JP2008545230A - 照明器具の出力を制御する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの色の光を放射するＬＥＤのアレイを有する照明器具の出力を制御する方法に関する。前記アレイは、各群が少なくとも１つのＬＥＤから成る単色ＬＥＤ群を持つ。前記方法は、各ＬＥＤ群のために、以下のステップ、即ち、前記ＬＥＤ群によって放射されている光に第１フィルタ及び第２フィルタによってスペクトル的にフィルタをかけるステップと、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタからのスペクトル的にフィルタをかけられた前記光を検出し、各々の第１応答信号及び第２応答信号を生成するステップであって、前記第１応答信号及び前記第２応答信号のレベルが、各々の、検出されたスペクトル的にフィルタをかけられた光の量に関連するステップと、前記第１応答信号及び前記第２応答信号に基づいて前記ＬＥＤ群の光出力を制御するステップとを有し、前記第１フィルタのフィルタ特性と、前記第２フィルタのフィルタ特性とは、少なくとも一部は重複しない。本発明は、前記方法を実施するための対応する制御システムにも関する。

Description

本発明は、少なくとも１つの色の光を放射するＬＥＤのアレイを有する照明器具であって、前記アレイが、各群が少なくとも１つのＬＥＤから成る単色ＬＥＤ群を有する照明器具の出力を制御する方法に関する。

赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）の発光ダイオード（ＬＥＤ）をベースにした照明器具は、適切に組み合わされる場合に白色光を生成する、様々な色の光を生成する。用途によっては、ＲＧＢの組み合わせによって生成される他の色も好ましい。ＲＧＢのＬＥＤ照明器具は、例えば、ＬＣＤのバックライティング、市販の冷蔵庫の照明及び白色光照明において用いられる。

ＬＥＤをベースにした照明器具による照明には、問題点がある。なぜなら、個々のＲＧＢのＬＥＤの光学特性は、温度、順方向電流及び経年劣化によって変化するからである。更に、等しいように作られている個々のＬＥＤの特性にもばらつきがある。より詳細には、同じＬＥＤ製造工程のロットによっても、メーカによっても、それらには著しいばらつきがある。従って、ＲＧＢをベースにしたＬＥＤ照明器具から放射される光の質には、著しいばらつきがあるおそれがあり、適当な光出力制御システムなしには所望の色及び所要の光度の白色光は得られないであろう。

米国特許番号第6,630,801号公報は、各々が独立したドライバによって駆動される複数のＬＥＤから成る、赤色、緑色及び青色のＬＥＤ光源を含むＬＥＤ照明器具を開示している。各ＬＥＤ光源から放射されている光は、各々のフィルタをかけられるフォトダイオード(filtered photodiode)及びフィルタをかけられないフォトダイオード(unfiltered photodiode)によって検出される。応答信号は、各ＬＥＤ光源の色度座標と相関している。各ＬＥＤ光源の色度座標と、所望の混色光の対応座標との間の差に応じて、各々のＬＥＤ光源を駆動する順方向電流が調節される。この方法は、ＲＧＢのＬＥＤ照明器具のばらつきがあるＬＥＤ特性を或る程度までは補償するが、スペクトルシフトと、スペクトル広がり(spectral broadening)と、輝度変化とを区別することが出来ない。

本発明の目的は、ＬＥＤ照明器具の光出力を制御する方法及び装置であって、従来技術の上記の不利な点を改善する方法及び装置を提供することにある。

本発明によれば、この目的は、請求項１に規定されているような方法、及び請求項２０に規定されているような制御システムによって達成される。

本発明は、互いと、ＬＥＤ光源の仮定スペクトル(assumed spectrum)とに関して適切に設計されているフィルタを備える、２つのスペクトル的にフィルタをかけられる光検出器の使用は、実際に検出されるスペクトルの、前記ＬＥＤ光源を正確に制御するのに有用であるパラメータを決定する可能性を供給するという認識に基づいている。

従って、本発明の或る態様によれば、少なくとも１つの色の光を放射するＬＥＤのアレイを有する照明器具であって、前記アレイが、各群が少なくとも１つのＬＥＤから成る単色ＬＥＤ群を有する照明器具の光出力を制御する方法は、各ＬＥＤ群のために、以下のステップ、即ち、
− 放射されている前記光に、第１フィルタ及び第２フィルタによってスペクトル的にフィルタをかけるステップと、
− 前記第１フィルタ及び前記第２フィルタからのスペクトル的にフィルタをかけられた前記光を検出し、各々の、第１応答信号及び第２応答信号を生成するステップであって、前記第１応答信号及び前記第２応答信号のレベルは、各々の、検出されたスペクトル的にフィルタをかけられた光の量に関連するステップと、
− 前記第１応答信号及び前記第２応答信号に基づいて前記ＬＥＤ群の光出力を制御するステップとを有し、前記第１フィルタのフィルタ特性と、前記第２フィルタのフィルタ特性とは、少なくとも一部は重複せず、前記第１フィルタのフィルタ特性と、前記第２フィルタのフィルタ特性とは、少なくとも部分的に、前記ＬＥＤ群によって放射されている光のスペクトルの異なる部分をカバーする。

