ES2832736T3

ES2832736T3 - Método y aparato para detectar y corregir el funcionamiento inadecuado del atenuador

Info

Publication number: ES2832736T3
Application number: ES18175539T
Authority: ES
Inventors: michael Datta
Original assignee: Signify Holding BV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2021-06-11
Anticipated expiration: 2031-04-26
Also published as: JP5785611B2; CN102907175B; RU2012154312A; WO2011145009A1; EP2572556B1; CA2799631A1; KR20130080013A; US9572215B2; BR112012029146A2; EP3410826A1; US20130057180A1; CN102907175A; EP3410826B1; JP2013527574A; TW201215222A; RU2557670C2; EP2572556A1

Abstract

Un sistema para controlar la potencia entregada a una carga de iluminación de estado sólido, estando el sistema destinado para ser conectado a la red eléctrica de voltaje a través de un atenuador (204) configurado para atenuar de manera ajustable la salida de luz de la carga de iluminación de estado sólido, en donde el sistema comprende: un convertidor (220, 620) de potencia configurado para accionar la carga de iluminación de estado sólido en respuesta a una señal de voltaje de entrada rectificado originada a partir de la red eléctrica de voltaje; y un circuito (210, 610) de detección de ángulo de fase configurado para detectar un ángulo de fase de semi ciclos consecutivos de la señal de voltaje de entrada del atenuador, caracterizado porque el circuito (210, 610) de detección de ángulo de fase está configurado para determinar una diferencia entre los ángulos de fase de semi ciclo consecutivos, y para implementar una acción correctiva cuando la diferencia es mayor que un umbral de diferencia, indicando formas de onda asimétricas de la señal de voltaje de entrada.

Description

DESCRIPCIÓN

Método y aparato para detectar y corregir el funcionamiento inadecuado del atenuador

Campo técnico

La presente invención está dirigida en general al control de accesorios de iluminación de estado sólido. Más particularmente, diversos métodos y aparatos de la invención divulgados en el presente documento se relacionan a la detección y corrección del funcionamiento inadecuado de un atenuador en un sistema de iluminación que incluye una carga de iluminación de estado sólido.

Antecedentes

Las tecnologías de iluminación digital o de estado sólido, es decir, la iluminación con base en fuentes de luz semiconductivas, tales como los diodos emisores de luz (LEDs), ofrecen una alternativa viable a las lámparas fluorescentes tradicionales, de descarga de alta intensidad (HID) e incandescentes. Las ventajas y beneficios funcionales de los LEDs incluyen conversión de potencia elevada y eficiencia óptica, durabilidad, menores costes operativos, y diversos otros. Los avances recientes en la tecnología LED han proporcionado fuentes de iluminación de espectro completo eficientes y robustas que permiten una diversidad de efectos de iluminación en diversas aplicaciones.

Algunos de los accesorios que incorporan estas fuentes disponen de un módulo de iluminación, que incluye uno o más LEDs capaces de producir luz blanca y/o diferentes colores de luz, por ejemplo, rojo, verde y azul, así como un controlador o procesador para controlar de manera independiente la salida de los LEDs con el fin de generar una diversidad de colores y efectos de iluminación que cambian de color, por ejemplo, como se discute en detalle en las Patentes de Estados Unidos Números 6,016,038 y 6,211,626. El documento WO2008/112735 divulga un sistema que tiene un mapeo de niveles de atenuación para accionar una fuente de iluminación, el mapeo incluye un filtro para aplicar una función de procesamiento de señal para alterar el tiempo de transición entre niveles de intensidad. La tecnología LED incluye luminarias alimentadas por voltaje de línea, tal como la serie ESSENTIAL WHITE, disponible en Philips Color Kinetics. Dichas luminarias pueden ser atenuables utilizando tecnología de atenuación de borde posterior, tales como atenuadores de tipo de bajo voltaje eléctrico (ELV) para voltajes de línea 120VAC o 220VAC (o voltajes de red eléctrica de entrada).

Diversas aplicaciones de iluminación hacen uso de atenuadores. Los atenuadores convencionales funcionan bien con lámparas incandescentes (bombilla y halógena). Sin embargo, ocurren problemas con otros tipos de lámparas electrónicas, que incluyen las lámparas fluorescentes compactas (CFL), las lámparas halógenas de bajo voltaje que utilizan transformadores electrónicos y las lámparas de iluminación de estado sólido (SSL), tales como LEDs y OLEDs. Las lámparas halógenas de bajo voltaje que utilizan transformadores electrónicos, en particular, se pueden atenuar utilizando atenuadores especiales, tales como atenuadores tipo ELV o atenuadores resistivo-capacitivos (RC), los cuales funcionan adecuadamente con cargas que tienen un circuito de corrección del factor de potencia (PFC) en la entrada.

Los atenuadores convencionales cortan típicamente una porción de cada forma de onda de la señal de voltaje de red eléctrica de entrada y pasan el resto de la forma de onda al accesorio de iluminación. Un atenuador de borde delantero o de fase directa corta el borde delantero de la forma de onda de la señal de voltaje. Un atenuador de borde posterior o de fase inversa corta los bordes posteriores de las formas de onda de la señal de voltaje. Las cargas electrónicas, tales como los controladores LED, típicamente funcionan mejor con atenuadores de borde posterior.

A diferencia de dispositivos de iluminación incandescentes y otros dispositivos de iluminación resistivos los cuales responden naturalmente sin error a una onda sinusoidal cortada producida por un atenuador de corte de fase, los LEDs y otras cargas de iluminación de estado sólido pueden incurrir en una serie de problemas cuando se colocan en dichos atenuadores de corte de fase, tales como caída de extremo bajo, falla del triodo, problemas de carga mínima, titileo de extremo alto y grandes etapas en la salida de luz. Algunos problemas involucran la compatibilidad entre los componentes del sistema de iluminación, tales como los atenuadores de corte de fase y los controladores de carga de iluminación de estado sólido (por ejemplo, convertidores de potencia), y exhiben los síntomas correspondientes que resultan en un titileo no deseado en la salida de luz. El titileo típicamente es causado por una falta de uniformidad entre las ondas sinusoidales cortadas de la señal de voltaje de red eléctrica de entrada rectificada, donde las formas de onda son asimétricas.

Por ejemplo, la Figura 1A muestra las formas de onda de una entrada de señal de voltaje de red eléctrica de entrada no rectificada a un atenuador de corte de fase, donde la señal de voltaje de red eléctrica de entrada no rectificada tiene semi ciclos positivos y negativos que ocurren periódicamente. La Figura 1B muestra formas de onda cortadas de la salida de señal de voltaje de red eléctrica de entrada rectificada a partir del atenuador, donde el nivel de atenuación es de aproximadamente el 50 porciento, como se indica mediante la posición relativa del deslizador del atenuador. Más particularmente, la Figura 1B muestra un escenario en el cual el atenuador y el controlador de carga de iluminación de estado sólido están funcionando correctamente y, por lo tanto, proporcionan ondas sinusoidales cortadas rectificadas sustancialmente uniformes correspondientes a los semi ciclos positivos y negativos. Es decir, la señal de voltaje de red eléctrica de entrada rectificada atenuada tiene un corte simétrico de los semi ciclos positivos y negativos del voltaje de red eléctrica de entrada no rectificada.

En contraste, la Figura 1C muestra formas de onda cortadas de la salida de señal de voltaje de red eléctrica de entrada rectificada del atenuador, donde el atenuador y el controlador de carga de iluminación de estado sólido funcionan inadecuadamente y, por lo tanto, proporcionan ondas sinusoidales cortadas rectificadas no uniformes. Es decir, la señal de voltaje de red eléctrica de entrada rectificada atenuada tiene un corte asimétrico de los semi ciclos positivos y negativos del voltaje de red eléctrica de entrada no rectificada. Esta presentación asimétrica en las formas de onda cortadas de la señal de voltaje de red eléctrica de entrada rectificada resulta en un titileo en la salida de luz en la carga de iluminación de estado sólido.

El funcionamiento inadecuado puede resultar de múltiples problemas posibles. Un problema es la corriente de carga insuficiente que pasa a través del conmutador interno del atenuador. El atenuador deriva sus señales de temporización internas con base en la corriente que atraviesa la carga de iluminación de estado sólido. Debido a que la carga de iluminación de estado sólido puede ser una pequeña fracción de una carga incandescente, la corriente extraída a través del atenuador puede no ser suficiente para asegurar el funcionamiento correcto de las señales de temporización internas. Otro problema es que el atenuador puede derivar su fuente de alimentación interna, lo cual mantiene sus circuitos internos en funcionamiento, a través de la corriente extraída a través de la carga. Cuando la carga no es suficiente, la fuente de alimentación interna del atenuador puede caer, provocando las asimetrías en las formas de onda.

