JP2006525634A - 発光ダイオードを制御するためのユーザインタフェース - Google Patents

Abstract

ＬＥＤ光源（１１５）、ユーザインタフェース（１２４，１２８、１３４、１３８）、及びコントローラ（１１２）を使用するＬＥＤ照明システム（１００）。ＬＥＤ光源は、複数のカラーＬＥＤを有し、カラーＬＥＤは、カラーＬＥＤを流れる１つ以上の電流によって複数のスペクトル出力のうちの１つを放射し、各電流は、可変時間平均流量を有する。ユーザインタフェースは、スペクトル出力のうちの１つのユーザ選択を容易にする。コントローラは、ユーザによって選択されたスペクトル出力によってカラーＬＥＤを流れる各電流の可変時間平均流量を制御する。

Description

本発明は、一般的に、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）光源に係る。より具体的には、本願は、ＬＥＤ光源のスペクトル出力のユーザ制御を容易にするためのユーザインタフェースに係る。

多くの人工光は、ランプ内のガスを介した放電によって生成される。１つのそのようなランプは、蛍光ランプである。人工光を生成する別の方法は、ＬＥＤの使用であり、ＬＥＤは、ＬＥＤを流れる順方向電流に比例する放射フラックスの形のスペクトル出力を供給する。更に、ＬＥＤ光源は、マルチスペクトル光出力の生成に使用することが可能である。

従来のＬＥＤ光源は、個別にカプセル化された発光ダイオードを使用するか、又は、実質的に同じスペクトル特性の発光ダイオードのグループがユニットとしてカプセル化されている。一般的に、従来のＬＥＤ光源は、色変換されたＬＥＤ光源として実施される。色補正されたＬＥＤ光源は、蛍光体化合物層が、直接的か又はカプセルの中に入れられてＬＥＤに付されることによって製造される。蛍光体層は、ＬＥＤによって放射される光又はＬＥＤによって放射される光の一部を吸収し、吸収された光と蛍光体化合物との相互作用に基づいて光を放射する。色補正されたＬＥＤ光源は、ＬＥＤ光源を形成するよう一緒にまとめられる。色補正されたＬＥＤは、特定量の直流が、色補正されたＬＥＤに印加されるときのスペクトル出力における最大限の精度を実現する。特定量の直流は、他のデータと一緒に、各色補正されたＬＥＤの評価に含まれる。

所望の色及び輝度、並びに妥当な空間均一性を有する光を生成するようマルチカラーＬＥＤからの光の正しい割合を組み合わせ且つ維持することは困難な課題である。何故なら、ＬＥＤスペクトル及び効率は、電流、温度、及び時間によって変化するからである。更に、ＬＥＤ特性は、単一の製造バッチからであっても、ＬＥＤによって異なる。ＬＥＤ製造が時の流れと共に改善され、ＬＥＤ毎のばらつきは小さくなり得るが、温度、電流、及び時間によるＬＥＤのばらつきは、半導体デバイスにとっては基本である。歴史的に、従来の制御システムは、特定量の直流を受けるＬＥＤの数を増加又は減少することによってスペクトル出力の輝度レベルを調整してきている。このタイプの直流調整に関連付けられる不利点は幾つかあり、例えば、所望のスペクトル出力における不正確さである。

本発明は、従来技術のこれらの不利点を、従来技術より大きい度合いの精度でＬＥＤ光源のスペクトル出力及び輝度のユーザ制御を容易にする新規で一意のタッチスクリーンインタフェースによって解決する。

本発明の１つの形式は、ＬＥＤ光源、ユーザインタフェース、及びコントローラを使用するＬＥＤ照明システムである。ＬＥＤ光源は、複数のカラーＬＥＤを有し、複数のカラーＬＥＤは、カラーＬＥＤを流れる１つ以上の電流によって複数のスペクトル出力のうちの１つを放射する。各電流は、可変時間平均流量を有する。ユーザインタフェースは、スペクトル出力のうちの１つのユーザ選択を容易にする。コントローラは、ユーザによって選択されたスペクトル出力によってカラーＬＥＤを流れる各電流の可変時間平均流量を制御する。