「前記第１応答信号及び前記第２応答信号に基づいて」という表現は、「少なくとも用いて」と解釈されるべきであり、即ち、前記応答と一緒に用いられるより多くの情報があってもよい。

請求項３及び４に規定されているような前記方法の実施例によれば、前記ＬＥＤ照明器具の光出力制御は、各々、前記応答信号から計算される前記ＬＥＤ群のスペクトルのピーク波長及びＦＷＨＭ（半値全幅）を用いる。請求項５に規定されているような前記方法の実施例によれば、前記ピーク波長及び前記ＦＷＨＭに基づいて、前記ＬＥＤのスペクトルが推定される。この推定のため、好ましくは、前記ＬＥＤのスペクトルの形状が、仮定され、前記推定されるスペクトルを計算するのに用いられる。次いで、前記ＬＥＤ群の色点（color point）を決定するのに前記ＬＥＤのスペクトルが用いられ得る。この情報は、例えばユーザによってなされる入力と関連する所望の色点をより正確に得るために前記ＬＥＤ群の出力を制御する際に、有用である。

制御調節の基準を生成する別の方法は、請求項８に規定されているような、単に、前記応答信号のレベルの間の比を決定するものである。

請求項１０に規定されているような前記方法の実施例によれば、前記制御は、前記応答信号間の所定の関係が得られるまで、例えば、前記ＬＥＤ群の１つ若しくは複数のＬＥＤの駆動電流の調節、前記ＬＥＤ群の温度の変更、又はその両方によって、前記ＬＥＤのスペクトルをより長い波長又はより短い波長の方へ動かすことを含む。これはまた、前記ＬＥＤのスペクトルのピン止め(pinning)として知られている。この関係は、応答レベル間の比の計算又は比較などによって、様々な方法で決定され得る。

前記ＬＥＤ群のスペクトルは、前記第１フィルタのスペクトル特性と、前記第２フィルタのスペクトル特性との中間、又は別の特定のスペクトル位置にピン止めされる。以下で更に説明するように、「前記スペクトル特性の中間」という表現は、当然、用いられるフィルタのタイプに依存することに注意されたい。

前記方法の実施例によれば、様々なフィルタタイプ及びフィルタタイプの組み合わせがあり得る。しかしながら、一般的な組み合わせは、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタ、異なるスペクトル応答を持つ２つのバンドパスフィルタ、又は異なるスペクトル応答を持つ２つの狭帯域フィルタである。

請求項１７に規定されているような前記方法の実施例によれば、前記フィルタは、ファブリペロ・エタロンである。前記ファブリペロ・エタロンは、前記ファブリペロ・エタロンの狭帯域応答のために、広帯域フィルタに比べて周囲の迷光に影響されにくい。この実施例においては、前記ファブリペロ・エタロンの共振キャビティ(resonant cavity)を構成する誘電体層の厚さ又は屈折率を変更することによって前記フィルタを調整することにより様々な狭帯域の組み合わせを選ぶことが可能である。前記フィルタ応答におけるより高い共振の使用は、単一のフィルタを前記可視スペクトルの様々な部分において使用することも可能にする。

請求項１８に規定されているような前記方法の実施例によれば、更に、前記ＬＥＤ群の全体の輝度が検出される。これは、スペクトル的に対称なようにして前記ＬＥＤ群の光度の変化を検出する能力を高める。

更に、上記のように取得される前記色点及び前記全体の輝度の情報を組み合わせることによって、前記ＬＥＤ群のデューティサイクルが制御され得る。前記ＬＥＤは一般的にパルス駆動されることから、前記デューティサイクルは、パルス持続期間と、パルス周期との間の比である。複数の色が組み合わされる場合、前記ＬＥＤ群のデューティサイクルの個々の設定を含め、個々のＬＥＤ群を適切に制御することによって、所望の混色点が設定される。

更に、本発明は、ＬＥＤ光源の所定のスペクトルに関して適切に設計されている２つのスペクトル的にフィルタをかけられる光検出器と、フィルタをかけられない光検出器とを用いて、実際に放射されているスペクトル、即ち、検出されるスペクトルと、前記所定のスペクトルとの間の、前記検出されるスペクトルの半値全幅、前記検出されるスペクトルの輝度及びピーク波長位置の両方における偏差の量を決定する可能性を供給する。本発明はまた、前記所定のスペクトルの詳細の情報なしに、前記ＬＥＤの出力のスペクトル全体形状(general spectral shape)の情報だけを用いて前記検出されるスペクトルの半値全幅、前記検出されるスペクトルの輝度及びピーク波長位置を決定する可能性も供給する。