Por lo tanto, existe una necesidad en la técnica de detectar el funcionamiento inadecuado de los componentes del sistema de iluminación, tales como el atenuador y/o el controlador de carga de iluminación de estado sólido, y de identificar e implementar la acción correctiva para corregir el funcionamiento inadecuado y/o para eliminar la potencia a la carga de iluminación de estado sólido, para eliminar efectos indeseables, tales como el titileo de la luz. Resumen

La presente invención está dirigida hacia un sistema para controlar la potencia entregada a una carga de iluminación de estado sólido de acuerdo con la reivindicación 1 y un método para eliminar el titileo de la salida de luz de acuerdo con la reivindicación 8. Otros aspectos de la invención están definidos por las correspondientes reivindicaciones dependientes. La presente divulgación está dirigida a métodos y dispositivos inventivos para detectar el funcionamiento inadecuado de un sistema de iluminación de estado sólido, indicado por asimetrías en semi ciclos positivos y negativos de la señal de voltaje de red eléctrica de entrada, e implementar selectivamente las acciones correctivas.

En general, en un aspecto, la invención se refiere a un método para detectar y corregir el funcionamiento inadecuado de un sistema de iluminación que incluye una carga de iluminación de estado sólido. El método incluye detectar la primera y segunda mediciones de un ángulo de fase de un atenuador conectado a un convertidor de potencia que acciona la carga de iluminación de estado sólido, correspondiendo la primera y segunda mediciones a semi ciclos consecutivos de una señal de voltaje de red eléctrica de entrada, y determinar una diferencia entre la primera y segunda mediciones. Cuando la diferencia es mayor que un umbral de diferencia, que indica formas de onda asimétricas de la señal de voltaje de red eléctrica de entrada, se implementa una acción correctiva seleccionada.

En otro aspecto, en general, la invención se enfoca en un sistema para controlar la potencia entregada a una carga de iluminación de estado sólido que incluye un convertidor de potencia y un circuito de detección de ángulo de fase. El sistema está destinado para estar conectado a la red eléctrica de voltaje a través de un atenuador configurado para atenuar de manera ajustable la salida de luz de la carga de iluminación de estado sólido. El convertidor de potencia está configurado para accionar la carga de iluminación de estado sólido en respuesta a una señal de voltaje de entrada rectificado que se origina en la red eléctrica de voltaje. El circuito de detección de ángulo de fase está configurado para detectar un ángulo de fase del atenuador que tiene semi ciclos consecutivos de la señal de voltaje de entrada, para determinar una diferencia entre los semi ciclos consecutivos, y para implementar una acción correctiva cuando la diferencia es mayor que un umbral de diferencia, que indica formas de onda asimétricas de la señal de voltaje de entrada.

En aún otro aspecto, la invención se refiere a un método para eliminar el titileo de la salida de luz mediante una fuente de luz LED accionada por un convertidor de potencia en respuesta a un atenuador de corte de fase. El método incluye detectar un ángulo de fase del atenuador midiendo semi ciclos de una señal de voltaje de entrada, comparando semi ciclos consecutivos para determinar una diferencia del semi ciclo, y comparando la diferencia del semi ciclo con un umbral de diferencia predeterminado, donde la diferencia del semi ciclo es menor que el umbral de diferencia que indica que las formas de onda de la señal de voltaje de entrada son simétricas y la diferencia del semi ciclo es mayor que el umbral de diferencia que indica que las formas de onda de la señal de voltaje de entrada son asimétricas. Se implementa una acción correctiva cuando la diferencia del semi ciclo es mayor que el umbral de diferencia.

Como se utiliza en el presente documento para los propósitos de la presente divulgación, el término “LED” debe entenderse para incluir cualquier diodo electroluminiscente u otro tipo de sistema con base en inyección/unión de portador que es capaz de generar radiación en respuesta a una señal eléctrica. Por tanto, el término LED incluye, pero no se limita a, diversas estructuras con base en semiconductivos que emiten luz en respuesta a la corriente, polímeros emisores de luz, diodos orgánicos emisores de luz (OLEDs), franjas electroluminiscentes y similares. En particular, el término LED se refiere a diodos emisores de luz de todos los tipos (que incluyen diodos emisores de luz semiconductivos y orgánicos) que pueden ser configurados para generar radiación en uno o más del espectro infrarrojo, espectro ultravioleta, y diversas porciones del espectro visible (en general que incluye longitudes de onda de radiación a partir de aproximadamente 400 nanómetros hasta aproximadamente 700 nanómetros). Algunos ejemplos de LEDs incluyen, pero no se limitan a, diversos tipos de LEDs infrarrojos, LEDs ultravioleta, LEDs rojos, LEDs azules, LEDs verdes, LEDs amarillos, LEDs ámbar, LEDs naranjas y LEDs blancos (discutidos más adelante). También debe apreciarse que los LEDs pueden ser configurados y/o controlados para generar radiación teniendo diversos anchos de banda (por ejemplo, anchos completos a la mitad del máximo, o FWHM) para un espectro dado (por ejemplo, ancho de banda estrecho, ancho de banda amplio), y una diversidad de longitudes de onda dominantes dentro de una categorización de color general dada.

Por ejemplo, una implementación de un LED configurado para generar luz esencialmente blanca (por ejemplo, un accesorio de iluminación LED blanco) puede incluir diversas matrices las cuales emiten respectivamente diferentes espectros de electroluminiscencia que, en combinación, se mezclan para formar luz esencialmente blanca. En otra implementación, un accesorio de iluminación LED blanca puede estar asociado con un material de fósforo que convierte la electroluminiscencia que tiene un primer espectro a un segundo espectro diferente. En un ejemplo de esta implementación, la electroluminiscencia que tiene una longitud de onda relativamente corta y un espectro de ancho de banda estrecho “bombea” el material de fósforo, el cual a su vez irradia una radiación de longitud de onda más larga que tiene un espectro algo más amplio.

También debe entenderse que el término LED no limita el tipo de paquete físico y/o eléctrico de un LED. Por ejemplo, como se discutió anteriormente, un LED puede referirse a un único dispositivo emisor de luz que tiene múltiples matrices que están configuradas para emitir respectivamente diferentes espectros de radiación (por ejemplo, que puede o no ser controlable de manera individual). Además, un LED puede estar asociado con un fósforo que se considera como una parte integral del LED (por ejemplo, algunos tipos de LEDs de luz blanca). En general, el término LED puede referirse a LEDs empaquetados, LEDs no empaquetados, LEDs de montaje en superficie, LEDs de chip en placa, LEDs de montaje en paquete en T, LEDs de paquete radial, LEDs de paquete de potencia, LEDs que incluyen algún tipo de revestimiento y/o elemento óptico (por ejemplo, una lente difusora), etc.

El término “fuente de luz” debe entenderse para referirse a cualquiera o más de una diversidad de fuentes de radiación, que incluyen, pero no se limitan a, fuentes con base en LED (que incluyen uno o más LEDs como se definió anteriormente), fuentes incandescentes (por ejemplo, lámparas de filamento, lámparas halógenas), fuentes fluorescentes, fuentes fosforescentes, fuentes de descarga de alta intensidad (por ejemplo, vapor de sodio, vapor de mercurio y lámparas de halogenuros metálicos), láseres, otros tipos de fuentes electroluminiscentes, fuentes piroluminiscentes (por ejemplo, llamas), fuentes luminiscentes de candela (por ejemplo, mantos de gas, fuentes de radiación de arco de carbono), fuentes foto-luminiscentes (por ejemplo, fuentes de descarga gaseosa), fuentes luminiscentes de cátodo que utilizan saciedad electrónica, fuentes galvano-luminiscentes, fuentes cristalinoluminiscentes, fuentes termo-luminiscentes, fuentes tribo-luminiscentes, fuentes sono-luminiscentes, fuentes radioluminiscentes y polímeros luminiscentes.

El término “accesorio de iluminación” se utiliza en el presente documento para referirse a una implementación o disposición de una o más unidades de iluminación en un factor de forma, conjunto o paquete particular. El término “unidad de iluminación” se utiliza en el presente documento para referirse a un aparato que incluye una o más fuentes de luz del mismo tipo o de tipos diferentes. Una unidad de iluminación dada puede tener cualquiera de una diversidad de disposiciones de montaje para la(s) fuente(s) de luz, disposiciones y formas de encierro/alojamiento, y/o configuraciones de conexión eléctrica y mecánica. Además, una unidad de iluminación dada puede estar asociada opcionalmente con (por ejemplo, incluir, estar acoplada y/o empaquetarse junto con) diversos otros componentes (por ejemplo, circuito de control) relacionados con el funcionamiento de la(s) fuente(s) de luz. Una “unidad de iluminación con base en LED” se refiere a una unidad de iluminación que incluye una o más fuentes de luz con base en LED como se discutió anteriormente, sola o en combinación con otras fuentes de luz no LED. Una unidad de iluminación “multicanal” se refiere a una unidad de iluminación con base en LED o no LED que incluye al menos dos fuentes de luz configuradas para generar respectivamente diferentes espectros de radiación, en donde cada espectro de fuente diferente puede denominarse un “canal” de la unidad de iluminación multicanal.

