JP2010528420A - 組合せ光出力測定結果を使用して固体照明パネルを較正するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

各セグメントが、各デューティサイクルを有するパルス幅変調制御信号に対する応答として第１の色の光および第２の色の光を放射するように構成されている複数のセグメントを備える照明パネルを較正する方法が、複数のセグメントを励起して第１の色の光および第２の色の光を同時に放射することを含む。測定位置において複数のセグメントに対する組合せ光出力が測定されて、総放射データが取得される。第１の色の光および第２の色の光に対する個別の放射データが、この総放射データに基づいて決定される。例えば、第１の色の光および第２の色の光に対する個別の放射データは、第１の色の光および第２の色の光の総放射データおよび予想放射データの外挿に基づいて導出されうる。関連する構成システムについても考察される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００５年１１月１８日に出願された「System and Method for Interconnection and Integration of LED Backlighting Modules」という表題の米国仮特許出願第６０／７３８，３０５号明細書の優先権を主張するものであり、その開示の全体を参照により本明細書に組み込む。本出願は、２００６年３月６日に出願した「Adaptive Adjustment of Light Output of Solid State Lighting Panels」という表題の米国特許出願第１１／３６８，９７６号明細書の一部継続出願であり、また２００６年１１月１７日に出願した「Systems And Methods For Calibrating Solid State Lighting Panels」という表題の米国特許出願第１１／６０１，４１０号明細書からの優先権を主張するものであり、それらの開示の全体を参照により本明細書に組み込む。

本発明は、固体照明に関するものであり、より詳細には、調節可能な固体照明パネル、ならびに固体照明パネルの光出力を調節するためのシステムおよび方法に関するものである。

多くの照明用途に固体照明アレイが使用されている。例えば、固体照明デバイスのアレイを含む固体照明パネルは、これまで建築照明および／またはアクセント照明などにおける直接照明光源として使用されてきた。固体照明デバイスとしては、例えば、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むパッケージ化された発光デバイスが挙げられる。無機ＬＥＤは、典型的には、ｐｎ接合を形成する半導体層を備える。有機発光層を備える有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）は、別の種類の固体発光デバイスである。典型的には、固体発光デバイスは、発光層または領域中のキャリア、つまり電子と正孔の再結合を通じて光を発生する。

固体照明パネルは、携帯用電子機器で使用されるＬＣＤディスプレイ画面などの小型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ディスプレイ画面用のバックライトとして一般に使用されている。それに加えて、液晶テレビディスプレイなどの大型のディスプレイ用のバックライトとしての固体照明パネルの利用に対する関心が高まってきている。

より小型のＬＣＤ画面では、バックライトアセンブリは、典型的には、ＬＥＤによって放射された青色の光の一部を黄色の光に変換する波長変換リン光体でコーティングされた青色発光ＬＥＤを備える白色ＬＥＤ照明デバイスを使用する。その結果得られる光は、青色光と黄色光とを組み合わせた光であり、観察者には白色のように見えることがある。しかし、このような配列構成によって発生する光は白色に見えることがあるが、そのような光を照射された物体は、光のスペクトルが限定されているため、自然な色を持つように見えないことがある。例えば、光は可視スペクトルの赤色部分においてほとんどエネルギーを有していない場合があるため、物体の赤色は、そのような光では照らせない。その結果、物体は、そのような光源の下で見たときに不自然な色を持つように見えることがある。

光源の演色評価数は、光源が発する光がいろいろな種類の色の照射を正確に行う能力の客観的尺度である。演色評価数は、単色光源の場合の本質的に０から白熱光源の場合のほぼ１００までの範囲である。リン光体ベースの固体光源から発生する光は、演色評価数が比較的低い場合がある。

大規模なバックライトおよび照明用途では、多くの場合、高い演色評価数を有する白色光を発生する照明源を備えることが望ましく、したがって、照明パネルによって光を照射される物体および／またはディスプレイ画面がより自然に見える可能性がある。したがって、このような照明源は、典型的には、赤色、緑色、および青色の発光デバイスを備える固体照明デバイスのアレイを具備することができる。赤色、緑色、および青色の発光デバイスが同時に通電されると、その結果生じる組み合わされた光は、赤色、緑色、および青色の光源の相対強度にもよるが、白色に見えるか、ほぼ白色に見えることがある。「白色」とみなせる、光の異なる色相は多数ある。例えば、ナトリウム蒸気照明デバイスが発生する光などのある種の「白色」光は、黄色みがかって見えることがあるが、いくつかの蛍光照明デバイスが発生する光などの他の「白色」光は、より青みがかって見えることがある。

特定の光源の色度は、その光源の「カラーポイント」と称することができる。白色光源では、色度は、その光源の「ホワイトポイント」と称することができる。白色光源のホワイトポイントは、所定の温度まで熱せられた黒体放射体によって放射される光の色に対応する色度点の軌跡にそって減少しうる。したがって、ホワイトポイントは、熱せられた黒体放射体が光源の色相と一致する温度である光源の相関色温度（ＣＣＴ）によって識別されうる。白色光は、典型的には、約４０００Ｋから８０００Ｋまでの間のＣＣＴを有する。ＣＣＴが４０００Ｋである白色光は、黄色がかった色を有するが、ＣＣＴが８０００Ｋである光は、より青みがかった色を有する。

