MX2011009906A - Metodo para control de iluminacion que tiene una funcion de incremento gradual en salida de luz. - Google Patents

Abstract

Un método para control de iluminación para mantener la producción de luz sustancialmente uniforme desde una fuente de luz LED durante un periodo de calentamiento. Una función de ciclo de trabajo de incremento gradual, incrementa gradualmente el ciclo de trabajo de una señal de salida de accionamiento de LED durante el periodo de calentamiento de la fuente de luz de LED.

Description

MÉTODO PARA CONTROL DE ILUMINACIÓN QUE TIENE UNA FUNCIÓN DE INCREMENTO GRADUAL EN SALIDA DE LUZ SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud corresponde a una continuación-en-parte (CIP) de la Solicitud de Patente de los E.U.A. Número de serie 11/875,083, presentada en octubre 19 2007, y que aquí se incorpora completamente por referencia.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en general a control de iluminación, y más particularmente a un método para control de iluminación que tiene una función incrementada gradual de producción de luz, para proporcionar una producción de luz sustancialmente uniforme durante un período de calentamiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se han identificado muchas desventajas en los sistemas de control de iluminación existentes que pueden resultar en un desempeño menor que lo deseado de un dispositivo de iluminación. Estas desventajas incluyen pero no están limitadas a variaciones de voltaje o tensión entre módulos de iluminación LED que resultan en una salida o producción de luz no uniforme. Estas variaciones de voltaje pueden resultar de la falta de uniformidad en la fabricación de los LEDs empleados en un dispositivo de iluminación.

Otra desventaja en los sistemas de control de iluminación existentes, es la incapacidad de los circuitos de iluminación para compensar los efectos de cambios de temperatura en las tensiones directas de LED tales como cambios requeridos en la tensión de accionamiento, provocados por un aumento en temperatura. En este aspecto, los sistemas de control de iluminación existentes no compensan los cambios de tensión directa inherentes como se ve por un controlador de salida sobre todo el intervalo de temperatura de operación del dispositivo de iluminación.

Además, como bien se conoce por aquellos con destreza en la técnica, la producción de luz de un LED es inversamente proporcional a la temperatura de unión del LED. Por lo tanto, cuando el LED primero se activa (es decir, arranque en frío) , la temperatura de unión es baja y la producción de luz es alta. Conforme aumenta la temperatura de unión, durante un período de calentamiento (que dura típicamente 30 minutos aproximados) , la producción de luz del LED disminuirá hasta que el LED alcanza una condición de estado estable. Una vez que se ha alcanzado la condición de estado estable, la temperatura de operación de la unión de LED permanecerá generalmente constante y de manera consecuente la producción de luz permanecerá generalmente constante durante el período de uso continuo.

El deterioro en la producción de luz de LED durante el período de calentamiento, puede ser tan grande como del 20%. Por lo tanto, la producción de luz de LED durante el período de calentamiento generalmente no es uniforme, y la producción de luz del LED en estado estable puede ser significativamente menor que la producción de luz nominal esperada en estado estable. También es posible que la producción de luz del LED en el arranque en frío puede exceder una producción de luz de límite superior.

Las desventajas anteriores son particulares cuando el dispositivo de iluminación es una lámpara de cabeza para cirugía, que requiere lecturas de lux o producción de luz sustancialmente constantes.

La presente invención atiende estas y otras desventajas para proporcionar un método para control de iluminación mejorado para un dispositivo de iluminación.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método para control de iluminación, para controlar una fuente de luz de LED durante un modo de calentamiento de LED. El método comprende: (a) recuperar un ciclo de trabajo de referencia almacenado previamente, que corresponde al nivel de intensidad de luz; (b) operar la fuente de luz de LED durante un primer intervalo de tiempo a un ciclo de trabajo de operación igual al ciclo de trabajo de referencia menos un valor de recorte de ciclo de trabajo previamente almacenado; (c) ajustar un valor de incremento gradual del ciclo de trabajo igual a un valor de escalón del ciclo de trabajo previamente almacenado; (d) operar la fuente de luz de LED por un intervalo de tiempo a un ciclo de trabajo de operación igual al ciclo de trabajo de referencia menos el valor de recorte de ciclo de trabajo más el valor de incremento gradual de ciclo de trabajo; y determinar si (1) ha transcurrido un tiempo de incremento gradual, (2) el ciclo de trabajo de operación es igual al ciclo de trabajo de referencia, o (3) se ha seleccionado un nuevo nivel de intensidad de luz . El modo de calentamiento de LED se termina si cualquiera de (1), (2) ó (3) ha ocurrido. Si no han ocurrido (1), (2) y (3), entonces se incrementa el valor de incremento gradual del ciclo de trabajo por el valor de escalón de ciclo de trabajo y el método regresa a la etapa (d) .

