de toda la red.
La expresión "interfaz de usuario" como se usa en el presente documento se refiere a una interfaz entre un usuario u operador humano y uno o más dispositivos que posibilitan la comunicación entre el usuario y el dispositivo o dispositivos. Ejemplos de interfaces de usuario que pueden emplearse en diversas implementaciones de la presente divulgación incluyen, pero sin limitación, interruptores, potenciómetros, botones, diales, deslizadores, un ratón, teclado, teclado numérico, diversos tipos de controladores de juegos (por ejemplo, palancas de mando), bolas de mando, pantallas de visualización, diversos tipos de interfaces de usuario gráficas (GUI), pantallas táctiles, micrófonos y otros tipos de sensores que pueden recibir alguna forma de estímulos generados por el humano y generar una señal en respuesta a los mismos.
Las siguientes patentes y solicitudes de patentes se incorporan por la presente en el presente documento por referencia:
Patente de Estados Unidos Nº 6.016.038, expedida el 18 de enero del 2000, titulada "Multicolored LED Lighting Method and Apparatus;"
Patente de Estados Unidos Nº 6.211.626, expedida el 3 de abril de 2001 a Lys et al, titulada "Illumination Components",
Patente de Estados Unidos Nº 6.608.453, expedida el 19 de agosto de 2003; titulada "Methods and Apparatus for Controlling Devices in a Networked Lighting System;"
Patente de Estados Unidos Nº 6.548.967, expedida el 15 de abril de 2003, titulada "Universal Lighting Network Methods and Systems;"
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Patente de Estados Unidos Nº 6.717.376, expedida el 6 de abril de 2004, titulada "Methods and Apparatus for Controlling Devices in a Networked Lighting System;"
Patente de Estados Unidos Nº 6.965.205, expedida el 15 de noviembre de 2005, titulada "Light Emitting Diode Based Products;"
Patente de Estados Unidos Nº 6.967.448, expedida el 22 de noviembre de 2005, titulada "Methods and Apparatus for Controlling Illumination;"
Patente de Estados Unidos Nº 6.975.079, expedida el 13 de diciembre de 2005, titulada "Systems and Methods for Controlling Illumination Sources;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 09/886.958, presentada el 21 de junio de 2001, titulada Method and Apparatus for Controlling a Lighting System in Response to an Audio Input;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 10/078.221, presentada el 19 de febrero de 2002, titulada "Systems and Methods for Programming Illumination Devices;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 09/344.699, presentada el 25 de junio de 1999, titulada "Method for Software Driven Generation of Multiple Simultaneous High Speed Pulse Width Modulated Signals;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 09/805.368, presentada el 13 de marzo de 2001, titulada "Light-Emitting Diode Based Products;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 09/716.819, presentada el 20 de noviembre del 2000, titulada "Systems and Methods for Generating and Modulating Illumination Conditions;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 09/675.419, presentada el 29 de septiembre del 2000, titulada "Systems and Methods for Calibrating Light Output by Light-Emitting Diodes;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 09/870.418, presentada el 30 de mayo de 2001, titulada "A Method and Apparatus for Authoring and Playing Back Lighting Sequences;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 10/045.604, presentada el 27 de marzo de 2003, titulada "Systems and Methods for Digital Entertainment;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 09/989.677, presentada el 20 de noviembre de 2001 titulada "Information Systems;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 10/163.085, presentada el 5 de junio de 2002, titulada "Systems and Methods for Controlling Programmable Lighting Systems;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 10/245.788, presentada el 17 de septiembre de 2002, titulada "Methods and Apparatus for Generating and Modulating White Light Illumination Conditions;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 10/325.635, presentada el 19 de diciembre de 2002, titulada "Controlled Lighting Methods and Apparatus;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 10/360.594, presentada el 6 de febrero de 2003, titulada "Controlled Lighting Methods and Apparatus;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 10/435.687, presentada el 9 de mayo de 2003, titulada "Methods and Apparatus for Providing Power to Lighting Devices;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 10/828.933, presentada el 21 de abril de 2004, titulada "Tile Lighting Methods and Systems;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 10/839.765, presentada el 5 de mayo de 2004, titulada "Lighting Methods and Systems;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 11/010.840, presentada el 13 de diciembre de 2004, titulada "Thermal Management Methods and Apparatus for Lighting Devices;"
Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de Serie 11/079.904, presentada el 14 de marzo de 2005, titulada "LED Power Control Methods and Apparatus;"
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114, y el procesador está programado para aplicar los respectivos valores de calibración a las señales de control (comandos) para las fuentes de luz correspondientes para generar las intensidades calibradas.
En un aspecto de esta realización, uno o más valores de calibración pueden determinarse una vez (por ejemplo, durante una fase de fabricación/prueba de la unidad de iluminación) y almacenarse en la memoria 114 para uso mediante el procesador 102. En otro aspecto, el procesador 102 puede configurarse para obtener uno o más valores de calibración dinámicamente (por ejemplo. de tiempo a tiempo) con la ayuda de uno o más fotosensores, por ejemplo. En diversas realizaciones, el fotosensor o fotosensores puede ser uno o más componentes externos acoplados a la unidad de iluminación, o como alternativa pueden integrarse como parte de la propia unidad de iluminación. Un fotosensor es un ejemplo de una fuente de señal que puede integrarse o asociarse de otra manera con la unidad 100 de iluminación, y monitorizarse mediante el procesador 102 en relación con la operación de la unidad de iluminación. Otros ejemplos de tales fuentes de señal se analizan adicionalmente a continuación, en relación con la fuente 124 de señal mostrada en la Figura 1.
