WO2018138388A1 - Control de dispositivos de iluminación - Google Patents

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WO2018138388A1
WO2018138388A1 PCT/ES2017/070041 ES2017070041W WO2018138388A1 WO 2018138388 A1 WO2018138388 A1 WO 2018138388A1 ES 2017070041 W ES2017070041 W ES 2017070041W WO 2018138388 A1 WO2018138388 A1 WO 2018138388A1
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WO
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light
lighting device
color
controller
light channels
Prior art date
Application number
PCT/ES2017/070041
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English (en)
French (fr)
Inventor
Josep Maria CARRERAS MOLINS
Aleix LLENAS FARRÀS
Original Assignee
Ledmotive Technologies, S.L.
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Publication date
Application filed by Ledmotive Technologies, S.L. filed Critical Ledmotive Technologies, S.L.
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Priority to CN201780084232.1A priority patent/CN110476481A/zh
Priority to US16/480,860 priority patent/US10708991B2/en
Priority to PCT/ES2017/070041 priority patent/WO2018138388A1/es
Priority to JP2019560487A priority patent/JP6774128B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/60—Circuit arrangements for operating LEDs comprising organic material, e.g. for operating organic light-emitting diodes [OLED] or polymer light-emitting diodes [PLED]

Definitions

  • the present disclosure relates to procedures for controlling lighting devices to produce lighting based on a reference spectral power distribution, and to computer programs and controllers (systems) suitable for performing said procedures.
  • Light sources for generating white or colored light are well known in the art. Normally, a light source is defined by its light output in lumens or watts, and other features such as parameters that can be derived from the light spectrum, such as, for example, color coordinates in a given color space, correlated color temperature (CCT), color rendering index (CRI), gamut area index (GAI), etc.
  • CCT correlated color temperature
  • CRI color rendering index
  • GAI gamut area index
  • the light source that produces the light output may require that it be composed of individually addressable wavelength light channels and a control unit to calculate the weights (or adjustments) to provide each light channel to obtain the target spectrum.
  • a light channel can be defined herein as a light production unit that is independently addressable (controllable) (individually) by the controller.
  • a light channel may be constituted by one or more light emitters according to the light emission characteristics of said light emitters; that is, light emitters with substantially homogeneous light emission properties can form a specific light channel.
  • a lighting device may comprise an arbitrary number of light emitters and corresponding light channels.
  • US 2013/0307419-A1 another LED luminaire is described comprising a plurality of LEDs capable of reproducing a target spectrum.
  • the optimization of the emitted spectrum versus the target spectrum is performed using spectrometer data, which necessarily comes from a spectrometer.
  • This device can therefore be expensive due to the cost of the spectrometers.
  • a luminaire capable of reproducing a desired target spectral power distribution using a plurality of LEDs is described.
  • An optical measuring device is used to measure the emitted light, in which said optical measuring device is capable of measuring the emitted spectrum and is a spectrometer or a plurality of optical color sensors that match the light emitters of the luminaire . This device can also be relatively expensive.
  • An object of the present disclosure is to improve the prior art procedures, computer programs and controllers (systems) for controlling lighting devices to produce lighting based on a reference spectral power distribution.
  • a method for controlling a lighting device by means of a controller, so that the lighting device produces lighting based on a reference spectral power distribution (SPD), the lighting device comprising a plurality of channels of light with predefined spectral power distributions, a light mixer and a color sensor.
  • SPD reference spectral power distribution
  • the method comprises determining, on the part of the controller, first intensity adjustments of the light channels to minimize a first spectral deviation between a first calculated spectral power distribution (SPD) and the reference spectral power distribution (SPD), in that the first spectral power distribution calculated depends on the predefined spectral power distributions of the light channels and the first intensity settings.
  • the method further comprises sending, by the controller, first control signals to the light channels to induce the light channels to emit lights based on the first intensity settings.
  • the method further comprises receiving, from the controller, sensor signals from the color sensor that represent the color coordinates of a mixture of lights produced by the light mixer as a result of mixing the lights emitted by the light channels.
  • the method further comprises performing, by the controller, an optimization process that produces a few second intensity adjustments to minimize a color deviation between reference color coordinates and the color coordinates of the light mix.
  • the method further comprises sending, by the controller, second control signals to the light channels to induce the light channels to emit lights based on the second intensity settings.
  • the proposed procedure allows you to reproduce a target or reference spectrum without using a spectrometer or other expensive devices to measure light.
  • a color sensor is used as feedback instead of a spectrometer, which can make the lighting device significantly cheaper compared to the use of a spectrometer or other expensive light measuring devices.
  • the procedure is based on minimizing a spectral deviation between the target spectrum and a theoretical spectrum depending on predefined spectra of the light channels and the first intensity settings of the light channels. Once the spectral deviation has been minimized, any deviation between the color of the mix of lights coming from the emitters (measured by the color sensor) and a reference color is minimized, by producing a few second intensity settings of The light channels.
  • the light channels are adjusted first to minimize a spectral deviation from the target spectrum and adjust secondly to minimize the color deviation from the target color (or reference color) due to the first adjustments.
  • the determination of the second settings can be performed as a closed loop.
  • the prior art lighting devices appear to use a spectrometer or a plurality of optical color sensors that spectrally match the light channels (LED channels), because the color information has less information than the spectral information.
  • LED channels light channels
  • an infinite number of light spectra can give rise to the same color coordinates, so color measurement is not considered a valid property to discern (easily) between light spectra.
  • the reference color coordinates may be substantially equal to the color coordinates defined by the reference spectral power distribution (SPD). This may allow the production of illuminations with "consistent" light and color spectrum, since the target color coordinates are those defined by the reference spectrum. Therefore, in this case no perceptible transition effects are induced from one spectrum of light to another spectrum of light (defining a different color).
  • Target color coordinates slightly different from those defined by the target spectrum can be used to reproduce the target spectrum with acceptable accuracy, that is, according to the perception of people who "consume” the lighting produced by the lighting device.
  • the reference color coordinates may be different from the color coordinates of the reference spectral power distribution.
  • the reception of the sensor signals from the color sensor, the performance of the optimization process and the sending of the second control signals to the light channels can be performed as a closed loop. Therefore, the optimization process can iteratively progress towards an optimal solution that includes (seconds) optimal settings of the light channels that minimize color deviation.
  • said closed loop can be performed on color coordinates.
  • the closed loop can iteratively approximate the color point of the mixed light (measured by the colorimeter) towards the point color of the target light (defined by the target spectrum), while maintaining the first spectral deviation within a certain tolerance.
  • the performance of the optimization process may comprise minimizing, by the controller, the color deviation under a restriction that causes the color deviation to be less than a color deviation threshold.
  • the color deviation threshold can be expressed in color differences in the CIE 1976 color space [L * u * v * ] ( ⁇ * ⁇ ), and can (pre) be defined depending on, for example, the color coordinate in consideration and precision required for the specific application.
  • the deviation threshold of color may be equal to a smaller color deviation previously registered (ie, a minimum of a function defined by all color deviations that have occurred in previous iterations of the closed loop). A smaller color deviation substantially equal to zero it can indicate that an optimal solution has been reached, in which case the closed loop can be terminated.
  • performing the optimization process may comprise minimizing, by the controller, the color deviation under a restriction that causes a second spectral deviation to be less than a spectral deviation threshold.
  • the second spectral deviation may be a deviation between a second calculated spectral power distribution and the reference spectral power distribution, in which the second calculated spectral power distribution depends on the predefined spectral power distributions of the light channels and the second intensity settings.
  • the second (and / or the first) spectral deviation may be a relative error (for example, Mean Quadratic Relative Error - Root Mean Squared relative Error) that can be expressed as a percentage.
  • the spectral deviation threshold can be of between 0.01% and 25%, and preferably equal to about 5% or, alternatively, may be equal to a smaller second spectral deviation recorded above (ie, a minimum of a function defined by all second spectral deviations produced in previous iterations of the closed loop).
  • a smaller second spectral deviation substantially equal to zero (0%) may indicate that an optimal solution has been reached, in which case the closed loop may be terminated depending on whether, for example, an allowable balance between the imposed restrictions has been achieved.
  • the second (and / or the first) spectral deviation may be an absolute error that can be expressed in relevant absolute units. This absolute error could be used according to the same or similar principles (equivalent) to those considered in the case of using a relative error.
  • the procedure can therefore progress towards an optimal solution that includes (seconds) optimal adjustments that minimize both the color deviation (according to the first restriction) and the second spectral deviation ( according to the second restriction).
  • the first restriction may have priority over the second restriction.
  • any data necessary to determine the first intensity settings (before the closed loop) and the second intensity settings (within the closed loop) can be recovered, by the controller, from a memory comprised in the lighting device .
  • any of said required data can be received, by the controller, from a remote location through a communication module. Details on these considerations are provided in other parts of this disclosure.
  • the completion of the optimization process may comprise performing, by the controller, a proportional-integral-derivative (PID) control procedure, and / or a Kalman filter procedure, and / or a fuzzy logic procedure, and / or a state variable procedure , etc.
  • PID proportional-integral-derivative
  • any known statistical or machine learning procedure that can optimize or minimize a certain variable depending on other variables can be used.
  • the performance of the optimization process may comprise varying, by the controller, at least part of the second intensity adjustments according to one or more variation criteria.
  • Said variation may be random and, in particular examples, a Monte Cario or annealing procedure may be used to implement said random variation.
  • the variation of at least part of the second intensity settings may comprise determining, by the controller, a selection of the light channels and varying, by the controller, the second intensity settings corresponding to the selection of the light channels.
  • different approaches can be used to determine which light channels can be selected to be trapped.
  • the invention also relates to a computer program product comprising program instructions to cause a controller to perform a procedure as defined above to control a lighting device to produce lighting based on a spectral power distribution. reference.
  • a controller is provided to control a lighting device to produce lighting based on a reference spectral power distribution, in which the device lighting comprises a plurality of light channels with predefined spectral power distributions, a light mixer and a color sensor; and in which the controller is configured to perform any of the procedures described above to control the lighting device.
  • the controller may be implemented by computer means, electronic means or a combination thereof, as described in more detail in other parts of the disclosure.
  • the lighting device may further comprise the controller.
  • the lighting device may comprise a light mixer such as those described in detail in other parts of the disclosure.
  • mixed light can be defined as the lights emitted by the light channels once said lights have interacted with the light mixer, so that the mixed light turns out to be homogeneous within acceptable tolerances. Therefore, the light that reaches the color sensor, as well as the light in the far field (far field), is considered to be “mixed light” because it has contributions from all the light channels that have been mixed in some way (by the light mixer).
  • Figure 1 is a schematic representation of a lighting device according to examples
  • Figure 2 is a flow chart that schematically illustrates procedures according to examples to control a lighting device such as that shown in Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic graphic representation of a deviation between color coordinates in the CIE 1931 x-y diagram of spectral power distributions to be minimized in the context of procedures such as those illustrated in Figure 2;
  • Figure 4 illustrates schematically an example of the selection of light channels to be adjusted, based on the clustering of the light channels and the selection of those light channels belonging to clusters that theoretically have a greater influence. in color deviation; and
  • Figure 5 illustrates schematically an additional example of selection of light channels to be adjusted in the CIE 1931 x-y diagram, which is based on considering the RGB components of the mixed light and its variation from one iteration of the closed loop.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a lighting device 100 according to examples.
  • the lighting device 100 may comprise a plurality of light channels 101 having predefined spectral power distributions 102, a light mixer 103, and a color sensor (or colorimeter) 104.
  • a controller 105 may be configured to perform lighting device control 100 to produce lighting based on a reference spectral power distribution (SPD).
  • SPD reference spectral power distribution
  • the controller 105 may be internal or external to the lighting device 100.
  • the expression "control the lighting device” can be understood as equivalent to “controlling the light channels of the lighting device” .
  • the plurality (or set) of light channels 101 may comprise, for example, LED channels and / or OLED channels, and / or quantum dots (quantum dots), or any other electroluminescent source with narrowband spectral emission.
  • the lighting device 100 may comprise a support base 1 10 (for example, a flat panel or a printed circuit board, PCB) that supports the light channels 101 on a main side of the base 1 10.
  • the support base 1 10 can also support the color sensor 104 in, for example, a substantially central position of the main side of the support base 1 10. In this way, the color sensor 104 can measure similar contributions of all light channels, favoring the mix of light.
  • the light mixer 103 may comprise lenses or diffusers (placed in front of the light channels 101) to produce the lens or diffusion effect (and therefore mix) the light rays 107 emitted by the light channels 101.
  • the diffusers may (n) comprise surface (s) to diffusely reflect the light rays 107 emitted by the light channels 101, and / or translucent object (s) to allow the lights 107 (emitted by the channels of light 101) pass through them outwards, with a homogeneous color mixing within acceptable tolerance (s).
  • Diffusers can comprise objects that are capable of reflecting light or transmitting light or both functions.
  • the light mixer 103 may generally be made of materials such as, for example, plastic and / or glass and / or similar materials (for example, vitreous materials).
  • the mixer / light diffuser may comprise a mixing chamber that covers the light channels 101, so that the light rays 107 emitted by the light channels 101 can be partially and internally reflected to the mixing chamber.
  • the reflected light rays 108 can thus be mixed in the sense that photons from substantially All light channels 101 are mixed and a substantially uniform pattern is formed (at the location of the color sensor 104).
  • the color sensor 104 may comprise diffuser material in front (in the vicinity) of the corresponding light inlet (s) to improve the mixing of the lights (from the light emitters 101) at the location of the color sensor 104, so that the resulting mixed light (or light mix) can be even more representative of the color mix in the far field.
  • the mixed light (or mixture of light) 109 can be received and therefore measured by the color sensor or colorimeter 104.
  • the mixing chamber can be made of, for example, plastic and / or glass and / or similar materials (by example, vitreous materials). As shown in the figure, the mixing chamber may also be supported by the support base 1 10 that covers all or part of the light channels 101.
  • the light mixer may comprise a shell mixer that includes mini-lenses arranged on the outer and inner surfaces of a hollow (narrow) dome that covers the light channels 101.