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método de control de iluminación, para controlar una fuente de luz LED durante un modo de calentamiento de LED, el método comprende: (a) establecer un nivel de intensidad de luz; (b) recuperar un ciclo de trabajo de referencia previamente almacenado que corresponde al nivel de intensidad de luz; (c) recuperar un valor de recorte del ciclo de trabajo previamente almacenado; (d) operar la fuente de luz de LED durante un primer intervalo de tiempo a un ciclo de trabajo de operación igual al ciclo de trabajo de referencia menos el valor de recorte del ciclo de trabajo; (e) recuperar un tiempo de incremento gradual previamente almacenado; (f) recuperar un valor de escalón del ciclo de trabajo previamente almacenado; (g) ajustar un valor de incremento gradual del ciclo de trabajo igual al valor del escalón del ciclo de trabajo previamente almacenado; (h) operar la fuente de luz de LED por un intervalo de tiempo a un ciclo de trabajo de operación igual al ciclo de trabajo de referencia menos el valor de recorte del ciclo de trabajo más el valor de incremento gradual del ciclo de trabajo, (i) determinar si se ha satisfecho una condición predeterminada; (J) si se ha satisfecho la condición predeterminada, entonces aumentar el valor de incremento gradual del ciclo de trabajo por el valor de escalón de ciclo de trabajo y regresar a la etapa (h) ; y (k.) si la condición predeterminada no se ha satisfecho, entonces terminar el modo de calentamiento.

Una ventaja de la presente invención es el suministro de un método de control de iluminación, que proporciona mejorada uniformidad en la producción de luz de una fuente de luz LED durante un período de calentamiento de LED.

Otra ventaja de la presente invención es el suministrar un método de control de iluminación que evita producción de luz de una fuente de luz de LED, que exceda a un valor de producción de luz del límite superior.

Estas y otras ventajas serán aparentes a partir de la siguiente descripción que se toma en conjunto con los dibujos acompañantes y las reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención puede tomar forma física en ciertas partes y arreglo de partes, una modalidad de la cual se describirá en detalle en la especificación e ilustrará en los dibujos acompañantes que forman una parte de la misma, y en donde : La Figura 1 es un diagrama de bloques general de un sistema de control de iluminación para un dispositivo de iluminación de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 2 es una vista esquemática de un circuito de salida de accionamiento de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 3 es una vista esquemática de un primer módulo LED que incluye un circuito de compensación de temperatura, de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La Figura 4 es una vista esquemática de un segundo módulo LED que incluye un circuito de recorte, de acuerdo con una modalidad de la presente invención; y Las Figuras 5A y 5B muestran un diagrama de flujo que ilustra un método de control de iluminación para un período de calentamiento, de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Ahora con referencia a los dibujos en donde las ilustraciones son con el propósito de mostrar una modalidad de la invención solamente y no con el propósito de limitar la misma, la Figura 1 muestra un diagrama de bloques del sistema de control de iluminación 10 para un dispositivo de iluminación, tal como una lámpara de cabeza para cirugía, de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El sistema de control de iluminación 10 generalmente comprende un controlador primario 20, circuitos de accionamiento 30 que comprenden al menos un controlador de accionamiento 32 y al menos una salida de accionamiento 34, uno o más primeros módulos LED 50 (Módulo A) , y uno o más segundos módulos LED 80 (Módulo B) . En la modalidad ilustrada, el controlador primario 20 y los circuitos de accionamiento 30 se ubican en una primera placa de circuito impreso PCB1. Cada uno del primer y segundo módulos LED 50 y 80 se ubican respectivamente en segundas y terceras placas de circuito impreso PCB2 y PCB3. Las placas de circuito impreso PCB1, PCB2 y PCB3 pueden ubicarse juntas dentro de un alojamiento (no mostrado) para el dispositivo de iluminación. Habrá de apreciarse que en una modalidad alterna, los componentes de módulos LED 50 y 80 que residen por separado en las placas de circuito impreso PCB2 y PCB3 , pueden ubicarse juntos en un solo sustrato (es decir, placa de circuito impreso) .

En la modalidad ilustrada, el controlador primario 20 es un microcontrolador . Por ejemplo, el controlador primario 20 pueda tomar la forma de un procesador basado en AR con una variedad de periféricos en-chip, incluyendo pero no limitados a una memoria FLASH interna para almacenamiento de programa, una memoria RAM para almacenamiento de datos, UART, sincronizador/contadores, una interfase de barra colectora, una interfase en serie, una interfase SPI, un temporizador o sincronizador de vigilancia programable, líneas E/S (I/O) programables , un convertidor A/D y salidas PWM. El controlador primario 20 envía comandos a los controladores de accionamiento 32 y lee información de estado de cada controlador de accionamiento 32.

Habrá de entenderse que el controlador primario 20 también puede comunicarse con otros dispositivos electrónicos no ilustrados en la Figura 1, incluyendo pero no limitados a una interfase de usuario (por ejemplo, un exhibidor de paneles frontal con teclado, interruptores o botones de control), una interfase de comunicaciones, un conector de alimentación de video y un módulo de cámara. La interfase de usuario permite que un usuario APAGUE/ENCIENDA (ON/OFF) el dispositivo de iluminación y seleccione un nivel de intensidad para el dispositivo de iluminación. Puede también permitir que el usuario APAGUE/ENCIENDA (ON/OFF) otros accesorios configurados con el sistema de iluminación .

El controlador primario 20 comunica con los controladores de accionamiento 32 mediante una barra colectora 22. En la modalidad ilustrada, la barra colectora 22 es una barra colectora en serie (por ejemplo, I2C) . El controlador primario 20 también proporciona una señal de sincronización constante a los controladores de accionamiento 32 mediante una línea de sincronización 24 como se explicará con mayor detalle a continuación.

En la modalidad ilustrada, el controlador de accionamiento 32 es un microcontrolador. Por ejemplo, cada controlador de accionamiento 32 puede tomar la forma de un microcontrolador ARM con una variedad de periféricos en-chip, incluyendo pero no limitados a una memoria FLASH interna para almacenamiento de programa, una memoria RAM para almacenamiento de datos, sincronizador/contadores, una interfase en serie, un convertidor A/D, un temporizador de vigilancia programable y líneas de E/S (I/O) programables . En la modalidad ilustrada, cada controlador de accionamiento 32 tiene un número de identificación único que permite al controlador primario 20 dirigir individualmente cada controlador de accionamiento 32.