El término “controlador” se utiliza en el presente documento en general para describir diversos aparatos relacionados con el funcionamiento de una o más fuentes de luz. Un controlador se puede implementar de numerosas maneras (por ejemplo, tal como con hardware dedicado) para realizar diversas funciones discutidas en el presente documento. Un “procesador” es un ejemplo de un controlador el cual emplea uno o más microprocesadores que pueden programarse utilizando software (por ejemplo, microcódigo) para realizar diversas funciones discutidas en el presente documento. Un controlador puede implementarse con o sin emplear un procesador, y también puede implementarse como una combinación de hardware dedicado para realizar algunas funciones y un procesador (por ejemplo, uno o más microprocesadores programados y circuitos asociados) para realizar otras funciones. Los ejemplos de componentes de controlador que pueden emplearse en diversas realizaciones de la presente divulgación incluyen, pero no se limitan a, microprocesadores convencionales, microcontroladores, circuitos integrados específicos de aplicación (ASICs), y matrices de puertas programables en campo (FPGAs).

En diversas implementaciones, un procesador y/o controlador puede estar asociado con uno o más medios de almacenamiento (denominados de manera genérica en el presente documento como “memoria”, por ejemplo, memoria de ordenador volátil y no volátil, tal como la memoria de acceso aleatorio (RAM), la memoria de solo lectura (ROM), la memoria de solo lectura programable (PROM), la memoria de solo lectura programable de manera eléctrica (EPROM), la memoria de solo lectura programable y borrable de manera eléctrica (EEPROM), controlador de bus en serie universal (USB), los disquetes, los discos compactos, los discos ópticos, la cinta magnética, etc.). En algunas implementaciones, los medios de almacenamiento pueden estar codificados con uno o más programas que, cuando se ejecutan en uno o más procesadores y/o controladores, realizan al menos algunas de las funciones descritas en el presente documento. Diversos medios de almacenamiento pueden estar fijos dentro de un procesador o controlador o pueden ser transportables, de tal manera que uno o más programas almacenados en ellos puedan ser cargados en un procesador o controlador para implementar diversos aspectos de la presente invención discutidos en el presente documento. Los términos “programa” o “programa informático” se utilizan en el presente documento en un sentido genérico para referirse a cualquier tipo de código informático (por ejemplo, software o microcódigo) que puede ser empleado para programar uno o más procesadores o controladores.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos, los mismos caracteres de referencia se refieren en general a partes iguales o similares en las diferentes vistas. Además, los dibujos no están necesariamente a escala, sino que en general se hace énfasis en ilustrar los principios de la invención.

Las Figura 1A-1C muestran formas de onda no rectificadas y formas de onda rectificadas cortadas que tienen semi ciclos simétricos y asimétricos.

La Figura 2 es un diagrama de bloques que muestra un sistema de iluminación atenuable, de acuerdo con una realización representativa.

Las Figura 3A y 3B muestran formas de onda de muestra y pulsos digitales correspondientes a partir de semi ciclos asimétricos de un atenuador, de acuerdo con una realización representativa.

La Figura 4 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de detección y corrección del funcionamiento inadecuado de un sistema de iluminación atenuable, de acuerdo con una realización representativa.

La Figura 5 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de identificación e implementación de acciones correctivas, de acuerdo con una realización representativa.

La Figura 6 es un diagrama de circuito que muestra un circuito de control para un sistema de iluminación, de acuerdo con una realización representativa.

Las Figura 7A-7C muestran formas de onda de muestra y pulsos digitales correspondientes de un atenuador, de acuerdo con una realización representativa.

La Figura 8 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de detección de ángulos de fase, de acuerdo con una realización representativa.

Descripción detallada

En la siguiente descripción detallada, con fines explicativos y no limitativos, se exponen realizaciones representativas que divulgan detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión completa de las presentes enseñanzas. Sin embargo, resultará evidente para un experto en la técnica que se haya beneficiado de la presente divulgación que otras realizaciones de acuerdo con las presentes enseñanzas que se apartan de los detalles específicos divulgados en el presente documento permanecen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Además, pueden omitirse las descripciones de aparatos y métodos bien conocidos con el fin no oscurecer la descripción de las realizaciones representativas. Dichos métodos y aparatos están claramente dentro del alcance de las presentes enseñanzas.

En general, es deseable tener una salida de luz constante a partir de una carga de iluminación de estado sólido, tal como una fuente de luz LED, por ejemplo, sin titileo o fluctuación no controlada en los niveles de luz de salida, independientemente de los ajustes del atenuador. El solicitante ha reconocido y apreciado que sería beneficioso proporcionar un circuito capaz de detectar y corregir diversos problemas causados por un atenuador y una carga de iluminación de estado sólido y el correspondiente convertidor de potencia que acciona la carga de iluminación de estado sólido. En diversas realizaciones, los problemas pueden detectarse identificando asimetrías en semi ciclos de red eléctrica positivos y negativos, por ejemplo, debido a una interacción entre un transformador electrónico o convertidor de potencia y un atenuador de corte de fase.

En vista de lo anteriormente expuesto, diversas realizaciones e implementaciones de la presente invención están dirigidas a un circuito y método para detectar y corregir el funcionamiento inadecuado de accesorios de iluminación de estado sólido causados por asimetrías en semi ciclos de red eléctrica positivos y negativos, mediante la detección digital y medición del ángulo de fase del atenuador, e implementar una acción correctiva cuando una diferencia entre mediciones consecutivas (por ejemplo, correspondientes a semi ciclos positivos y negativos respectivamente) excede un umbral predeterminado, indicando un corte de fase asimétrico.

La Figura 2 es un diagrama de bloques que muestra un sistema de iluminación atenuable, de acuerdo con una realización representativa. Con referencia a la Figura 2, el sistema 200 de iluminación incluye un atenuador 204 y un circuito 205 de rectificación, el cual proporciona un voltaje rectificado (atenuado) Urect a partir de la red 201 eléctrica de voltaje. La red 201 eléctrica de voltaje puede proporcionar diferentes voltajes de red eléctrica de entrada no rectificada, tales como 100VAC, 120VAC, 230VAC y 277VAC, de acuerdo con diversas implementaciones. El atenuador 204 es un atenuador de corte de fase, por ejemplo, el cual proporciona capacidad de atenuación cortando los bordes posteriores (atenuador de borde posterior) o los bordes delanteros (atenuador de borde delantero) de las formas de onda de la señal de voltaje a partir de la red 201 eléctrica de voltaje en respuesta a la operación vertical de su deslizador 204a. Para fines de discusión, se asume que el atenuador 204 es un atenuador de borde de salida.

En general, la magnitud del voltaje Urect rectificado es proporcional a un ángulo de fase o nivel de atenuación definido por el atenuador 204, de tal modo que un ángulo de fase que corresponde a un ajuste de atenuador más bajo resulta en un voltaje Urect rectificado más bajo y viceversa. En el ejemplo que se representa, se puede asumir que el deslizador 204a se mueve hacia abajo para disminuir el ángulo de fase, reduciendo la cantidad de salida de luz mediante la carga 240 de iluminación de estado sólido, y se mueve hacia arriba para incrementar el ángulo de fase, incrementando la cantidad de luz emitida por la carga 240 de iluminación de estado sólido. Por lo tanto, la menor atenuación ocurre cuando el deslizador 204a está en la posición superior (como se muestra en la Figura 2), y la mayor atenuación ocurre cuando el deslizador 204a está en su posición inferior.

El sistema 200 de iluminación incluye además un circuito 210 de detección de ángulo de fase de atenuación y un convertidor 220 de potencia. El circuito 210 de detección de ángulo de fase incluye un microcontrolador u otro controlador, discutido a continuación, y está configurado para determinar o medir los valores del ángulo de fase (nivel de atenuación) del atenuador 204 representativo con base en el voltaje Urect rectificado. El circuito 210 de detección de ángulo de fase también compara los valores de ángulo de fase detectados correspondientes a semi ciclos positivos y negativos del voltaje Urect rectificado, e implementa acciones correctivas si la comparación de los semi ciclos positivos y negativos indica que el sistema 200 de iluminación está funcionando inadecuadamente. Por ejemplo, el ángulo de fase detectado se puede utilizar como entrada a un algoritmo de software para determinar si las formas de onda cortadas del voltaje Urect rectificado se cortan simétricamente (por ejemplo, como se muestra en la Figura 1B) o asimétricamente (como se muestra en la Figura 1C). Dicho de otra manera, se determina si las formas de onda cortadas son simétricas o asimétricas. El corte asimétrico es indicativo de un problema con el sistema atenuador-controlador, por ejemplo, que incluye el atenuador 204 y el convertidor 220 de potencia. En diversas realizaciones, el circuito 210 de detección de ángulo de fase puede configurarse además para ajustar dinámicamente un punto de funcionamiento del convertidor 220 de potencia durante las operaciones normales con base, en parte, en los ángulos de fase detectados, utilizando una señal de control de potencia a través de la línea 229 de control.