  • the mini lenses can include a Kohler integration so that the shell mixer can generate a homogeneous output light with a more compact structure.
  • the mixing chamber and the wrapping mixer can be structurally similar to each other. However, the mixing chamber may be based primarily on diffuser elements and / or reflective elements, while the wrapper mixer may be predominantly based on micro-lenses.
  • the lighting device 100 may comprise a storage medium (memory) 106 for storing any data for its recovery and processing by the controller 105 to control the lighting device 100 (or light channels 101).
  • a storage medium memory
  • the reference spectral power distribution (SPD), the predefined spectral power distributions 102 of the light channels 101, etc. they can be stored in said memory 106.
  • the lighting device 100 may further comprise a communication module (not shown) so that the controller 105 can exchange data with remote locations / systems via wired (s) and / or wireless (s) connection (s).
  • the communication module may comprise a receiver to receive data and a transmitter to transmit data.
  • the controller 105 can receive any data through the communication module for processing to control the lighting device 100 (or light channels 101).
  • the reference spectral power distribution, the predefined spectral power distributions (SPD) 102 of the light channels 101, etc. they can be received by the controller 105 through the communication module.
  • the controller 105 and the light channels 101 may be connected through any type of connection (s) so that the control signals from the controller 105 can be received by the light channels 101 through said connection or connections.
  • a driver or controller stage (not shown) between the controller 105 and the light channels 101 can be used to provide the appropriate electrical power levels to the light channels.
  • the controller 105 can thus induce the settings (or weights) of the light channels 101 by providing control signals appropriate to the controller stage (PWM or pulse width modulation signals, PDM or pulse density modulation signals, constant current , constant tension or by any other well known procedure to control light emitters, such as, for example, LEDs).
  • control signals appropriate to the controller stage PWM or pulse width modulation signals, PDM or pulse density modulation signals, constant current , constant tension or by any other well known procedure to control light emitters, such as, for example, LEDs).
  • the controller 105 and the color sensor 104 may be connected through any type of connection or connections so that the controller 105 can receive sensor signals from the color sensor 104 through said connection or connections.
  • the controller 105 may be implemented by computer means, electronic means or a combination thereof.
  • the computer means may be a set of instructions (ie, a computer program) and the controller 105 may comprise a memory and a processor, which incorporates said set of instructions stored in the memory and executable by the processor.
  • the memory may, for example, be the storage medium 106.
  • the instructions may comprise functionality (s) for executing control procedures of the lighting device 100 (or light channels 101) to produce lighting based on the spectral power distribution ( SPD) reference.
  • SPD spectral power distribution
  • the controller 105 may be, for example, a microcontroller, a CPLD (Complex Programmable Logic Device), an FPGA (programmable door array) or an ASIC (integrated circuit for specific applications).
  • the computer means can be a set of instructions (for example, a computer program) and the electronic means can be any electronic circuit capable of implementing the corresponding one or more stages of the aforementioned procedures for controlling the lighting device 100 (or light channels 101).
  • the computer program may be incorporated into a medium of storage (for example, a CD-ROM, a DVD, a USB drive, a computer memory or a read-only memory) or carried by a carrier signal (for example, electrical or optical carrier signal).
  • the computer program may be in the form of source code, object code, intermediate code between source code and object such as in partially compiled form, or in any other form suitable for use in the implementation of lighting device control procedures.
  • the carrier can be any entity or device capable of carrying the computer program.
  • the carrier may comprise a storage medium, such as a ROM, for example a CD ROM or a semiconductor ROM, or a magnetic recording medium, for example a hard disk.
  • the carrier can be a transmissible carrier such as an electrical or optical signal, which can be transported through electrical or optical cable or by radio or other means.
  • the carrier When the computer program is incorporated into a signal that can be transported directly by a cable or other device or means, the carrier may be constituted by said cable or another device or means.
  • the carrier may be an integrated circuit in which the computer program is embedded, the integrated circuit being adapted to perform, or for use in performing, the relevant procedures.
  • Figure 2 is a flow chart schematically illustrating examples of a control procedure of a lighting device such as that shown in Figure 1. Numerical references of Figure 1 can be reused in the following description of Figure 2.
  • the procedure can be initiated as a result of, by for example, the reception by the controller 105 of a request to produce lighting based on a given reference spectral power distribution (SPD).
  • Said request may comprise an identifier that uniquely identifies the distribution of reference spectral power to reproduce, for example.
  • the controller 105 can determine first intensity settings (or weights) of light channel 101 to minimize a first spectral deviation between a first calculated spectral power distribution and the reference spectral power distribution (or target) ), depending on the first spectral power distribution (SPD) calculated from the predefined spectral power distributions 102 of the light channels 101 and the first intensity settings (or weights) of the light channels 101.
  • SPD first spectral power distribution
  • Any known optimization procedure (or adjustment) can be used in this block adapted for the mentioned purpose.
  • the controller 105 can send first control signals to the light channels 101 to induce the light channels 101 to emit lights 107 based on the first intensity settings (obtained in the previous block 201).
  • the controller 105 can receive sensor signals from the color sensor 104 representing the color coordinates of the lights emitted by the light channels 101 once mixed by the light mixer 103 (i.e. mixed light 109).
  • the controller 105 can determine a few second intensity settings of the light channels 101 to minimize a color deviation between the color coordinates of the mixed lights (or mixture of lights) 109 and the reference color coordinates .
  • the color coordinates of the mixed lights 109 can be used to perform the corresponding optimization (minimization) process that produces the second intensity settings to minimize color deviation.
  • any known optimization procedure can be used to implement this block 204.
  • the reference color coordinates may be the same or different from the color coordinates defined by the reference spectral power distribution.
  • the controller 105 may send second control signals to the light channels 101 to induce the light channels 101 to emit lights 107 based on the second intensity settings.
  • controller 105 can verify if an end condition has occurred. In the case of a positive result of said verification, the procedure may comprise returning to block 203 to perform a new iteration of blocks 203-206. Otherwise, the procedure may comprise the transition to final block 207 to complete the execution of the procedure. .
  • the termination condition may include a request for completion of the execution of the present procedure in order, for example, to reproduce the illumination based on a new reference spectral power distribution.
  • Said request may comprise an identifier that uniquely identifies the new reference spectral power distribution (SPD) to be reproduced, for example.
  • blocks 203-206 can be performed as a closed loop procedure in order to iteratively produce second intensity adjustments (and corresponding second control signals) such that deviation (progressively) is minimized. of color between the color coordinates of the mixed lights (or mixture of lights) 109 and the reference color coordinates.
  • the lights emitted by the light channels 101 and (once mixed by the light mixer 103) measured by the color sensor may be based on the first intensity settings (from block 201) and, in subsequent iterations, the lights emitted by the light channels 101 and (once mixed by the light mixer 103) measured by the color sensor may be based on the second intensity settings (determined in block 204 in a previous iteration of the closed loop).
  • the first intensity settings of the light channels 101 may have been predetermined (in, for example, a previous execution of the procedure), so that they can be (in the current execution) recovered from memory 106 or received through the module of communication of the lighting device 100.
  • the first intensity settings can be determined in real time (in the current execution) based on the performance of the corresponding optimization procedure.
  • the reference spectral power distribution and the predefined spectral power distributions 102 can be retrieved from memory 106 or received through the communication module of the lighting device 100.
  • the predefined spectral power distributions (SPD) 102 (of the light channels 101) can be, for example, data sets or theoretical functions resulting from factory measurements obtained during production or quality tests of the light channels 101.
  • the first calculated (or mixed) spectral power distribution can generally be expressed by, for example, the following formula.
  • first_SPD mixed (X) ' ⁇ first veighti x SPD c l hannel ( ⁇ )
  • Formula 1 i i
  • first_SPD mixed (X) is the first calculated (or mixed) spectral power distribution
  • N is the number of light channels
  • first_weighti is the first intensity setting (or weight) of the i-th light channel
  • SPD c l hannel () is the predefined spectral power distribution of the ith light channel.
  • Figure 3 shows a graphic example of spectral deviation 302 between a calculated (or mixed) spectral power distribution 301 and the target (or reference) spectral power distribution (SPD) 300.
  • the calculated spectral power distribution 301 may represent or either the first calculated (or mixed) spectral power distribution used to determine the first intensity settings, or the second calculated (or mixed) spectral power distribution used to determine, in some examples, the second intensity settings.
  • Figure 3 also shows a representation in the CIE 1931 x and 303 color space of the color coordinates (or color point) 305 of the mixed light (or mixture of lights) 109 and the color coordinates (or color point) 304 of the reference spectral power distribution 300, and a deviation 306 between said color points 304 and 305.
  • known (statistical) minimization procedures can be used to determine the first intensity settings (or weights) of the light channels 101 in order to minimize, for example, an approximation or deviation error 302 between the target spectral power distribution 300 and the first spectral power distribution (SPD) calculated (or mixed) 301 as defined, for example, in the above Formula 1.
  • SPD first spectral power distribution
  • a color mismatch (or deviation) 306 may occur between the color point 304 of the distribution of reference spectral power 300 and the color point 305 of the mixed light (or mixture of lights) 109 resulting from the first intensity settings (from block 201).
  • This color deviation 306 may even be aggravated due to statistical error (s) produced by the minimization procedure. (statistics) used (in block 201) to determine the first intensity settings of the light channels 101. This color deviation 306 can produce undesirable color effects that can be perceived by people who "consume” the light from the lighting device 100.
  • the minimization of the color deviation 306 between the color point 304 (of the reference spectral power distribution 300) and the color point 305 (of the mixed light 109) can thus eliminate (or dim) light effects of unwanted color, so that the lighting device 100 can provide an acceptably accurate reproduction of the reference spectral power distribution 300.
  • the color coordinates 304 of the reference spectral power distribution 300 can be calculated directly by the controller
  • the optimization procedure performed in block 204 may comprise, for example, the performance of a PID control procedure, and / or a Kalman filter procedure and / or a fuzzy logic procedure and / or a state variable procedure , and / or any other statistical or machine learning procedure known or adapted to minimize color deviation 306.
  • a first restriction may be imposed to induce the color deviation 306 to be less than a color deviation threshold.
  • Implementations of the First restriction may include, for example, the verification of whether color deviation 306 tends to be less than the threshold of color deviation through successive iterations of the closed loop. In case of negative result of said verification, corrective actions can be taken to induce the first restriction to be finally complied with.
  • the color deviation threshold can be expressed in color differences in the CIE 1976 color space [L * u * v * ] ( ⁇ * ⁇ ), and can be (pre) defined depending on, for example, the color coordinate in consideration and the precision necessary for the specific application.
  • the deviation threshold of color can be equal to a smaller color deviation previously registered (i.e., a minimum of a function defined by all color deviations 306 produced in previous iterations of the closed loop).
  • a second restriction can also be imposed to induce a second spectral deviation to be less than a spectral deviation threshold, the second spectral deviation being a deviation between a second calculated spectral power distribution and the reference spectral power distribution, depending on the second calculated spectral power distribution of the predefined spectral power distributions 102 of the light channels 101 and the second intensity settings.
  • Implementations of the second constraint may include, for example, the verification of whether the second spectral deviation tends to be less than the spectral deviation threshold through successive iterations of the closed loop. In case of negative result of said verification, corrective actions can be taken to induce the second restriction to be finally complied with.
  • the threshold of spectral deviation can be, for example, between 0.01% and 25%, and preferably equal to about 5%.
  • the spectral deviation threshold may be equal to a lower second spectral deviation previously recorded (ie, a minimum of a function defined by all second spectral deviations produced in previous iterations of the closed loop).
  • the second calculated (or mixed) spectral power distribution can generally be expressed by, for example, the following formula.
  • second_SPD mixed (X) is the second calculated (or mixed) spectral power distribution
  • N is the number of light channels
  • second_weighti is the second intensity setting (or weight) of the i-th light channel
  • SPD c l hannel (X) is the predefined spectral power distribution (SPD) of the ith light channel.
  • Relative priorities can be defined between the former first and second restrictions, so that, for example, the satisfaction of the first restriction may have priority over the second restriction, or vice versa. These relative priorities can be defined in such a way that a good balance can be achieved between the complete (or partial) satisfaction of both first and second restrictions.
  • the PID control can have as inputs: the color point 304 of the reference spectral power distribution 300, the color point 305 of the mixed lights 109 and the second adjustments or intensity weights (from the previous iteration ).
  • Other inputs may be, for example, the predefined spectral power distributions 102 of the light emitters 101, the predefined color points of the light channels 101, the predefined light flow of the light channels 101, the flow or intensity of the light mix 109 measured by the color sensor 104 (for example, a white or clear channel of the color sensor), etc.
  • the predefined light flux of the light channels 101 and the measured flux of the light mix 109 can cooperate to determine the second intensity settings so that a flux deviation between the predefined light flux and the flux of flux is also minimized.
  • measured light General principles applied to minimize color deviation can be similarly used to minimize such flow deviation.
  • a third restriction may be imposed on the optimization process (for example, PID control) to minimize the flow deviation under a restriction that causes the flow deviation to be less than a flow deviation threshold.
  • This third restriction may have a lower priority than the first and second restrictions. Relative priorities between the restrictions can be considered so that the desired balance between the first, second and third restrictions is achieved.
  • the PID control can progressively calculate, in each iteration, new second intensity adjustments (or weights) that approximate the measured color point 305 of the mixed lights 109 to the color point 304 of the reference spectral power distribution 300.
  • new second intensity adjustments or weights
  • Several criteria can be used to effectively determine the second intensity settings. For example, a second setting can be chosen for a given light channel
  • an error (or deviation) of color 306 may be generally small; in particular, the color deviation 306 expressed in terms of the Euclidean distance in the CIE 1976 (L * u * v * ) or ⁇ * ⁇ color space can be maintained below 0.01 units (first restriction).
  • a relative error or deviation 302 may also be small between the reference spectral power distribution (or target) 300 and the second calculated spectral power distribution 301 (accord to, for example, Formula 2); in particular, the spectral deviation 302 can be maintained below 5% (second restriction).