本発明の別の態様によれば、少なくとも１つの色の光を放射するＬＥＤのアレイを有する照明器具であって、前記アレイが、各群が少なくとも１つのＬＥＤから成る単色ＬＥＤ群を有する照明器具の出力を制御する制御システムが提供される。前記システムは、各ＬＥＤ群のために、
− 前記ＬＥＤ群から放射されている光を受け取るよう構成される第１スペクトルフィルタ及び第２スペクトルフィルタと、
− 前記第１スペクトルフィルタと光学的に接続される第１光検出器、及び前記第２スペクトルフィルタと光学的に接続される第２光検出器であり、各々、前記第１スペクトルフィルタ及び前記第２スペクトルフィルタを通過した、スペクトル的にフィルタをかけられた光を検出し、各々、第１応答信号及び第２応答信号を生成するよう構成される第１光検出器及び第２光検出器であって、前記第１応答信号及び前記第２応答信号のレベルが、各々の検出された前記スペクトル的にフィルタをかけられた光の量に関連する第１光検出器及び第２光検出器と、
− 前記第１光検出器及び前記第２光検出器と接続され、前記第１応答信号及び前記第２応答信号に基づいて前記ＬＥＤ群の光出力を制御するよう構成される制御装置とを有し、前記第１フィルタのフィルタ特性と、前記第２フィルタのフィルタ特性とは、少なくとも一部は重複しない。

このシステムは、上記の方法を実施するよう構成され、対応する利点を呈する。

本発明の範囲内で、ピーク波長及びＦＷＨＭの決定は、２つのスペクトル的にフィルタをかけられた応答信号に基づくことが出来るのみならず、フィルタをかけられていない応答信号と組み合わせたこれらの信号にも基づくことが出来ることに注意されたい。

下記の実施例を参照して、本発明のこれら及び他の態様、特徴及び利点を明らかにし、説明する。

図１は、照明器具１に組み込まれるＲＧＢをベースにしたＬＥＤ照明器具の出力を制御する制御システムの実施例を示している。分かりやすくするために、非常に少ない素子しか持たない基本構造が示されている。従って、照明器具は、１つの赤色、１つの緑色及び１つの青色のＬＥＤ群、即ちＬＥＤ光源２乃至４を持つ。各群２乃至４は、１つのＬＥＤから成り、ドライバ装置８の各々のドライバ５乃至７によって駆動される。制御システムは、制御装置９と、各ＬＥＤ群２乃至４のための３つの光検出器１０乃至１２と、各ＬＥＤ群２乃至４のための２つのスペクトルフィルタ１３乃至１４とから成る。ＬＥＤ群２乃至４のうちの２つのための光検出器及びフィルタは破線だけで示されている。各光検出器１０乃至１２は、当業界で一般に知られているような適切な増幅及び信号変換回路を具備すると仮定されている。光検出器１０乃至１２は、フォトダイオードであるが、他のタイプの感光装置であってもよく、他のタイプの感光装置は、電荷結合素子及びフォトトランジスタなどであるが、これらに限定されるものではない。

ここで、主に、赤色の制御の動作及び構造を説明する。他の色のための動作及び構造は、同様である。各光検出器１０乃至１２は、制御装置９の対応する入力部に接続される出力部を持つ。フィルタ１３、１４は、狭帯域フィルタであり、それらのフィルタ特性は、例えば図２ａに示されている。フィルタ１３、１４のうちの第１フィルタ１３は、光検出器１０乃至１２のうちの第１光検出器１０の前に配設される。フィルタ１３、１４のうちの第２フィルタ１４は、光検出器１０乃至１２のうちの第２光検出器１１の前に配設される。光検出器１０乃至１２のうちの第３光検出器１２は、赤色ＬＥＤ２からのフィルタをかけられていない光を受け取る。

制御装置９は、ドライバコントローラ１６、基準生成器(reference generator)１７及びユーザ入力ユニット１８から成る。ユーザ入力ユニット１８は、基準生成器１７に接続され、基準生成器１７は、ドライバコントローラ１６に接続される。

この制御システムは、以下のように動作する。

第１光検出器１０は、ドライバコントローラ１６に第１応答信号を供給し、第２光検出器１１は、ドライバコントローラ１６に第２応答信号を供給する。応答信号のレベルは、各々の光検出器１０、１１に到達する光の量に関連する。最初に、赤色ＬＥＤ２のためのドライバ５が、ドライバコントローラ１６から制御信号を受け取る。前記制御信号は、ドライバコントローラ１６によって基準生成器１７から受け取られる基準信号に基づいて生成される。基準信号は、ユーザによってユーザ入力ユニット１８を介して入力される入力データに基づいて生成される。他の例においては、このデータは、基準生成器１７において予め設定されている。