上述した本発明の形式及び他の特徴及び利点は、添付図面と共に現時点において好適である実施例の以下の詳細な説明を読むことにより更に明らかとなろう。詳細な説明及び図面は、本発明を例示するものに過ぎず制限するものではない。本発明の範囲は、請求項及びその等価物によって決定される。

図に示すような照明システム１００は、ＬＥＤ光源１１０と、コンピュータ１２０と、ポータブルコンピュータ１３０を有する。照明システム１００は、ＬＥＤ光源１１０のスペクトル出力を制御する。照明システム１００は、ここでの説明には関係のない更なる構成要素を含み得る。

ＬＥＤ光源１１０は、ＬＥＤ光源コントローラ１１２と、従来のカラーＬＥＤランプ１１５を有する。ＬＥＤ光源コントローラ１１２は、装置１２０及び１３０からの任意のタイプの制御信号を受信／認識可能である。図５に関連して詳細に説明するが、ＬＥＤ光源コントローラ１１２は、装置１２０又は１３０のいずれかから制御信号を受信し、その受信した制御信号に基づいて、ＬＥＤランプ１１５に、インタフェース（例えば、ＲＳ−２３２シリアルインタフェース）を介して１つ以上の直流を供給するよう設計される。

１つの実施例では、ＬＥＤ光源コントローラ１１２は、電源を有する。この実施例では、ＬＥＤ光源コントローラ１１２は、制御信号を受信し、受信した制御信号に基づいてＬＥＤランプ１１５に直流を供給する。別の実施例では、ＬＥＤ光源コントローラ１１２は、電源を有さない。この実施例では、ＬＥＤ光源コントローラ１１２は、電力制御信号を受信し、受信した電力制御信号に基づいてＬＥＤランプ１１５に直流を供給する。

別の実施例では、ＬＥＤ光源コントローラ１１２は、ＬＥＤ光源コントローラ１１２がワイヤレス制御信号を受信することを可能にするハードウェア及びソフトウェアを有する。この実施例では、ＬＥＤ光源コントローラ１１２は、電源を有する。ＬＥＤランプ１１５光源コントローラ１１２は、ワイヤレス制御信号を受信し、受信したワイヤレス制御信号に基づいてＬＥＤランプ１１５に直流を供給する。

ＬＥＤランプ１１５は、１つ以上の直流により駆動される光源を表す。ＬＥＤランプ１１５内の各ＬＥＤランプは、複数のカラーＬＥＤを有する。１つの実施例では、ＬＥＤランプ１１５における各ＬＥＤランプは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の表す複数のＬＥＤを有する。別の実施例では、ＬＥＤランプ１１５における各ＬＥＤランプは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のうち２つの色を表す複数のＬＥＤを有する。ＬＥＤランプ１１５は、例えば、色変換型ＬＥＤ又は直接放射型ＬＥＤといったような任意の形式で実施され得る。更に別の実施例では、ＬＥＤランプ１１５における各ＬＥＤランプは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、及び琥珀色（Ａ）を表す複数のＬＥＤを有し得する。

コンピュータ１２０は、プロセッサ１２１と、入力装置１２２と、グラフィカルユーザインタフェース１２３及びタッチスクリーン１２４の形であるユーザインタフェースを有する。コンピュータ１２０は、グラフィカルユーザインタフェース１２３及びタッチスクリーン１２８を含む限りパーソナルコンピュータといった任意の好適なコンピュータとして実施可能である。プロセッサ１２１は、データを受信し、受信データを処理し、処理データに基づいて制御信号を生成するよう設計されるプロセッサ（図示せず）を有する。プロセッサ１２１は更に、装置１２０から光源１１０に延びる実線の矢印で表すように有線のデータ転送、又は、装置１２０から光源１１０に延びる破線の矢印で表す無線データ転送といった通信演算に適した形式に制御信号を変更するよう設計されるデータインタフェースを有する。プロセッサ１２１は、グラフィカルユーザインタフェース１２３及びタッチスクリーン１２４からユーザ入力を受信する。１つの実施例では、システム１００のユーザは、グラフィカルユーザインタフェース１２３及びタッチスクリーン１２４を用いて所望のスペクトル出力をプロセッサ１２１に伝える。タッチスクリーン１２４は、例えば、抵抗タッチスクリーン又は容量性タッチスクリーンといった任意の好適なタッチスクリーンとして実施可能である。