  • the second restriction can be understood as an upper limit to a relative error between the target spectral power distribution 300 and the second calculated spectral power distribution 301.
  • an absolute error from which the relative error can be derived could be calculated as a mean square error (RMSE) between the two functions 300, 301, as a mean absolute error (MAE) between the two functions 300, 301, as a difference in area between the two functions 300, 301, or any other statistical procedure that can produce an adequate indicator to assess the goodness of an approach to an objective function 300.
  • RMSE mean square error
  • MAE mean absolute error
  • a relative error (in percentage) rRMSE can be calculated for a mean square error (RMSE) using the following formula.
  • i is an index representing the discretization of wavelengths ( ⁇ - see Formula 2)
  • K is the length of the matrix of discrete wavelengths where the spectral power distributions are defined
  • SPD t l araet is the i-th point of the target spectral power distribution 300
  • second_SPD m l ixed is the i-th point of the second calculated spectral power distribution 301.
  • the behavior of the PID control may change depending on some design parameters, such as proportional, integral and derivative parameter values. By establishing optimal values for these parameters, the final behavior of the solution can be controlled in terms of, for example, smoothness, convergence time and overshoot.
  • the PID control may prioritize minimization of color deviation 306 (first restriction), while allowing some flexibility in spectral deviation 302 (second restriction). This flexibility may be greater or lesser depending on whether an acceptable balance can be achieved between the minimized color deviation 306 (first restriction) and the spectral deviation 302 (second restriction).
  • the third restriction mentioned above can also be considered in this prioritization / balance between restrictions.
  • the spectral deviation 302 may not be minimized below the required spectral deviation threshold (breach of the second restriction), and the PID control response may that, therefore, needs to evolve into a state in which only the color deviation 306 is minimized as desired (compliance with the first restriction).
  • These situations related to the reliability or malfunction of the light channels could easily be identified by the PID control in the event that the spectral deviation 302 cannot be minimized as desired (breach of the second restriction). In such cases, if the spectral deviation 302 in the form of, for example, a relative error is greater than, for example, a certain percentage, an indicator could be activated.
  • a relative error such as an absolute error, a mean square error or any other deviation metric commonly used in statistics.
  • the optimization procedure may comprise varying, from one iteration to another of the closed loop, all or part of the second intensity settings according to one or more variation criteria.
  • This variation may be a random variation and, in particular, a Monte Cario or simulated annealing or simulated annealing procedure may be used to implement such randomization in the variation of the second intensity settings.
  • the second intensity settings to vary can correspond to a selection of the light channels 101, which can be determined according to different "selection" approaches.
  • a straight reference line in a color space
  • a distance between the reference line and the color coordinates of the light channel can be determined.
  • Those light channels for which said distance is below a distance threshold may be included in the selection of light channels to vary.
  • Light channels with a color point closer to said straight reference line can be considered as the emitters that most influence color deviation
  • these Light channels can be selected for variation and effectively converge to an optimal solution in minimizing both color deviation 306 (first restriction) and spectral deviation 302 (second restriction).
  • a second selection approach may be based on a clustering of the light channels 101 and a selection of those light channels belonging to the clusters that theoretically influence the color deviation 306 more.
  • Figure 4 schematically illustrates a example of said second selection approach. Numerical references of the previous figures can be reused and / or referred to in the present figure and following description thereof to designate the same or similar elements.
  • a straight reference line 400 in a color space 303 can be determined which connects the color coordinates 305 of the mixed lights 109 and the color coordinates 304 of the reference spectral power distribution 300. Influence regions 401, 402 corresponding to groups of color coordinates of the light channels 101 can be determined.
  • Those light channels whose corresponding regions of influence 401, 402 overlap at least partially with the straight reference line 400 i.e., light channels that significantly influence color deviation 306 and spectral deviation 302
  • the selection of light channels can be included in The selection of light channels.
  • projections representing these groups of light channels can be used to select the most influential light channels in order to accelerate convergence times towards an optimal solution.
  • a third selection approach can be based on considering the RGB components of the mixed light 109 and their variation from one iteration of the closed loop.
  • Figure 5 illustrates schematically an example of said third selection approach.
  • the sensor signals received by the controller 105 from the color sensor may include Red, Green and Blue (RGB) color coordinates of the mixed light (or mixture of lights) 109.
  • RGB Red, Green and Blue
  • the controller 105 You can determine which of the RGB color coordinates received from the mixed light (or mix of lights) 109 have changed most compared to the RGB color coordinates received in the previous iteration of the closed loop, respectively.
  • Those light channels whose color coordinates correspond to an RGB color of the received RGB color coordinates that have changed to a greater extent i.e., those light channels that significantly influence color deviation 306 and spectral deviation 302 can be included in the selection of light channels.
  • the Green region 500, the Red region 501 and the Blue region 502 are represented in the CIE 1931 x 303 color space.
  • the Green component of the mixed light 109 (received from the color sensor) is the one that has changed the most in relation to the previous iteration of the closed loop
  • the light channels with color coordinates 503 in the Green 500 region can be included in the selection of channels of Light for variation.
  • a first vector corresponding to the color deviation 306 between the color coordinates 305 of the mixed lights 109 (in the color space 303) and the color coordinates 304 of the power distribution can be determined reference spectral 300 (in color space 303).
  • a second vector can be determined that corresponds to another color deviation between the color coordinates 304 of the distribution of reference spectral power 300 (in the color space 303) and the color coordinates of the light channel (in the color space 303).
  • a projection of the first vector on the second vector can be determined for each of the light channels.
  • Those light channels for which said projection (of the first vector on the second vector) exceeds a projection threshold can be included in The selection of light channels to vary.
  • a projection of the first vector on the second vector can be used as an indicator of quantification of the capacity of the corresponding light channel to influence the final solution, and can be provided to the optimization process as input. In this way, the optimization procedure can initially propose variations on the light channels that have a greater influence on the path to an optimal solution.
  • Only one of the first, second, third and fourth selection approaches can be implemented in the optimization (minimization) process of block 204.
  • any combination of said four selection approaches in block 204 can be used.
  • a completely random selection approach can be used.
  • any suitable known approach can be considered to select the light channels that most influence mixed light for said purpose.
  • all channels can be selected for variation or a subset of all channels can be selected randomly or intentionally for variation. This can be implemented, for example, when the processing time of the optimization algorithm is not a concern.
  • design limitations size, price, etc.
  • design constraints may potentially imply that the relative position between the light channels 101, the light mixer 103 and the color sensor 104 causes imperfections in the light mix 109.
  • the lighting device operates in an acceptable manner at Despite these imperfections, the implementation of the following approach based on "redefining" the reference color coordinates can eliminate or minimize the influence of such imperfections and therefore improve, in some examples, the control procedure and consequent performance of the device .
  • the reference color coordinates may be substantially equal to the color coordinates of a rectification of the reference spectral power distribution, so that imperfections in the mixture of lights 109 received by the color sensor 104. Such imperfections may be due, for example, to small geometric and / or positional distortions between the light emitters (of the light channels 101) and / or the light mixer 103 and / or the color sensor 104, to the degradation of a lens or diffuser or reflector of the light mixer 103, etc.
  • the purpose of this approach is to make the reference color coordinates 304 (corresponding to perfectly mixed lights in the far field or far field) comparable or compatible with the color coordinates of the (potentially imperfect) mixture of lights 109 measured by colorimeter 104 (near or near field).
  • the rectification of the reference spectral power distribution 300 (and / or any derived data such as, for example, its color coordinates) can be pre-stored in a memory of the lighting device, so that the controller (of the device lighting) can recover such data when necessary.
  • the color coordinates of the rectification of the reference spectral power distribution 300 can be calculated (by the controller of the lighting device or by a computer system connectable to the lighting device) based on any procedure known for that purpose.
  • Example procedures may comprise the predetermination of the rectification of the reference spectral power distribution 300 and, optionally, of their corresponding color coordinates, and any such data may be pre-stored in the corresponding memory associated with the controller (of the lighting device).
  • the predetermination of the rectification of the reference spectral power distribution 300 may comprise determining, for each of the light channels 101, a distorted spectral power distribution of the light channel. Then, the rectification of the reference spectral power distribution can be (pre) determined depending on (a relationship or function between) the predefined spectral power distributions and said distorted spectral power distributions of the light channels.
  • the term "distorted" is used herein to indicate that the spectral power distributions of the light channels may be distorted or modified due to particular conditions of the lighting device that potentially induce some imperfections in the light mix received by the sensor. of color (near field or near field).
  • the determination of the distorted spectral power distribution of an ith light channel may comprise producing a test signal to induce the ith light channel to emit an ith test light while the others Light channels are off. Then, an i-th test measurement of the ith test light that has been (potentially) distorted by the light mixer can be received from the color sensor, so that the distorted spectral power distribution can be determined of the ith light channel depending on the ith test measure received.
  • the ith test measure may comprise an Af lstort parameter corresponding to an amplitude (or peak channel value expressed in a magnitude proportional to any photometric or radiometric unit) of the ith test light (potentially distorted by the mixer). light) and measured by a white channel (clear channel) of the color sensor (or by a linear combination of RGB channels proportional to the luminance or illuminance received by the color sensor).
  • predefined and potentially distorted (potentially) distorted spectral power distributions may comprise a coefficient for each of the light channels, which can be determined by the following formula:
  • Af lstort is the previously defined parameter associated with the ith channel
  • a predef corresponds to an amplitude (or peak channel value expressed in a magnitude proportional to any photometric or radiometric unit) of the predefined spectral power distribution of the i-th channel.
  • Af lstort can be seen as the contribution (weight) of the ith light channel in the mixture of lights received by the color sensor (in the near field) with potentially some imperfection in the "mixture”
  • a predef can be seen as the representation of the same as Af lstort but under the assumption that the lights emitted by the light channels are perfectly mixed (in the far field).
  • the rectification of the spectral power distribution of SPD reference rectif It can be determined through, for example, the following formula:
  • N is the number of light channels
  • SPD c l hannel (X) is the predefined spectral power distribution of the ith light channel, it is the coefficient applicable to the ith light channel (determined according to the Formula 4)
  • secondjveighti is the second adjustment or intensity weight of the i-th light channel determined by the optimization / minimization process (performed in, for example, block 204 of Figure 2).
  • the proposed redefinition of the reference color coordinates to attenuate imperfections in the mixture of lights received by the colorimeter can be included in any of the control procedures described herein.
  • the coefficients J ⁇ (see Formula 4) can be recalculated and updated regularly (periodically), so that the degradation of the lighting device (produced during, for example, its useful life) that can distort the mixture of the lights can be compensated.

Abstract

Procedimientos,controladores y programas informáticos para controlar un dispositivo de iluminación con canales de luz para producir iluminación basada en una distribución de potencia espectral(SPD)de referencia. Dicho control comprende: determinar primeros ajustes de los canales para minimizar una desviación entre una primera SPD calculada y la SPD de referencia, dependiendo la primera SPD calculada de unas SPDs predefinidas de los canales y los primeros ajustes; hacer que los canales emitan luces basadas en los primeros ajustes; recibir señales procedentes de un colorímetro que representan las coordenadas de color de una mezcla de luces resultante de mezclar las luces emitidas por los canales mediante un mezclador de luz;realizar un proceso de optimización que produce segundos ajustes para minimizar una desviación entre unas coordenadas de color de referencia y las coordenadas de color de la mezcla de luces; hacer que los canales emitan luces basadas en los segundos ajustes.

Description

CONTROL DE DISPOSITIVOS DE ILUMINACIÓN
La presente divulgación se refiere a procedimientos para controlar dispositivos de iluminación para producir iluminación basada en una distribución de potencia espectral de referencia, y a programas informáticos y controladores (sistemas) adecuados para realizar dichos procedimientos.
TÉCNICA ANTERIOR
Las fuentes de luz para generar luz blanca o de color son bien conocidas en la técnica. Normalmente, una fuente de luz se define por su salida de luz en lúmenes o vatios, y otras características tales como los parámetros que pueden derivarse del espectro de luz, tales como, por ejemplo, las coordenadas de color en un espacio de color determinado, la temperatura de color correlacionada (CCT), el índice de reproducción cromática (CRI), el índice de área gamut (GAI), etc.
Recientemente están apareciendo más indicadores que explican la interacción entre la distribución de potencia espectral (o espectro) de una fuente de luz y diferentes sistemas biológicos, como el cerebro humano, plantas u otros animales. Todas estas aplicaciones, cada una de ellas con sus propios indicadores, destacan la importancia que tiene un control sobre la distribución de potencia espectral de la luz en entornos profesionales donde las propiedades de la luz tienen que ser controladas cuidadosamente. Con el fin de poder conformar la distribución de potencia espectral, la fuente de luz que produce la salida de luz puede requerir que esté compuesta por canales de luz de longitud de onda direccionables individualmente y una unidad de control para calcular los pesos (o ajustes) a proporcionar a cada canal de luz para obtener el espectro objetivo.
Un canal de luz se puede definir en la presente memoria como una unidad de producción de luz que es direccionable (controlable) independientemente (individualmente) por parte del controlador. Un canal de luz puede estar constituido por uno o más emisores de luz de acuerdo con las características de emisión de luz de dichos emisores de luz; es decir, los emisores de luz con propiedades de emisión de luz sustancialmente homogéneas pueden formar un canal de luz concreto. Un dispositivo de iluminación puede comprender un número arbitrario de emisores de luz y correspondientes canales de luz.
En la técnica anterior se pueden encontrar varios procedimientos de control cuyo propósito es tener una distribución de potencia espectral bien definida.
En el documento US 2010/0188022-A1 , se reproduce un espectro objetivo utilizando una luminaria que tiene una pluralidad de LEDs conocidos (sus características espectrales son conocidas), estimando teóricamente la contribución (coeficiente o peso) de cada LED. El procedimiento describe además el cálculo de las coordenadas de cromaticidad CIE del espectro objetivo y el cálculo de las coordenadas CIE del espectro luminoso de la luminaria LED y el ajuste preciso de la contribución de cada LED para minimizar el error de cromaticidad. El documento US 2010/0188022-A1 parece describir una optimización basada en cálculos que tienen en cuenta características pre-conocidas de los LEDs. Un inconveniente de este enfoque es que tanto los cambios de temperatura como el envejecimiento de los LEDs pueden causar una pérdida de conocimiento de las características preconocidas de los LEDs, de manera que la reproducción del espectro objetivo puede ser menos precisa con el paso del tiempo.