米国特許出願第１１／６０１，５００号明細書

大型のディスプレイおよび／または照明用途では、複数の固体照明タイルをつなぎ合わせて、例えば、二次元アレイの形にしてより大きな照明パネルを形成することができる。しかし残念なことに、発生する白色光の色相は、タイル毎におよび／または照明デバイス毎に異なりうる。このような変動は、異なるＬＥＤからの放射の強度の変動および／または照明デバイスおよび／またはタイルへのＬＥＤの配置の変動を含む、多くの要因により生じうる。したがって、タイル毎に一貫した色相の白色光を発生させるマルチタイルディスプレイパネルを製作するために、多数のタイルが発する光の色相および彩度、または色度を測定し、マルチタイルディスプレイに使用するために比較的近い色度を有するタイルの部分集合を選択することが望ましいと思われる。こうすると結果として、製造プロセスの歩留まりが下がり、および／または在庫コストが増大する可能性がある。

さらに、固体ディスプレイ／照明タイルが最初に製造されたときに一貫した望ましい色相の光を発している場合でも、タイル内の固体デバイスの色相および／または明度の不均一な変動が、時間の経過とともに、および／または温度変動の結果として生じ、これが、パネルの全体的カラーポイントが時間の経過とともに変化する原因となる可能性があり、および／または結果としてパネル上の色の不均一さを引き起こす可能性がある。それに加えて、ユーザ側で、所望の色相および／または明度レベルに達するようにディスプレイパネルの光出力特性を変えることを望む場合もある。

本発明のいくつかの実施形態は、各セグメントが、各デューティサイクルを有するパルス幅変調制御信号に対する応答として第１の色の光および第２の色の光を放射するように構成されている複数のセグメントを備える照明パネルを較正する方法を提供する。本発明のいくつかの実施形態によれば、複数のセグメントが、第１の色の光および第２の色の光を同時に放射するように励起され、測定位置において複数のセグメントに対する組合せ光出力が測定されて、総放射データが取得される。第１の色の光および第２の色の光に対する個別の放射データが、この総放射データに基づいて決定される。

いくつかの実施形態では、第１の色の光および第２の色の光に対する個別の放射データは、第１の色の光および第２の色の光の総放射データおよび予想放射データの外挿に基づいて導出されうる。例えば、第１の局所ピーク波長および第２の局所ピーク波長は、総放射データに基づいて第１の色および第２の色のそれぞれに対応する各波長帯において決定されうる。外挿アルゴリズムの開始点は、第１のピーク波長値および第２のピーク波長値に基づいて決定することができ、個別のスペクトル分布は、各開始点に基づいて外挿アルゴリズムを使用して第１の色の光および第２の色の光のそれぞれについて計算できる。

他の実施形態では、複数のセグメントはそれぞれ、さらに、パルス幅変調制御信号に対する応答として第３の色の光を放射するように構成されうる。これら複数のセグメントは、第１の色の光、第２の色の光、および第３の色の光を同時に放射するように励起することができ、第１の色の光、第２の色の光、および第３の色の光に対する個別の放射データは、総放射データに基づいて決定されうる。例えば、第１の色の光は赤色波長帯の光、第２の色の光は緑色波長帯の光、第３の色の光は青色波長帯の光とすることができる。

いくつかの実施形態では、複数のセグメントのうちの少なくとも１つの第１の色の光および第２の色の光のうちの少なくとも１つの放射に対するデューティサイクルは、個別の放射データに基づいて光の輝度変動を低減するように調節されうる。

いくつかの実施形態では、複数のセグメントのうちのそれぞれのセグメントをタイルのグループとすることができる。他の実施形態では、複数のセグメントのうちのそれぞれのセグメントはタイルのバーを含む。

本発明の他の実施形態は、各セグメントが、各デューティサイクルを有するパルス幅変調制御信号に対する応答として赤色、緑色、および青色の光を放射するように構成されている複数のセグメントを備える照明パネルを較正する方法を提供する。本発明の他の実施形態によれば、複数のセグメントが赤色、緑色、および青色の光を同時に放射するように励起され、測定位置において複数のセグメントに対する赤色、緑色、および青色の光の組合せ光出力が測定されて、総放射データが取得される。赤色、緑色、および青色の光に対する個別の放射データが、この総放射データに基づいて決定される。

本発明のさらなる実施形態は、各セグメントが、各デューティサイクルを有するパルス幅変調制御信号に対する応答として第１の色の光および第２の色の光を放射するように構成されている複数のセグメントを備える照明パネルを較正するための較正システムを提供する。本発明のさらなる実施形態によれば、これらの較正システムは、照明パネルに結合されるように構成されている較正コントローラと、較正コントローラに結合され、比色計を備える較正ユニットとを備える。較正コントローラは、第１の色の光および第２の色の光を同時に放射するように複数のセグメントを励起するように構成されている。較正ユニットは、測定位置において複数のセグメントからの組合せ光出力を測定して総放射データを取得するように構成され、また較正コントローラは、総放射データに基づいて第１の色の光および第２の色の光に対する個別の放射データを決定するように構成される。

いくつかの実施形態による他の方法、システム、および／またはデバイスは、当業者にとっては以下の図面および詳細な説明を検討した後であれば明白であろう。そのような追加の方法、デバイス、および／またはコンピュータプログラムはすべて、この説明の中に含まれ、本発明の範囲内に収まり、付属の請求項によって保護されることが意図されている。

