JP2002533870A - Ｌｅｄ照明器具 - Google Patents

Ｌｅｄ照明器具

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Abstract

(57)【要約】 白色光を発する照明器具は、各色のために別個の電源を備える、赤色、緑色及び青色の各々の複数のLED（１０、１２及び１４）及び全てのLEDの光出力を測定するように構成されたフォトダイオード（２４）を含む。各色の光出力は、時間パルスのシーケンスにおいて測定されていない色のLEDを消す電子制御回路（３０）により測定される。各色の測定された光出力は、ユーザ入力により決定され得る所望の出力と比較され、それに応じて各色に対する電流への補正がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、赤色、緑色及び青色の発光ダイオード（LED）のアレイを備える照
明器具、とりわけ、所望のカラーバランス（色度）を維持するために個々の成分
を調節する制御システムを備える白色光を発する照明器具に関する。
【０００２】
【背景技術】
米国特許第5,301,090号は、赤色、緑色及び青色の各々の複数のLEDを含むLED
のアレイを持つLED照明器具を開示する。各色のLEDは並列に配線され、別個の電
源が設けられ、拡散スクリーンが該アレイの上に設けられる。組立品の色度は関
連の色のための３つのつまみにより手動で制御され、自動制御については言及さ
れていない。
【０００３】 LEDは半導体ベースであり、所与の駆動電流に対して光出力がチップごとに変
化し、各チップの寿命にわたっても変化する。光出力はまた温度と反比例的に変
化するが、各色に対して一様ではない。最後に、所与の色のLEDのブロックにお
いては、1つ以上のLEDが故障する場合に光出力が変化するだろう。特に白色光を
発する照明器具においては、LEDの如何なるアレイのカラーバランスに影響を及
ぼし得る全ての要因が与えられ、カラーバランスを自動的に監視し、調整するこ
とが望ましいだろう。
【０００４】 例えば交通信号灯においては、温度に基づいて所与の色のLEDのアレイへの電
流を制御することは既知である。温度（それ故、光の強さ（light intensity）
）は種々の色に対して一様には変化しないことから、この機構は複数の色のLED
を持つ照明器具において厄介（cumbersome）であろう。
【０００５】 個々の色の光出力を変化させる要因に関係なく、白色光を発する照明器具の色
度を自動的に制御することが望ましいであろう。
【０００６】 更に、関連の色の各々に対するフィルタ及びフォトダイオード等のスペクトル
分解光測定システムに頼らずに自動的に色度を制御することが望ましいであろう
。
【０００７】
【発明の開示】
本発明によると、白色光を発するLED照明器具の組合せ光出力（色度）は、ア
レイ内の全てのLEDの光出力を測定するように構成された単一のフォトダイオー
ドによる測定に基づいて電子制御される。これは、時間パルスのシーケンスにお
いて各色のLEDの光出力を個別に測定することにより果たされる。赤色、緑色及
び青色のLEDのアレイに対し、測定シーケンス内に3つの時間パルスがある。各時
間パルスの間、測定されていない色に対する電流は閉じられる。典型的なフォト
ダイオードの応答時間は極めて短いので、観察者がそれを検知しないであろう十
分に短い時間（例えば１０ｍｓ）内にこの測定シーケンスを実行することが出来
る。
【０００８】 前記色の測定された光出力は、ユーザ制御により設定され得る所望の出力と比
較され、該色のブロックに対する電源への変更が必要に応じてなされる。斯くし
て、色度は、該色度を変化させ得る要因に関係なく自動的に制御される。ユーザ
入力は、暖かい白色（より赤い出力）又は冷たい白色（より青い出力）のどちら
かに所望の色度を変えることを可能にする。
【０００９】 ウォームアップ段階の間の温度に依存した変化に対して最良の補償をするため
に、電子制御回路は、ウォームアップの間により頻繁に測定シーケンスを引き受
けても良い。安定動作温度に達した後のLEDにおける長期変化に対する補償には
、より少ない頻度での測定で十分である。
【００１０】 各色のLEDが並列に配線される場合、次の測定シーケンスの間に残っているLED
への電流を変えることによりLEDの故障を自動的に補償することが出来る。
【００１１】 本発明のこれら及び付加的な利点を以下の図及び説明から明らかにする。
【００１２】
【本発明を実施するための最良の形態】
図は縮尺通りには描かれていない。概して、図中の同様な参照数字は同様な部
分を指す。