ポータブルコンピュータ１３０は、プロセッサ１３１と、入力装置１３２と、グラフィカルユーザインタフェース１３３及びタッチスクリーン１３４の形のユーザインタフェースを有する。コンピュータ１３０は、グラフィカルユーザインタフェース１３３，タッチスクリーン１３４、及び、ＬＥＤ光源コントローラ１１２並びにコンピュータ１２０と適合可能なワイヤレス能力を有する限り、例えば、携帯情報端末、タブレットＰＣ、ノートブックＰＣといった任意の好適なコンピュータとして実施可能である。１つの実施例では、プロセッサ１３１は、データを受信し、受信データを処理し、コンピュータ１２０に伝送されるべきデータ信号を処理データに基づいて生成するよう設計されるプロセッサを有する。別の実施例では、プロセッサ１３１は、データを受信し、受信データを処理し、ＬＥＤ光源コントローラ１１２に伝送されるべき制御信号を処理データに基づいて生成するよう設計されるプロセッサを有する。プロセッサ１３１は、グラフィカルユーザインタフェース１３３及びタッチスクリーン１３４からユーザ入力を受信する。別の実施例では、システム１００のユーザは、グラフィカルユーザインタフェース１３３及びタッチスクリーン１３４を用いてプロセッサ１３１にスペクトル出力及び輝度情報を伝える。タッチスクリーン１３４は、抵抗タッチスクリーン又は容量性タッチスクリーンといった任意の好適なタッチスクリーンとして実施可能である。

図２は、ＬＥＤ光源から放射されるスペクトル出力を制御するシステム２００を示すブロック図である。システム２００は、コントローラ２１０と、ユーザインタフェース２２０と、ワイヤレスカラーＬＥＤ光源２３０と、有線ＬＥＤ光源２３５を有する。システム２００は、ここでの説明には関係のない更なる構成要素を有し得る。

コントローラ２１０は、プロセッサ２１５及びデータインタフェース２１７を有する。ユーザインタフェース２２０は、コントローラ２１０に動作可能に結合され、且つ、プロセッサ２１５と通信する。１つの実施例では、ワイヤレスカラーＬＥＤ光源２３０は、コントローラ２１０とワイヤレス通信し、また、データインタフェース２１７とも通信する。別の実施例では、有線ＬＥＤ光源２３５は、コントローラ２１０に動作可能に結合され、また、データインタフェース２１７と通信する。

動作時には、コントローラ２１０は、有線伝送を介してユーザインタフェース２２０からスペクトル出力のユーザ選択を受信する。プロセッサ２１５は、ユーザ選択を受信し、受信したユーザ選択を処理し、処理されたユーザ選択に基づいて制御信号を生成する。プロセッサ２１５は、カラーＬＥＤ光源２３０及び有線ＬＥＤ光源２３５のうちの１つか又は両方に伝送するために制御信号をデータインタフェース２１７に送る。１つの実施例では、データインタフェース２１７は、有線データ転送を介する通信のために制御信号を好適な形式に変更する。別の実施例では、データインタフェース２１７は、ワイヤレスデータ転送を介する通信のために制御信号を好適な形式に変更する。１つの例においてまた図１を参照するに、システム２００は、コンピュータ１２０のグラフィカルユーザインタフェース１２３及びタッチスクリーン１２４を介するユーザ選択に基づいたコンピュータ１２０とＬＥＤ光源１１０との間のインタラクションを表す。