En general, las asimetrías en las formas de onda cortadas pueden detectarse al detectar grandes diferencias en las longitudes de los pulsos de detección de ángulo de fase, generados por el circuito 210 de detección de ángulo de fase, a partir de semi ciclos positivos a semi ciclos negativos. Por ejemplo, las Figuras 3A y 3B muestran formas de onda cortadas a partir del atenuador 204 y el circuito 205 de rectificación correspondientes a semi ciclos positivos y negativos del voltaje Urect rectificado, y pulsos digitales asociados generados por el circuito 210 de detección de ángulo de fase, de acuerdo con una realización representativa. Como se muestra en la Figura 3B, la longitud del segundo pulso 332b digital es significativamente menor que la longitud del primer pulso 331b digital, lo que indica que la forma 332a de onda del semi ciclo negativo está más cortada que la forma 331a de onda del semi ciclo positivo inmediatamente anterior, como se muestra en la Figura 3A.

Típicamente, cuando un usuario opera manualmente el atenuador 204 ajustando el deslizador 204a, el resultado tiene un efecto muy lento y gradual sobre las diferencias entre semi ciclos positivos y negativos. Por tanto, un cambio más drástico de un ciclo a otro ciclo, como se muestra, por ejemplo, en las Figuras 3A y 3B, se distingue como funcionamiento inadecuado. En una realización, se puede definir un umbral de diferencia, por ejemplo, con base en mediciones empíricas, las cuales indican el límite superior de diferencias tolerables entre semi ciclos positivos y negativos. Por ejemplo, el umbral de diferencia puede ser el punto en el cual comienza a ocurrir el titileo con base en las formas de onda asimétricas. Como se discute a continuación con respecto a la Figura 4, el circuito 210 de detección de ángulo de fase (por ejemplo, utilizando el microcontrolador u otro controlador) puede comparar las diferencias entre los pulsos digitales de semi ciclos positivos y negativos con el umbral de diferencia, e identificar casos de funcionamiento inadecuado cuando las diferencias exceden el umbral de diferencia.

Debido a que una forma de onda asimétrica es un síntoma de múltiples problemas potenciales, todos de los cuales resultan en el titileo indeseable en la salida de luz a partir de la carga 240 de iluminación de estado sólido, se pueden intentar diferentes acciones o métodos correctivos bajo el control del circuito 210 de detección de ángulo de fase para corregir el problema. Por ejemplo, el circuito 210 de detección de ángulo de fase puede conmutar en un circuito de purga resistivo (no se muestra en la Figura 2), en paralelo con la carga 240 de iluminación de estado sólido, para extraer corriente adicional junto con la carga 240 de iluminación de estado sólido, incrementando así la carga a un mínimo suficiente para el funcionamiento del atenuador 204. Si esta acción no corrige el titileo o el problema subyacente, se pueden intentar otras acciones correctivas. Las acciones correctivas pueden intentarse en un orden predeterminado de prioridad, por ejemplo, a partir de la más probable a la menos probable de éxito, hasta que una de las acciones correctivas funcione. Sin embargo, si no funcionan las acciones correctivas, el circuito 210 de detección de ángulo de fase puede simplemente apagar el convertidor 220 de potencia utilizando una señal de control de potencia enviada a través de la línea 229 de control, ya que ninguna luz puede ser más deseable que una luz titilante. Por ejemplo, el circuito 210 de detección de ángulo de fase puede controlar el convertidor 220 de potencia para que no suministre corriente a la carga 240 de iluminación de estado sólido, o puede hacer que el convertidor 220 de potencia se apague.

El convertidor 220 de potencia recibe el voltaje Urect rectificado a partir del circuito 205 de rectificación y la señal de control de potencia a través de la línea 229 de control, y emite un voltaje de CC correspondiente para energizar la carga 240 de iluminación de estado sólido. En general, el convertidor 220 de potencia convierte entre el voltaje Urect rectificado y el voltaje de CC con base en al menos la magnitud del voltaje Urect rectificado y el valor de la señal de control de potencia recibida a partir del circuito 210 de detección de ángulo de fase. La salida de voltaje de CC por el convertidor 220 de potencia refleja así el voltaje Urect rectificado y el ángulo de fase del atenuador aplicado por el atenuador 204. En diversas realizaciones, el convertidor 220 de potencia opera en un bucle abierto o en forma de alimentación directa, como se describe en la Patente de Estados Unidos Número 7,256,554 a Lys.

En diversas realizaciones, la señal de control de potencia puede ser una señal de modulación de ancho de pulso (PWM), por ejemplo, la cual alterna entre niveles altos y bajos de acuerdo con un ciclo de trabajo seleccionado. Por ejemplo, la señal de control de potencia puede tener un ciclo de trabajo alto (por ejemplo, 100 porciento) correspondiente a un tiempo máximo de activación (ángulo de fase alto) del atenuador 204, y un ciclo de trabajo bajo (por ejemplo, 0 porciento) correspondiente a un tiempo mínimo de activación (ángulo de fase bajo) del atenuador 204. Cuando el atenuador 204 se define entre los ángulos de fase máximo y mínimo, el circuito 210 de detección de ángulo de fase determina un ciclo de trabajo de la señal de control de potencia que corresponde específicamente al ángulo de fase detectado.

La Figura 4 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de detección del funcionamiento inadecuado de un sistema de iluminación atenuable, de acuerdo con una realización representativa. El proceso puede implementarse, por ejemplo, mediante firmware y/o software ejecutado por el circuito 210 de detección de ángulo de fase que se muestra en la Figura 2 (o por el microcontrolador 615 de la Figura 6, discutido a continuación).

Se puede asumir para efectos de explicación, que la Figura 4 comienza en el bloque S410 cuando se enciende el sistema 200 de iluminación. En el bloque S410, existe un retraso a la vez que el voltaje Urect de red eléctrica de entrada rectificada alcanza el estado estable. Después del retraso, se determina un valor inicial del ángulo de fase y se guarda como el Nivel de Semi ciclo Anterior en el bloque S420. Por ejemplo, puede determinarse el valor inicial del ángulo de fase simplemente detectando el ángulo de fase, de acuerdo con el proceso que se discute a continuación con referencia al bloque S430. Alternativamente, se puede determinar el valor inicial del ángulo de fase de acuerdo con otros procesos o se puede recuperar a partir de la memoria almacenando un ángulo de fase previamente determinado, por ejemplo, a partir de la operación previa del sistema 200 de iluminación, sin apartarse del alcance de las presentes enseñanzas.

En el proceso indicado por el bloque S430, el circuito 210 de detección de ángulo de fase detecta el ángulo de fase, con el fin de determinar o medir otro valor del ángulo de fase. En diversas realizaciones, el ángulo de fase se detecta obteniendo un pulso digital correspondiente a cada forma de onda cortada del voltaje Urect de red eléctrica de entrada rectificada, de acuerdo por ejemplo, con el algoritmo discutido a continuación con referencia a las Figuras 6 8. Por lo tanto, se genera un pulso digital para cada semi ciclo positivo y semi ciclo negativo, como se muestra en las Figuras 3A y 3B. Por supuesto, el valor del ángulo de fase puede determinarse de acuerdo con otros procesos, sin apartarse del alcance de las presentes enseñanzas.

El ángulo de fase detectado se guarda como el Nivel de Semi ciclo Actual en el bloque S440. El Nivel de Semi ciclo Anterior y el Nivel de Semi ciclo Actual se pueden almacenar en la memoria. Por ejemplo, la memoria puede ser una memoria externa o una memoria interna al circuito 210 de detección de ángulo de fase y/o un microcontrolador u otro controlador incluido en el circuito 210 de detección de ángulo de fase, como se describe a continuación con referencia a la Figura 6. En diversas realizaciones, los valores del Nivel de Semi ciclo Anterior y el Nivel de Semi ciclo Actual se pueden utilizar para completar tablas o se pueden guardar en una base de datos relacional para comparar, aunque se pueden incorporar otros medios para almacenar el Nivel de Semi ciclo Anterior y el Nivel de Semi ciclo Actual sin apartarse del alcance de las presentes enseñanzas. Además, en diversas realizaciones, el valor del ángulo de fase detectado en el bloque S430 puede ser utilizado por el circuito 210 de detección de ángulo de fase para generar una señal de control de potencia, la cual se proporciona al controlador 220 de potencia para definir un punto de operación del controlador 220 de potencia, que permite un mayor control sobre la salida de luz mediante la carga 240 de iluminación de estado sólido con base en diversos otros criterios de control.

La diferencia AAtenuación entre el Nivel de Semi ciclo Actual y el Nivel de Semi ciclo Anterior se determina en el bloque S450, por ejemplo, restando el Nivel de Semi ciclo Actual del Nivel de Semi ciclo Anterior, o viceversa. La diferencia AAtenuación se compara entonces con un umbral de diferencia predeterminado AUmbral en el bloque S460 para determinar si las formas de onda son asimétricas, por ejemplo, indicando incompatibilidad entre o funcionamiento inadecuado del atenuador 204 y/o del convertidor 220 de potencia. Cuando la diferencia AAtenuación es mayor que el umbral AUmbral (bloque S460: Si), que indica formas de onda asimétricas, se realiza un proceso indicado por el bloque S480 con el fin de identificar e implementar una acción correctiva apropiada para abordar el problema que causa las formas de onda asimétricas. Este proceso se describe en detalle con referencia a la Figura 5, a continuación. Cuando la diferencia AAtenuación no es mayor que el umbral AUmbral (bloque S460: No), que indica formas de onda sustancialmente simétricas, el Nivel de Semi ciclo Actual simplemente se guarda como el Nivel de Semi ciclo Anterior en el bloque S470. A continuación, el proceso regresa al bloque S430 para determinar de nuevo el ángulo de fase, y se repite el proceso indicado por los bloques S440-S480.