Ahora con referencia a la Figura 2, cada salida de accionamiento 34 es un circuito que generalmente comprende un comparador 42 (por ejemplo, LMV7235 de National Semiconductor), un regulador de voltaje, un diodo 45, un potenciómetro de referencia (POT) 46, un transistor de efecto de campo de energía (FET) 48, y un resistor de retroalimentación (Rs) 47. Las salidas de accionamiento 34 son dirigidas (es decir, activadas) a una frecuencia fija (es decir, señal de activación de frecuencia fija que se proporciona por la línea 43) . En la modalidad ilustrada, las salidas de accionamiento 34 se desplazan con una señal de activación que tiene una frecuencia fija de 300 Hz .

El regulador de voltaje 44 proporciona un voltaje o tensión de salida fijo preciso (por ejemplo, 5V) cuando se activa. La tensión de salida (Vout) del regulador de voltaje 44 se conecta eléctricamente con el FET de energía 48. El FET 48 se emplea para manejar la corriente requerida por los módulos LED 50, 80. El resistor de detección (Rs) 47 proporciona detección de corriente. POT de referencia 46 se emplea para ajustar la tensión de salida del regulador de voltaje 44, hasta que la corriente detectada asociada con Rs 47 está dentro un intervalo de corriente objetivo.

El comparador 42 supervisa la tensión de salida de una salida de accionamiento 34. En este aspecto, el comparador 42 recibe una tensión de referencia (VREF) como una primera alimentación y recibe una tensión detectada (Vs) como una segunda alimentación mediante la línea 49. El comparador 42 compara VREF con Vs para determinar si la corriente detectada (Is) asociada con Vs excede una corriente umbral (por ejemplo, aproximadamente 1.26A) . Si la corriente umbral se ha excedido, entonces el comparador 42 envía de salida una señal para desactivar el regulador de voltaje 44, de esta manera apagando V0UT del regulador de voltaje o de tensión 44. El controlador de accionamiento 32 también puede desactivar el regulador de voltaje 44 bajo ciertas condiciones (por ejemplo, detección de una falla de cortocircuito o circuito abierto) .

Las Figuras 3 y 4 respectivamente muestran vistas esquemáticas del módulo LED 50 (Módulo A) y el módulo LED 80 (Módulo B) . Los módulos LED 50, 80 son fuentes de luz de LED. En la modalidad ilustrada, los módulos LED 50 y 80 son conectados eléctricamente en serie con un montaje de arnés de cables conectado entre el conector J2 del módulo LED 50 y el conector J4 del módulo LED 80. De acuerdo con esto, cada par de módulos LED conectados en serie 50, 80 proporcionan colectivamente un conjunto de seis (6) LEDs conectados en serie. Un primer par conectado en serie de módulos LED 50, 80 puede cablearse en paralelo con un segundo par de módulos LED conectados en serie 50, 80. El primer y segundo pares conectados en serie de módulos LED 50, 80 son accionados desde una salida de accionamiento sencilla 34 (es decir, canal de salida de accionamiento) . Cada módulo LED 50 se conecta eléctricamente con una salida de accionamiento 34 mediante un montaje de arnés de cables (no mostrado) conectado en el conector Jl . En la modalidad ilustrada, dos pares de módulos LED 50, 80 se conectan eléctricamente con la salida de accionamiento A y dos pares de módulos LED 50, 80 se conectan eléctricamente con la salida de accionamiento B.

Ahora con referencia a la Figura 3, el módulo LED 50 incluye una pluralidad de LED 52, un circuito de compensación de temperatura 60 y un circuito sensor de temperatura remoto opcional 70. En la modalidad ilustrada, el módulo LED 50 incluye tres (3) LEDs conectados en serie 52 (por ejemplo, LED de alta brillantez) . El circuito de compensación de temperatura 60 compensa cambios en el voltaje directo requerido para accionar los LED debido a incrementadas temperaturas . Conforme se incrementan las temperaturas LED, el voltaje directo debe reducirse a fin de mantener la corriente de accionamiento constante a los LED . El circuito de compensación de temperatura 60 incluye un transistor de efecto de campo (FET) Q2 , un termistor 62 y una red de resistores 64 que comprende los resistores Rl y R2. Se proporciona energía al circuito de compensación de temperatura 60 mediante el conector Jl . El termistor 62 es un dispositivo resistivo de detección de temperatura. FET Q2 balancea (es decir, ecualiza) la red de resistores 64 al activar más (o menos) para regular la corriente.

El circuito sensor de temperatura remoto 70 incluye un sensor de temperatura 72 (por ejemplo, sensor de temperatura de bajo voltaje TMP35 de Analog Devices) para proporcionar al controlador primario 20 con datos de temperatura, para supervisar la temperatura en la vecindad de la placa de circuito impreso PCB2. El sensor de temperatura 72 proporciona una salida de voltaje que es linealmente proporcional a la temperatura detectada. El circuito sensor de temperatura 70 se conecta eléctricamente al controlador primario 20 mediante el conector J3 y la línea 26. El controlador primario 20 recibe la salida del circuito sensor de temperatura 70. El controlador primario 20 puede leer un número limitado de alimentaciones de sensor de temperatura de las placas de circuito impreso PCB2. En la modalidad ilustrada, sólo dos circuitos sensores de temperatura 70 en los módulos LED 50 se eligen o conectan al controlador primario 20.