入力データは、入力データからもたらされる基準信号に対応する所望の混色点をもたらす所定のスペクトルの光を赤色ＬＥＤ２に放射させるために設定される。ＬＥＤ２から放射される光の所定のスペクトルＳｐ、又はより詳細にはスペクトル密度は、図２ａに図示されている。入力データは、ＬＥＤモジュールの所望の混色点に基づいて設定される。所定のスペクトルは、ＬＥＤ２のメーカによって定められるようなＬＥＤの特性データに基づいている。第１フィルタ及び第２フィルタの特性は、図２ａのみならず、図２ｂ及び２ｃにおいてもＳｆ１及びＳｆ２で図示されている。これらのフィルタ特性Ｓｆ１、Ｓｆ２は、少なくとも一部は重複せず、第１フィルタ特性Ｓｆ１のピークレベル波長、又は単純にはピーク波長が、第２フィルタ特性Ｓｆ２のピーク波長より短い波長のところに位置するように互いに関して設定される。

更に、フィルタ特性Ｓｆ１、Ｓｆ２は、それらのピーク波長が所定のスペクトルＳｐのピーク波長の両側に位置するように所定のスペクトルＳｐに関して設定される。より一般的なアプローチにおいては、所定のスペクトルは利用可能ではないが、その代わりに、ＬＥＤのスペクトルの全体形状及びおおよそのピーク波長が仮定され、それに応じて、フィルタ特性Ｓｆ１、Ｓｆ２が選ばれる。以下では、予め決定されるあらゆるスペクトルを指す共通の用語として仮定スペクトルを用いる。その反対は、ＬＥＤ２の実際に検出されるスペクトルである。この場合には、第１フィルタ特性Ｓｆ１は、仮定スペクトルＳｐの、第２フィルタ特性Ｓｆ２によってカバーされない部分をカバーし、その逆もまたしかりである。これは、第２フィルタ特性Ｓｆ２が、ＬＥＤのスペクトルＳｐの、第１フィルタ特性Ｓｆ１によってカバーされない部分をカバーすることを意味する。このようにして、フィルタ１０、１１を通過する光の量に対応する応答信号が、実際に放射されているスペクトルＳａの仮定スペクトルＳｐからのあらゆる偏差を検出するために使えるようになる。

上記のように、動作状況、製造プロセスの不正確さなどによってもたらされるばらつき及び偏差のために、赤色ＬＥＤ２によって実際に生成されるスペクトルは、多くの場合、仮定スペクトルと或る程度異なる。図２ｂに示されているように、赤色ＬＥＤの検出スペクトルが、スペクトル的により長い波長の方へシフトされている場合には、第２応答信号は、第１応答信号より高いレベルを持つ。ドライバコントローラ１６は、第１応答信号と、第２応答信号との間の関係をそれらを比較することによって決定し、それによって、第２応答信号が第１応答信号より大きいことを決定する。この比較の他に、応答信号間の比を決定するなどといったように、応答信号間の関係を決定する他の方法はたくさんある。次いで、ドライバコントローラ１６は、ドライバ５に制御信号を供給する。制御信号は、赤色ＬＥＤ２に対する駆動電流、即ち、順方向電流を増大させ、それによって、赤色ＬＥＤ２の放射スペクトルは、より短い波長の方へシフトされる。スペクトルは、継続的な制御によって、スペクトル的に、第１応答信号及び第２応答信号が所定の比に等しくなる又到達する位置に調節され、次いで、その位置に維持される。換言すると、スペクトルは、第１フィルタ及び第２フィルタ１０、１１のピーク波長間の中間などといった所望の位置にピン止めされる。

図２ｃは、検出スペクトルＳｄが、所定のスペクトルＳｐと比べてより短い波長の方へシフトされている状況を示している。制御装置９は、すぐ上に記載した状況と同様にして、このシフトを明らかにし、検出スペクトルの位置を修正する。

ピーク波長をより短い又はより長い波長の方へ調節するために、駆動電流制御に加えて、又は駆動電流制御に代わるものとして、ＬＥＤを加熱又は冷却するペルチェ素子が用いられる。

第１及び第２のフィルタをかけられる光検出器の応答信号が用いられる場合、制御システムは、ピーク波長のシフトと、図２ｄに示されているような輝度変化、又は図２ｅに示されているようなスペクトル広がりとを区別することが出来る。スペクトルがスペクトル的にシフトされる場合には、第１応答信号のレベルと、第２応答信号のレベルとが、反対方向に変わり、これは、それらの間の関係を変える。スペクトルがスペクトル的に対称的にずれる場合には、第１応答信号のレベルと、第２応答信号のレベルとが、同じ方向に変わり、これは、それらの間の関係を変えない。