La Figura 5 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de identificación e implementación de acciones correctivas en respuesta a la detección de formas de onda asíncronas, de acuerdo con una realización representativa. El proceso puede ser implementado, por ejemplo, mediante firmware y/o software ejecutado por el circuito 210 de detección de ángulo de fase que se muestra en la Figura 2 (o por el microcontrolador 615 de la Figura 6 u otro controlador, discutido a continuación).

En diversas realizaciones, una o más acciones correctivas están disponibles para implementación, como sea necesario. Las acciones correctivas pueden clasificarse en orden de mayor a menor prioridad, donde la acción correctiva de mayor prioridad es la acción correctiva previamente determinada como la más probable para abordar con éxito las formas de onda asimétricas. La clasificación, junto con las etapas correspondientes a ejecutar para la implementación de cada una de las acciones correctivas, pueden almacenarse en la memoria. Por ejemplo, la memoria puede ser una memoria externa o una memoria interna al circuito 210 de detección de ángulo de fase y/o un microcontrolador u otro controlador que se incluye en el circuito 210 de detección de ángulo de fase, como se discute a continuación con referencia a la Figura 6. La acción correctiva de mayor prioridad puede incluir la conmutación de un circuito de purga resistivo en paralelo con la carga 240 de iluminación de estado sólido, por ejemplo, para incrementar la carga del atenuador 204 a una carga mínima suficiente. El circuito de purga resistivo puede incluir una resistencia conectada en serie con un conmutador (por ejemplo, un transistor), por ejemplo, para extraer selectivamente corriente adicional. Una o más acciones correctivas adicionales, cuya implementación resultará evidente para un experto en la técnica, se pueden priorizar a continuación de la acción correctiva del circuito de purga resistivo. Además, se puede priorizar una o más variaciones de la misma acción correctiva. Por ejemplo, la implementación del circuito de purga resistivo puede repetirse utilizando valores de resistencia que aumentan de manera incremental, hasta que se encuentre un valor apropiado.

Con referencia a la Figura 5, en el bloque S481 se determina si una acción correctiva ya está activa en su lugar. Cuando no hay ninguna acción correctiva en su lugar (bloque S481: No), la acción correctiva de mayor prioridad se implementa en el bloque S482, y el proceso regresa al bloque S470 de la Figura 4, donde el Nivel de Semi ciclo Actual se guarda como el Nivel de Semi ciclo Anterior. El proceso luego regresa al bloque S430 para determinar nuevamente el ángulo de fase como el Nivel de Semi ciclo Actual, cuya comparación posterior con el Nivel de Semi ciclo Anterior en los bloques S450 y S460 indica si la acción correctiva implementada en el bloque S482 es exitosa. Como un asunto práctico, se pueden evaluar uno o más semi ciclos después de implementar una acción correctiva con el fin de permitir que la acción correctiva tome efecto antes de determinar el éxito de esta acción.

Con referencia de nuevo a la Figura 5, cuando se determina que ya existe una acción correctiva en su lugar (bloque S481: Si), entonces se determina si hay acciones correctivas restantes que se puedan intentar en el bloque S483. Cuando hay al menos una acción correctiva restante (bloque S483: Si), la siguiente acción correctiva de mayor prioridad se implementa en el bloque S485, y el proceso regresa al bloque S470 de la Figura 4, como se discutió anteriormente.

Cuando no hay más acciones correctivas (bloque S483: No), el convertidor 220 de potencia se apaga en el bloque S486, con el fin de eliminar la salida de luz titilante de la carga 240 de iluminación de estado sólido u otro efecto adverso de la operación inadecuada. A continuación, el proceso regresa al bloque S470 de la Figura 4, donde puede repetirse el proceso de monitorización, incluso aunque el convertidor 220 de potencia esté apagado. Aunque no se muestra en las Figuras 4 y 5, en diversas realizaciones, el convertidor 220 de potencia se puede encender de nuevo si las comparaciones posteriores entre los Niveles de Semi ciclo Actual y Anterior indican que la diferencia AAtenuación cae por debajo del umbral AUmbral, lo cual puede ocurrir en respuesta a ajustes adicionales del nivel de atenuación, por ejemplo, a través de la manipulación del deslizador 204a.

En diversas realizaciones, cada vez que se enciende el sistema 200 de iluminación, el convertidor 220 de potencia está encendido y no se aplican acciones correctivas. En otras palabras, cualquier acción correctiva que pueda haberse activado en una operación previa del sistema 200 de iluminación se interrumpe cuando el sistema 200 de iluminación se apaga. Así mismo, cualquier determinación de que el titileo no pudo ser corregido utilizando las acciones correctivas disponibles, que resulta en que el convertidor 220 de potencia se apague, no se realizan operaciones posteriores del sistema 200 de iluminación. Por supuesto, en realizaciones alternativas, las acciones correctivas y/o las determinaciones para apagar el convertidor 220 de potencia pueden ser realizadas o considerarse de otro modo con respecto a operaciones posteriores, sin apartarse del alcance de las presentes enseñanzas. Por ejemplo, si se encuentra que una acción correctiva particular aborda adecuadamente el titileo de la salida de luz mediante la carga 240 de iluminación de estado sólido, la clasificación de prioridad de las acciones correctivas disponibles puede reordenarse para que la acción correctiva exitosa tenga la máxima prioridad.

Además, la Figura 4 representa una realización en la cual tiene lugar el proceso de manera continua durante todo el funcionamiento del sistema 200 de iluminación. Sin embargo, en realizaciones alternativas, el proceso de la Figura 4 puede ocurrir sólo durante un período de puesta en marcha inicial, durante el cual se determina y se compara la diferencia AAtenuación entre el Nivel de Semi ciclo Actual y el Nivel de Semi ciclo Anterior con el umbral AUmbral de diferencia, con base en los valores detectados del ángulo de fase. Si no se identifican e implementan acciones correctivas en respuesta a la comparación (es decir, las formas de onda de la señal de voltaje de red eléctrica de entrada son simétricas), el proceso finaliza y el sistema 200 de iluminación opera en respuesta al atenuador 204 sin un análisis adicional de la diferencia AAtenuación entre los Niveles de Semi ciclo Actual y Anterior. Así mismo, si se identifica y se implementa con éxito una acción correctiva (es decir, en respuesta a que las formas de onda de la señal de voltaje de red eléctrica de entrada sean asimétricas), el proceso finaliza y el sistema 200 de iluminación opera en respuesta al atenuador 204 utilizando la acción correctiva sin análisis adicional de la diferencia AAtenuación entre los Niveles de Semi ciclo Actual y Anterior. De esta manera, se implementa una acción correctiva, tal como conmutar un circuito de purga resistivo, para corregir el problema para el resto de la operación sin gastar la potencia de procesamiento adicional para realizar controles adicionales.

La Figura 6 es un diagrama de circuito que muestra un circuito de control para un sistema de iluminación atenuable, que incluye un circuito de detección de ángulo de fase, un convertidor de potencia y un accesorio de iluminación de estado sólido, de acuerdo con una realización representativa. Los componentes generales de la Figura 6 son similares a los de la Figura 2, aunque se proporcionan más detalles con respecto a diversos componentes representativos, de acuerdo con una configuración ilustrativa. Por supuesto, se pueden implementar otras configuraciones sin apartarse del alcance de las presentes enseñanzas.

Con referencia a la Figura 6, el circuito 600 de control incluye el circuito 605 de rectificación y el circuito 610 de detección de ángulo de fase (caja discontinua). Como se discutió anteriormente con respecto al circuito 205 de rectificación, el circuito 605 de rectificación está conectado a un atenuador conectado entre el circuito 605 de rectificación y la red eléctrica de voltaje para recibir voltaje no rectificado (atenuado), indicado por las entradas neutras y calientes atenuadas. En la configuración representada, el circuito 605 de rectificación incluye cuatro diodos D601-D604 conectados entre el nodo N2 de voltaje rectificado y tierra. El nodo N2 de voltaje rectificado recibe el voltaje Urect rectificado y está conectado a tierra a través del condensador C615 de filtrado de entrada conectado en paralelo con el circuito 605 de rectificación.