図３は、ＬＥＤ光源から放射されるスペクトル出力を制御するシステム３００を示すブロック図である。システム３００は、コントローラ３１０と、ユーザインタフェース３２０と、ワイヤレスカラーＬＥＤ光源３３０と、有線ＬＥＤ光源３３５を有する。システム３００は、ここでの説明には関係のない更なる構成要素を有し得る。

コントローラ３１０は、プロセッサ３１５とデータインタフェース３１７を有する。ユーザインタフェース３２０は、コントローラ３１０に動作可能に結合され、且つ、プロセッサ３１５と通信する。１つの実施例では、ワイヤレスカラーＬＥＤ光源３３０は、コントローラ３１０とワイヤレス通信し、また、データインタフェース３１７とも通信する。別の実施例では、有線ＬＥＤ光源３３５は、コントローラ３１０に動作可能に結合され、また、データインタフェース３１７と通信する。

動作時には、コントローラ３１０は、ワイヤレス伝送を介してユーザインタフェース３２０からスペクトル出力のユーザ選択を受信する。プロセッサ３１５は、ユーザ選択を受信し、受信したユーザ選択を処理し、処理されたユーザ選択に基づいて制御信号を生成する。プロセッサ３１５は、カラーＬＥＤ光源３３０及び有線ＬＥＤ光源３３５のうちの１つか又は両方に伝送するために制御信号をデータインタフェース３１７に送る。１つの実施例では、データインタフェース３１７は、有線データ転送を回数通信のために制御信号を好適な形式に変更する。別の実施例では、データインタフェース３１７は、ワイヤレスデータ転送を介する通信のために制御信号を好適な形式に変更する。１つの例においてまた図１を参照するに、システム３００は、コンピュータ１３０のグラフィカルユーザインタフェース１３３及びタッチスクリーン１３４を介するユーザ選択に基づいたコンピュータ１３０とＬＥＤ光源１１０とのインタラクションを表す。

図４は、ＬＥＤ光源から放射されるスペクトル出力を制御するシステムを示すブロック図である。システム４００は、コントローラ４１０とＬＥＤ光源２３５光源４５０を有する。システム４００は、ここでの説明には関係のない更なる構成要素を有し得る。

コントローラ４１０は、ＬＥＤ光源４５０とワイヤレス通信する。コントローラ４１０は、ユーザインタフェース４２０とモバイルプロセッサ４１５を有する。ＬＥＤ光源４５０は、データインタフェース４１７とカラーＬＥＤ４３０を有する。ユーザインタフェース４２０は、モバイルプロセッサ４１５に結合される。モバイルプロセッサ４１５は、データインタフェース４１７と通信する。データインタフェース４１７は、カラーＬＥＤ４３０と通信する。

動作時には、モバイルプロセッサ４１５は、ユーザインタフェース４２０からスペクトル出力のユーザ選択を受信する。モバイルプロセッサ４１５は、ユーザ選択を受信し、受信したユーザ選択を処理し、処理されたユーザ選択に基づいてデータ信号を生成する。コントローラ４１０は、カラーＬＥＤ４３０への伝送ために４５０内のデータインタフェース４１７にデータ信号を供給する。データインタフェース４１７は、コントローラ４１０から受信するデータ信号に基づいて制御信号を生成する。１つの例においてまた図１を参照するに、システム４００は、ポータブルコンピュータ１３０のグラフィカルユーザインタフェース１３３及びタッチスクリーン１３４に供給されるユーザ選択に基づいたポータブルコンピュータ１３０とＬＥＤ光源１１０との間のインタラクションを表す。

図５は、ＬＥＤ光源から放射されるスペクトル出力を制御するためのグラフィカルユーザインタフェース５００を示す図である。グラフィカルインタフェース５００は、色度図５１０と、色温度スケール５２０と、輝度スケール５３０を有するソフトウェアコンポーネントである。グラフィカルインタフェース５００は更に、予め決められる色温度ボタン５４１−５４６を有する。色度図５１０は、プランク軌跡５１１と、白色光領域５１２と、色領域５１３−５１８を有する。色温度スケール５２０は、スライドバー５２５を有する。輝度スケール５３０は更に、スライドバー５３５を有する。