Ahora con referencia a la Figura 4, el módulo LED 80 incluye una pluralidad de LED 82 y un circuito de recorte 90. En la modalidad ilustrada, el módulo LED 80 incluye tres (3) LED conectados en serie 82 (por ejemplo, LED de alta brillantez) .

El circuito de recorte 90 compensa diferencias en los valores de voltaje directo entre los LED debido a no-uniformidad en la fabricación de LED. En este aspecto, el circuito de recorte 90 equilibra las diferencias en caída de voltaje a través de los LED conectados en serie 52, 82 para asegurar que el voltaje apropiado se aplique a través de los LED conectados en serie 52, 82 para ajustar el valor de corriente directa deseado y hacer que todos los módulos LED 50, 80 aparezcan idénticos (es decir, de iluminación uniforme) . El circuito de recorte 90 incluye un FET Ql ajustable controlado por un amplificador (comparador) 96 (por ejemplo, amplificador para instrumentación de alimentación AD8220 JFET de Analog Devices) que proporciona un medio con el que los módulos LED apareados 50, 80 pueden ser calibrados (es decir, "recortados") a una caída de voltaje fijo a través del par de módulos como se describe a continuación. Un potenciómetro digital (POT) 92 (por ejemplo, potenciómetro digital MAX 5417 de Maxim Integrated Products) se emplea para fijar el voltaje o tensión de compuerta a FET Ql . Un regulador de voltaje de micro- potencia 94 (por ejemplo, referencia de voltaje LM4040 de Maxim Integrated Products) se emplea para energizar el amplificador 96 y el POT digital 92. El regulador de voltaje 94 proporciona 5V para el POT digital 92, amplificador 96 y circuitos de polarización (no mostrados) . La alimentación al regulador de voltaje 94 utiliza un diodo de bloqueo DI y dos capacitores (no mostrado) . La combinación del diodo DI y los dos capacitores, proporciona un pequeño almacenamiento capacitivo entre pulsos para mantener voltaje constante bajo el ciclo de servicio mínimo a la frecuencia de operación normal (por ejemplo, 25% a 300 Hz) . El regulador de voltaje 94 siempre se energiza una vez que se aplica el voltaje a los LED 52, 82.

La operación del sistema de control de iluminación 10 ahora se describe en detalle. El controlador primario 20 se programa para proporcionar control total del sistema de control de iluminación 10. En este aspecto, el controlador primario 20 se comunica con los controladores de accionamiento 32, así como otros componentes del sistema, tal como una interfase de usuario y cámaras de vídeo .

En la modalidad ilustrada, el controlador primario 20 envía de salida una señal de temporización o sincronización de 30 KHz que comprende pulsos de sincronización de duración fija. La señal de sincronización se suministra a cada controlador de accionamiento 32 mediante la línea de sincronización 24. La señal del temporizador se emplea para mantener sincronización entre los controladores de accionamiento 32 y proporcionar a cada controlador de accionamiento 32 con una base de tiempo fijo utilizada para accionar respectivamente los módulos LED 50, 80. En este aspecto, la señal del temporizador acciona directamente dos temporizadores internos dentro de cada controlador de accionamiento 32. El primer temporizador interno de cada controlador de accionamiento 32 se asocia con una primer salida de accionamiento 34 (salida de accionamiento A) y el segundo temporizador interno de cada controlador de accionamiento 32 se asocia con una segunda salida de accionamiento 34 (salida de accionamiento B) . Los temporizadores internos permiten que las dos salidas de accionamiento 34 (es decir, la salida de accionamiento A y salida de accionamiento B) proporcionen señales de salida de accionamiento que están fuera de fase entre sí, de esta manera evitando grandes fluctuaciones en consumo de corriente, cuando se activa el dispositivo de iluminación. De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, la fase es diferente para cada salida de accionamiento 34 de todos los controladores de accionamiento 32. De esta manera, la salida de accionamiento A del controlador de accionamiento 1 , la salida de accionamiento B del controlador de accionamiento 1, la salida de accionamiento A del controlador de accionamiento 2 y la salida de accionamiento B del controlador de accionamiento 2 todas proporcionan señales de salida de accionamiento que están fuera de fase entre sí .

Las señales de salida de accionamiento asociadas con las salidas de accionamiento 34, de preferencia tienen una frecuencia fija de 300 Hz . La frecuencia de 300 Hz se selecciona ya que tiene un múltiplo de 50 Hz (la velocidad de barrido o exploración de cámaras de video PAL) y 60 Hz (la velocidad de barrido de cámaras de video NTSC) . Cuando se utiliza una cámara de video opcional con el dispositivo de iluminación asociado con la presente invención, la cámara detectará una fluctuación notable en la luz si la frecuencia de salida de los LED 52, 82 no es un múltiplo de la velocidad de barrido de la cámara.

El controlador primario 20 envía múltiples comandos a cada controlador de accionamiento 32 a fin de "activar" los módulos LED 50, 80 (es decir, encender los LED 52, 82) . Los comandos incluyen un comando indicativo de un ciclo de trabajo de operación seleccionado (también referido como "ciclo de trabajo objetivo") para las señales de salida de accionamiento de la salida de accionamiento 34, un comando indicativo del "desplazamiento de fase" para cada salida de accionamiento 34 y un comando indicativo de activación de los módulos LED 50, 80, referido como un comando de "inicio". El ciclo de trabajo de operación se indica por un número de pulsos de la salida de la señal del temporizador por el controlador primario 20. Como se explicará con mayor detalle a continuación, el número de pulsos de la señal de temporización del controlador primario 20, establecerá el "tiempo de ENCENDIDO" para cada periodo de la señal de salida de accionamiento producida por las salidas de accionamiento 34.