しかしながら、スペクトル的に対称的なずれも検出することが望まれる場合には、第３のフィルタをかけられない光検出器１２が使われるようになる。この第３光検出器１２は、赤色ＬＥＤ２から放射されている光の全体の輝度を検出し、制御装置９に第３応答信号を供給する。別の実施例によれば、制御システムのこの３つの光検出器の構成を用いてより複雑な制御プログラムが実施される。関係決定ユニット１５が、必要に応じて、３つ全ての応答信号に基づいて、ＬＥＤ２によって放射される光の輝度と、スペクトル領域との間の折り合いをつけるようプログラムされる。なぜなら、輝度が、下限を下回って低下することは許容されないからである。ＬＥＤに対する駆動電流を減少させることは、光出力の低下をもたらす。従って、場合によっては、全体の輝度が低くなりすぎることから、シフトされているスペクトルを、駆動電流を減少させることによって十分に調節することは出来ないかもしれない。

狭帯域フィルタ１３、１４は、ファブリペロ・エタロンである。このような干渉フィルタは、非常に狭いスペクトル応答を可能にし、その結果として、優れた周囲光除去特性を持つ。共振キャビティの寸法を決定する誘電体層のために異なる屈折率又は異なる厚さを選ぶことによって幾つかの異なる狭帯域フィルタ特性の組み合わせを用いることも可能である。これらの狭帯域フィルタを用いると、（上記のような技術を機能させるのに必要とされる）各フィルタがすぐ隣のフィルタとの重複部分を少ししか持たない多数のフィルタも可視スペクトルにおいて用いることができ、従って、高い選択性が達成され得る。

図１に示されているものと同じ構成を持つ別の実施例においては、図３に示されているように、第１フィルタ１３は、ローパスフィルタであり、第２フィルタ１４は、ハイパスフィルタである。これらのフィルタは、相対的に急峻なエッジを持つよう選ばれる。その場合、フィルタは、ローパスフィルタ１３のカットオフ波長ＷＬ_ｃｏｌｐが、ハイパスフィルタ１４のカットオフ波長ＷＬ_ｃｏｈｐとかなり近いようにして設計され得る。その結果、ＬＥＤのスペクトルにおける各フィルタの部分的適用範囲は、十分に大きい個々のスペクトル適用範囲を依然として供給しながらも、スペクトル偏差がある場合に２つの応答信号間のはっきりと分かる較差値(differential value)を得るために確かめられる。この実施例においては、実際に放射されるスペクトルＳａのピークのスペクトル位置も、フィルタ応答信号間の所望の関係が得られるまで調節される。

別の実施例においては、上記の狭帯域フィルタより広い通過帯域を持つバンドパスフィルタが用いられる。他の点では、この実施例は、上記の制御システムの狭帯域の実施例と同様である。

別の実施例においては、光出力制御は、第１応答信号と、第２応答信号との間の比に基づき、前記比が決定される。比は、各ＬＥＤ群２乃至４から放射されている光のスペクトルのピーク波長又はスペクトル密度を推定するのに用いられる。更に、応答信号が合計される。合計は、ＬＥＤ群２乃至４の全体の光出力に関連する。従って、各ＬＥＤ群２乃至４の全体の光出力、即ち、輝度又は光束も推定される。ドライバコントローラ１６は、各ＬＥＤ群２乃至４の全体の光出力及びピーク波長を個々に調節するのに用いられる。従って、ドライバコントローラは、ピーク波長をピン止めする代わりに、ＬＥＤ２の所望の輝度を得るために、制御信号を用いてピーク波長を推定し、ＬＥＤ２のデューティサイクルを制御する。ドライバコントローラ１６は、ＬＥＤ群２乃至４の各々のための適切なデューティサイクルを決定するのに全ＬＥＤ群２乃至４のピーク波長の推定値も用いる。これは、一緒に、即ち、赤色、緑色及び青色の光が混ぜ合わされる場合、ユーザによって設定されるような、又は予め設定されるような所望の色点を供給する。

他の実施例においては、最後に言及した制御であって、ピーク波長が推定される制御の精度を高めるために、更に、ＦＷＨＭ（半値全幅）がドライバコントローラ１６によって決定される。ＬＥＤによって放射される光は、かなりの程度までスペクトル的に予測可能であることから、ＬＥＤのスペクトルの形状は予め仮定され得る。更に、フィルタ応答、即ちフィルタ特性は、予め正確に決定されることが可能である。次いで、２つのフィルタをかけられる光検出器１０、１１、及びフィルタをかけられない光検出器１２からの取得した応答信号を用いることが可能であり、フィルタをかけられない光検出器１２からの取得した応答信号は、ＬＥＤ２の放射スペクトルのＦＷＨＭ及びピーク波長を計算するための全体の輝度を供給する。その後、それに基づいてＬＥＤスペクトル推定値が計算される。このようにして、放射スペクトルのピーク波長、輝度及び幅の優れた推定値が分かると、ＬＥＤ２の色点を正確に決定することが可能である。ドライバコントローラ１６は、３つ全てのＬＥＤ２乃至４の色点を決定してから、混色点を決定する。次いで、ドライバコントローラ１６は、この決定した色点を所望の色点と比較し、必要ならば、それに応じて混色点を調節する。この調節は、少なくとも基本的には、異なるＬＥＤ２乃至４のデューティサイクルを調節することによって行われる。