グラフィカルインタフェース５００は、ユーザが、ＬＥＤ光源のスペクトル出力を選択することを可能にするグラフィカル表現である。色度図５１０は、国際照明委員会（「ＣＩＥ」）の標準観測者のグラフィカル表現である。１つの実施例では、色度図５１０は、マクスウェルの三角均等色スケール（「ＩＳＣ」）のグラフィカル表示である。別の実施例では、色度図５１０は、１９６０ ＣＩＥ ＵＣＳ又は１９７６ ＣＩＥ ＵＣＳのグラフィカル表現である。プランク軌跡５１１は、色度図５１０における「白」の位置を決定する。白色光領域５１２は、肉眼には「白」の見かけを有する、プランク軌跡５１１を緊密に囲む領域である。

色領域５１３−５１５は、肉眼には青（Ｂ）５１３、赤（Ｒ）５１４、及び緑（Ｇ）５１５の見かけを有する原色領域を画成する領域である。色領域５１６−５１８は、原色のセット間の色変化を決定する領域である。色領域５１６は、青（Ｂ）５１３と赤（Ｒ）５１４との間の色変化を決定する領域である。色領域５１７は、青（Ｂ）５１３と緑（Ｇ）５１５との間の色変化を決定する領域である。色領域５１８は、赤（Ｒ）５１４と緑（Ｇ）５１５との間の色変化を決定する領域である。

色温度スケール５２０は、スライドバー５２５を用いて、軌跡５１１に沿っての白色光の色点の調整を可能にする色温度スケールである。１つの実施例では、色温度スケール５２０は、２０００度ケルビンから１０，０００度ケルビンの範囲を有する温度スケールを有する。

輝度スケール５３０は、スライドバー５３５を用いて、減光レベルの調整を可能にする輝度スケールである。１つの実施例では、輝度スケール５３０は、０パーセント（光出力が全くない）から１００パーセント（最大の光出力）のパーセントの範囲を有する輝度スケールを有する。１つの例では、グラフィカルユーザインタフェース５００の輝度スケール５３０は、ユーザが、例えば、居間、会議室等決められた物理的領域又は位置における減光レベルを調整することを可能にする。

予め決定される色温度ボタン５４１−５４６は、特定の色温度がアクセスされることを可能にするグラフィカルユーザインタフェース５００における予めプログラムされる位置である。１つの実施例では、予め決定される色温度ボタン５４１−５４３は、特定の色温度のセットに対して製造業者又は設計者によって予めプログラムされるグラフィカルユーザインタフェース５００における予めプログラムされる位置である。１つの例では、予め決定される色温度ボタン５４１は、プランク軌跡５１１の中心に対して製造業者又は設計者によって予めプログラムされ、肉眼には「白」の見かけを有する。この実施例では、予め決定される色温度ボタン５４４−５４６は、特定の色温度のセットに対してユーザによってプログラムされるグラフィカルユーザインタフェース５００におけるプログラムされた位置である。

グラフィカルユーザインタフェース５００は、スペクトル出力のユーザ選択を受信するよう設計される。１つの実施例では、グラフィカルユーザインタフェース５００は、色点と呼ぶ色度図５１０における位置と、輝度スケール５３０における位置を識別するユーザによって供給されるスペクトル出力を受信する。グラフィカルユーザインタフェース５００は、色点データと輝度値をプロセッサに供給し、ユーザの所望するスペクトル出力を供給する制御信号に処理する。色点データは、色度図５１０におけるｘ座標及びｙ座標として表現される。輝度値は、輝度スケール５３０における減光レベルパーセントとして表現される。プロセッサは、ユーザの所望するスペクトル出力にマッチングするのに必要な赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）出力の所定の比率を決定する任意の数の従来の方法を用い得る。１つの実施例では、ユーザの所望するスペクトル出力に適合するために必要な赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）出力の割合は、ルーメンの単位で表現される。赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）出力の割合が決定されると、その出力は、輝度値に基づいてスケーリングされる。結果として得られるスケーリングされた出力は、ユーザの所望のスペクトル出力及び輝度を生成するのに必要なデータを有する。１つの実施例では、プロセッサは、例えば、直接放射型ＬＥＤといった個々の又はグループのカラー発光ダイオード（ＬＥＤ）に供給される直流をスケーリングするスケーリングされた出力データに基づいて制御信号を生成する。