本発明を理解しやすくするために含まれ、本出願に組み込まれ、本出願の一部をなす付属の図面は、本発明の特定の実施形態（複数可）を例示するものである。図面の説明を以下に示す。

ＬＣＤディスプレイの略図である。 本発明のいくつかの実施形態による固体照明タイルの正面図である。 本発明のいくつかの実施形態による固体照明要素の正面図である。 本発明のいくつかの実施形態による固体照明タイル内のＬＥＤの電気的相互接続部を例示する回路略図である。 本発明のいくつかの実施形態による複数の固体照明タイルを含むバーアセンブリの正面図である。 複数のバーアセンブリを含む本発明のいくつかの実施形態による照明パネルの正面図である。 本発明のいくつかの実施形態による照明パネルシステムを例示するブロック略図である。 本発明のいくつかの実施形態による照明パネル上の光センサの可能な構成を例示する略図である。 本発明のいくつかの実施形態による照明パネル上の光センサの可能な構成を例示する略図である。 本発明のいくつかの実施形態による照明パネル上の光センサの可能な構成を例示する略図である。 本発明のいくつかの実施形態による照明パネル上の光センサの可能な構成を例示する略図である。 本発明のいくつかの実施形態による照明パネルシステムの要素を例示する略図である。 本発明のいくつかの実施形態による照明パネルシステムの要素を例示する略図である。 本発明のいくつかの実施形態による較正方法を例示する流れ図である。 本発明のいくつかの実施形態による較正システムを例示する略図である。 本発明のいくつかの実施形態による較正システムを例示する略図である。 本発明のいくつかの実施形態による較正システムを例示する略図である。 本発明のいくつかの実施形態による較正操作を例示する流れ図である。 本発明の一態様である、本発明のいくつか本実施形態による個別の放射データの導出を例示するグラフである。 本発明のいくつかの実施形態による導出操作を例示する流れ図である。 本発明のいくつかの実施形態による較正操作を例示する略図である。 本発明のいくつかの実施形態による較正操作を例示する略図である。 本発明のいくつかの実施形態による較正操作を例示する略図である。 本発明のいくつかの実施形態による較正操作を例示する略図である。

次に、本発明の実施形態が示されている、付属の図面を参照しつつ、本発明の実施形態についてさらに詳しく以下で説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書で述べられている実施形態に限定されると解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が詳細で完全なものとなるように、また当業者に本発明の範囲が全部伝わるように用意されたものである。全体を通して、類似の番号は、類似の要素を指す。

第１、第２などの用語は、本明細書では、様々な要素を記述するために使用される場合があるが、これらの要素は、その用語によって限定されるものではないことは理解されるであろう。これらの用語は、要素を他の要素から区別するためにのみ使用される。例えば、第１の要素が、第２の要素と呼ばれ、同様に、第２の要素が、第１の要素と呼ばれることがあっても、本発明の範囲から逸脱することにならない。本明細書で使用されているように、「および／または」は、関連する列挙されている品目の１つまたは複数のありとあらゆる組合せを含む。

層、領域、または基板などの要素が、他の要素の「上に」ある、または「上へ」広がる、届く、伸びるなどという場合、要素は、直接他の要素の上にあるか、上へ広がる、届く、伸びるか、または介在する要素も存在しうることは理解されるであろう。これと対照的に、要素が、他の要素の「上に直接」ある、「上へ直接」広がる、届く、伸びると言う場合、介在する要素は存在しない。また、要素が、他の要素に「結ばれている」、または「結合されている」と言う場合、要素は、直接他の要素に結ばれるか、または結合されうるか、あるいは介在する要素が存在しうると理解される。これとは対照的に、要素が、他の要素に「直接結ばれている」か、または「直接結合されている」と言う場合、介在する要素は存在しない。

「下」または「上」または「上側」または「下側」または「水平」または「垂直」などの相対語は、本明細書では、図に示されているように一方の要素、層、または領域の他方の要素、層、または領域に対する関係を記述するために使用することができる。これらの単語は、図中に示されている配向に加えてデバイスの異なる配向をも包含することが意図されていると理解される。

本明細書で使用されている用語は、特定の実施形態のみを説明することを目的としており、本発明の範囲を制限することは意図されていない。本明細書で使用されているように、「１つの（または使わない場合もある）」および「その（使わない場合もある）」（英語原文の単数形の冠詞「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」）は、文脈上明らかにそうでないことを示していない限り、複数形も含むことが意図されている。さらに、「備える」、「備えること」、「含む」、および／または「含むこと」という言い回しは、本明細書で使用されている場合、記載されている特徴、整数、工程、動作、要素、および／またはコンポーネント（または構成要素）の存在を意味し、１つまたは複数の他の特徴、整数、工程、動作、要素、コンポーネント（または構成要素）、および／またはそれらからなる群の存在もしくは追加を除外しないことも理解されるであろう。

断りのない限り、本明細書で使用されるすべての（技術および科学用語を含む）用語は、本発明が関係している技術分野の当業者に通常理解される意味と同じ意味を有する。さらに、本明細書で使用されている用語は、本明細書におけるまた関連する技術の文脈における意味と矛盾しない意味を有するものと解釈すべきであり、本明細書で明確に定められていない限り、理想化されたまたは過度に型にはまった意味で解釈されないことは理解されるであろう。