El circuito 610 de detección de ángulo de fase realiza un proceso de detección de ángulo de fase con base en el voltaje Urect rectificado. El ángulo de fase correspondiente al nivel de atenuación establecido por el atenuador se detecta con base en la extensión de corte de fase presente en una forma de onda de la señal de voltaje Urect rectificado. El convertidor 620 de potencia controla el funcionamiento de la carga 640 de LED, la cual incluye LEDs 641 y 642 representativos conectados en serie, con base en el voltaje Urect rectificado (voltaje de entrada RMS) y, en diversas realizaciones, una señal de control de potencia proporcionada por el circuito 610 de detección de ángulo de fase a través de la línea 629 de control. Esto permite que el circuito 610 de detección de ángulo de fase ajuste la potencia entregada a partir del convertidor 620 de potencia a la carga 640 LED. La señal de control de potencia puede ser por ejemplo, una señal PWM u otra señal digital. En diversas realizaciones, el convertidor 620 de potencia opera en bucle abierto o en forma de alimentación directa, como se describe por ejemplo, en la patente de Estados Unidos Número 7,256,554 para Lys.

En la realización representativa que se representa, el circuito 610 de detección de ángulo de fase incluye un microcontrolador 615, el cual utiliza formas de onda de señal de voltaje Urect rectificado para determinar el ángulo de fase. El microcontrolador 615 incluye una entrada 618 digital conectada entre un primer diodo D611 y un segundo diodo D612. El primer diodo D611 tiene un ánodo conectado a la entrada 618 digital y un cátodo conectado a la fuente Vcc de voltaje, y el segundo diodo D612 tiene un ánodo conectado a tierra y un cátodo conectado a la entrada 618 digital. El microcontrolador 615 también incluye la salida 619 digital.

En diversas realizaciones, el microcontrolador 615 puede ser un PIC12F683, disponible a partir de Microchip Technology, Inc., y el convertidor 620 de potencia puede ser por ejemplo, un L6562, disponible a partir de ST Microelectronics, aunque pueden incluirse otros tipos de microcontroladores, convertidores de potencia, u otros procesadores y/o controladores sin apartarse del alcance de las presentes enseñanzas. Por ejemplo, la funcionalidad del microcontrolador 615 puede ser implementada por uno o más procesadores y/o controladores, conectados para recibir entrada digital entre el primer y segundo diodos ^d611 y D612 como se discutió anteriormente, y los cuales pueden programarse utilizando software o firmware (por ejemplo, almacenado en una memoria) para realizar las diversas funciones descritas en el presente documento, o puede implementarse como una combinación de hardware dedicado para realizar algunas funciones y un procesador (por ejemplo, uno o más microprocesadores programados y circuitos asociados) para realizar otras funciones. Los ejemplos de componentes de controlador que pueden emplearse en diversas realizaciones incluyen, pero no se limitan a, microprocesadores convencionales, microcontroladores, ASICs y FPGAs, como se discutió anteriormente.

El circuito 610 de detección de ángulo de fase incluye además diversos componentes electrónicos pasivos, tales como el primer y segundo condensadores C613 y C614, y una resistencia indicada por los primeros y segundos resistores R611 y R612 representativos. El primer condensador C613 está conectado entre la entrada 618 digital del microcontrolador 615 y un nodo N1 de detección. El segundo condensador C614 está conectado entre el nodo N1 de detección y tierra. Los resistores R611 y R612 primero y segundo están conectados en serie entre el nodo N2 de voltaje rectificado y el nodo N1 de detección. En la realización representada, el primer condensador C613 puede tener un valor por ejemplo, de aproximadamente 560pF y el segundo condensador C614 puede tener un valor de aproximadamente 10pF. Además, el primer resistor r611 puede tener un valor de por ejemplo, aproximadamente 1 megaohmio y el segundo resistor R612 puede tener un valor de aproximadamente 1 megaohmio. Sin embargo, los valores respectivos del primer y segundo condensadores C613 y C614, y el primer y segundo resistores R611 y R612 pueden variar para proporcionar beneficios únicos para cualquier situación particular o para cumplir con los requisitos de diseño específicos de la aplicación de diversas implementaciones, como sería evidente para un experto en la técnica.

El voltaje Urect rectificado está acoplado en AC a la entrada 618 digital del microcontrolador 615. El primer resistor R611 y el segundo resistor R612 limitan la corriente en la entrada 618 digital. Cuando una forma de onda de la señal de voltaje Urect rectificado aumenta, el primer condensador C613 se carga en el borde ascendente a través de los resistores R611 y R612 primero y segundo. El primer diodo D611 restringe la entrada 618 digital una caída de diodo por encima por ejemplo, de la fuente Vcc de voltaje, a la vez que que el primer condensador C613 se carga. El primer condensador C613 permanece cargado a la vez que la forma de onda de la señal no es cero. En el borde descendente de la forma de onda de la señal de voltaje Urect rectificado, el primer condensador C613 se descarga a través del segundo condensador C614, y la entrada 618 digital se restringe a una caída de diodo por debajo de tierra mediante el segundo diodo D612. Cuando se utiliza un atenuador de borde posterior, el borde descendente de la forma de onda de la señal corresponde al comienzo de la porción cortada de la forma de onda. El primer condensador C613 permanece descargado a la vez que la forma de onda de la señal es cero. Por consiguiente, el pulso digital de nivel lógico resultante en la entrada 618 digital sigue de cerca el movimiento del voltaje Urect rectificado cortado, cuyos ejemplos se muestran en las Figuras 7A-7C.

Más particularmente, las Figuras 7A-7C muestran formas de onda de muestra y pulsos digitales correspondientes en la entrada 618 digital, de acuerdo con realizaciones representativas. Las formas de onda superiores en cada figura representan el voltaje Urect rectificado cortado, donde la cantidad de corte refleja el nivel de atenuación. Por ejemplo, las formas de onda pueden representar una porción de un pico completo de 170 V (o 340 V para la Unión Europea), una onda sinusoidal rectificada que aparece en la salida del atenuador. Las formas de onda del cuadrado inferior representan los pulsos digitales correspondientes que se ven en la entrada 618 digital del microcontrolador 615. En particular, la longitud de cada pulso digital corresponde a una forma de onda cortada y, por lo tanto, es igual al tiempo de activación del atenuador (por ejemplo, la cantidad de tiempo que el conmutador interno del atenuador está “encendido”). Al recibir los pulsos digitales a través de la entrada 618 digital, el microcontrolador 615 puede determinar el nivel al cual se ha ajustado el atenuador.

La Figura 7A muestra formas de onda de muestra de voltaje Urect rectificado y pulsos digitales correspondientes cuando el atenuador está en su ajuste máximo, indicado por la posición superior del deslizador del atenuador que se muestra junto a las formas de onda. La Figura 7B muestra formas de onda de muestra de voltaje Urect rectificado y pulsos digitales correspondientes cuando el atenuador está en un ajuste medio, indicado por la posición media del deslizador del atenuador que se muestra al lado de las formas de onda. La Figura 7C muestra formas de onda de muestra de voltaje Urect rectificado y los pulsos digitales correspondientes cuando el atenuador está en su ajuste mínimo, indicado por la posición inferior del deslizador del atenuador que se muestra al lado de las formas de onda.

La Figura 8 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de detección de ángulo de fase de un atenuador, de acuerdo con una realización representativa. El proceso puede implementarse mediante firmware y/o software ejecutado por el microcontrolador 615 que se muestra en la Figura 6, o más en general por un procesador o controlador, por ejemplo, el circuito 210 de detección de ángulo de fase que se muestra por ejemplo en la Figura 2.

En el bloque S821 de la Figura 8, se detecta un borde ascendente de un pulso digital de una señal de entrada (por ejemplo, indicada por bordes ascendentes de las formas de onda inferiores en las Figuras 7A-7C), por ejemplo, mediante la carga inicial del primer condensador C613. El muestreo en la entrada 618 digital del microcontrolador 615, por ejemplo, comienza en el bloque S822. En la realización representada, la señal se muestrea de manera digital durante un tiempo predeterminado igual a poco menos de un semi ciclo de la red eléctrica. Cada vez que se muestrea la señal, se determina en el bloque S823 si la muestra tiene un nivel alto (por ejemplo, “1” digital) o un nivel bajo (por ejemplo, “0” digital). En la realización representada, se hace una comparación en el bloque S823 para determinar si la muestra es “1” digital. Cuando la muestra es “1” digital (bloque S823: Si), se incrementa un contador en el bloque S824, y cuando la muestra no es “1” digital (bloque S823: No), se inserta un pequeño retraso en el bloque S825. El retraso se inserta de manera que el número de ciclos de reloj (por ejemplo, del microcontrolador 615) sea igual independientemente de si se determina que la muestra es “1” digital o “0” digital.