要約するに、本発明の電流調整は、所望のスペクトル出力を得るために一部の又は全てのカラーＬＥＤに特定の流量レベルの電流を供給する従来の調整とは対照的に、所望のスペクトル出力を達成するためにカラーＬＥＤを流れる電流（例えば、ＤＣレベルの電流又はパルス幅変調された電流）の時間平均流量を変更することに基づく。

上述したＬＥＤ光源のスペクトル出力を制御するシステムは、本発明の例示的な実施例である。これらの例示的な実施例は、ＬＥＤ光源のスペクトル出力を制御するために様々な可能なアプローチを示す。実際の実施は、上述したシステムとは異なり得る。例えば、追加のカラーＬＥＤ（例えば、琥珀色）が、ＬＥＤ光源において用いられてもよく、それにより図５１０は、４つ以上の側部を有することとなる。更に、本発明への様々な他の改良及び修正は、当業者には明らかであり、それらの改良及び修正は、請求項に記載するように本発明の範囲内に包含される。

本発明は、本発明の本質的な特徴から逸脱することなく他の特定の形式で具現化されてもよい。上述した実施例は、例示的及び非制限的に過ぎないことが全ての面において考えられるべきである。

本発明によってＬＥＤ光源のスペクトル出力を制御するＬＥＤ照明システムの１つの実施例を示す図である。 図１に示すＬＥＤ照明システムの本発明による第１の実施例を示す図である。 図１に示すＬＥＤ照明システムの本発明による第２の実施例を示す図である。 図１に示すＬＥＤ照明システムの本発明による第３の実施例を示す図である。 本発明によってＬＥＤ光源のスペクトル出力を制御するためのグラフィカルユーザインタフェースの１つの実施例を示す図である。

Claims (4)

1. 複数のカラーＬＥＤを有し、該複数のカラーＬＥＤは、該複数のカラーＬＥＤを流れる少なくとも１つの電流に応じて複数のスペクトル出力のうちの１つを放射するよう動作可能であり、該少なくとも１つの電流の各電流は可変時間平均流量を有する、ＬＥＤ光源と、
   前記複数のスペクトル出力から第１のスペクトル出力の第１のユーザ選択を容易にするよう動作可能であるユーザインタフェースと、
   前記第１のスペクトル出力の前記ユーザ選択に応じて、前記複数のカラーＬＥＤを流れる各電流の前記可変時間平均流量を制御するよう前記ユーザインタフェースと前記ＬＥＤ光源に電気通信するコントローラと、
   を有するＬＥＤ照明システム。
2. 前記ユーザインタフェースは、
   複数の色点を包含し、各色点は、前記複数のスペクトル出力のうちの１つに対応する色度図を表示するよう動作可能なグラフィカルユーザインタフェースと、
   前記第１のスペクトル出力に対応する第１の色点の前記第１のユーザ選択を容易にするよう動作可能なタッチスクリーンと、
   を有する請求項１記載のＬＥＤ照明システム。
3. 前記グラフィカルユーザインタフェースは更に、前記第１の色点に対する複数の輝度レベルを包含する輝度スケールを表示するよう動作可能であり、
   前記タッチスクリーンは更に、前記第１の色点に対する第１の輝度レベルの第２のユーザ選択を容易にするよう動作可能である請求項２記載のＬＥＤ照明システム。
4. 前記コントローラは更に、前記第１の輝度レベルの前記第２のユーザ選択に応じて各電流の前記可変時間平均流量をスケーリングするよう動作可能である請求項３記載のＬＥＤ照明システム。

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