El ciclo de trabajo de operación es la relación del tiempo de ENCENDIDO (ON) de la señal de salida de accionamiento al período de la señal de salida de accionamiento para las salidas de accionamiento 34. Como se indicó anteriormente, cada señal de salida de accionamiento de preferencia tiene una frecuencia fija de 300 Hz, y de esta manera tiene un período de 3.33 mseg. En la modalidad ilustrada, los módulos LED 50, 80 se ENCIENDEN (es decir, se iluminan) durante el tiempo de ENCENDIDO de las señales de salida de accionamiento. Los temporizadores internos de cada controlador de accionamiento 32 cuentan un número predeterminado de pulsos de la señal del temporizador o sincronización que se proporciona por el controlador primario 20 para establecer el tiempo de ENCENDIDO por cada período de las señales de salida de accionamiento. De acuerdo con esto, el número predeterminado de pulsos contados corresponde con el ciclo de trabajo de operación seleccionado para las señales de salida de accionamiento. Por ejemplo, a un ciclo de trabajo de operación selecto de 40%, 40 pulsos de la señal de temporizador se cuentan para establecer el tiempo de ENCENDIDO por el período de las señales de salida de accionamiento.

Además, se genera un desplazamiento de fase en unidades de la salida de la señal de temporizador por el controlador primario 20. El comando de inicio indica a los controladores de accionamiento 32 que los módulos LED asociados 50, 80 están por ser activados (es decir, se encienden las lámparas LED) . Los controladores de accionamiento 32 utilizan el comando inicio para inicializar sus temporizadores internos respectivos y prepararse para inicio de la señal de temporización generada por el controlador primario 20. El controlador primario 20 también puede enviar un comando de "parada" a los controladores de accionamiento 32 a fin de informar a los controladores de accionamiento 32 que apaguen las salidas de accionamiento asociadas 34 y detengan sus temporizadores internos respectivos.

Como se discutió anteriormente, la señal de temporizador del controlador primario 20 acciona los dos temporizadores internos dentro de cada control de accionamiento 32, de esta manera permitiendo que los controladores de accionamiento 32 controlen los módulos LED asociados 50, 80 al ciclo de trabajo de operación, mediante la señales de salida de accionamiento de las salidas de accionamiento 34. Los valores de los diversos ciclos de trabajo de operación o circuitos normalizados que se proporcionan por el controlador primario 20 se establecen para corresponder a una pluralidad de niveles de intensidad LED seleccionados por usuario, predeterminados. Los valores de ciclo de trabajo asociados con cada nivel de intensidad pueden ser previamente almacenados en una tabla de búsqueda en la memoria del controlador primario 20. A manera de ejemplo, y no de limitación, la modalidad ilustrada puede incluir los nueve niveles de intensidad fijos mostrados en la TABLA 1: TABLA 1 Nivel de Ciclo de Intensidad Trabaj o 1 40% 2 50% 3 60% 4 70% 5 80% 6 90% 7 100% Mantenimiento 25% Calibración 100% El valor de ciclo de trabajo para el nivel de intensidad de mantenimiento proporciona un bajo ciclo de trabajo a fin de obtener baja intensidad de luz para facilitar inspección para los módulos LED con falla 50, 80 con incomodidad reducida para los ojos. El valor de ciclo de trabajo para el nivel de intensidad de calibración proporciona un ciclo de trabajo máximo que permite ajuste conveniente de suministros de energía hasta que la salida de corriente de activación más baja esté en la corriente de activación objetivo, de esta manera suministrando suficiente corriente de salida de activación a todos los módulos LED 50, 80.

Como se describirá con mayor detalle a continuación, el controlador primario 20 también se programa para operar los módulos LED 50, 80 durante un modo de calentamiento, de manera tal que la salida de luz que se proporciona por los módulos LED 50, 80 no excede un nivel de salida de luz máximo predeterminado y se mantiene una salida de luz substancialmente uniforme.

La operación del módulo LED 50 (módulo A) ahora se describirá con detalle con referencia a la FIGURA 3. El circuito de compensación de temperatura 60 ajusta la caída de voltaje total a través de los pares de módulos LED 50, 80, conforme cambian las características de voltaje directo de los LEDs 52, 82 con la temperatura de los LED. A medida que se calientan los LEDs 52, 82 cae su voltaje directo. La reducción en voltaje directo lleva a un aumento en el flujo de corriente a través de los LEDs 52, 82. La caída de voltaje total a través de los seis LEDs conectados en serie 52, 82 de los módulos LED 50, 80, es suficientemente alta para requerir alguna forma de compensación de temperatura para mantener la corriente de accionamiento de LED en la corriente de accionamiento objetivo y evitar que los módulos LED 50, 80 entren en parada de emergencia por sobrecarg .