【００１３】 図１を参照すると、本発明によるLED照明器具は、複数の色の各々において複
数のLEDを含むLED１０、１２及び１４の二次元アレイを含む。この場合、アレイ
はハウジング１８内の配線基板１６上に取り付けられた赤色LED１０、緑色LED１
２及び青色LED１４を含む。LEDは光出力全体が白色になるように構成され、ハウ
ジング１８上に取り付けられるディフューザ２２は混合を高めるために設けられ
る。琥珀色等の付加的な色のLEDが混合オプション（the mixing options）を増
すために用いられても良い。混合光学部品（the mixing optics）はディフュー
ザ以外の手段を含んでも良い。
【００１４】 単一のフォトダイオード２４は、アレイ内の全てのLEDの光の強さを感知する
ように構成される。図１においては、ハウジング１８の長手方向に延在する光フ
ァイバーが、フォトダイオード２４に光を送り、フォトダイオード２４は、フィ
ードバックライン２６を介して制御器３０に対する対応する電流信号を生成する
。小さいアレイに対しては、フォトダイオードが、光出力を直接感知するように
構成されても良い。非常に多いLEDは、図１に示されている光ファイバーの配置
に代えて、各アレイに対するフォトダイオードを備えるアレイに分けられても良
い。
【００１５】 図２も参照すると、制御器３０は、フォトダイオード２４からのフィードバッ
クをカラーポイント測定値（color point measurement）に変換し、該カラーポ
イント測定値は、ユーザ入力４０を介して供される所望の設定と比較される。前
記比較に基づいて、制御器３０は、所望のカラーバランスが存在しているのかど
うかを決定し、それに応じて各関連するダイオード１０、１２及び１４に対する
電流調整器１１、１３及び１５に信号を送る。斯くして、交流変換器５０からの
電力入力は、所望のカラーバランスを得るように関連する赤色、緑色及び青色の
光の強さを制御する電流出力に変換される。アレイの各色のダイオードは、基板
１６上の配線により共通の電位に保たれる。所望の設定のためのユーザの制御は
、関連する色に対する入力部４１、４２及び４３、並びに結果として生じる白色
光の全体的な強さを制御する調光器（dimmer）４４を含む。
【００１６】 図３は当該照明器具の制御論理を図示している。ランプがつけられる（３１）
と、電力がLEDに供され、測定シーケンスが開始される（３２）。カラーポイン
ト測定値が、ユーザの調節（３５）に従って記憶される（３４）所望の設定と比
較される（３３）。この比較に基づいて色調節が必要かどうかが決定され（３６
）、必要である場合には調節がなされ（３７）、測定シーケンスが繰り返される
（３２）。色調節は必要ないと決定される（３６）場合には、制御器は、測定シ
ーケンスを繰り返す（３２）前に所定の測定間隔の間待機する（３８）だろう。
【００１７】 図４は、当該照明器具がつけられている間に実行される制御論理を図示してい
るタイミング図である。４つのトレースの一番上は、ある長さの時間（a span o
f time）（測定間隔）により分けられる、一連の３つのパルスから成る測定信号
（測定シーケンス）である。第１パルスの間には緑色及び青色のLEDが消され、
それ故、フォトダイオードは赤色のLEDの光の強さを測定することができ、第２
パルスの間には赤色及び青色のLEDが消され、故にフォトダイオードは緑色のLED
の光の強さを測定することができ、第３パルスの間には赤色及び緑色のLEDが消
され、故にフォトダイオードは青色のLEDの光の強さを測定することが出来る。
次いで、制御エレクトロニクスが、測定された強さを所望の強さと比較し、必要
に応じて１つ以上のグループのLEDへの電流を調節する。
【００１８】 典型的なフォトダイオードの応答時間は極めて短く、各パルスは、観察者が該
パルスを検知しないような短さ、例えば1.0ms、になり得る。斯くして、当該照明
器具の通常動作時に測定シーケンスを実行することが出来る。測定間隔の長さは
光出力がどのぐらい素早く変化するかに依存する。このことは、例えば、どのぐ
らい素早くLEDの温度が変化するのかに依存する。前記測定間隔の長さは1分ごと
から数時間ごとに及ぶことができ、即ち、制御論理を、起動直後の頻繁な測定、
及びそれに続く、安定動作温度に達する際のより少ない頻度の測定に対しプログ
ラムすることが出来る。
【００１９】 当該照明器具が各色において２列（string）以上のLEDを含み、該列の出力を
個別に測定することは可能である。例えば、3色の各々の２列により測定シーケ
ンスは６つのパルスを持つだろう。どの場合においても、単に対応する光出力に
基づいて個々の色を調節するよりむしろ、シーケンスにおける測定の全てに基づ