本発明は、本発明の実施形態による方法、システム、およびコンピュータプログラム製品の流れ図図解および／またはブロック図を参照しつつ以下で説明される。流れ図図解および／またはブロック図のいくつかのブロック、流れ図図解および／またはブロック図中のいくつかのブロックの組合せは、コンピュータプログラム命令により実装されうることは理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、状態機械、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）または他の処理回路、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または機械を生産するなどのための他のプログラム可能なデータ処理装置に格納されるか、または実装され、これにより、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを介して実行される命令は、流れ図および／またはブロック図の１つまたは複数のブロック内で指定された機能／活動を実行する手段を作成することができる。

コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置を特定の方法で機能させるよう指令することができるこれらのコンピュータプログラム命令は、さらに、コンピュータ可読メモリ内に格納することもでき、これにより、コンピュータ可読メモリ内に格納されている命令で、流れ図および／またはブロック図の１つまたは複数のブロックで指定された機能／活動を実行する命令手段を収めた製造品を生産することができる。

これらのコンピュータプログラム命令は、さらに、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置上にロードされ、これにより、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置上で一連の動作ステップが実行され、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置上で実行される命令は、流れ図および／またはブロック図の１つまたは複数のブロックで指定された機能／活動を実行するステップを構成することができる。ブロック内に記されている機能／活動は、動作図解中に記されている順序から外れて実行されうることは理解されるべきである。例えば、連続して示されている２つのブロックは、実際には、実質的に同時に実行されうるか、またはそれらのブロックは、関連する機能／活動に応じて、逆順に実行されうることもある。図のいくつかは、通信の主方向を示すために通信経路上に矢印を記しているが、通信は示されている矢印と反対の方向に行われる場合のあることは理解すべきである。

固体バックライトユニット２００を備えるＬＣＤディスプレイ１１０の略図が、図１に示されている。そこに示されているように、固体バックライトユニット２００が発生する白色光は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）のカラーフィルター１２０のマトリックスを透過する。特定のカラーフィルター１２０を通る光の透過は、カラーフィルター１２０に付随する個別にアドレッシング可能な液晶シャッター１３０によって制御される。液晶シャッター１３０の動作は、供給されるビデオデータに対する応答としてシャッターコントローラ１２５によって、例えば、ホストコンピュータ、ＴＶチューナー、または他のビデオソースによって制御される。

ＬＣＤディスプレイの多くのコンポーネントは、温度に依存する光学的特性を有する。例えば、透過率および／または周波数応答などの液晶シャッター１３０および／またはカラーフィルター１２０の光学的特性は、温度とともに偏移しうる。さらに、バックライト制御システム内の光センサの応答特性も、温度とともに偏移しうる。さらに問題を大きくするのが、バックライトユニット２００の外部にあるディスプレイ１１０の要素の光学的特性の偏移が、バックライトユニット２００内に配置されている光センサによって検出できない場合があることである。例えば、バックライトユニット１５０内に配置されている光センサは、液晶シャッター１３０および／またはカラーフィルター１２０の光学的特性が変化することにより生じるディスプレイ１１０の出力中のカラーポイントの偏移を検出することができない場合がある。較正温度に比べて実際のシステム温度の差が大きければ大きいほど、カラーポイントの誤差もさらに大きくなることがある。

生産では、ディスプレイのカラーポイントは、ディスプレイ１１０がウォームアップ状態（例えば、約７０℃）にあるときに較正できる。しかし、フルサイズのディスプレイの熱質量は大きいので、ＬＣＤディスプレイ１１０がスイッチオン後に完全ウォームアップ状態に達するまでに比較的長い時間を要することがある。ウォームアップ期間中、ディスプレイの実際のカラーポイントは、バックライト制御システム内の光センサによって測定されたカラーポイントと異なることがある。つまり、バックライトユニット２００は、特定のカラーポイントを有する光を発生するように構成され、制御されうるが、ディスプレイ１１０によって出力される光の実際のカラーポイントは、所望のカラーポイントから偏移する可能性がある。最大のカラーポイント誤差は、最初に電源を入れたときに発生する可能性があり、システムが完全ウォームアップ状態になるまで徐々に減少しうるが、これは、１〜２時間ほどを要する。

ＬＣＤディスプレイ用の固体バックライトユニットは、複数の固体照明要素を備えることができる。これらの固体照明要素は、二次元照明パネルを形成するように配列できる１つまたは複数の固体照明タイル上に配列され、ディスプレイまたは画面のサイズに合わせて単一ボード上に実装されうる。次に図２Ａを参照すると、固体照明タイル１０には、規則正しいおよび／または不規則な二次元アレイの形に配列された多数の固体照明要素１２が備えられることがわかる。タイル１０は、例えば、１つまたは複数の回路要素を実装できるプリント基板（ＰＣＢ）を備えることができる。特に、タイル１０は、パターニングされた金属トレース（図に示されていない）が形成されうるポリマーコーティングを有する金属コアを含む金属コアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ）を備えることができる。ＭＣＰＣＢ材料、およびその材料に類似している材料は、例えばＴｈｅ Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ Ｃｏｍｐａｎｙ社から市販されている。ＰＣＢには、さらに、重いクラッド（４オンス（０．１１３ｋｇ）以上の銅）および／またはサーマルバイアスを持つ従来のＦＲ−４ ＰＣＢ材料を使用することができる。ＭＣＰＣＢ材料は、従来のＰＣＢ材料に比べて熱的性能が改善されうる。しかし、ＭＣＰＣＢ材料はまた、金属コアを含まない場合がある従来のＰＣＢ材料よりも重くなる可能性がある。