Un método ejemplar que puede implementarse mediante el procesador 102 para obtener uno o más valores de calibración incluye aplicar una señal de control de referencia a una fuente de luz (por ejemplo, que corresponde a máxima potencia radiante de salida), y medir (por ejemplo, mediante uno o más fotosensores) una intensidad de radiación (por ejemplo, potencia radiante que cae en el fotosensor) generada por lo tanto mediante la fuente de luz. El procesador puede programarse para a continuación realizar una comparación de la intensidad medida y al menos un valor de referencia (por ejemplo, que representa una intensidad que se esperaría nominalmente en respuesta a la señal de control de referencia). Basándose en una comparación de este tipo, el procesador puede determinar uno o más valores de calibración (por ejemplo, factores de escala) para la fuente de luz. En particular, el procesador puede obtener un valor de calibración de manera que, cuando se aplica a la señal de control de referencia, la fuente de luz emite radiación que tiene una intensidad que corresponde al valor de referencia (es decir, una intensidad "esperada", por ejemplo, potencia radiante esperada en lúmenes).
En diversos aspectos, un valor de calibración puede obtenerse para un intervalo completo de intensidades de señal/salida de control para una fuente de luz dada. Como alternativa, pueden obtenerse múltiples valores de calibración para una fuente de luz dada (es decir, puede obtenerse un número de "muestras" de valores de calibración) que se aplican respectivamente a través de diferentes intervalos de intensidad de señal/salida de control, para aproximar una función de calibración no lineal de una manera lineal a nivel de pieza.
En otro aspecto, también como se muestra en la Figura 1, la unidad 100 de iluminación opcionalmente puede incluir una o más interfaces 118 de usuario que se proporcionan para facilitar cualquiera de un número de ajustes o funciones seleccionables por usuario (por ejemplo, controlar en general la salida de luz de la unidad 100 de iluminación, cambiar y/o seleccionar diversos efectos de iluminación pre-programados para generarse mediante la unidad de iluminación, cambiar y/o seleccionar diversos parámetros de efectos de iluminación seleccionados, establecer identificadores particulares tales como direcciones o números de serie para la unidad de iluminación, etc.). En diversas realizaciones, la comunicación entre la interfaz 118 de usuario y la unidad de iluminación puede conseguirse a través de un alambre o cable, o transmisión inalámbrica.
En una implementación, el procesador 102 de la unidad de iluminación monitoriza la interfaz 118 de usuario y controla una o más de las fuentes 104A, 104B, 104C y 104D de luz basándose al menos en parte en una operación del usuario de la interfaz. Por ejemplo, el procesador 102 puede configurarse para responder a la operación de la interfaz de usuario originando una o más señales de control para controlar una o más de las fuentes de luz. Como alternativa, el procesador 102 puede configurarse para responder seleccionando una o más señales de control preprogramadas almacenadas en memoria, modificar señales de control generadas ejecutando un programa de iluminación, seleccionar y ejecutar un nuevo programa de iluminación desde la memoria o afectar de otra manera la radiación generada mediante una o más de las fuentes de luz.
En particular, en una implementación, la interfaz 118 de usuario puede constituir uno o más interruptores (por ejemplo, un interruptor de pared convencional) que interrumpe potencia al procesador 102. En un aspecto de esta implementación, el procesador 102 está configurado para monitorizar la potencia como se controla mediante la interfaz de usuario, y a su vez controlar una o más de las fuentes de luz basándose al menos en parte en una dirección de una interrupción de potencia producida mediante la operación de la interfaz de usuario. Como se ha analizado anteriormente, el procesador puede configurarse particularmente para responder a una duración predeterminada de una interrupción de potencia seleccionando, por ejemplo, una o más señales de control preprogramadas almacenadas en memoria, modificar señales de control generadas ejecutando un programa de iluminación, seleccionar y ejecutar un nuevo programa de iluminación desde memoria, o afectar de otra manera la radiación generada mediante una o más de las fuentes de luz.
La Figura 1 ilustra también que la unidad 100 de iluminación puede configurarse para recibir una o más señales 112 desde una o más otras fuentes 124 de señal. En una implementación, el procesador 102 de la unidad de iluminación puede usar la señal o señales 122, en solitario o en combinación con otras señales de control (por ejemplo, señales generadas ejecutando un programa de iluminación, una o más salidas desde una interfaz de usuario, etc.), para
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memoria y cantidad de procesamiento limitadas (por ejemplo, un procesador de este tipo puede emplearse por razones de ahorro de espacio y/o ahorro de costes). En esta realización, una aproximación lineal a nivel de pieza compara en primer lugar los valores de los dos comandos de canal individuales de un comando de iluminación entrante para determinar el mínimo valor (Mín_In) y el máximo valor (Máx_In), y asigna cuatro posibles intervalos para el mínimo valor de acuerdo con:
1) 0 <Mín_In < 1/4(Máx_In)
2) 1/4(Máx_In) < Mín_In < 1/2(Máx_In)
3) 1/2(Máx_In) < Mín_In < 3/4(Máx_In)
4) 3/4(Máx_In) <Mín_In <Máx_In.