より詳細には、ＬＥＤのスペクトルの幅とピーク位置との両方を推定するためになされる基本仮定は、ＬＥＤのスペクトルのスペクトル全体形状が既知であるということである。例えば、ＬＥＤのスペクトルは、二次ローレンツ関数(second-order lorentzian)、即ち、

によって或る程度記述される。

この実施例においては、上記の他の実施例と同様に、２つのフィルタ１３、１４及びそれらの各々の光検出器１０、１１のスペクトル応答は既知であると理解されたい。各スペクトル応答の式は、数値積分法を用いて、様々な幅及びピーク位置にわたって正規化仮定ＬＥＤスペクトルと合成(convolute)される。それによって、ピーク位置及び幅の関数として光検出器の応答信号が調べられ得る二次元アレイが生成される。この積分法は、例えば、以下のように実施され得る。

これらの計算は、光検出器の初期較正実行(initial calibration run)時になされ、結果は、制御装置９内のメモリにルックアップテーブルとして記憶される。他の例においては、下で明らかになるであろうように、これらの計算は、制御装置９によって必要とされる場合にはいつでもなされ得る。このようにして、一方では、ＬＥＤのスペクトルのピーク波長とＦＷＨＭとの間の関係が、他方では、応答信号値が、ピーク波長とＦＷＨＭとの様々な組み合わせに対して得られる。

検出された第１応答信号及び第２応答信号は、フィルタをかけられない光検出器１２によって測定された全体の信号に対して正規化される。その後、測定されたものに合う応答信号をもたらすＦＷＨＭとピーク波長との組み合わせをルックアップテーブルにおいて全て見つけ出すために各応答信号に対してサーチアルゴリズムが用いられる。これらの値は、各応答信号の等高線プロット(contour plot)Ｒ１、Ｒ２を図示する図４において例示されている。図４では、一方の軸上には、スペクトルのピーク位置（ピーク波長）がプロットされており、他方の軸上には、スペクトルの半値全幅（ＦＷＨＭ）がプロットされている。その場合、決定された２つの等高線プロットの共有点Ｃ−Ｐが、ＬＥＤのスペクトルのＦＷＨＭ及びピーク位置の最良の推定値を与える。

これらの値に基づいて実際のスペクトルが計算される。これは、ＬＥＤのスペクトルの仮定形状（二次ローレンツ関数）により可能である。この計算されたスペクトルに基づいて色点が決定される。実際のＬＥＤのスペクトルの優れた近似値を与えるあらゆる形状が、二次ローレンツ関数に代わるものとして有用であることに注意されたい。

他の例においては、全てのＬＥＤ群のスペクトルシフト及び全体の光出力の決定が、一緒に、例えば、単一の色の全てのＬＥＤがオンにされる一方で、他のものはオフにされる時分割法で、なされる。更に、この実施例をわずかに修正した例においては、外部迷光の推定値を供給する、全てのＬＥＤがオフである場合の全体の光出力が更に測定され、次いで、それが補償される。同様に、ＬＥＤ群をシーケンシャルにオフに切り換えることによって、各ＬＥＤ群に及ぼされる他のＬＥＤ群の影響力が推定され得る。

別の実施例においては、制御は、ＬＥＤ群毎には行われず、制御装置９は、全体として所望の色混合を得るために、個々のＬＥＤ群２乃至４から応答信号を取得して、それらを一緒に考慮に入れるようプログラムされる。これは、例えば、ＬＥＤ群２乃至４が許容可能な組み合わせ出力を供給する場合には、個々のＬＥＤ群２乃至４を、ＬＥＤ群の所定のスペクトルなどの最適出力に可能な限り近づけるよう調節するよりむしろ、より大きな偏差が許容されることを意味し得る。それ故、より少ない調節しか必要ではないかもしれず、これは、色が混ぜ合わされた光の全体の出力に好ましい影響を与え得る。

上に記載されているのは、本発明による制御方法及び制御システムの実施例である。これらの実施例は、これらに限定されない単なる例とみなされるべきである。当業者には明らかであろうように、本発明の範囲内で多くの修正例及び更に別の実施例が考えられる。