図２Ａに例示されている実施形態では、照明要素１２は、クラスタ１つにつき固体発光デバイス４つからなるマルチチップクラスタである。タイル１０において、第１の経路２０内に４つの照明要素１２が直列に配列され、第２の経路２１内に４つの照明要素１２が直列に配列されている。第１の経路２０の照明要素１２は、例えばプリント回路を介して、タイル１０の第１の端部に配列された４つのアノード接点２２の集合およびタイル１０の第２の端部に配列された４つのカソード接点２４の集合に接続される。第２の経路２１の照明要素１２は、タイル１０の第２の端部に配列された４つのアノード接点２６の集合およびタイル１０の第１の端部に配列された４つのカソード接点２８の集合に接続される。

図２Ｂおよび３を参照すると、固体照明要素１２は、例えば、有機発光デバイスおよび／または無機発光デバイスを備えることができることがわかる。固体照明要素１２は、複数のＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄが実装されているキャリア基板を備えるパッケージ化されたディスクリート電子コンポーネントを具備することができる。他の実施形態では、１つまたは複数の固体照明要素１２は、タイル１０の表面上の電気トレース上に直接実装されているＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄを備えることができる。好適なタイルは、文献に開示されている（例えば、参照により本明細書に組み込まれている、２００６年１１月１７日に出願した「SOLID STATE BACKLIGHTING UNIT ASSEMBLY AND METHODS」という表題の同一出願人による特許文献１参照）。

ＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄは、少なくとも赤色のＬＥＤ １６Ａ、緑色のＬＥＤ １６Ｂ、および青色のＬＥＤ １６Ｃを備えることができる。青色および／または緑色のＬＥＤは、本発明の譲受人である本件特許出願人から市販されているＩｎＧａＮベースの青色および／または緑色のＬＥＤチップとすることができる。赤色ＬＥＤは、例えば、Ｅｐｉｓｔａｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ社、および他の会社から市販されているＡｌＩｎＧａＰ ＬＥＤチップとすることができる。照明デバイス１２は、緑色の強い光を利用できるようにするために追加の緑色ＬＥＤ １６Ｄを備えることができる。

いくつかの実施形態では、ＬＥＤ １６Ａ〜１６Ｄは、辺の長さが約９００μｍ以上である正方形または矩形の外周を持つものとすることができる（つまり、いわゆる「パワーチップ」）。しかし、他の実施形態では、ＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄは、辺の長さを５００μｍ以下とすることができる（つまり、いわゆる「スモールチップ」）。特に、小さなＬＥＤチップは、パワーチップに比べて電気変換効率の高い動作が可能である。例えば、辺の最大寸法が５００μｍ未満で、２６０μｍと小さい緑色ＬＥＤチップは、一般に、９００μｍのチップに比べて高い電気変換効率を有し、消費電力１ワット当たり５５ルーメン程度の光束および消費電力１ワット当たり９０ルーメンの光束を発生する。

ＬＥＤ １６Ａ〜１６Ｄは、透明な、および／または光散乱粒子、リン光体、および／または所望の放射パターン、色、および／または強度が得られる他の要素を含みうる、カプセル材料によって覆うことができる。照明デバイス１２は、さらに、ＬＥＤ １６Ａ〜１６Ｄを囲む反射体カップ、ＬＥＤ １６Ａ〜１６Ｄの上に取り付けられているレンズ、照明デバイスから熱を除去するための１つまたは複数のヒートシンク、静電放電保護チップ、および／または他の要素を備えることができる。

タイル１０内の照明要素１２のＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄは、図３の回路略図に示されているように電気的に相互接続できる。その図に示されているように、これらのＬＥＤは、第１の経路２０内の青色ＬＥＤ １６Ａが直列に接続されてストリング２０Ａを形成するように相互接続できる。同様に、第１の経路２０内の第１の緑色ＬＥＤ １６Ｂは、ストリング２０Ｂを形成するように直列に配列され、第２の緑色ＬＥＤ １６Ｄは、別のストリング２０Ｄを形成するように直列に配列されうる。赤色ＬＥＤ １６Ｃは、ストリング２０Ｃを形成するように直列に配列されうる。それぞれのストリング２０Ａ〜２０Ｄは、タイル１０の第１の端部に配列されたアノード接点２２Ａ〜２２Ｄおよびタイル１０の第２の端部に配列されたカソード接点２４Ａ〜２４Ｄに接続されうる。

ストリング２０Ａ〜２０Ｄは、第１の経路２０および第２の経路２１内の対応するＬＥＤのすべて、またはすべてには満たない数の対応するＬＥＤを備えることができる。例えば、ストリング２０Ａは、第１の経路２０内の照明要素１２のすべてからの青色ＬＥＤのすべてを含むものとしてよい。その代わりに、ストリング２０Ａは、第１の経路２０内の対応するＬＥＤの部分集合のみを含むものとすることもできる。したがって、第１の経路２０は、タイル１０上に並列に配列された４本の直列ストリング２０Ａ〜２０Ｄを備えることができる。