En el documento US 2013/0307419-A1 , se describe otra luminaria de LEDs que comprende una pluralidad de LEDs capaces de reproducir un espectro objetivo. La optimización del espectro emitido versus al espectro objetivo se realiza utilizando datos de espectrómetro, que provienen necesariamente de un espectrómetro. Este dispositivo puede resultar, por lo tanto, caro debido al coste de los espectrómetros. En el documento US 2006/00181 18-A1 se describe una luminaria capaz de reproducir una distribución de potencia espectral objetivo deseada utilizando una pluralidad de LEDs. Se usa un dispositivo de medición óptico para medir la luz emitida, en el que dicho dispositivo de medición óptica es capaz de medir el espectro emitido y es un espectrómetro o una pluralidad de sensores ópticos de color que coinciden con los emisores de luz de la luminaria. Este dispositivo puede ser también relativamente costoso.
Un objeto de la presente divulgación es mejorar los procedimientos, programas informáticos y controladores (sistemas) de la técnica anterior para controlar dispositivos de iluminación para producir iluminación basada en una distribución de potencia espectral de referencia.
RESUMEN
En un primer aspecto, se proporciona un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación mediante un controlador, para que el dispositivo de iluminación produzca iluminación basada en una distribución de potencia espectral (SPD) de referencia, comprendiendo el dispositivo de iluminación una pluralidad de canales de luz con distribuciones de potencia espectral predefinidas, un mezclador de luz y un sensor de color.
El procedimiento comprende determinar, por parte del controlador, unos primeros ajustes de intensidad de los canales de luz para minimizar una primera desviación espectral entre una primera distribución de potencia espectral (SPD) calculada y la distribución de potencia espectral (SPD) de referencia, en el que la primera distribución de potencia espectral calculada depende de las distribuciones de potencia espectral predefinidas de los canales de luz y los primeros ajustes de intensidad. El procedimiento comprende además enviar, por parte del controlador, unas primeras señales de control a los canales de luz para inducir a que los canales de luz emitan luces basadas en los primeros ajustes de intensidad. El procedimiento comprende adicionalmente recibir, por parte del controlador, señales de sensor procedentes del sensor de color que representan las coordenadas de color de una mezcla de luces producida por el mezclador de luz como resultado de mezclar las luces emitidas por los canales de luz.
El procedimiento comprende además realizar, por parte del controlador, un proceso de optimización que produce unos segundos ajustes de intensidad para minimizar una desviación de color entre unas coordenadas de color de referencia y las coordenadas de color de la mezcla de luces.
El procedimiento comprende adicionalmente enviar, por parte del controlador, unas segundas señales de control a los canales de luz para inducir a que los canales de luz emitan luces basadas en los segundos ajustes de intensidad.
El procedimiento propuesto permite reproducir un espectro objetivo o de referencia sin necesidad de utilizar un espectrómetro u otros dispositivos caros para medir la luz. Se usa un sensor de color como retroalimentación en lugar de un espectrómetro, lo que puede hacer que el dispositivo de iluminación sea significativamente más barato en comparación con el uso de un espectrómetro u otros costosos dispositivos de medición de la luz.
El procedimiento se basa en minimizar una desviación espectral entre el espectro objetivo y un espectro teórico dependiendo de unos espectros predefinidos de los canales de luz y los primeros ajustes de intensidad de los canales de luz. Una vez que se ha minimizado la desviación espectral, se minimiza cualquier desviación entre el color de la mezcla de luces procedentes de los emisores (medido por el sensor de color) y un color de referencia, mediante la producción de unos segundos ajustes de intensidad de los canales de luz.
En otras palabras, se ajustan los canales de luz en primer lugar para minimizar una desviación espectral con respecto al espectro objetivo y se ajustan en segundo lugar para minimizar la desviación de color con respecto al color objetivo (o color de referencia) debido a los primeros ajustes. Según se ha comentado en otras partes de la descripción, la determinación de los segundos ajustes se puede realizar como un bucle cerrado.
Se ha probado experimentalmente que la aplicación de los primeros y segundos ajustes de intensidad a los canales de luz produce la reproducción del espectro objetivo con una precisión (espectral y de color) aceptable de manera (mucho) más barata, ya que sólo se usa un sensor de color como retroalimentación en lugar de un espectrómetro u otros dispositivos de medición de luz costosos.
Se han superado inconvenientes y complejidades relevantes en la concepción de la solución sugerida basada en el uso de un sensor de color (único), porque un número infinito de espectros pueden dar como resultado las mismas coordenadas de color. Por lo tanto, sólo con un sensor de color de medición, no es físicamente posible averiguar qué espectro está originando un punto de color particular medido por el sensor de color.
Los dispositivos de iluminación de la técnica anterior parecen utilizar un espectrómetro o una pluralidad de sensores ópticos de color que coinciden espectralmente con los canales de luz (canales LED), porque la información de color tiene menos información que la información espectral. De hecho, un número infinito de espectros de luz puede dar lugar a las mismas coordenadas de color, por lo que la medición del color no se considera una propiedad válida para discernir (fácilmente) entre espectros de luz.
En algunas implementaciones, las coordenadas de color de referencia (o coordenadas de color objetivo) pueden ser sustancialmente ¡guales a las coordenadas de color definidas por la distribución de potencia espectral (SPD) de referencia. Esto puede permitir la producción de iluminaciones con espectro de luz y color "consistentes", ya que las coordenadas de color objetivo son las definidas por el espectro de referencia. Por lo tanto, en este caso no se inducen efectos de transición perceptibles de un espectro de luz a otro espectro de luz (definiendo un color diferente). Se pueden usar coordenadas de color objetivo ligeramente diferentes a las definidas por el espectro objetivo para reproducir el espectro objetivo con una precisión aceptable, es decir, según percepción de las personas que "consumen" la iluminación producida por el dispositivo de iluminación. En ejemplos alternativos, las coordenadas de color de referencia pueden ser diferentes a las coordenadas de color de la distribución de potencia espectral de referencia. Esto puede permitir, por ejemplo, la transición desde el espectro de luz de referencia (u objetivo) hacia otro espectro de luz que define las coordenadas de color objetivo, de manera que se altera mínimamente el espectro de referencia (inicial). Es decir, se pueden causar transiciones de iluminación suaves considerando un color objetivo que es diferente al definido por el espectro objetivo. Estas transiciones suaves pueden permitir la producción de efectos de luz interesantes en muchas aplicaciones.
En algunos ejemplos, la recepción de las señales de sensor procedentes del sensor de color, la realización del proceso de optimización y el envío de las segundas señales de control a los canales de luz pueden realizarse como un bucle cerrado. Por lo tanto, el proceso de optimización puede progresar iterativamente hacia una solución óptima que incluye (segundos) ajustes óptimos de los canales de luz que minimizan la desviación de color.
Es decir, una vez que los canales de luz emiten luces basadas en los primeros ajustes que minimizan la primera desviación espectral (en relación al espectro de referencia), dicho bucle cerrado se puede realizar sobre coordenadas de color. El bucle cerrado puede aproximar iterativamente el punto de color de la luz mezclada (medido por el colorímetro) hacia el punto de color de la luz objetivo (definida por el espectro objetivo), manteniendo a su vez la primera desviación espectral dentro de una cierta tolerancia.
De acuerdo con ejemplos, la realización del proceso de optimización puede comprender minimizar, por parte del controlador, la desviación de color bajo una restricción que induce a que la desviación de color sea menor que un umbral de desviación de color. El umbral de desviación de color puede expresarse en diferencias de color en el espacio de color CIE 1976 [L* u* v*] (ΔΕ* υν), y puede (pre)definirse dependiendo de, por ejemplo, la coordenada de color en consideración y la precisión requerida para la aplicación concreta. En algunos ejemplos, el umbral de desviación de color puede ser de entre ΔΕ* υν=10"5 y ΔΕ* υν=10"1, y preferiblemente igual a aproximadamente ΔΕ* υν=10" 3 En implementaciones alternativas, el umbral de desviación de color puede ser igual a una menor desviación de color registrada previamente (es decir, un mínimo de una función definida por todas las desviaciones de color que se han producido en iteraciones anteriores del bucle cerrado). Una menor desviación de color sustancialmente igual a cero puede indicar que se ha llegado a una solución óptima, en cuyo caso puede finalizarse el bucle cerrado.
En ejemplos del procedimiento, la realización del proceso de optimización puede comprender minimizar, por parte del controlador, la desviación de color bajo una restricción que induce a que una segunda desviación espectral sea menor que un umbral de desviación espectral. La segunda desviación espectral puede ser una desviación entre una segunda distribución de potencia espectral calculada y la distribución de potencia espectral de referencia, en la que la segunda distribución de potencia espectral calculada depende de las distribuciones de potencia espectral predefinidas de los canales de luz y los segundos ajustes de intensidad. La segunda (y/o la primera) desviación espectral puede ser un error relativo (por ejemplo, Error relativo cuadrático medio - Root Mean Squared relative Error) que puede expresarse como un porcentaje. El umbral de desviación espectral puede ser de entre 0,01 % y 25%, y preferiblemente igual a aproximadamente 5% o, alternativamente, puede ser igual a una menor segunda desviación espectral registrada anteriormente (es decir, un mínimo de una función definida por todas las segundas desviaciones espectrales producidas en iteraciones anteriores del bucle cerrado). Una menor segunda desviación espectral sustancialmente igual a cero (0%) puede indicar que se ha llegado a una solución óptima, en cuyo caso puede finalizarse el bucle cerrado dependiendo de si, por ejemplo, se ha logrado un equilibrio admisible entre las restricciones impuestas. En algunas implementaciones, la segunda (y/o la primera) desviación espectral puede ser un error absoluto que puede expresarse en pertinentes unidades absolutas. Este error absoluto se podría utilizar de acuerdo con los mismos principios o similares (equivalentes) a los considerados en el caso de utilizar un error relativo. En ejemplos en los que se consideran la primera y segunda restricciones, el procedimiento puede por lo tanto progresar hacia una solución óptima que incluye (segundos) ajustes óptimos que minimizan tanto la desviación de color (según la primera restricción) como la segunda desviación espectral (según la segunda restricción). En algunas implementaciones, la primera restricción puede tener prioridad sobre la segunda restricción.
En algunos ejemplos, cualesquiera datos necesarios para determinar los primeros ajustes de intensidad (antes del bucle cerrado) y los segundos ajustes de intensidad (dentro del bucle cerrado) pueden ser recuperados, por parte del controlador, de una memoria comprendida en el dispositivo de iluminación. En implementaciones alternativas, cualquiera de dichos datos requeridos puede ser recibido, por parte del controlador, procedente de una ubicación remota a través de un módulo de comunicación. Se proporcionan detalles sobre estas consideraciones en otras partes de la presente divulgación.
En algunas implementaciones, la realización del proceso de optimización puede comprender realizar, por parte del controlador, un procedimiento de control proporcional-integral-derivativo (PID), y/o un procedimiento de filtro de Kalman, y/o un procedimiento de lógica difusa, y/o un procedimiento de variable de estado, etc. En general, puede usarse cualquier procedimiento estadístico o de aprendizaje automático (machine learning) conocido que pueda optimizar o minimizar una determinada variable dependiendo de otras variables.
De acuerdo con ejemplos, la realización del proceso de optimización puede comprender variar, por parte del controlador, al menos parte de los segundos ajustes de intensidad de acuerdo con uno o más criterios de variación. Dicha variación puede ser aleatoria y, en ejemplos particulares, se puede usar un procedimiento de Monte Cario o de annealing para implementar dicha variación aleatoria.
En implementaciones del procedimiento, la variación de al menos parte de los segundos ajustes de intensidad puede comprender determinar, por parte del controlador, una selección de los canales de luz y variar, por parte del controlador, los segundos ajustes de intensidad correspondientes a la selección de los canales de luz. Tal como se describe con detalle en otras partes de la presente descripción, pueden utilizarse diferentes enfoques para determinar qué canales de luz se pueden seleccionar para ser vanados.
En un segundo aspecto, la invención también se refiere a un producto de programa informático que comprende instrucciones de programa para hacer que un controlador realice un procedimiento según se ha definido anteriormente para controlar un dispositivo de iluminación para producir iluminación basada en una distribución de potencia espectral de referencia. En un tercer aspecto, se proporciona un controlador para controlar un dispositivo de iluminación para producir iluminación basada en una distribución de potencia espectral de referencia, en el que el dispositivo de iluminación comprende una pluralidad de canales de luz con distribuciones de potencia espectral predefinidas, un mezclador de luz y un sensor de color; y en el que el controlador está configurado para realizar cualquiera de los procedimientos descritos anteriormente para controlar el dispositivo de iluminación. El controlador puede implementarse mediante medios informáticos, medios electrónicos o una combinación de los mismos, según se descnbe con más detalle en otras partes de la divulgación. El dispositivo de iluminación puede comprender además el controlador. En algunas implementaciones, el dispositivo de iluminación puede comprender un mezclador de luz tal como los descritos en detalle en otras partes de la divulgación.
El término "luz mezclada" puede definirse como las luces emitidas por los canales de luz una vez que dichas luces han interactuado con el mezclador de luz, de manera que la luz mezclada resulta ser homogénea dentro de unas tolerancias aceptables. Por lo tanto, la luz que llega al sensor de color, así como la luz en el campo lejano (far field), se considera que es "luz mezclada" porque tiene contribuciones de todos los canales de luz que han sido mezclados de alguna manera (por parte del mezclador de luz).