El circuito de compensación de temperatura 60 del módulo LED 50 (es decir, módulo LED A) incluye un FET Q2 que se deriva de manera tal que cuando los módulos LED 50, 80 están fríos, FET Q2 está completamente encendido. Esto resulta en que la resistencia directa de FET Q2 es muy baja de manera tal que hay una cantidad relativamente pequeña de caída de voltaje a través de FET Q2 cuando esta frío. Conforme los módulos LED 50, 80 empiezan a calentarse, el termisor 62 actúa para reducir el voltaje de compuerta en el FET Q2 y aumenta su resistencia directa. Esta acción absorbe efectivamente la reducción de voltaje directo conforme se calientan los LEDs 52, 82. A medida que los LEDs 52, 82, empiezan a calentarse, el termisor 62 en la red de derivación FET Q2 actúa para reducir el voltaje de compuerta en el FET Q2 y aumenta su resistencia directa. Esta acción absorbe efectivamente la reducción del voltaje directo conforme se calientan los LEDs 52, 82. A medida que la resistencia del termisor 62 se reduce incrementadamente, el voltaje de compuerta al FET Q2 se vuelve lo suficientemente bajo de manera tal que la resistencia de FET Q2 es muy superior a la del par de resistores de energía de bajo valor paralelos Rl, R2. En este punto, virtualmente toda la corriente que fluye a través del circuito de compensación de temperatura 60 pasa a través de los resistores paralelos Rl , R2 , conmutando a apagando efectivamente en FET Q2. La conmutación de apagado de FET Q2 y la conmutación de encendido de los resistores fijos Rl, R2 , permite que FET Q2 sea menor y menos costoso ya que FET Q2 no requiere ser calibrado para manejar la corriente total a superiores temperaturas. El circuito de compensación de temperatura 60 es un circuito autónomo que no tiene retroalimentación al controlador de accionamiento 32 o el controlador primario 20.

Como se indicó anteriormente, el circuito sensor de temperatura 70 proporciona datos al controlador primario 20 para exhibir solamente y es indicativo de la temperatura de operación en la vecindad del módulo LED 50.

La operación del módulo LED 80 (módulo B) ahora se describirá en detalle con referencia a la FIGURA 4. El circuito de recorte 90 del módulo LED 80 proporciona la capacidad para insertar caída de voltaje fijo ajustable en serie con los seis LEDs, 52, 82 para calibrar el par de módulos LED 50, 80 a un voltaje de alimentación fijo empleado para energizar todos los módulos LED 50, 80 en el dispositivo de iluminación. Una caída de voltaje ajustable en serie con los LEDs, 52, 82, permite que el voltaje de cada par de módulos 50, 80, se ajuste a un voltaje común a una corriente especificada. Esta capacidad permite que pares de módulos 50, 80 sean accionados en paralelo.

Cada salida de accionamiento 34 acciona dos pares de módulos LED 50, 80 conectados eléctricamente en paralelo. Si los dos pares paralelos de los módulos LED 50, 80 no tienen caídas voltaje directo substancialmente similar, las corrientes a través de los dos pares de paralelos de módulos LED 50, 80 no serán iguales, y de esta manera la salida de luz de los dos pares paralelos de módulos LED 50, 80 variará de conformidad.

El amplificador 96 del circuito de recorte 90 genera el voltaje de compuerta de FET Ql con base en la diferencia entre la alimentación positiva de drenador FET y la alimentación negativa que se ajusta utilizando POT 92 digital. Cuando el POT digital 92 se ajusta a un valor de resistencia apropiado, FET Ql actúa como un resistor fijo en serie con LEDs 52, 82. El ajustar la resistencia directa del FET Ql efectivamente anula las variaciones de voltaje directo de los módulos LED 50, 80 provocada por los diferentes voltajes directos de los LEDs 52, 82.

POT 92 se ajusta y programa como parte del proceso de fabricación de módulos LED al conectar el conector J5 a una herramienta de programación (por ejemplo, un instrumento de prueba y calibración) que escribe un valor de referencia al POT 92. El ajuste de POT 92 se realiza durante un proceso de fabricación y prueba cuando los módulos LED, 50, 80, se conectan en conjunto eléctricamente. Durante el proceso de fabricación de los módulos LED 50, 80, aproximadamente 24V se aplica por un instrumento de prueba y calibración al módulo LED 50 por el conector Jl .. POT 92 después se ajusta de manera tal que la corriente de accionamiento a través de los LEDs 52, 82 es un valor objetivo de corriente de accionamiento predeterminado. El circuito de recorte 90 es un circuito autónomo y no tiene retro alimentación al controlador de accionamiento 32 o controlador primario 20.

Habrá de notarse que los módulos LED 50, 80 pueden ser sobre cargados para tomar en cuenta pérdidas ópticas durante el ensamblado del dispositivo de iluminación. En este aspecto, el objetivo de control de la corriente de accionamiento de LED se ajusta a un desplazamiento fijo predeterminado sobre la corriente de accionamiento directa de LED nominal. De acuerdo con esto, el personal de fabricación será capaz de incrementar la intensidad de LEDs 52, 82 al ajustar la corriente de accionamiento a un valor dentro del intervalo del fabricante de LED permisible, de esta manera logrando una lectura de lux deseada del dispositivo de iluminación.

Una función de calibración se proporciona por el controlador primario 20 para permitir que se realice un ajuste adicional, para "ajustar" la corriente de accionamiento más cercana a la corriente de accionamiento objetivo. Suministros de energía con salida de 24VDC ajustable a las lámparas de cabeza para cirugía que incluyen módulos LED 50, 80 pueden tener las salidas ajustadas hacia arriba o hacia abajo para aumentar o reducir las lecturas de corriente de accionamiento.