En el bloque S826, se determina si se ha muestreado todo el semi ciclo de la red eléctrica. Cuando el semi ciclo de la red eléctrica no está completo (bloque S826: No), el proceso regresa al bloque S822 para muestrear nuevamente la señal en la entrada 618 digital. Cuando el semi ciclo de la red eléctrica está completo (bloque S826: Si), el muestreo se detiene y el valor del contador acumulado en el bloque S824 se identifica como el valor actual del ángulo de fase en el bloque S827, y el contador se restablece a cero. El valor del contador puede almacenarse en una memoria, cuyos ejemplos se han discutido anteriormente. El microcontrolador 615 puede esperar entonces a que el siguiente borde ascendente comience a muestrear de nuevo. Por ejemplo, se puede asumir que el microcontrolador 615 toma 255 muestras durante un semi ciclo de la red eléctrica. Cuando el ángulo de fase del atenuador se define mediante el deslizador en la parte superior de su rango (por ejemplo, como se muestra en la Figura 7A), el contador se incrementará a aproximadamente 255 en el bloque S824 de la Figura 8. Cuando el ángulo de fase del atenuador se define mediante el deslizador en la parte inferior de su rango (por ejemplo, como se muestra en la Figura 7C), el contador se incrementará a solo aproximadamente 10 o 20 en el bloque S824. Cuando el ángulo de fase del atenuador se define en algún lugar en el medio de su rango (por ejemplo, como se muestra en la Figura 7B), el contador se incrementará a aproximadamente 128 en el bloque S824. El valor del contador proporciona así al microcontrolador 615 una indicación precisa del nivel al cual se ha definido el atenuador o el ángulo de fase del atenuador. En diversas realizaciones, el valor del ángulo de fase puede calcularse, por ejemplo, mediante el microcontrolador 615, utilizando una función predeterminada del valor del contador, donde la función puede variar con el fin de proporcionar beneficios únicos para cualquier situación particular o para cumplir con los requisitos de diseño específicos de la aplicación de diversas implementaciones, como resultará evidente para un experto en la técnica.

Con referencia de nuevo a la Figura 6, el microcontrolador 615 también puede configurarse para detectar el funcionamiento inadecuado del atenuador (no es que se muestra) y/o del convertidor 620 de potencia, lo que hace que la carga 640 LED emita una luz titilante, y para identificar e implementar acciones correctivas, como se discutió anteriormente con referencia a las Figuras 4 y 5. En el ejemplo representado, el circuito 600 de control incluye un circuito 650 de purga resistivo representativo, el cual se asume es la acción correctiva de mayor prioridad a efectos de explicación. El circuito 650 de purga resistivo incluye un resistor 652 conectado en serie con un conmutador, representado como transistor 651. El transistor 651 se muestra como un transistor de efecto de campo (FET), por ejemplo, tal como un transistor de efecto de campo semiconductivo de metaloxido (MOSFET) o transistor de efecto de campo de arseniuro de galio (GaAs FET), aunque se pueden incorporar otros tipos de FETs y/u otros tipos de transistores dentro del alcance de un experto en la técnica, sin apartarse del alcance de las presentes enseñanzas.

Una puerta del transistor 651 está conectada al microcontrolador 615 a través de la línea 659 de control. Por lo tanto, el microcontrolador 615 puede encender selectivamente el transistor 651 con el fin de conmutar el circuito 650 de purga resistivo (por ejemplo, de acuerdo con el bloque S482 de la Figura 5) y apagar el transistor 651 para conmutar el circuito 650 de purga resistivo, por ejemplo, para implementar la siguiente acción correctiva de mayor prioridad (por ejemplo, de acuerdo con el bloque S485 de la Figura 5). Cuando se enciende el transistor 651, la resistencia del resistor R652 se conecta en paralelo con la carga 640 de LED para extraer corriente adicional y para incrementar la carga del atenuador. Además, como se discutió anteriormente, cuando la(s) acción(es) correctiva(s), que incluye(n) la implementación del circuito 650 de purga resistivo, no tiene(n) éxito, el microcontrolador 615 puede configurarse para apagar el convertidor 620 de potencia, por ejemplo, a través de la línea 629 de control. Además, el microcontrolador 615 puede configurarse para ejecutar uno o más algoritmos de control adicionales para ajustar de manera dinámica un punto de operación del convertidor 620 de potencia con base, al menos en parte, en los ángulos de fase detectados, utilizando una señal de control de potencia a través de la línea 629 de control.

En general, se contempla asegurar que no ocurra titileo en la salida de luz por un accesorio de iluminación de estado sólido debido a incompatibilidad entre los controladores (por ejemplo, convertidores de potencia) y atenuadores de corte de fase. De acuerdo con diversos ejemplos, un proceso detecta un funcionamiento inadecuado, intenta corregirlo y apaga la salida de luz del accesorio de iluminación de estado sólido (por ejemplo, apagando el convertidor de potencia) si el funcionamiento inadecuado no se resuelve con el intento de correcciones. En consecuencia, se puede eliminar el titileo y el convertidor de potencia puede trabajar con diversos atenuadores diferentes sin estar limitado por una posible incompatibilidad.

En diversos ejemplos, la funcionalidad del circuito 210 de detección de ángulo de fase y/o el microcontrolador 615, por ejemplo, puede implementarse mediante uno o más circuitos de procesamiento, construidos con cualquier combinación de arquitecturas de hardware, firmware o software, y puede incluir su propia memoria (por ejemplo, memoria no volátil) para almacenar un software ejecutable/código ejecutable de firmware que le permite realizar las diversas funciones. Por ejemplo, la funcionalidad se puede implementar utilizando ASICs, FPGAs y similares.

La detección y corrección del funcionamiento inadecuado del atenuador, por ejemplo, indicado por semi ciclos asimétricos positivos y negativos de señales de voltaje de red eléctrica de entrada, se puede utilizar con cualquier convertidor de potencia atenuable con una carga de iluminación de estado sólido (por ejemplo, LED) donde se desee eliminar el titileo de la luz o de otro modo para aumentar la compatibilidad con una diversidad de atenuadores de corte de fase. El circuito de detección de ángulo de fase, de acuerdo con diversas realizaciones, puede implementarse en diversas fuentes de luz con base en LED. Además, puede ser utilizado como un bloque de construcción de mejoras “inteligentes” a diversos productos para hacerlos más amigables con el atenuador.

De acuerdo con un primer ejemplo, se proporciona un método para detectar y corregir el funcionamiento inadecuado de un sistema de iluminación que incluye una carga de iluminación de estado sólido, comprendiendo el método: determinar los valores primero y segundo de un ángulo de fase de un atenuador conectado a un convertidor de potencia que acciona la carga de iluminación de estado sólido, correspondiendo los valores primero y segundo a semi ciclos consecutivos de una señal de voltaje de red eléctrica de entrada;

determinar una diferencia entre los valores primero y segundo; e implementar una acción correctiva seleccionada cuando la diferencia es mayor que un umbral de diferencia, indicando formas de onda asimétricas de la señal de voltaje de red eléctrica de entrada.

De acuerdo con un segundo ejemplo, se proporciona un método del primer ejemplo en donde la etapa de implementación de la primera acción correctiva seleccionada comprende:

determinar si una acción correctiva ya está activa; e

implementar una acción correctiva de mayor prioridad como la acción correctiva seleccionada cuando se determina que ninguna acción correctiva ya está activa.

De acuerdo con un tercer ejemplo, se proporciona un método del segundo ejemplo en donde la etapa de implementar la primera acción correctiva seleccionada comprende:

determinar si al menos otra acción correctiva está disponible cuando se determina que una acción correctiva ya está activa.

De acuerdo con un cuarto ejemplo, se proporciona un método del tercer ejemplo en donde la etapa de implementar la primera acción correctiva seleccionada comprende:

implementar una siguiente acción correctiva de mayor prioridad como la acción correctiva seleccionada cuando se determina que al menos otra acción correctiva está disponible.

De acuerdo con un quinto ejemplo, se proporciona un método del tercer ejemplo que comprende además: apagar el convertidor de potencia cuando se determina que al menos otra acción correctiva no está disponible. De acuerdo con un sexto ejemplo, se proporciona un método del quinto ejemplo que comprende además: determinar los valores tercero y cuarto del ángulo de fase del atenuador, correspondiendo los valores tercero y cuarto a semi ciclos consecutivos de la señal de voltaje de red eléctrica de entrada;

determinar una diferencia entre los valores tercero y cuarto; y

activar el convertidor de potencia cuando se determina que la diferencia entre los valores tercero y cuarto es menor que el umbral de diferencia, lo que indica formas de onda simétricas de la señal de voltaje de red eléctrica de entrada.

De acuerdo con un séptimo ejemplo, se proporciona un método del primer ejemplo en donde la etapa de determinar los valores primero y segundo del ángulo de fase comprende:

muestrear pulsos digitales correspondientes a las formas de onda de la señal de voltaje de red eléctrica de entrada; y

determinar las longitudes de los pulsos digitales muestreados, correspondiendo las longitudes a un nivel de atenuación del atenuador.

De acuerdo con un octavo ejemplo, se proporciona un método del primer ejemplo en donde la acción correctiva comprende la conmutación de un circuito de purga resistivo en paralelo con la carga de iluminación de estado sólido. De acuerdo con un noveno ejemplo, se proporciona un método del primer ejemplo en donde la determinación de la diferencia entre los valores primero y segundo comprende:

almacenar el primer valor como un nivel de semi ciclo anterior;

almacenar el segundo valor como un nivel de semi ciclo actual; y

restar el nivel de semi ciclo actual almacenado y el nivel de semi ciclo anterior. De acuerdo con un décimo ejemplo, se proporciona un método del primer ejemplo en donde implementar la acción correctiva seleccionada cuando la diferencia es mayor que un umbral de diferencia, elimina el titileo de la salida de luz mediante la carga de iluminación de estado sólido.