タイル１０上の第２の経路２１は、並列に配列された４本の直列ストリング２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを備えることができる。ストリング２１Ａから２１Ｄは、タイル１０の第２の端部に配列されているアノード接点２６Ａから２６Ｄ、およびタイル１０の第１の端部に配列されているカソード接点２８Ａから２８Ｄに、それぞれ接続される。

図２Ａ、２Ｂ、および３に例示されている実施形態は、経路２０、２１のそれぞれについてＬＥＤ １６の少なくとも４本のストリングを形成するように電気的に接続されている照明デバイス１２毎に４つのＬＥＤチップ１６を備えるが、４つより多い、および／または少ないＬＥＤチップ１６を照明デバイス１２毎に備え、また４つより多い、および／または少ないＬＥＤストリングをタイル１０上の経路２０、２１毎に備えることができることは理解されるであろう。例えば、照明デバイス１２は、緑色ＬＥＤチップ１６Ｂを１つしか備えないが、この場合、経路２０、２１毎に３本のストリングを形成するようにＬＥＤを接続することができる。同様に、いくつかの実施形態では、照明デバイス１２内の２つの緑色ＬＥＤチップが互いに直列に接続され、この場合、経路２０、２２毎に緑色ＬＥＤチップの単一のストリングのみがありうる。さらに、タイル１０は、複数の経路２０、２１の代わりに単一の経路２０のみを含み、および／または２つより多い経路２０、２１を単一のタイル１０上に備えることができる。

図４Ａに例示されているようにさらに大きな照明バーアセンブリ３０を形成するように複数のタイル１０を組み立てることができる。図に示されているように、バーアセンブリ３０は、端と端を接して接続された２つ以上のタイル１０、１０’、１０”を備えることができる。したがって、図３および４Ａを参照すると、それぞれ、一番左にあるタイル１０の第１の経路２０のカソード接点２４は、中央のタイル１０’の第１の経路２０のアノード接点２２に電気的に接続され、中央のタイル１０’の第１の経路２０のカソード接点２４は、一番右のタイル１０”の第１の経路２０のアノード接点２２に電気的に接続されうることがわかる。同様に、それぞれ、一番左にあるタイル１０の第２の経路２１のカソード接点２６は、中央のタイル１０’の第２の経路２１のカソード接点２８に電気的に接続され、中央のタイル１０’の第２の経路２１のアノード接点２６は、一番右のタイル１０”の第２の経路２１のカソード接点２８に電気的に接続されうる。

さらに、一番右のタイル１０”の第１の経路２０のカソード接点２４は、ループバックコネクタ３５によって一番右のタイル１０”の第２の経路２１のアノード接点２６に電気的に接続されうる。例えば、ループバックコネクタ３５は、一番右のタイル１０”の第１の経路２０の青色ＬＥＤチップ１６Ａのストリング２０Ａのカソード２４Ａを一番右のタイル１０”の第２の経路２１の青色ＬＥＤチップのストリング２１Ａのアノード２６Ａに電気的に接続することができる。この方法で、第１の経路２０のストリング２０Ａを、ルートバックコネクタ３５の導線３５Ａによって第２の経路２１のストリング２１Ａと直列に接続し、青色ＬＥＤチップ１６の単一のストリング２３Ａを形成することができる。タイル１０、１０’、１０”の経路２０、２１の他のストリングも、同様にして接続できる。

ループバックコネクタ３５は、エッジコネクタ、フレキシブル配線板、または他の好適なコネクタを備えることができる。それに加えて、ループコネクタは、タイル１０上に／内に形成された、プリントされたトレースを備えることができる。

図４Ａに示されているバーアセンブリ３０は、タイル１０の一次元アレイであるが、他の構成も可能である。例えば、タイル１０は、同じ平面内にタイル１０がすべて配置される二次元アレイで、または同じ平面内にタイル１０がすべて配置されるわけではない三次元構成で接続することも可能である。さらに、タイル１０は、矩形または正方形である必要はなく、例えば、六角形、三角形、または類似の形とすることも可能である。

図４Ｂを参照すると、いくつかの実施形態において、複数のバーアセンブリ３０を組み合わせることで、照明パネル４０を形成することができ、例えばこれをＬＣＤディスプレイ用のバックライトユニット（ＢＬＵ）として使用することができる。図４Ｂに示されているように、照明パネル４０は、４つのバーアセンブリ３０を備えることができ、またそれぞれのバーアセンブリは６つのタイル１０を含む。それぞれのバーアセンブリ３０の一番右のタイル１０は、ループバックコネクタ３５を備える。したがって、それぞれのバーアセンブリ３０は、ＬＥＤの４つのストリング２３（つまり、赤色１つ、緑色２つ、および青色１つ）を備えることができる。

いくつかの実施形態では、バーアセンブリ３０は、４つのＬＥＤストリング２３（赤色１つ、緑色２つ、および青色１つ）を備えることができる。したがって、９個のバーアセンブリを備える照明パネル４０は、ＬＥＤの３６個の個別ストリングを有することができる。さらに、それぞれ８つの固体照明要素１２を含む６つのタイル１０を備えるバーアセンブリ３０では、ＬＥＤストリング２３は、直列に接続されている４８個のＬＥＤを備えることができる。