上記のように、照明器具においては、任意の数の、１つ以上の、異なる色のＬＥＤが用いられ得る。例えば、赤色と、アンバー色と、緑色と、青色とが組み合わされ得る。

上に記載した実施例に関して説明したように、２つのスペクトル的にフィルタをかけられる光検出器及び１つのフィルタをかけられない光検出器は、所望の色点を得るために、ＬＥＤ群のピーク波長をピン止めする可能性、ピーク波長を推定し、それに基づいてＬＥＤの輝度を調節する可能性、又はこれらの動作を組み合わせる可能性を供給する。より正確な態様においては、現在のＬＥＤのスペクトルのピーク波長及びＦＷＨＭを決定し、その後のそれの色点を決定するのに、３つ全ての光検出器が、ＬＥＤのスペクトルの仮定形状と一緒に、用いられる。次いで、決定された色点は、それの所望の色点及び／又は幾つかの異なった色のＬＥＤ群の混色点を得るために、ＬＥＤ群（１つ以上のＬＥＤ）の光出力を調節するのに用いられる。

この出願のための、詳細には、添付した特許請求の範囲に関しての、「有する」という動詞及びその語形変化の使用は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の要素又はステップを除外しないことに注意されたい。これは、当業者には明らかであろう。

本発明による制御システムの実施例の概略的なブロック図である。 本発明による方法の実施例において生じ、処理され得るスペクトル状態を図示するスペクトル図を概略的に示す。 本発明による方法の実施例において生じ、処理され得るスペクトル状態を図示するスペクトル図を概略的に示す。 本発明による方法の実施例において生じ、処理され得るスペクトル状態を図示するスペクトル図を概略的に示す。 本発明による方法の実施例において生じ、処理され得るスペクトル状態を図示するスペクトル図を概略的に示す。 本発明による方法の実施例において生じ、処理され得るスペクトル状態を図示するスペクトル図を概略的に示す。 本発明による方法の実施例において生じ、処理され得るスペクトル状態を図示するスペクトル図を概略的に示す。 光検出器の応答信号のためのピーク波長とＦＷＨＭとの組み合わせを図示する図である。 この分野で用いられる技術用語を説明する概略的なスペクトルのグラフである。

Claims (28)