El controlador de accionamiento 32 está programado para muestrear la corriente de accionamiento de LED y determinar si la corriente de accionamiento de LED está dentro del valor de corriente de accionamiento objetivo más/menos una tolerancia predefinida para proporcionar mensajes de falla al exhibidor. Si la corriente de accionamiento de LED está fuera de la tolerancia permisible, un indicador de alarma audible o visual puede emplearse para indicar al usuario que requiera en ajustarse suministros de energía o módulos LED 50, 80 (o arneses asociados) requieren reemplazo.

El controlador primario 20 se programa para supervisar la corriente de accionamiento de LED de las salidas de accionamiento 34 para determinar si uno o ambos del par asociado de módulos LED 50, 80 han fallado en "abrir" (es decir, circuito abierto) a fin de suministrar un mensaje de falla al exhibidor. Si un módulo LED 50, 80 del par de módulos LED ha fallado en abrir o tiene una abertura con falla, la corriente de accionamiento será aproximadamente 50% del ajuste de la corriente de accionamiento objetivo. Si han fallado ambos pares de módulos LED, la lectura de corriente de accionamiento será de aproximadamente 0 mA. Las condiciones con falla se detectan por el controlador primario 20 y se generan alarmas indicadoras en interfases de usuarios . Una porción de cada salida de accionamiento 34 determina si un módulo de LED 50, 80 ha fallado debido a un corto circuito. En este aspecto, la salida de accionamiento 34 detecta la presencia de un corto circuito y genera una indicación de sobre carga al controlador de accionamiento asociado 32. Este controlador de accionamiento 32 apaga entonces la salida de accionamiento 34 asociada con el módulo LED 50, 80 que tiene un corto circuito, y evita que la salida de accionamiento 34 se active hasta que se haya superado la condición de falla de corto circuito. Un mensaje de falla puede también exhibirse a un usuario.

Como se discutió anteriormente, el controlador primario 20 se programa para operar de acuerdo con un modo de calentamiento, como se explicará en detalle con referencia a las FIGURAS 5A y 5B . Las FIGURAS 5A y 5B proporcionar un diagrama de flujo de un método para control de iluminación para operar LEDs durante un modo de calentamiento. El modo de calentamiento se inicia cuando los módulos LED 50, 80 inicialmente se encienden al arranque, siempre que la temperatura ambiente de los componentes electrónicos para la fuente de luz LED esté por debajo de un punto de referencia predeterminado (Tsetpoint) por ejemplo, 38°C. La temperatura ambiente se verifica en la etapa 105. El controlador primario 20 recupera el ciclo de trabajo de referencia pre-almacenado (DSP) que corresponde al nivel de intensidad de luz seleccionado por usuario (Etapa 110) . Por ejemplo, los niveles de intensidad 1-7, pueden corresponder respectivamente a ciclos de trabajo referencia de (DSP) de 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% y 100%. Posteriormente, el controlador primario 20 recupera un valor de recorte de ciclo de trabajo previamente almacenado (DTRiM) asociado con el nivel de intensidad de / 29 luz selecto (Etapa 120) . El controlador primario 20 también se programa para determinar si se ha activado una función de ciclo de trabajo de rampa (Etapa 120) . La función de ciclo de trabajo de rampa se describe a continuación en detalle.

En la etapa 130, el ciclo de trabajo operativo (D) se establece en el ciclo de trabajo de referencia (DSP) , correspondiente al nivel de intensidad seleccionado, como se recorta por DTRiM. De esta manera, durante un primer intervalo de tiempo (por ejemplo, 15 minutos) , módulos LED 50, 80 se operan a un ciclo de trabajo de operación (D) igual al ciclo de trabajo de referencia (DSP) reducido por DTRIM (Etapa 140) . Como se discutió anteriormente, el ciclo de trabajo operación (D) se refiere al ciclo de trabajo de las señales de salida de accionamiento de las salidas de accionamiento 34. Después de que ha transcurrido el primer intervalo de tiempo, el controlador primario 20 determina si se ha activado una función de ciclo de trabajo en rampa (Etapa 145) . Si la función de ciclo de trabajo en rampa no se ha activado, entonces se termina el modo de calentamiento. En forma alterna, si se ha activado el ciclo de trabajo en rampa, entonces se inicia la función del ciclo de trabajo en rampa (Etapa 150) .

En la Etapa 160, el controlador primario 20 recupera valores previamente almacenados para el tiempo de aumento en rampa (TR) y el valor de escalón de ciclo de trabajo (DSTEP) · El valor de ciclo de trabajo (DSTEP) es un valor en por ciento (por ejemplo, 2%) . El valor en rampa de ciclo de trabajo (DRAMP) inicialmente se ajusta igual a DSTEP (Etapa 170) . En la Etapa 180, los módulos LED 50, 80 se operan durante un intervalo de tiempo (por ejemplo, 5 minutos) a un ciclo de trabajo de operación (D) que se ajusta igual a DSP - DTRM + DRAMP- Al final del intervalo de tiempo, el controlador primario 20 determina si ha transcurrido el tiempo de aumento en rampa (TR) , si el ciclo de trabajo de operación ha alcanzado el ciclo de trabajo de referencia (D) para el nivel de intensidad de lo selecto o si se ha seleccionado manualmente un nuevo nivel de intensidad de luz DSP por el usuario, de esta manera resultando en un nuevo ciclo de trabajo de operación (Etapa 185) . Si cualquiera de estas condiciones se ha satisfecho, entonces se termina el modo de calentamiento. Si ninguna de estas condiciones se ha satisfecho, entonces el controlador primario 20 aumenta la corriente DRAMP por DSTEP (Etapa 190) . El controlador primario 20 opera entonces los módulos LED 50, 80 para el intervalo de tiempo subsecuente al ciclo de trabajo de operación nuevamente establecido (D) , que es igual a DSP - DTRIM + DRAMP (Etapa 180) . Ya que DRAMP se ha incrementado en la Etapa 190, el ciclo de trabajo DE operación (D) aumentará en la Etapa 180. Este incremento escalonado gradual en el ciclo de trabajo de operación (D) continuará por intervalo de tiempo subsecuentes hasta que una de las condiciones en la etapa 185 se satisface, de esta manera terminando el modo de calentamiento.