Estas y otras ventajas y características se harán evidentes a la vista de la descripción detallada y los dibujos. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
A continuación se describirán ejemplos no limitativos de la presente descripción, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una representación esquemática de un dispositivo de iluminación según ejemplos;
La Figura 2 es un diagrama de flujo que ¡lustra esquemáticamente procedimientos según ejemplos para controlar un dispositivo de iluminación tal como el mostrado en la Figura 1 ;
La Figura 3 es una representación gráfica esquemática de una desviación entre coordenadas de color en el diagrama CIE 1931 x-y de distribuciones de potencia espectral a minimizar en el contexto de procedimientos tales como los ¡lustrados en la Figura 2;
La Figura 4 ¡lustra esquemáticamente un ejemplo de selección de canales de luz a ajusfar, en base a la agrupación (clustering) de los canales de luz y a la selección de aquellos canales de luz pertenecientes a agrupamientos {clusters) que teóricamente tienen una mayor influencia en la desviación de color; y La Figura 5 ¡lustra esquemáticamente un ejemplo adicional de selección de canales de luz a ajusfar en el diagrama CIE 1931 x-y, que se basa en considerar los componentes RGB de la luz mezclada y su variación de una a otra iteración del bucle cerrado. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE EJEMPLOS
La Figura 1 es una representación esquemática de un dispositivo de iluminación 100 de acuerdo con ejemplos. El dispositivo de iluminación 100 puede comprender una pluralidad de canales de luz 101 que tienen distribuciones de potencia espectral predefinidas 102, un mezclador de luz 103, y un sensor de color (o colorímetro) 104. Un controlador 105 puede estar configurado para realizar procedimientos de control del dispositivo de iluminación 100 para producir iluminación basada en una distribución de potencia espectral (SPD) de referencia. El controlador 105 puede ser interno o externo al dispositivo de iluminación 100. Cuando el controlador está comprendido en el dispositivo de iluminación, la expresión "controlar el dispositivo de iluminación" puede entenderse como equivalente a "controlar los canales de luz del dispositivo de iluminación". La pluralidad (o conjunto) de canales de luz 101 puede comprender, por ejemplo, canales LED y/o canales OLED, y/o puntos cuánticos (quantum dots), o cualquier otra fuente electroluminiscente con emisión espectral de banda estrecha. El dispositivo de iluminación 100 puede comprender una base de soporte 1 10 (por ejemplo, un panel plano o una placa de circuito impreso, PCB) que soporta los canales de luz 101 en un lado principal de la base 1 10. La base de soporte 1 10 puede también soportar el sensor de color 104 en, por ejemplo, una posición sustancialmente central del lado principal de la base de soporte 1 10. De esta manera, el sensor de color 104 puede medir contribuciones similares de todos los canales de luz, favoreciendo la mezcla de luz.
El mezclador de luz 103 puede comprender lentes o difusores (colocados en frente de los canales de luz 101 ) para producir el efecto de lente o de difusión (y por lo tanto mezclar) los rayos de luz 107 emitidos por los canales de luz 101 . Los difusores puede(n) comprender superficie(s) para reflejar difusamente los rayos de luz 107 emitidos por los canales de luz 101 , y/u objeto(s) translúcido(s) para permitir que las luces 107 (emitidas por los canales de luz 101 ) pasen a través de ellos hacia el exterior, con un mezclado de color homogéneo dentro de tolerancia(s) aceptable(s). Los difusores pueden comprender objetos que son capaces de reflejar la luz o transmitir la luz o ambas funciones. El mezclador de luz 103 puede estar hecho generalmente de materiales tales como, por ejemplo, plástico y/o vidrio y/o materiales similares (por ejemplo, materiales vitreos).
El mezclador/difusor de luz puede comprender una cámara mezcladora que cubre los canales de luz 101 , de manera que los rayos de luz 107 emitidos por los canales de luz 101 pueden ser reflejados parcialmente e internamente a la cámara mezcladora. Los rayos de luz reflejados 108 pueden así resultar mezclados en el sentido de que fotones procedentes de sustancialmente todos los canales de luz 101 son mezclados y se forma un patrón sustancialmente uniforme (en la ubicación del sensor de color 104).
El sensor de color 104 puede comprender material difusor en frente (en las inmediaciones) de la(s) correspondiente(s) entrada(s) de luz para mejorar la mezcla de las luces (procedentes de los emisores de luz 101 ) en la ubicación del sensor de color 104, de manera que la luz mezclada resultante (o mezcla de luz) puede ser aún más representativa de la mezcla de color en el campo lejano.
La luz mezclada (o mezcla de luz) 109 puede ser recibida y por lo tanto medida por el sensor de color o colorímetro 104. La cámara mezcladora puede estar hecha de, por ejemplo, plástico y/o vidrio y/o materiales similares (por ejemplo, materiales vitreos). Según se muestra en la figura, la cámara mezcladora puede estar también soportada por la base de soporte 1 10 que cubre total o parcialmente los canales de luz 101 .
El mezclador de luz puede comprender un mezclador de envoltura (Shell mixer) que incluye mini-lentes dispuestas en las superficies exterior e interior de una cúpula hueca (estrecha) que cubre los canales de luz 101 . Las mini- lentes pueden incluir una integración Kóhler de modo que el mezclador de envoltura (Shell mixer) puede generar una luz homogénea de salida con una estructura más compacta. La cámara mezcladora y el mezclador de envoltura pueden ser estructuralmente similares entre sí. Sin embargo, la cámara mezcladora puede basarse principalmente en elementos difusores y/o elementos reflectantes, mientras que el mezclador de envoltura puede basarse predominantemente en micro-lentes.
El dispositivo de iluminación 100 puede comprender un medio de almacenamiento (memoria) 106 para almacenar cualesquiera datos para su recuperación y procesamiento por parte del controlador 105 para controlar el dispositivo de iluminación 100 (o canales de luz 101 ). Por ejemplo, la distribución de potencia espectral (SPD) de referencia, las distribuciones de potencia espectral predefinidas 102 de los canales de luz 101 , etc. pueden almacenarse en dicha memoria 106.
El dispositivo de iluminación 100 puede comprender además un módulo de comunicación (no mostrado) para que el controlador 105 pueda intercambiar datos con ubicaciones/sistemas remotos a través de conexión(s) cableada(s) y/o inalámbrica(s). El módulo de comunicación puede comprender un receptor para recibir datos y un transmisor para transmitir datos.
El controlador 105 puede recibir cualquier dato a través del módulo de comunicación para su procesamiento para controlar el dispositivo de iluminación 100 (o canales de luz 101 ). Por ejemplo, la distribución de potencia espectral de referencia, las distribuciones de potencia espectral (SPD) predefinidas 102 de los canales de luz 101 , etc. pueden ser recibidas por parte del controlador 105 a través del módulo de comunicación. El controlador 105 y los canales de luz 101 pueden estar conectados a través de cualquier tipo de conexión(es) de manera que las señales de control procedentes del controlador 105 puedan ser recibidas por los canales de luz 101 a través de dicha conexión o conexiones. En particular, se puede usar un driver o etapa controladora (driving stage) (no mostrada) entre el controlador 105 y los canales de luz 101 para proporcionar los niveles de potencia eléctrica adecuados a los canales de luz. El controlador 105 puede inducir así los ajustes (o pesos) de los canales de luz 101 proporcionando señales de control adecuadas a la etapa controladora (señales PWM o de modulación de ancho de pulso, señales PDM o de modulación de densidad de pulsos, corriente constante, tensión constante o por medio de cualquier otro procedimiento bien conocido para controlar emisores de luz, tales como, por ejemplo, LEDs).
El controlador 105 y el sensor de color 104 pueden estar conectados a través de cualquier tipo de conexión o conexiones de modo que el controlador 105 puede recibir señales de sensor procedentes del sensor de color 104 a través de dicha conexión o conexiones.
El controlador 105 puede estar implementado por medios informáticos, medios electrónicos o una combinación de los mismos. Los medios informáticos pueden ser un conjunto de instrucciones (es decir, un programa informático) y el controlador 105 puede comprender una memoria y un procesador, que incorpora dicho conjunto de instrucciones almacenadas en la memoria y ejecutables por el procesador. La memoria puede ser, por ejemplo, el medio de almacenamiento 106. Las instrucciones pueden comprender funcionalidad(es) para ejecutar procedimientos de control del dispositivo de iluminación 100 (o canales de luz 101 ) para producir iluminación basada en la distribución de potencia espectral (SPD) de referencia.
En el caso de que el controlador 105 esté implementado sólo por medios electrónicos, el controlador puede ser, por ejemplo, un microcontrolador, un CPLD (Dispositivo Lógico Programable Complejo), un FPGA (matriz de puertas programables) o un ASIC (circuito integrado para aplicaciones específicas). En el caso de que el controlador 105 sea una combinación de medios electrónicos e informáticos, los medios informáticos pueden ser un conjunto de instrucciones (por ejemplo, un programa informático) y los medios electrónicos pueden ser cualquier circuito electrónico capaz de implementar la o las correspondientes etapas de los citados procedimientos para controlar el dispositivo de iluminación 100 (o canales de luz 101 ).
El programa informático puede estar incorporado en un medio de almacenamiento (por ejemplo, un CD-ROM, un DVD, una unidad USB, una memoria de ordenador o una memoria de sólo lectura) o portado por una señal de portadora (por ejemplo, señal portadora eléctrica u óptica). El programa informático puede estar en forma de código fuente, código objeto, código intermedio entre código fuente y objeto tal como en forma parcialmente compilada, o en cualquier otra forma adecuada para su uso en la implementación de procedimientos de control del dispositivo de iluminación. El portador puede ser cualquier entidad o dispositivo capaz de portar el programa informático.
Por ejemplo, el portador puede comprender un medio de almacenamiento, tal como una ROM, por ejemplo un CD ROM o una ROM de semiconductores, o un medio de grabación magnético, por ejemplo un disco duro. Además, el portador puede ser un portador transmisible tal como una señal eléctrica u óptica, que puede ser transportado a través de cable eléctrico u óptico o por radio u otros medios.
Cuando el programa informático está incorporado en una señal que puede ser transportada directamente por un cable u otro dispositivo o medio, el portador puede estar constituido por dicho cable u otro dispositivo o medio.
Alternativamente, el portador puede ser un circuito integrado en el que está embebido el programa informático, estando el circuito integrado adaptado para realizar, o para uso en la realización de, los procedimientos relevantes.
La Figura 2 es un diagrama de flujo que ¡lustra esquemáticamente ejemplos de un procedimiento de control de un dispositivo de iluminación tal como el que se muestra en la Figura 1 . Referencias numéricas de la Figura 1 pueden ser reutilizadas en la siguiente descripción de la Figura 2.
En el bloque 200, el procedimiento puede iniciarse como resultado de, por ejemplo, la recepción por parte del controlador 105 de una petición de producir iluminación basada en una distribución de potencia espectral (SPD) de referencia determinada. Dicha petición puede comprender un identificador que identifique de forma única la distribución de potencia espectral de referencia a reproducir, por ejemplo.
En el bloque 201 , el controlador 105 puede determinar unos primeros ajustes (o pesos) de intensidad de los canales de luz 101 para minimizar una primera desviación espectral entre una primera distribución de potencia espectral calculada y la distribución de potencia espectral de referencia (u objetivo), dependiendo la primera distribución de potencia espectral (SPD) calculada de las distribuciones de potencia espectral predefinidas 102 de los canales de luz 101 y de los primeros ajustes (o pesos) de intensidad de los canales de luz 101 . Cualquier procedimiento conocido de optimización (o ajuste) puede ser utilizado en este bloque adaptado para el propósito mencionado.
En el bloque 202, el controlador 105 puede enviar unas primeras señales de control a los canales de luz 101 para inducir a que los canales de luz 101 emitan luces 107 basadas en los primeros ajustes de intensidad (obtenidos en el bloque anterior 201 ).
En el bloque 203, el controlador 105 puede recibir señales de sensor procedentes del sensor de color 104 que representan las coordenadas de color de las luces emitidas por los canales de luz 101 una vez mezcladas por el mezclador de luz 103 (es decir, luz mezclada 109).
En el bloque 204, el controlador 105 puede determinar unos segundos ajustes de intensidad de los canales de luz 101 para minimizar una desviación de color entre las coordenadas de color de las luces mezcladas (o mezcla de luces) 109 y las coordenadas de color de referencia. Para este fin, las coordenadas de color de las luces mezcladas 109 pueden usarse para realizar el proceso de optimización (minimización) correspondiente que produce los segundos ajustes de intensidad para minimizar la desviación de color. Como en el caso del bloque 201 , puede utilizarse cualquier procedimiento de optimización conocido para implementar este bloque 204. Las coordenadas de color de referencia pueden ser ¡guales o diferentes a las coordenadas de color definidas por la distribución de potencia espectral de referencia.
En el bloque 205, el controlador 105 puede enviar unas segundas señales de control a los canales de luz 101 para inducir a que los canales de luz 101 emitan luces 107 basadas en los segundos ajustes de intensidad.
En el bloque de decisión 206, el controlador 105 puede verificar si se ha producido una condición de finalización. En el caso de resultado positivo de dicha verificación, el procedimiento puede comprender retornar al bloque 203 para realizar una nueva iteración de los bloques 203 - 206. De lo contrario, el procedimiento puede comprender la transición al bloque final 207 para terminar la ejecución del procedimiento.
La condición de finalización puede incluir una solicitud de finalización de la ejecución del presente procedimiento con el fin de, por ejemplo, reproducir la iluminación basada en una nueva distribución de potencia espectral de referencia. Dicha petición puede comprender un identificador que identifique de forma única la nueva distribución de potencia espectral (SPD) de referencia a reproducir, por ejemplo.