1. 少なくとも１つの色の光を放射するＬＥＤのアレイを有する照明器具であって、前記アレイが、各群が少なくとも１つのＬＥＤから成る単色ＬＥＤ群を有する照明器具の出力を制御する方法であり、各ＬＥＤ群のために、以下のステップ、即ち、
   − 前記ＬＥＤ群によって放射されている光に第１フィルタ及び第２フィルタによってスペクトル的にフィルタをかけるステップと、
   − 前記第１フィルタ及び前記第２フィルタからのスペクトル的にフィルタをかけられた前記光を検出し、各々の第１応答信号及び第２応答信号を生成するステップであって、前記第１応答信号及び前記第２応答信号のレベルが、各々の、検出されたスペクトル的にフィルタをかけられた光の量に関連するステップと、
   − 前記第１応答信号及び前記第２応答信号に基づいて前記ＬＥＤ群の光出力を制御するステップとを有する方法であって、前記第１フィルタのフィルタ特性と、前記第２フィルタのフィルタ特性とが、少なくとも一部は重複しない方法。
2. 前記第１フィルタのフィルタ特性と、前記第２フィルタのフィルタ特性とが、少なくとも部分的に、前記ＬＥＤ群によって放射されている光のスペクトルの異なる部分をカバーする請求項１に記載の方法。
3. 前記制御するステップが、前記第１応答信号及び前記第２応答信号に基づいて、前記ＬＥＤ群によって放射されている光の前記スペクトルのピーク波長を決定するステップを有する請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記制御するステップが、前記第１応答信号及び前記第２応答信号に基づいて、前記ＬＥＤ群によって放射されている光の前記スペクトルのＦＷＨＭ値を決定するステップを更に有する請求項３に記載の方法。
5. 前記制御するステップが、前記ピーク波長及び前記ＦＷＨＭ値に基づいて、前記ＬＥＤ群によって放射されている光の前記スペクトルのＬＥＤスペクトル推定値を推定するステップを更に有する請求項４に記載の方法。
6. 前記推定するステップが、前記ＬＥＤ群によって放射されている光の前記スペクトルの形状を仮定するステップを有する請求項５に記載の方法。
7. 前記制御するステップが、前記ＬＥＤスペクトル推定値に基づいて、前記ＬＥＤ群の色点を決定するステップを更に有する請求項５又は６に記載の方法。
8. 前記ピーク波長が、前記第１応答信号の前記レベルと、前記第２応答信号の前記レベルとの間の比によって決定される請求項３乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記制御するステップが、前記第１応答信号及び前記第２応答信号に基づいて、前記ＬＥＤ群によって放射されている光の前記スペクトルのＦＷＨＭ値を決定するステップを更に有する請求項１又は２に記載の方法。
10. 前記制御するステップが、所定の関係が得られるまで、前記第１応答信号と前記第２応答信号との間の関係を繰り返し決定しながら、前記ＬＥＤ群によって放射される光のスペクトルを動かすステップを有する請求項１又は２に記載の方法。
11. 前記所定の関係が単一である請求項１０に記載の方法。
12. 前記ＬＥＤ群の駆動電流及び温度のうちの少なくとも１つを変えることによって前記スペクトルが動かされる請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記第１応答と前記第２応答の関係が、前記ＬＥＤ群から放射される光の前記スペクトルがより長い波長の方へ動かされる場合に増大し、前記スペクトルがより短い波長の方へ動かされる場合に減少する請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記第１フィルタ及び前記第２フィルタが、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ及び狭帯域フィルタを含むフィルタのグループから選ばれる請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記第１フィルタがローパスフィルタであり、前記第２フィルタがハイパスフィルタであり、前記第１フィルタのカットオフ波長が、前記第２フィルタのカットオフ波長より短い波長のところに位置する請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記第１フィルタ及び前記第２フィルタが、各々、バンドパスフィルタ及び狭帯域フィルタのうちの一方であり、前記第１フィルタの中心波長が、前記ピーク波長のより短い波長側に位置し、前記第２フィルタの中心波長が、前記ピーク波長のより長い波長側に位置する請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記第１フィルタ及び前記第２フィルタがファブリペロ・エタロンである請求項１乃至１４のいずれか一項又は請求項１６に記載の方法。
18. 前記ＬＥＤ群の全体の光出力を検出するステップを更に有する請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記ＬＥＤ群の全体の輝度を検出するステップを更に有し、前記制御するステップが、前記ＬＥＤ群のデューティサイクルを制御するステップを更に有する請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 少なくとも１つの色の光を放射するＬＥＤのアレイを有する照明器具であって、前記アレイが、各群が少なくとも１つのＬＥＤから成る単色ＬＥＤ群を有する照明器具の出力を制御する制御システムであり、各ＬＥＤ群のために、
    − 前記ＬＥＤ群から放射されている光を受け取るよう構成される第１スペクトルフィルタ及び第２スペクトルフィルタと、
    − 前記第１スペクトルフィルタと光学的に接続される第１光検出器、及び前記第２スペクトルフィルタと光学的に接続される第２光検出器であり、各々、前記第１スペクトルフィルタ及び前記第２スペクトルフィルタを通過した、スペクトル的にフィルタをかけられた光を検出し、各々、第１応答信号及び第２応答信号を生成するよう構成される第１光検出器及び第２光検出器であって、前記第１応答信号及び前記第２応答信号のレベルが、各々の、検出されたスペクトル的にフィルタをかけられた光の量に関連する第１光検出器及び第２光検出器と、
    − 前記第１光検出器及び前記第２光検出器と接続され、前記第１応答信号及び前記第２応答信号に基づいて前記ＬＥＤ群の光出力を制御するよう構成される制御装置とを有する制御システムであって、前記第１フィルタのフィルタ特性と、前記第２フィルタのフィルタ特性とが、少なくとも一部は重複しない制御システム。
21. 前記第１フィルタのフィルタ特性と、前記第２フィルタのフィルタ特性とが、少なくとも部分的に、前記ＬＥＤ群によって放射されている光のスペクトルの異なる部分をカバーする請求項２０に記載の制御システム。
22. 前記ＬＥＤ群から放射されている光を受け取り、第３応答信号を生成するよう構成される第３光検出器であって、前記第３応答信号のレベルが、検出された前記光の量に関連する第３光検出器を更に有し、前記制御装置が、前記第３光検出器と接続される請求項２０又は２１に記載の制御システム。
23. 前記制御装置が、前記第１応答信号及び前記第２応答信号に基づいて、前記ＬＥＤ群によって放射されている光の前記スペクトルのピーク波長を決定するよう構成される請求項２０、２１又は２２に記載の制御システム。
24. 前記制御装置が、前記第１応答信号及び前記第２応答信号に基づいて、前記ＬＥＤ群によって放射されている光の前記スペクトルのＦＷＨＭ値を決定するよう構成される請求項２３に記載の制御システム。
25. 前記制御装置が、前記ピーク波長及び前記ＦＷＨＭ値に基づいて、前記ＬＥＤ群によって放射されている光の前記スペクトルのＬＥＤスペクトル推定値を推定するよう構成される請求項２４に記載の制御システム。
26. 前記推定するステップが、前記ＬＥＤ群によって放射されている光の前記スペクトルの形状を仮定するステップを有する請求項２５に記載の制御システム。
27. 前記制御装置が、前記ピーク波長、前記ＦＷＨＭ値及び前記第３応答信号に基づいて、前記ＬＥＤ群の色点を決定するよう構成される請求項２４、２５又は２６に記載の制御システム。
28. 前記制御装置が、前記第１応答信号及び前記第２応答信号に基づいて、前記ＬＥＤ群によって放射されている光の前記スペクトルのＦＷＨＭ値を決定するよう構成される請求項２０、２１又は２２に記載の制御システム。

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