いてカラーバランスを調節することが好ましい。
【００２０】 上記は例示であって、特許請求の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 光ファイバーの光ピックアップを備える、本発明による照明器具
の断面図である。
【図２】 前記照明器具の概略図である。
【図３】 制御器の論理シーケンスの図である。
【図４】 光学フィードバックシステムのタイミング図である。
【符号の説明】
１０ 赤色のLED １２ 緑色のLED １４ 青色のLED １６ 配線基板 １８ ハウジング ２２ ディフューザ ２４ フォトダイオード ２６ フィードバックリンク ３０ 制御器 ４１ 入力部 ４２ 入力部 ４３ 入力部 ４４ 調光器 ５０ 交流変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １， 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ Ｆターム(参考） 2G020 AA08 DA02 DA17 DA63 3K073 AA52 BA24 BA32 CG10 CG13 CJ17 CM09 5F041 AA14 BB10 BB33 CB22 DC07 DC23 DC84 EE25 FF11

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の色の各々において少なくとも１つのLEDを有するLEDの
    アレイと、 各前記色の前記LEDが光出力を持ち、電流が前記アレイ内の前記LEDの全てに供
    給される際に該アレイが組合せ光出力を持つように、各前記色の前記LEDに電流
    を供給する手段と、 前記アレイ内の全ての前記LEDの前記光出力を測定するように構成されたフォ
    トダイオードと、 前記フォトダイオードが時間パルスのシーケンスにおいて各色の前記光出力を
    別個に測定するように前記LEDへの前記電流を選択的に閉じる手段と、 各色の測定された光出力を各色の関連の所望の光出力と比較する手段と、 所望の組合せ光出力が前記アレイに対する単一のフォトダイオードのみを用い
    て実現され得るように、前記比較に基づいて各色のLEDへの前記電流を調整する
    手段とを有する照明器具。
  2. 【請求項２】 更に、前記アレイ内の全てのLEDから光を受け取るように構
    成された光ファイバーを有し、該光ファイバーが前記フォトダイオードに接続さ
    れている請求項1に記載の照明器具。
  3. 【請求項３】 更に、前記所望の光出力を設定するユーザ入力制御を有する
    請求項1に記載の照明器具。
  4. 【請求項４】 LEDの前記アレイが赤色、緑色及び青色の各々のLEDを有し、
    前記組合せ光出力が白色になるように該LEDが構成されている請求項1に記載の照
    明器具。
  5. 【請求項５】 更に、一様な白色光を得るために各前記色を混合する混合光
    学部品を有する請求項４に記載の照明器具。
  6. 【請求項６】 LED照明器具のカラーバランスを調節する方法であり、 複数の色の各々において少なくとも１つのLEDを有するLEDのアレイを設け、 各前記色の前記LEDが光出力を持ち、電流が前記アレイ内の前記LEDの全てに供
    給される際に該アレイが組合せ光出力を持つように、各前記色の前記LEDに電流
    を供給し、 前記アレイ内の全ての前記LEDの前記光出力を測定するように構成されたフォ
    トダイオードを設け、 前記フォトダイオードを用いて各前記色の前記LEDの前記光出力を順次測定し
    、 各色の測定された光出力を各色の関連の所望の光出力と比較し、 前記比較に基づいて各色の前記LEDへの前記電流を調節する方法。
  7. 【請求項７】 前記順次測定することは、各色に対して１つの時間パルスを
    持つ測定シーケンスにおいて各前記色の前記LEDに別個に電流を供し、各前記時
    間パルスの間に当該色のうち１つの前記光出力を測定することを有する請求項６
    に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記電流を供することは、各前記時間パルスの間に測定され
    ている前記色以外の全ての該色に対する前記電流を閉じ、前記パルスの間及び前
    記測定シーケンスを分離する測定間隔の間に前記アレイ内の前記LEDの全てに電
    流を供することを有する請求項７に記載の方法。
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