Según se muestra en la Figura 2, los bloques 203 - 206 pueden realizarse como un procedimiento de bucle cerrado con el fin de producir iterativamente segundos ajustes de intensidad (y correspondientes segundas señales de control) de tal manera que se minimiza (progresivamente) la desviación de color entre las coordenadas de color de las luces mezcladas (o mezcla de luces) 109 y las coordenadas de color de referencia. En la primera iteración del bucle cerrado, las luces emitidas por los canales de luz 101 y (una vez mezcladas por el mezclador de luz 103) medidas por el sensor de color pueden estar basadas en los primeros ajustes de intensidad (procedentes del bloque 201 ) y, en iteraciones posteriores, las luces emitidas por los canales de luz 101 y (una vez mezcladas por el mezclador de luz 103) medidas por el sensor de color pueden estar basadas en los segundos ajustes de intensidad (determinados en el bloque 204 en una iteración previa del bucle cerrado).
Los primeros ajustes de intensidad de los canales de luz 101 pueden haber sido predeterminados (en, por ejemplo, una ejecución previa del procedimiento), de manera que pueden ser (en la ejecución actual) recuperados de la memoria 106 o recibidos a través del módulo de comunicación del dispositivo de iluminación 100. Alternativamente, los primeros ajustes de intensidad pueden determinarse en tiempo real (en la ejecución actual) en base a la realización del correspondiente procedimiento de optimización. En este caso, la distribución de potencia espectral de referencia y las distribuciones de potencia espectral predefinidas 102 pueden ser recuperadas de la memoria 106 o recibidas a través del módulo de comunicación del dispositivo de iluminación 100. Las distribuciones de potencia espectral (SPD) predefinidas 102 (de los canales de luz 101 ) pueden ser, por ejemplo, conjuntos de datos o funciones teóricas resultantes de mediciones en fábrica obtenidas durante la producción o pruebas de calidad de los canales de luz 101 . La primera distribución de potencia espectral calculada (o mezclada) puede expresarse generalmente mediante, por ejemplo, la siguiente fórmula.
N
first_SPDmixed(X) = '^ first veighti x SPDc l hannel (λ) Formula 1 i=i
en la que first_SPDmixed(X) es la primera distribución de potencia espectral calculada (o mezclada), N es el número de canales de luz, first_weighti es el primer ajuste (o peso) de intensidad del i-ésimo canal de luz, y SPDc l hannel( ) es la distribución de potencia espectral predefinida del i-ésimo canal de luz. La Figura 3 muestra un ejemplo gráfico de desviación espectral 302 entre una distribución de potencia espectral calculada (o mezclada) 301 y la distribución de potencia espectral (SPD) objetivo (o de referencia) 300. La distribución de potencia espectral calculada 301 puede representar o bien la primera distribución de potencia espectral calculada (o mezclada) utilizada para determinar los primeros ajustes de intensidad, o bien la segunda distribución de potencia espectral calculada (o mezclada) utilizada para determinar, en algunos ejemplos, los segundos ajustes de intensidad.
La Figura 3 muestra además una representación en el espacio de color CIE 1931 x-y 303 de las coordenadas de color (o punto de color) 305 de la luz mezclada (o mezcla de luces) 109 y las coordenadas de color (o punto de color) 304 de la distribución de potencia espectral de referencia 300, y una desviación 306 entre dichos puntos de color 304 y 305.
Según se ha comentado anteriormente, se pueden usar procedimientos de minimización (estadísticos) conocidos para determinar los primeros ajustes (o pesos) de intensidad de los canales de luz 101 con el fin de minimizar, por ejemplo, un error de aproximación o desviación 302 entre la distribución de potencia espectral objetivo 300 y la primera distribución de potencia espectral (SPD) calculada (o mezclada) 301 según se define, por ejemplo, en la anterior Fórmula 1 . Dado que las distribuciones de potencia espectral predefinidas 102 son funciones teóricas o empíricas o conjuntos de datos (determinados en tiempo de fabricación y/o pruebas), puede producirse un desajuste (o desviación) de color 306 entre el punto de color 304 de la distribución de potencia espectral de referencia 300 y el punto de color 305 de la luz mezclada (o mezcla de luces) 109 resultante de los primeros ajustes de intensidad (procedentes del bloque 201 ). Esta desviación de color 306 puede incluso ser agravada debido a error(es) estadístico(s) producido(s) por el procedimiento de minimización (estadística) usado (en el bloque 201 ) para determinar los primeros ajustes de intensidad de los canales de luz 101 . Esta desviación de color 306 puede producir efectos de color no deseados que pueden ser percibidos por las personas que "consumen" la luz procedente del dispositivo de iluminación 100.
La minimización de la desviación de color 306 entre el punto de color 304 (de la distribución de potencia espectral de referencia 300) y el punto de color 305 (de la luz mezclada 109) puede permitir así eliminar (o atenuar) efectos de luz de color no deseados, de modo que el dispositivo de iluminación 100 puede proporcionar una reproducción aceptablemente precisa de la distribución de potencia espectral de referencia 300.
Las coordenadas de color 304 de la distribución de potencia espectral de referencia 300 pueden ser calculadas directamente por parte del controlador
105 a partir de la distribución de potencia espectral de referencia 300 o, alternativamente, recuperadas (por parte del controlador 105) de la memoria
106 del dispositivo de iluminación 100 o, alternativamente, recibidas (por parte del controlador 105) desde una ubicación remota a través del módulo de comunicación del dispositivo de iluminación 100.
El procedimiento de optimización realizado en el bloque 204 puede comprender, por ejemplo, la realización de un procedimiento de control PID, y/o un procedimiento de filtro de Kalman y/o un procedimiento de lógica difusa y/o un procedimiento de variable de estado, y/o cualquier otro procedimiento estadístico o de aprendizaje automático conocido o adaptado para minimizar la desviación de color 306.
Es conocido que pueden imponerse restricciones en un procedimiento de optimización tal como el realizado en el bloque 204. En este sentido, puede imponerse una primera restricción para inducir a que la desviación de color 306 sea menor que un umbral de desviación de color. Implementaciones de la primera restricción pueden incluir, por ejemplo, la verificación de si la desviación de color 306 tiende a ser menor que el umbral de desviación de color a través de sucesivas iteraciones del bucle cerrado. En caso de resultado negativo de dicha verificación, pueden realizarse acciones correctivas para inducir a que se cumpla finalmente la primera restricción.
El umbral de desviación de color puede expresarse en diferencias de color en el espacio de color CIE 1976 [L* u* v*] (ΔΕ* υν), y se puede (pre)definir dependiendo de, por ejemplo, la coordenada de color en consideración y la precisión necesaria para la aplicación concreta. En particular, el umbral de desviación de color puede ser de entre ΔΕ* υν = 10"5 y ΔΕ* υν = 10"1, y preferiblemente igual a aproximadamente ΔΕ* υν = 10"3 En implementaciones alternativas, el umbral de desviación de color puede ser igual a una menor desviación de color registrada previamente (es decir, un mínimo de una función definida por todas las desviaciones de color 306 producidas en iteraciones anteriores del bucle cerrado).
Se puede imponer además una segunda restricción para inducir a que una segunda desviación espectral sea menor que un umbral de desviación espectral, siendo la segunda desviación espectral una desviación entre una segunda distribución de potencia espectral calculada y la distribución de potencia espectral de referencia, dependiendo la segunda distribución de potencia espectral calculada de las distribuciones de potencia espectral predefinidas 102 de los canales de luz 101 y de los segundos ajustes de intensidad. Implementaciones de la segunda restricción pueden incluir, por ejemplo, la verificación de si la segunda desviación espectral tiende a ser menor que el umbral de desviación espectral a través de sucesivas iteraciones del bucle cerrado. En caso de resultado negativo de dicha verificación, pueden realizarse acciones correctivas para inducir a que se cumpla finalmente la segunda restricción. El umbral de desviación espectral puede ser, por ejemplo, de entre 0,01 % y 25%, y preferiblemente igual a aproximadamente 5%. Alternativamente, el umbral de desviación espectral puede ser igual a una menor segunda desviación espectral registrada previamente (es decir, un mínimo de una función definida por todas las segundas desviaciones espectrales producidas en iteraciones anteriores del bucle cerrado).
La segunda distribución de potencia espectral calculada (o mezclada) puede expresarse generalmente mediante, por ejemplo, la siguiente fórmula.
N
second_SPDmixed(X) = ^ second veighti x SPDc l hannel (λ) Formula 2
1 = 1
en la que second_SPDmixed (X) es la segunda distribución de potencia espectral calculada (o mezclada), N es el número de canales de luz, second_weighti es el segundo ajuste (o peso) de intensidad del i-ésimo canal de luz, y SPDc l hannel(X) es la distribución de potencia espectral (SPD) predefinida del i-ésimo canal de luz.
Se pueden definir prioridades relativas entre las anteriores restricciones primera y segunda, de manera que, por ejemplo, la satisfacción de la primera restricción puede tener prioridad sobre la segunda restricción, o viceversa. Estas prioridades relativas pueden definirse de tal manera que se pueda lograr un buen equilibrio entre la satisfacción completa (o parcial) de ambas restricciones primera y segunda.
En un ejemplo basado en un control PID que implementa el bucle cerrado, se pueden considerar diversas variables de input. Por ejemplo, el control PID puede tener como inputs: el punto de color 304 de la distribución de potencia espectral de referencia 300, el punto de color 305 de las luces mezcladas 109 y los segundos ajustes o pesos de intensidad (procedentes de la iteración anterior). Otros inputs pueden ser, por ejemplo, las distribuciones de potencia espectral predefinidas 102 de los emisores de luz 101 , los puntos de color predefinidos de los canales de luz 101 , el flujo de luz predefinido de los canales de luz 101 , el flujo o intensidad de la mezcla de luces 109 medida por el sensor de color 104 (por ejemplo, un canal blanco o clear channel del sensor de color), etc. El flujo de luz predefinido de los canales de luz 101 y el flujo medido de la mezcla de luces 109 pueden cooperar para determinar los segundos ajustes de intensidad de modo que se minimice también una desviación de flujo entre el flujo de luz predefinido y el flujo de luz medido. Principios generales aplicados para minimizar la desviación de color pueden usarse de manera similar para minimizar dicha desviación de flujo. Por ejemplo, se puede imponer una tercera restricción al proceso de optimización (por ejemplo, control PID) para minimizar la desviación de flujo bajo una restricción que induzca a que la desviación de flujo sea menor que un umbral de desviación de flujo. Esta tercera restricción puede tener una prioridad más baja que las restricciones primera y segunda. Se pueden considerar prioridades relativas entre las restricciones de modo que se consiga el equilibrio deseado entre las restricciones primera, segunda y tercera.
Usando al menos algunos de los inputs mencionados anteriormente, el control PID puede calcular progresivamente, en cada iteración, nuevos segundos ajustes (o pesos) de intensidad que aproximen el punto de color medido 305 de las luces mezcladas 109 al punto de color 304 de la distribución de potencia espectral de referencia 300. Pueden utilizarse varios criterios para determinar eficazmente los segundos ajustes de intensidad. Por ejemplo, puede elegirse para un canal de luz determinado un segundo ajuste
(o peso) de intensidad concreto para que sea proporcional (o cualquier otra dependencia funcional) a la efectividad de ese canal de luz para mover el punto de color medido 305 hacia el punto de color objetivo 304. Se puede alcanzar un estado estacionario cuando el nuevo punto de color medido 305 se corresponda con el punto de color objetivo 304 dentro de ciertas tolerancias aceptables. Normalmente, un error (o desviación) de color 306 puede resultar generalmente pequeño; en particular, la desviación de color 306 expresada en términos de la distancia euclídea en el espacio de color CIE 1976 (L* u* v*) o ΔΕ* υν puede mantenerse por debajo de 0,01 unidades (primera restricción). A su vez, también puede resultar pequeño un error o desviación relativa 302 (según, por ejemplo, la Fórmula 3 de más abajo) entre la distribución de potencia espectral de referencia (u objetivo) 300 y la segunda distribución de potencia espectral calculada 301 (según, por ejemplo, la Fórmula 2); en particular, la desviación espectral 302 puede mantenerse por debajo del 5% (segunda restricción).
La segunda restricción puede entenderse como un límite superior a un error relativo entre la distribución de potencia espectral objetivo 300 y la segunda distribución de potencia espectral calculada 301 . Por ejemplo, un error absoluto del que puede derivarse el error relativo podría ser calculado como un error cuadrático medio (RMSE) entre las dos funciones 300, 301 , como un error absoluto medio (MAE) entre las dos funciones 300, 301 , como una diferencia de área entre las dos funciones 300, 301 , o cualquier otro procedimiento estadístico que pueda producir un indicador adecuado para evaluar la bondad de una aproximación a una función objetivo 300.
En ejemplos particulares, se puede calcular un error relativo (en porcentaje) rRMSE para un error cuadrático medio (RMSE) a través de la siguiente fórmula.
Formula 3
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en la que i es un índice que representa la discretización de las longitudes de onda (λ - véase Fórmula 2), K es la longitud de la matriz de longitudes de onda discreteadas donde se definen las distribuciones de potencia espectral, SPDt l araet es el i-ésimo punto de la distribución de potencia espectral objetivo 300, y second_SPDm l ixed es el i-ésimo punto de la segunda distribución de potencia espectral calculada 301 .
El comportamiento del control PID puede cambiar dependiendo de algunos parámetros de diseño, tales como los valores de los parámetros proporcional, integral y derivativo. Estableciendo valores óptimos para estos parámetros, puede controlarse el comportamiento final de la solución en términos de, por ejemplo, suavidad, tiempo de convergencia y sobreimpulso (overshoot). En algunos ejemplos, el control PID puede priorizar la minimización de la desviación de color 306 (primera restricción), permitiendo a su vez cierta flexibilidad en la desviación espectral 302 (segunda restricción). Esta flexibilidad puede ser mayor o menor dependiendo de si puede alcanzarse un equilibrio aceptable entre la desviación de color minimizada 306 (primera restricción) y la desviación espectral 302 (segunda restricción). La tercera restricción antes mencionada también se puede considerar en esta priorización/equilibrio entre restricciones.