De acuerdo con un decimoprimer ejemplo, se proporciona un sistema para controlar la potencia entregada a una carga de iluminación de estado sólido, comprendiendo el sistema:

un atenuador conectado a la red eléctrica de voltaje y configurado para atenuar la salida de luz de manera ajustable mediante la carga de iluminación de estado sólido;

un convertidor de potencia configurado para accionar la carga de iluminación de estado sólido en respuesta a una señal de voltaje de entrada rectificado originada a partir de la red eléctrica de voltaje; y

un circuito de detección de ángulo de fase configurado para detectar un ángulo de fase del atenuador que tiene semi ciclos consecutivos de la señal de voltaje de entrada, para determinar una diferencia entre los semi ciclos consecutivos y para implementar una acción correctiva cuando la diferencia es mayor que un umbral de diferencia, indicando formas de onda asimétricas de la señal de voltaje de entrada.

De acuerdo con un decimosegundo ejemplo, se proporciona un sistema del decimoprimer ejemplo en donde el convertidor de potencia opera en un bucle abierto o en forma de alimentación directa.

De acuerdo con un decimotercer ejemplo, se proporciona un sistema del decimoprimer ejemplo en donde el circuito de detección de ángulo de fase detecta el ángulo de fase mediante el muestreo de pulsos digitales correspondientes a formas de onda de la señal de voltaje de entrada y midiendo los semi ciclos consecutivos con base en longitudes de los pulsos digitales muestreados.

De acuerdo con un decimocuarto ejemplo, se proporciona un sistema del decimotercer ejemplo en donde el circuito de detección de ángulo de fase determina la diferencia entre los semi ciclos consecutivos restando las longitudes de los pulsos digitales muestreados correspondientes a los semi ciclos consecutivos, respectivamente.

De acuerdo con un decimoquinto ejemplo, se proporciona un sistema del decimoprimer ejemplo en donde el circuito de detección de ángulo de fase comprende:

un procesador que tiene una entrada digital;

un primer diodo conectado entre la entrada digital y una fuente de voltaje;

un segundo diodo conectado entre la entrada digital y tierra;

un primer condensador conectado entre la entrada digital y un nodo de detección;

un segundo condensador conectado entre el nodo de detección y tierra; y

una resistencia conectada entre el nodo de detección y un nodo de voltaje rectificado, el cual recibe el voltaje de entrada rectificado,

en donde el procesador está configurado para mostrar los pulsos digitales correspondientes a las formas de onda de la señal de voltaje de entrada en la entrada digital y para medir los semi ciclos consecutivos con base en las longitudes de los pulsos digitales mostrados.

De acuerdo con un decimosexto ejemplo, se proporciona un sistema del decimoprimer ejemplo en donde el circuito de detección de ángulo de fase está configurado además para seleccionar la acción correctiva que tiene una mayor prioridad.

De acuerdo con un decimoséptimo ejemplo, se proporciona un sistema del decimosexto ejemplo en donde el circuito de detección de ángulo de fase está configurado además para apagar el convertidor de potencia cuando se implementa la acción correctiva seleccionada, pero la diferencia entre los semi ciclos consecutivos continúa mayor que el umbral de diferencia.

De acuerdo con un decimoctavo ejemplo, se proporciona un método para eliminar el titileo de la salida de luz mediante una fuente de luz de diodo emisor de luz (LED) accionada por un convertidor de potencia en respuesta a un atenuador de corte de fase, comprendiendo el método:

detectar un ángulo de fase de atenuación midiendo semi ciclos de una señal de voltaje de entrada;

comparar semi ciclos consecutivos para determinar una diferencia de semi ciclo;

comparar la diferencia de semi ciclo con un umbral de diferencia predeterminado, en donde la diferencia de semi ciclo es menor que el umbral de diferencia que indica que las formas de onda de la señal de voltaje de entrada son simétricas, y en donde la diferencia de semi ciclo es mayor que el umbral de diferencia que indica que las formas de onda de la señal de voltaje de entrada son asimétricas; e

implementar una acción correctiva cuando la diferencia de semi ciclo es mayor que el umbral de diferencia.

De acuerdo con un decimonoveno ejemplo, se proporciona un método del decimoctavo ejemplo que comprende además:

comparar la diferencia de semi ciclo con el umbral de diferencia predeterminado después de implementar la acción correctiva; e

implementar otra acción correctiva cuando la diferencia de semi ciclo es mayor que el umbral de diferencia y otra acción correctiva está disponible para su implementación.

De acuerdo con un vigésimo ejemplo, se proporciona un método del decimonoveno ejemplo que comprende además:

apagar el convertidor de potencia cuando la diferencia de semi ciclo es mayor que el umbral de diferencia y otra acción correctiva no está disponible para su implementación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para controlar la potencia entregada a una carga de iluminación de estado sólido, estando el sistema destinado para ser conectado a la red eléctrica de voltaje a través de un atenuador (204) configurado para atenuar de manera ajustable la salida de luz de la carga de iluminación de estado sólido, en donde el sistema comprende: un convertidor (220, 620) de potencia configurado para accionar la carga de iluminación de estado sólido en respuesta a una señal de voltaje de entrada rectificado originada a partir de la red eléctrica de voltaje; y un circuito (210, 610) de detección de ángulo de fase configurado para detectar un ángulo de fase de semi ciclos consecutivos de la señal de voltaje de entrada del atenuador,

caracterizado porque el circuito (210, 610) de detección de ángulo de fase está configurado para determinar una diferencia entre los ángulos de fase de semi ciclo consecutivos, y para implementar una acción correctiva cuando la diferencia es mayor que un umbral de diferencia, indicando formas de onda asimétricas de la señal de voltaje de entrada.

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde el convertidor de potencia opera en un bucle abierto o en forma de alimentación directa.

3. El sistema de la reivindicación 1, en donde el circuito de detección de ángulo de fase detecta el ángulo de fase muestreando pulsos digitales correspondientes a formas de onda de la señal de voltaje de entrada y midiendo los semi ciclos consecutivos con base en las longitudes de los pulsos digitales muestreados.

4. El sistema de la reivindicación 3, en donde el circuito de detección de ángulo de fase determina la diferencia entre los semi ciclos consecutivos restando las longitudes de los pulsos digitales muestreados correspondientes a los semi ciclos consecutivos, respectivamente.

5. El sistema de la reivindicación 1, en donde el circuito de detección de ángulo de fase comprende:

un procesador que tiene una entrada digital;

un primer diodo conectado entre la entrada digital y una fuente de voltaje;

un segundo diodo conectado entre la entrada digital y tierra;

un segundo condensador conectado entre el nodo de detección y tierra; y

en donde el procesador está configurado para muestrear los pulsos digitales correspondientes a las formas de onda de la señal de voltaje de entrada en la entrada digital y para medir los semi ciclos consecutivos con base en las longitudes de los pulsos digitales muestreados.

6. El sistema de la reivindicación 1, en donde el circuito de detección de ángulo de fase está configurado además para seleccionar la acción correctiva que tiene una mayor prioridad.

7. El sistema de la reivindicación 6, en donde el circuito de detección de ángulo de fase está configurado además para apagar el convertidor de potencia cuando se implementa la acción correctiva seleccionada, pero la diferencia entre los semi ciclos consecutivos continúa siendo mayor que el umbral de diferencia.

8. Un método para eliminar el titileo de la salida de luz mediante una fuente de luz de diodo emisor de luz (LED) accionada por un convertidor de potencia en respuesta a un atenuador de corte de fase, comprendiendo el método: detectar un ángulo de fase del atenuador midiendo un ángulo de fase de semi ciclos consecutivos de una señal de voltaje de entrada; y caracterizado por;

comparar el ángulo de fase de semi ciclos consecutivos para determinar una diferencia de semi ciclo; comparar la diferencia de semi ciclo con un umbral de diferencia predeterminado, en donde la diferencia de semi ciclo que es menor que el umbral de diferencia indica que las formas de onda de la señal de voltaje de entrada son simétricas, y donde la diferencia de semi ciclo que es mayor que el umbral de diferencia indica que las formas de onda de la señal de voltaje de entrada son asimétricas; e

9. El método de la reivindicación 8, comprendiendo además:

10. El método de la reivindicación 9, comprendiendo además:

11. El método de la reivindicación 8, en donde la etapa de implementar la acción correctiva comprende además: determinar si al menos otra acción correctiva está disponible cuando se determina que una acción correctiva ya está activa.

12. El método de la reivindicación 11, en donde la etapa de implementar la acción correctiva comprende además: implementar una siguiente acción correctiva de mayor prioridad como la acción correctiva seleccionada cuando se determina que al menos otra acción correctiva está disponible.

13. El método de la reivindicación 8, en donde la acción correctiva comprende conmutar un circuito de purga resistivo en paralelo con la carga de iluminación de estado sólido.