ある種のＬＥＤでは、特定の青色ＬＥＤおよび／または緑色ＬＥＤにおける順方向電圧（Ｖｆ）は、２０ｍＡの標準駆動電流でチップ間の公称値から±０．７５Ｖ程度変動しうる。典型的な青色または緑色のＬＥＤでは、Ｖｆが３．２ボルトであるものとすることができる。したがって、このようなチップの順方向電圧は、２５％程度変動しうる。４８個のＬＥＤを含むＬＥＤのストリングでは、２０ｍＡでストリングを動作させるために必要な全Ｖｆは、±３６Ｖ程度変動しうる。

したがって、バーアセンブリ内のＬＥＤの特定の特性に応じて、一方の光バーアセンブリのストリング（例えば、青色ストリング）は、他方のバーアセンブリの対応するストリングと比較してかなり異なる動作電力を必要とする場合がある。これらの変動は、そのようなＶｆ変動がタイル毎に、および／またはバー毎に明度および／または色相の変動をもたらしうるため、複数のタイル１０および／またはバーアセンブリ３０を備える照明パネルの色および／または明度の一様性に著しい影響を及ぼすことがある。例えば、ストリング毎の電流差があると、結果として、ストリングによって出力される光束、ピーク波長、および／または主波長に大きさ差を生じさせる可能性がある。ＬＥＤ駆動電流の変動が５％以上のオーダーだと、結果として、ストリング毎、および／またはタイル毎の光出力の変動が許容できないくらい大きくなる可能性がある。このような変動は、照明パネルの色域全体、つまり、表示可能な色の範囲に著しい影響を及ぼす可能性がある。

それに加えて、ＬＥＤチップの光出力特性は、その動作寿命の間に変化する可能性がある。例えば、ＬＥＤによって出力される光は、時間の経過とともに、および／または周囲温度によって変化しうる。

照明パネルの光出力特性を一貫した、制御可能な特性にするために、本発明のいくつかの実施形態では、ＬＥＤチップの２つ以上の直列ストリングを有する照明パネルを形成する。ＬＥＤチップのストリング毎に独立した電流制御回路を備える。さらに、ストリングのそれぞれへの電流は、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）および／またはパルス周波数変調（ＰＦＭ）を用いて個別に制御可能である。ＰＷＭ方式で特定のストリングに印加されるパルスの幅（またはＰＦＭ方式におけるパルスの周波数）は、例えば、ユーザ入力および／またはセンサ入力に基づいて動作中に修正可能な事前に格納されているパルス幅（周波数）値に基づくものとすることができる。

そこで、図５を参照すると、照明パネルシステム２００が示されている。ＬＣＤディスプレイ用のバックライトとすることができる、照明パネルシステム２００は、照明パネル４０を備える。照明パネル４０は、例えば、上述のように複数のタイル１０を備える、複数のバーアセンブリ３０を具備することができる。しかし、本発明のいくつかの実施形態は、他の構成で形成されている照明パネルとともに使用されうることは理解されるであろう。例えば、本発明のいくつかの実施形態は、単一の面積の広いタイルを備える固体バックライトパネルとともに使用することが可能である。

しかし、特定の実施形態では、照明パネル４０は、複数のアセンブリ３０を備え、それぞれのアセンブリは、それぞれが同じ主波長を有するＬＥＤの４つの独立したストリング２３のアノードおよびカソードに対応する４つのカソードコネクタおよび４つのアノードコネクタを有することができる。例えば、それぞれのバーアセンブリ３０は、赤色ストリング１つ、緑色ストリング２つ、および青色ストリング１つを有し、それぞれバーアセンブリ３０の片側に対応する一対のアノード／カソード接点を持つ。特定の実施形態において、照明パネル４０は、９つのバーアセンブリ３０を備えることができる。したがって、照明パネル４０は、３６個の個別のＬＥＤストリングを備えることができる。

電流ドライバ２２０は、照明パネル４０のＬＥＤストリング２３のそれぞれに対し独立した電流制御を行う。例えば、電流ドライバ２２０は、照明パネル４０内の３６個の個別のＬＥＤストリングに対し独立した電流制御を行うことができる。電流ドライバ２２０は、コントローラ２３０の制御の下で照明パネル４０の３６個の個別のＬＥＤストリングのそれぞれに電流を供給する定電流源となりうる。いくつかの実施形態では、コントローラ２３０は、３６個のＬＥＤストリング２３のドライバ２２０内で３６個の個別の電流供給ブロックのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を行うようにプログラムされうるＭｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．社のＰＩＣ１８Ｆ８７２２などの８ビットマイクロコントローラを使用して実装されうる。

３６個のＬＥＤストリング２３のそれぞれに対するパルス幅情報は、カラーマネジメントユニット２６０からコントローラ２３０によって得られ、これは、いくつかの実施形態において、Ａｇｉｌｅｎｔ ＨＤＪＤ−Ｊ８２２−ＳＣＲ００カラーマネジメントコントローラなどのカラーマネジメントコントローラを備えることができる。