Otras modificaciones y alteraciones se le ocurrirán a otros ante la lectura y comprensión de la especificación. Habrá de entenderse que se contempla que la presente invención puede tener configuraciones alternas. Por ejemplo, en una configuración, 28 módulos LED se agrupan en 14 pares de módulos LED. De acuerdo con esto, cuatro controladores de accionamiento se conectan con el controlador primario. En otra configuración, 56 módulos LED se agrupan en 28 pares de módulos LED. De acuerdo con esto, se conectan siete controladores de accionamiento con el controlador primario. Además, se contempla que LEDs de múltiples colores pueden substituirse por los LEDs de un solo color de la modalidad ilustrada. Se pretende que todas estas modificaciones y alteraciones se incluyen en la medida que entran dentro del alcance de la invención como se reivindica o sus equivalentes.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Un método para control de iluminación, para controlar una fuente de lámpara LED durante un modo de calentamiento de LED, el método se caracteriza porque comprende: (a) recuperar un ciclo de trabajo de referencia previamente almacenado, que corresponde a un nivel de intensidad de luz; (b) operar la fuente de luz LED durante un primer intervalo de tiempo a un ciclo de trabajo operativo igual al ciclo de trabajo de referencia menos un valor de recorte de ciclo de trabajo previamente almacenado; (c) ajustar un valor de rampa de ciclo de trabajo igual a un valor de escalón de ciclo de trabajo previamente almacenado; (d) operar una fuente de luz LED por un intervalo de tiempo a un ciclo de trabajo operativo igual al ciclo de trabajo de referencia, menos el valor de recorte de ciclo de trabajo más el valor de rampa de ciclo de trabajo; y determinar si (1) ha transcurrido un tiempo de incremento en rampa, (2) el ciclo de trabajo operativo es igual al ciclo de trabajo de referencia, o (3) se ha seleccionado un nuevo nivel de intensidad de luz, y terminar el modo de calentamiento de LED si ha ocurrido cualquiera de (1) , (2) o (3) , y si no ha ocurrido (1) , (2) y (3), entonces incrementar el valor de rampa de ciclo de trabajo por el valor de escalón de ciclo de trabajo, y regresar a la etapa (d) .

2. Un método para control de iluminación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque después de que ha transcurrido el primer intervalo de tiempo, determinar si una función de ciclo de trabajo en rampa se ha activado, en donde si no se ha activado la función de ciclo en rampa, entonces terminar el modo de calentamiento de LED .

3. Un método para control de iluminación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el modo de calentamiento se inicia solo si la temperatura ambiente de los componentes electrónicos para la fuente de luz LED está por debajo de una temperatura de punto de referencia predeterminado.

4. Un método de control de iluminación, para controlar una fuente de luz LED durante un modo de calentamiento de LED, el método comprende: (a) establecer un nivel de intensidad de luz; (b) recuperar un ciclo de trabajo de referencia previamente almacenado que corresponde al nivel de intensidad de luz; (c) recuperar un valor de recorte de ciclo de trabajo previamente almacenado; (d) operar la fuente de luz LED durante un primer intervalo de tiempo a un ciclo de trabajo dé operación igual al ciclo de trabajo de referencia menos el valor de recorte de ciclo de trabajo; (e) recuperar un tiempo de incremento en rampa previamente almacenado; (f) recuperar un valor de escalón de ciclo de trabajo previamente almacenado; (g) ajustar un valor de rampa de ciclo de trabajo igual al valor de escalón de ciclo de trabajo previamente almacenado; (h) operar la fuente de luz LED por un intervalo de tiempo a un ciclo de trabajo de operación igual al ciclo de trabajo de referencia menos el valor de recorte de ciclo de trabajo más el valor de rampa de ciclo de trabajo; (i) determinar si se ha satisfecho una condición predeterminada; (j) si la condición predeterminada se ha satisfecho, entonces incrementar el valor de rampa de ciclo de trabajo por el valor de escalón de ciclo de trabajo y regresar a la etapa (h) ; y (k) si la condición predeterminada no se ha satisfecho, entonces terminar el modo de calentamiento.

5. Un método de control de iluminación de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la condición predeterminada es si: (1) el tiempo de incremento en rampa no ha transcurrido, (2) el ciclo de trabajo de operación no es igual al ciclo de trabajo de referencia, y (3) no se ha seleccionado un nuevo nivel de intensidad de luz .

6. Un método de control de iluminación de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque después que ha transcurrido el primer intervalo de tiempo, determinar su una función de ciclo de trabajo en rampa se ha activado, en donde si no se ha activado la función de ciclo de trabajo en rampa, entonces terminar el modo de calentamiento de LED.

7. Un método de control de iluminación de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el modo de calentamiento se inicia solo si la temperatura ambiente de los componentes de electrónicos para la fuente de luz LED está por debajo de una temperatura de referencia predeterminada .