Si un canal de luz resulta dañado o sufre una disminución total o parcial de flujo lumínico, puede que la desviación espectral 302 no se minimice por debajo del umbral de desviación espectral requerido (incumplimiento de la segunda restricción), y la respuesta del control PID puede que, por lo tanto, necesite evolucionar hacia un estado en el que sólo se minimiza la desviación de color 306 según lo deseado (cumplimiento de la primera restricción). Estas situaciones relacionadas con la fiabilidad o el mal funcionamiento de los canales de luz podrían ser identificadas fácilmente por el control PID en el caso de que la desviación espectral 302 no pueda minimizarse según lo deseado (incumplimiento de la segunda restricción). En tales casos, si la desviación espectral 302 en forma de, por ejemplo, un error relativo es mayor que, por ejemplo, un porcentaje determinado, se podría activar un indicador.
Podrían utilizarse otros criterios similares en lugar de un error relativo, tal como un error absoluto, un error cuadrático medio o cualquier otra métrica de desviación utilizada habitualmente en estadística.
Consideraciones similares a las anteriores con referencia al control PID pueden ser aplicadas a otros procedimientos conocidos de optimización (por ejemplo, estadísticos) en base a principios similares y con efectos similares.
El procedimiento de optimización puede comprender variar, de una iteración a otra del bucle cerrado, todos o parte de los segundos ajustes de intensidad de acuerdo con uno o más criterios de variación. Esta variación puede ser una variación aleatoria y, en particular, se puede usar un procedimiento de Monte Cario o de recocido simulado o cristalización simulada (simulated annealing) para implementar dicha aleatoriedad en la variación de los segundos ajustes de intensidad.
Los segundos ajustes de intensidad a variar (de una a otra iteración del bucle cerrado) pueden corresponder a una selección de los canales de luz 101 , la cual puede determinarse según diferentes enfoques de "selección". En un primer enfoque de selección, se puede determinar una línea recta de referencia (en un espacio de color) que conecta las coordenadas de color 305 de las luces mezcladas 109 (en cualquier espacio de color determinado) y las coordenadas de color 304 de la distribución de potencia espectral de referencia 300 (en el espacio de color). Para cada uno de los canales de luz 101 , se puede determinar una distancia entre la recta de referencia y las coordenadas de color del canal de luz. Aquellos canales de luz para los cuales dicha distancia esté por debajo de un umbral de distancia pueden ser incluidos en la selección de canales de luz a variar. Los canales de luz con un punto de color más próximo a dicha línea recta de referencia pueden considerarse como los emisores que influyen más en la desviación de color
306 y, además, dichos emisores pueden considerarse también aquellos que inducen significativamente la desviación espectral 302. Por lo tanto, estos canales de luz pueden ser seleccionados para su variación y que converjan efectivamente a una solución óptima en la minimización de tanto la desviación de color 306 (primera restricción) como la desviación espectral 302 (segunda restricción).
Un segundo enfoque de selección puede estar basado en un agrupamiento {clustering) de los canales de luz 101 y una selección de aquellos canales de luz pertenecientes a los clústeres que teóricamente influyen más en la desviación de color 306. La Figura 4 ¡lustra esquemáticamente un ejemplo de dicho segundo enfoque de selección. Referencias numéricas de las figuras anteriores pueden ser reutilizadas y/o referidas en la presente figura y siguiente descripción de la misma para designar los mismos elementos o similares. En el segundo enfoque de selección, se puede determinar una línea recta de referencia 400 (en un espacio de color 303) que conecta las coordenadas de color 305 de las luces mezcladas 109 y las coordenadas de color 304 de la distribución de potencia espectral de referencia 300. Se pueden determinar regiones de influencia 401 , 402 correspondientes a grupos de coordenadas de color de los canales de luz 101 . Esos canales de luz cuyas correspondientes regiones de influencia 401 , 402 se solapan al menos parcialmente con la línea recta de referencia 400 (es decir, canales de luz que influyen significativamente en la desviación de color 306 y la desviación espectral 302) pueden ser incluidos en la selección de canales de luz. Por ejemplo, se pueden usar proyecciones que representan estos grupos de canales de luz para seleccionar los canales de luz más influyentes con el fin de acelerar los tiempos de convergencia hacia una solución óptima.
Un tercer enfoque de selección puede basarse en considerar los componentes RGB de la luz mezclada 109 y su variación de una a otra iteración del bucle cerrado. La Figura 5 ¡lustra esquemáticamente un ejemplo de dicho tercer enfoque de selección. Referencias numéricas de las figuras anteriores pueden ser reutilizadas y/o referidas en la presente figura y siguiente descripción de la misma para designar los mismos elementos o similares. En el tercer enfoque de selección, las señales de sensor recibidas por parte del controlador 105 procedentes del sensor de color pueden incluir coordenadas de color Rojo, Verde y Azul (RGB) de la luz mezclada (o mezcla de luces) 109. El controlador 105 puede determinar cuáles de entre las coordenadas de color RGB recibidas de la luz mezclada (o mezcla de luces) 109 han cambiado en mayor medida en comparación con las coordenadas de color RGB recibidas en la iteración previa del bucle cerrado, respectivamente. Aquellos canales de luz cuyas coordenadas de color corresponden a un color RGB de las coordenadas de color RGB recibidas que han cambiado en mayor medida (es decir, aquellos canales de luz que influyen significativamente en la desviación de color 306 y la desviación espectral 302) pueden ser incluidos en la selección de canales de luz.
En el ejemplo concreto ¡lustrado en la Figura 5, la región Verde 500, la región Roja 501 y la región Azul 502 están representadas en el espacio de color CIE 1931 x-y 303. Asumiendo que, por ejemplo, la componente Verde de la luz mezclada 109 (recibida procedente del sensor de color) es la que ha cambiado en mayor medida en relación con la iteración anterior del bucle cerrado, los canales de luz con coordenadas de color 503 en la región Verde 500 pueden ser incluidos en la selección de canales de luz para su variación.
En un cuarto enfoque de selección, se puede determinar un primer vector correspondiente a la desviación de color 306 entre las coordenadas de color 305 de las luces mezcladas 109 (en el espacio de color 303) y las coordenadas de color 304 de la distribución de potencia espectral de referencia 300 (en el espacio de color 303). Para cada uno de los canales de luz, se puede determinar un segundo vector que corresponde a otra desviación de color entre las coordenadas de color 304 de la distribución de potencia espectral de referencia 300 (en el espacio de color 303) y las coordenadas de color del canal de luz (en el espacio de color 303). Se puede determinar una proyección del primer vector sobre el segundo vector para cada uno de los canales de luz. Aquellos canales de luz para los cuales dicha proyección (del primer vector sobre el segundo vector) excede un umbral de proyección (es decir, aquellos canales de luz que influyen significativamente en la desviación de color 306 y la desviación espectral 302) pueden ser incluidos en la selección de canales de luz a variar. Se puede usar una proyección del primer vector sobre el segundo vector como un indicador de cuantificación de la capacidad del correspondiente canal de luz para influir en la solución final, y puede ser proporcionado al proceso de optimización como input. De esta manera, el procedimiento de optimización puede proponer inicialmente variaciones sobre los canales de luz que tienen una mayor influencia en el camino hacia una solución óptima.
Puede implementarse sólo uno de los enfoques de selección primero, segundo, tercer y cuarto en el proceso de optimización (minimización) del bloque 204. Sin embargo, en ejemplos alternativos, se puede usar cualquier combinación de dichos cuatro enfoques de selección en el bloque 204. Alternativamente, puede utilizarse un enfoque de selección completamente aleatorio. En general, se puede considerar cualquier enfoque conocido adecuado para seleccionar los canales de luz que más influyen en la luz mezclada para el mencionado objetivo. En ejemplos del procedimiento, se puede seleccionar la totalidad de los canales para su variación o se puede seleccionar aleatoriamente o intencionadamente un subconjunto de la totalidad de canales para su variación. Esto puede implementarse, por ejemplo, cuando el tiempo de procesamiento del algoritmo de optimización no es una preocupación.
En algunas situaciones, puede haber limitaciones de diseño (tamaño, precio, etc.) que pueden resultar en una luz no perfectamente mezclada 109. A modo de ejemplo, restricciones de diseño pueden implicar potencialmente que la posición relativa entre los canales de luz 101 , el mezclador de luz 103 y el sensor de color 104 provoquen imperfecciones en la mezcla de luces 109. Aunque el dispositivo de iluminación funciona de forma aceptable a pesar de estas imperfecciones, la implementación de la siguiente aproximación basada en "redefinir" las coordenadas de color de referencia puede eliminar o minimizar la influencia de dichas imperfecciones y por lo tanto mejorar, en algunos ejemplos, el procedimiento de control y consiguiente rendimiento del dispositivo.
Para este fin, las coordenadas de color de referencia pueden ser sustancialmente ¡guales a las coordenadas de color de una rectificación de la distribución de potencia espectral de referencia, de manera que se pueden tener en cuenta las imperfecciones en la mezcla de luces 109 recibidas por el sensor de color 104. Dichas imperfecciones pueden deberse, por ejemplo, a pequeñas distorsiones geométricas y/o posicionales entre los emisores de luz (de los canales de luz 101 ) y/o el mezclador de luz 103 y/o el sensor de color 104, a la degradación de una lente o difusor o reflector del mezclador de luz 103, etc. El propósito de este enfoque es hacer que las coordenadas de color de referencia 304 (correspondientes a luces perfectamente mezcladas en el campo lejano o far field) sean comparables o compatibles con las coordenadas de color de la mezcla (potencialmente imperfecta) de luces 109 medidas por el colorímetro 104 (en el campo cercano o near field). La rectificación de la distribución de potencia espectral de referencia 300 (y/o cualquier dato derivado tal como, por ejemplo, sus coordenadas de color) puede ser pre-almacenada en una memoria del dispositivo de iluminación, de manera que el controlador (del dispositivo de iluminación) pueda recuperar dichos datos cuando sea necesario. Las coordenadas de color de la rectificación de la distribución de potencia espectral de referencia 300 pueden ser calculadas (por parte del controlador del dispositivo de iluminación o por un sistema informático conectable al dispositivo de iluminación) en base a cualquier procedimiento conocido con dicho propósito.
Procedimientos de ejemplo pueden comprender la predeterminación de la rectificación de la distribución de potencia espectral de referencia 300 y, opcionalmente, de sus correspondientes coordenadas de color, y cualquiera de dichos datos puede ser pre-almacenado en la correspondiente memoria asociada con el controlador (del dispositivo de iluminación).
De acuerdo con ejemplos, la predeterminación de la rectificación de la distribución de potencia espectral de referencia 300 puede comprender determinar, para cada uno de los canales de luz 101 , una distribución de potencia espectral distorsionada del canal de luz. Entonces, se puede (pre)determinar la rectificación de la distribución de potencia espectral de referencia dependiendo de (una relación o función entre) las distribuciones de potencia espectral predefinidas y dichas distribuciones de potencia espectral distorsionadas de los canales de luz. El término "distorsionado" se usa en la presente memoria para indicar que las distribuciones de potencia espectral de los canales de luz pueden distorsionarse o modificarse debido a condiciones particulares del dispositivo de iluminación que potencialmente inducen algunas imperfecciones en la mezcla de luces recibida por el sensor de color (campo cercano o near field).
En algunos ejemplos, la determinación de la distribución de potencia espectral distorsionada de un i-ésimo canal de luz puede comprender producir una señal de prueba para inducir a que el i-ésimo canal de luz emita una i-ésima luz de prueba mientras los otros canales de luz están apagados. Entonces, se puede recibir procedente del sensor de color una i-ésima medida de prueba de la i-ésima luz de prueba que ha sido (potencialmente) distorsionada por el mezclador de luz, de manera que se puede determinar la distribución de potencia espectral distorsionada del i-ésimo canal de luz dependiendo de la i-ésima medida de prueba recibida. La i-ésima medida de prueba puede comprender un parámetro Aflstort correspondiente a una amplitud (o valor pico de canal expresado en una magnitud proporcional a cualquier unidad fotométrica o radiométrica) de la i- ésima luz de prueba (potencialmente distorsionada por el mezclador de luz) y medida por un canal blanco (clear channel) del sensor de color (o por una combinación lineal de canales RGB proporcional a la luminancia o iluminancia recibida por el sensor de color).
La relación (o función) antes mencionada entre las distribuciones de potencia espectral predefinidas y las (potencialmente) distorsionadas puede comprender un coeficiente para cada uno de los canales de luz, que se puede determinar mediante la siguiente fórmula:
^distort
i = Ledef Formula 4
Ai
en la que Aflstort es el parámetro definido anteriormente asociado al i-ésimo canal, y Apredef corresponde a una amplitud (o valor pico de canal expresado en una magnitud proporcional a cualquier unidad fotométrica o radiométrica) de la distribución de potencia espectral predefinida del i-ésimo canal.
Si Aflstort y Ap i redef fueran sustancialmente ¡guales entre sí, esto significaría que no se ha producido distorsión alguna o se ha producido una distorsión mínima de las distribuciones de potencia espectral.
En aras de la comprensión, Aflstort puede ser visto como la contribución (peso) del i-ésimo canal de luz en la mezcla de luces recibida por el sensor de color (en el campo cercano) con potencialmente alguna imperfección en la "mezcla", mientras que Apredef puede ser visto como la representación de lo mismo que Aflstort pero bajo la asunción de que las luces emitidas por los canales de luz están perfectamente mezcladas (en el campo lejano).
La rectificación de la distribución de potencia espectral de referencia SPDrectif puede determinarse a través de, por ejemplo, la siguiente fórmula:
N
SPDrectif = ^ SPDc l hannel(Á) x ? ( x secondjveighti Formula 5 i=i
en el que N es el número de canales de luz, SPDc l hannel(X) es la distribución de potencia espectral predefinida del i-ésimo canal de luz, es el coeficiente aplicable al i-ésimo canal de luz (determinado según la Fórmula 4), y secondjveighti es e' segundo ajuste o peso de intensidad del i-ésimo canal de luz determinado por el proceso de optimización/minimización (realizado en, por ejemplo, el bloque 204 de la Figura 2).