Basándose en el intervalo en el que cae el valor Mín_In, se obtiene un comando de canal modificado correspondiente para el canal con el mínimo valor, es decir, Mín_Out, como sigue:
1) Mín_out = (4/5)Mín_In
2) Mín_Out = (1/5)Máx_In + (8/15)(Mín_In - (1/4)Máx_In)
3) Mín_Out = (1/3)Máx_In + (8/21)(Mín_In - (1/2)Máx_In)
4) Mín_Out = (3/7)Máx_In + (2/7)(Mín_In - (3/4)Máx_In).
Un comando de canal modificado para el canal con el máximo valor, es decir, Máx_Out, se determina a continuación de acuerdo con:
Máx_Out = Máx_In - Mín_Out
Un problema que puede surgir en relación con controlar potencia para una o más fuentes de luz de una unidad de iluminación se refiere a una relación no lineal entre la potencia de operación de una fuente de luz dada y un brillo percibido correspondiente de la luz generada mediante la fuente de luz. Una relación no lineal de este tipo entre la potencia de operación y brillo recibido se analiza en detalle en la Patente de Estados Unidos Nº 6.975.079, expedida el 13 de diciembre de 2005, titulada "Systems and Methods for Controlling Illumination Sources", incorporada por la presente por referencia. Por ejemplo, el brillo percibido de luz generada cambia típicamente más drásticamente con cambios en la potencia de salida radiante a niveles de potencia relativamente bajos, mientras que los cambios en la potencia de salida radiante a niveles de potencia relativamente superiores dan como resultado típicamente un cambio un poco menos pronunciado en el brillo percibido. Por consiguiente, dependiendo de la resolución de los comandos de iluminación entrantes, los cambios en la potencia a niveles de potencia de salida radiante relativamente bajos en algunos casos pueden producir que se perciba "parpadeo" (por ejemplo, cambios bruscos percibidos) en el brillo de la luz generada.
En vista de lo anterior, de acuerdo con una realización de la presente divulgación, pueden modificarse los comandos de iluminación entrante para compensar al menos en parte una relación no lineal de este tipo entre cambios en la potencia de operación y cambios correspondientes en el brillo percibido. En diversos aspectos de esta realización, uno o más de los comandos de canal individuales de un comando de iluminación entrante puede modificarse de acuerdo con algún mapeo no lineal (por ejemplo, una función exponencial que tiene una pendiente inferior para potencias relativamente inferiores y una pendiente superior para potencias relativamente superiores), y a continuación posteriormente modificarse de nuevo para implementar cualquiera de las técnicas de asignación de potencia desveladas en el presente documento.
Para implementar compensación no lineal, de acuerdo con una realización pueden modificarse los comandos de iluminación para proporcionar una resolución superior global en potencias de canal prescritas, que pueden a continuación aprovecharse particularmente en potencias de operación relativamente inferiores para compensar una percepción más precisa de cambios de brillo con cambios de potencia a niveles de potencia inferiores. Por ejemplo, considérense los comandos de iluminación entrantes en los que cada comando de canal individual se codifica como una palabra de datos de 8 bits, de manera que la potencia de operación de cualquier canal dado puede especificarse en 28 = 256 incrementos de 0 a 255 (correspondiendo a del 0 al 100 %). De acuerdo con una realización, los comandos entrantes se mapean a un formato de datos que emplea un mayor número de bits de datos por canal. Por ejemplo, para un comando de iluminación entrante en un formato de 8 bits por canal, pueden mapearse los comandos a un formato usando más de 8 bits por canal (por ejemplo, 10, 12, 14, 16, etc.). Mapeando a un formato de datos que emplea un mayor número de bits, puede realizarse mayor resolución.
Para demostrar este concepto, se considera un mapeo ejemplar de un formato de 8 bits a un formato de 14 bits. En el formato de 8 bits, como se ha indicado anteriormente, la resolución de control de potencia de operación desde cero a potencia de canal total se da en 256 incrementos, mientras que en el formato de 14 bits, la resolución de control de potencia de operación se da en 214 = 16.384 incrementos. En un mapeo "directo" o lineal de datos de 8 bits a datos de 14 bits, los datos del canal entrante en formato de 8 bits se "desplazan" para ocupar los ocho bits de orden superior de una palabra de datos de 14 bits (es decir, los datos de 8 bits entrantes para un canal pueden "desplazarse a la izquierda" en seis bits). Esto implica que un valor de "1" en una escala de 0 a 255 en un formato de datos de 8 bits se mapearía a un mínimo valor distinto de cero de "64" en una escala de 0 a 16.383 en el formato de
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