La redefinición propuesta de las coordenadas de color de referencia para atenuar imperfecciones en la mezcla de luces recibida por el colorímetro puede incluirse en cualquiera de los procedimientos de control descritos en la presente memoria. Los coeficientes J ¡ (véase Fórmula 4) pueden recalcularse y actualizarse regularmente (periódicamente), de manera que se puede compensar la degradación del dispositivo de iluminación (producida durante, por ejemplo, su vida útil) que pueda distorsionar la mezcla de las luces.
Aunque sólo se han descrito en la presente memoria varios ejemplos, otras alternativas, modificaciones, usos y/o equivalentes de los mismos son posibles. Además, también se cubren todas las combinaciones posibles de los ejemplos descritos. Por lo tanto, el alcance de la presente descripción no debe limitarse a ejemplos particulares, sino que debe determinarse solamente mediante una lectura razonable de las reivindicaciones que siguen.

Claims

REIVINDICACIONES
1 . Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación por parte de un controlador, para que el dispositivo de iluminación produzca iluminación basada en una distribución de potencia espectral de referencia, comprendiendo el dispositivo de iluminación una pluralidad de canales de luz con distribuciones de potencia espectral predefinidas, un mezclador de luz y un sensor de color; en el que el procedimiento comprende
determinar, por parte del controlador, unos primeros ajustes de intensidad de los canales de luz para minimizar una primera desviación espectral entre una primera distribución de potencia espectral calculada y la distribución de potencia espectral de referencia, en el que la primera distribución de potencia espectral calculada depende de las distribuciones de potencia espectral predefinidas de los canales de luz y los primeros ajustes de intensidad;
enviar, por parte del controlador, unas primeras señales de control a los canales de luz para inducir a que los canales de luz emitan luces basadas en los primeros ajustes de intensidad;
recibir, por parte del controlador, unas señales de sensor procedentes del sensor de color que representan las coordenadas de color de una mezcla de luces resultante de la interacción de las luces emitidas por los canales de luz con el mezclador de luz;
realizar, por parte del controlador, un proceso de optimización que produce unos segundos ajustes de intensidad para minimizar una desviación de color entre unas coordenadas de color de referencia y las coordenadas de color de la mezcla de luces; y
enviar, por parte del controlador, unas segundas señales de control a los canales de luz para inducir a que los canales de luz emitan luces basadas en los segundos ajustes de intensidad.
2. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según la reivindicación 1 , en el que las coordenadas de color de referencia son sustancialmente ¡guales a las coordenadas de color de la distribución de potencia espectral de referencia.
3. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según la reivindicación 1 , en el que las coordenadas de color de referencia son sustancialmente ¡guales a las coordenadas de color de una rectificación de la distribución de potencia espectral de referencia.
4. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según la reivindicación 3, que comprende además predeterminar la rectificación de la distribución de potencia espectral de referencia.
5. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según la reivindicación 4, en el que predeterminar la rectificación de la distribución de potencia espectral de referencia comprende:
determinar, para cada uno de los canales de luz, una distribución de potencia espectral distorsionada del canal de luz; y
determinar la rectificación de la distribución de potencia espectral de referencia dependiendo de las distribuciones de potencia espectral predefinidas y de las distribuciones de potencia espectral distorsionadas determinadas de los canales de luz.
6. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según la reivindicación 5, en el que la determinación de la distribución de potencia espectral distorsionada del canal de luz comprende:
producir una señal de prueba para inducir a que el canal de luz emita una luz de prueba mientras los otros canales de luz están apagados;
recibir, procedente del sensor de color, una medición de prueba de la luz de prueba que ha sido distorsionada por el mezclador de luz;
determinar la distribución de potencia espectral distorsionada del canal de luz en función de la medición de prueba recibida.
7. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la recepción de las señales de sensor procedentes del sensor de color, la realización del proceso de optimización y el envío de las segundas señales de control a los canales de luz se realizan como un bucle cerrado.
8. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que realizar el proceso de optimización comprende minimizar, por parte del controlador, la desviación de color bajo una restricción que induce a que la desviación de color sea menor que un umbral de desviación de color.
9. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según la reivindicación 8, en el que el umbral de desviación de color es de entre ΔΕ* υν=10"5 y ΔΕ* υν=10"1, y preferiblemente es igual a aproximadamente ΔΕ* υν=10"3
10. Un procedimiento de control de un dispositivo de iluminación según la reivindicación 8, en el que el umbral de desviación de color es sustancialmente igual a una menor desviación de color registrada previamente.
1 1 . Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que realizar el proceso de optimización comprende minimizar, por parte del controlador, la desviación de color bajo una restricción que induce a que una segunda desviación espectral sea menor que un umbral de desviación espectral, en el que
la segunda desviación espectral es una desviación entre una segunda distribución de potencia espectral calculada y la distribución de potencia espectral de referencia, en la que la segunda distribución de potencia espectral calculada depende de las distribuciones de potencia espectral predefinidas de los canales de luz y los segundos ajustes de intensidad.
12. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según la reivindicación 1 1 , en el que el umbral de desviación espectral es de entre 0,01 % y 25%, y preferiblemente es igual a aproximadamente 5%.
13. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según la reivindicación 1 1 , en el que el umbral de desviación espectral es igual a una menor segunda desviación espectral registrada previamente.
14. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende recuperar, por parte del controlador, las distribuciones de potencia espectral predefinidas de los canales de luz y/o la distribución de potencia espectral de referencia y/o las coordenadas de color de referencia de una memoria comprendida en el dispositivo de iluminación.
15. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que comprende recibir, por parte del controlador, las distribuciones de potencia espectral predefinidas de los canales de luz y/o la distribución de potencia espectral de referencia y/o las coordenadas de color de referencia procedentes de una ubicación remota a través de un receptor comprendido en el dispositivo de iluminación.
16. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la determinación de los primeros ajustes de intensidad comprende recuperar, por parte del controlador, los primeros ajustes de intensidad de una memoria comprendida en el dispositivo de iluminación.
17. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la determinación de los primeros ajustes de intensidad comprende recibir, por parte del controlador, los primeros ajustes de intensidad procedentes de un lugar remoto a través de un receptor comprendido en el dispositivo de iluminación.
18. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en el que realizar el proceso de optimización comprende realizar, por parte del controlador, un procedimiento de control proporcional-integral-derivada (PID).
19. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en el que realizar el proceso de optimización comprende realizar, por parte del controlador, un procedimiento de filtro de Kalman y/o un procedimiento de lógica difusa y/o un procedimiento de variable de estado.
20. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en el que realizar el proceso de optimización comprende variar, por parte del controlador, al menos parte de los segundos ajustes de intensidad de acuerdo con uno o más criterios de variación.
21 . Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según la reivindicación 20, en el que variar al menos parte de los segundos ajustes de intensidad comprende variar, por parte del controlador, al menos parte de los segundos ajustes de intensidad aleatoriamente.
22. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según la reivindicación 21 , en el que la variación aleatoria de al menos parte de los segundos ajustes de intensidad comprende realizar, por parte del controlador, un procedimiento de Monte Cario o un recocido simulado (simulated annealing).
23. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, en el que variar al menos parte de los segundos ajustes de intensidad comprende determinar, por parte del controlador, una selección de los canales de luz y variar, por parte del controlador, los segundos ajustes de intensidad correspondientes a dicha selección de canales de luz.
24. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según la reivindicación 23, en el que la determinación de la selección de los canales de luz comprende:
determinar, por parte del controlador, una línea recta de referencia en un espacio de color que conecta las coordenadas de color de la mezcla de luces en el espacio de color y las coordenadas de color de referencia en el espacio de color;
determinar, por parte del controlador, una distancia para cada uno de los canales de luz entre la recta de referencia y las coordenadas de color del canal de luz en el espacio de color;
incluir, por parte del controlador, en la selección de los canales de luz, aquellos canales de luz para los cuales la distancia entre la recta de referencia y las coordenadas de color del canal de luz no excede un umbral de distancia.
25. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 23 ó 24, en el que la determinación de la selección de los canales de luz comprende:
determinar, por parte del controlador, un primer vector en un espacio de color correspondiente a la desviación de color entre las coordenadas de color de la mezcla de luces en el espacio de color y las coordenadas de color de referencia en el espacio de color;
determinar, por parte del controlador, un segundo vector para cada uno de los canales de luz correspondiente a otra desviación de color entre las coordenadas de color de referencia en el espacio de color y las coordenadas de color del canal de luz en el espacio de color;
determinar, por parte del controlador, una proyección del primer vector sobre el segundo vector para cada uno de los canales de luz;
incluir, por parte del controlador, en la selección de los canales de luz aquellos canales de luz para los cuales la proyección del primer vector sobre el segundo vector excede un umbral de proyección.
26. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 25, en el que la determinación de la selección de los canales de luz comprende:
determinar, por parte del controlador, una línea recta de referencia en un espacio de color que conecta las coordenadas de color de la mezcla de luces en el espacio de color y las coordenadas de color de referencia en el espacio de color;
determinar, por parte del controlador, unas regiones de influencia en el espacio de color correspondientes a grupos de coordenadas de color de los canales de luz;
incluir, por parte del controlador, en la selección de los canales de luz aquellos canales de luz cuya correspondiente región de influencia se solapa al menos parcialmente con la línea recta de referencia.
27. Un procedimiento para controlar un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 26, en el que las señales de sensor recibidas por parte del controlador procedentes del sensor de color incluyen coordenadas de color Rojo, Verde, Azul (RGB) de la mezcla de luces; y en el que la determinación de la selección de los canales de luz comprende:
determinar, por parte del controlador, cuáles de las coordenadas de color RGB recibidas de la mezcla de luces han cambiado en mayor medida en comparación con las coordenadas de color RGB recibidas previamente, respectivamente; incluir, por parte del controlador, en la selección de los canales de luz aquellos canales de luz cuyas coordenadas de color corresponden a un color RGB de las coordenadas de color RGB recibidas que han cambiado en mayor medida.
28. Un producto de programa informático que comprende instrucciones de programa para hacer que un controlador de un dispositivo de iluminación realice un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27 para controlar un dispositivo de iluminación.
29. Un producto de programa informático según la reivindicación 28, incorporado en un medio de almacenamiento.
30. Un producto de programa informático según la reivindicación 28, transportado en una señal portadora.
31 . Un controlador para controlar un dispositivo de iluminación para producir iluminación basada en una distribución de potencia espectral de referencia, en el que el dispositivo de iluminación comprende una pluralidad de canales de luz con distribuciones de potencia espectral predefinidas, un mezclador de luz y un sensor de color; y en el que el controlador está configurado para realizar un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27 para controlar el dispositivo de iluminación.
32. Un controlador según la reivindicación 31 , en el que el controlador comprende medios electrónicos para realizar el procedimiento de control del dispositivo de iluminación.
33. Un controlador según la reivindicación 31 , en el que el controlador comprende una memoria y un procesador, que incluye instrucciones almacenadas en la memoria y ejecutables por el procesador, comprendiendo las instrucciones funcionalidad para ejecutar el procedimiento de control del dispositivo de iluminación.
34. Un dispositivo de iluminación que comprende el controlador según cualquiera de las reivindicaciones 31 a 33, la pluralidad de canales de luz, el mezclador de luz y el sensor de color.
35. Un dispositivo de iluminación según la reivindicación 34, que comprende, además, una base de soporte que soporta los canales de luz en un primer lado de la base de soporte.
36. Un dispositivo de iluminación según la reivindicación 35, en el que la base de soporte soporta además el sensor de color en el primer lado de la base de soporte.
37. Un dispositivo de iluminación según la reivindicación 36, en el que el sensor de color está dispuesto en una posición sustancialmente central del primer lado de la base de soporte.
38. Un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 34 a 37, en el que el mezclador de luz está dispuesto en relación con los canales de luz de tal manera que las luces emitidas por los canales de luz son mezcladas por el mezclador de luz.
39. Un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 34 a 38, en el que el sensor de color está dispuesto en relación con el mezclador de luz de tal manera que las luces emitidas por los canales de luz son recibidas por el sensor de color una vez mezcladas por el mezclador de luz.
40. Un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 34 a 39, en el que el sensor de color comprende matenal difusor de luz asociado a una o más entradas de luz del sensor de color de tal manera que dicho material difusor de luz coopera con el mezclador de luz en el mezclado de las luces emitidas por los canales de luz.
41 . Un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 34 a 40, en el que los canales de luz y el controlador están conectados a través de una conexión de tal manera que señales de control procedentes del controlador son recibidas por los canales de luz a través de dicha conexión.
42. Un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 34 a 41 , en el que el sensor de color y el controlador están conectados a través de una conexión de tal manera que señales de sensor procedentes del sensor de color son recibidas por el controlador a través de dicha conexión.
43. Un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 34 a 42, en el que la pluralidad de canales de luz comprende canales de diodos emisores de luz (LED).
44. Un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 34 a 43, en el que la pluralidad de canales de luz comprende canales de diodos emisores de luz orgánicos (OLED) y/o canales de puntos cuánticos.
45. Un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 34 a 44, en el que el mezclador de luz comprende difusores para la difusión de las luces emitidas por los canales de luz.
46. Un dispositivo de iluminación según la reivindicación 45, en el que los difusores comprenden superficies para reflejar difusamente las luces emitidas por los canales de luz.
47. Un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 45 o 46, en el que los difusores comprenden objetos translúcidos para dejar que las luces emitidas por los canales de luz pasen a través de los objetos translúcidos hacia el exterior del dispositivo de iluminación.
48. Un dispositivo de iluminación según la reivindicación 47, en el que los objetos translúcidos están hechos de plástico y/o vidrio o material vitreo.
49. Un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 34 a 48, en el que el mezclador de luz comprende una cámara mezcladora que cubre los canales de luz de tal manera que las luces emitidas por los canales de luz son parcialmente reflejadas internamente a la cámara mezcladora.
50. Un dispositivo de iluminación según la reivindicación 49, en el que la cámara mezcladora está hecha de plástico y/o vidrio o material vitreo.
51 . Un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones 34 a 50, en el que el mezclador de luz comprende un mezclador de envoltura (shell mixer) que incluye una cúpula hueca que cubre los canales de luz y mini-lentes dispuestas en las superficies exterior e interior de la cúpula hueca.
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