カラーマネジメントユニット２６０は、Ｉ２Ｃ（集積回路間）通信リンク２３５を通じてコントローラ２３０に接続されうる。カラーマネジメントユニット２６０は、Ｉ２Ｃ通信リンク２３５上のスレーブデバイスとして構成されうるが、コントローラ２３０は、リンク２３５上のマスターデバイスとして構成されうる。Ｉ２Ｃ通信リンクは、集積回路デバイス間の通信を行うための低速信号送受信プロトコルを提供する。コントローラ２３０、カラーマネジメントユニット２６０、および通信リンク２３５は、一緒に、照明パネル４０から出力される光を制御するように構成されたフィードバック制御システムを形成することができる。レジスタＲ１〜Ｒ９などは、コントローラ２３０内の内部レジスタに対応し、および／またはコントローラ２３０によってアクセス可能なメモリデバイス（図に示されていない）内のメモリロケーションに対応しうる。

コントローラ２３０は、それぞれのＬＥＤストリング２３の、つまり、３６個のＬＥＤストリング２３を備える照明ユニットのレジスタ、例えばレジスタＲ１〜Ｒ９、Ｇ１Ａ〜Ｇ９Ａ、Ｂ１〜Ｂ９、Ｇ１Ｂ〜Ｇ９Ｂを備えることができ、カラーマネジメントユニット２６０は、少なくとも３６個のレジスタを備えることができる。これらのレジスタはそれぞれ、複数のＬＥＤストリング２３のうちの１つのストリングに対するパルス幅情報を格納するように構成される。レジスタ内の初期値は、初期化／較正プロセスによって決定されうる。しかし、レジスタ値は、ユーザ入力２５０および／または照明パネル４０に結合された１つまたは複数のセンサ２４０Ａ〜Ｃからの入力に基づいて時間の経過とともに変化して適応しうる。

センサ２４０Ａ〜Ｃは、例えば、温度センサ２４０Ａ、１つまたは複数の光センサ２４０Ｂ、および／または１つまたは複数の他のセンサ２４０Ｃを備えることができる。特定の実施形態において、照明パネル４０は、照明パネル内のそれぞれのバーアセンブリ３０について１つの光センサ２４０Ｂを備えることができる。しかし、他の実施形態では、照明パネル内のＬＥＤストリング３０毎に１つの光センサ２４０Ｂが備えられうる。他の実施形態では、照明パネル４０内のそれぞれのタイル１０は、１つまたは複数の光センサ２４０Ｂを備えることができる。

いくつかの実施形態では、光センサ２４０Ｂは、異なる主波長を有する光に優先的に反応するように構成された光感知領域を備えることができる。したがって、異なるＬＥＤストリング２３、例えば、赤色ＬＥＤストリング２３Ａおよび青色ＬＥＤストリング２３Ｃが発生する光の波長は、光センサ２４０Ｂからの個別の出力を生成することができる。いくつかの実施形態では、光センサ２４０Ｂは、可視スペクトルの赤色、緑色、および青色部分内に主波長を有する光を独立して感知するように構成されうる。光センサ２４０Ｂは、フォトダイオードなどの１つまたは複数の感光性デバイスを備えることができる。光センサ２４０Ｂは、例えば、Ａｇｉｌｅｎｔ ＨＤＪＤＳ８３１−ＱＴ３３３三色光センサを備えることができる。

光センサ２４０Ｂからのセンサ出力は、そのような出力をサンプリングし、サンプリングされた値をコントローラ２３０に供給して対応するＬＥＤストリング２３に対しレジスタ値を調節してストリング毎に光出力の変動を補正するように構成されうるカラーマネジメントユニット２６０に供給することができる。いくつかの実施形態では、カラーマネジメントユニット２６０にセンサデータを供給する前にセンサデータを前処理するため１つまたは複数の光センサ２４０Ｂとともに特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）をそれぞれのタイル１０上に備えることができる。さらに、いくつかの実施形態では、コントローラ２３０によってセンサ出力および／またはＡＳＩＣ出力が直接サンプリングされうる。

光センサ２４０Ｂは、代表的なサンプルデータを得るために照明パネル４０内の様々な位置に配置することができる。その代わりに、および／またはそれに加えて、照明パネル４０内に光ファイバーなどの光導波路を設けて、所望の場所から光を集めることができる。その場合、光センサ２４０Ｂは、照明パネル４０の光学的表示領域内に配列されなくてもよく、例えば、照明パネル４０の後側に備えることが可能である。さらに、照明パネル４０の異なる領域から光を集める異なる光導波路から光を光センサ２４０Ｂに切り替えるための光スイッチを備えることができる。したがって、照明パネル４０上の様々な位置から光を順次集めるために単一の光センサ２４０Ｂが使用されうる。

ユーザ入力２５０は、ＬＣＤパネル上の入力制御装置などのユーザ制御装置を使って色温度、明度、色相などの照明パネル４０の属性をユーザ側で選択的に調節できるように構成されうる。

温度センサ２４０Ａは、温度情報をカラーマネジメントユニット２６０および／またはコントローラ２３０に供給し、これにより、ストリング２３内のＬＥＤチップ１６の知られている／予測される明度と温度動作特性との対比結果に基づいてストリング毎におよび／または色毎に照明パネルから出力される光を調節することができる。

したがって、センサ２４０Ａ〜Ｃ、コントローラ２３０、カラーマネジメントユニット２６０、および電流ドライバ２２０は、照明パネル４０を制御するための閉ループフィードバック制御システムを形成する。例えば、フィードバック制御システムは、照明パネル４０の出力を所望の輝度および／またはカラーポイントに維持するために使用されうる。カラーマネジメントユニット２６０は、別の要素として例示されているが、カラーマネジメントユニット２６０の機能は、いくつかの実施形態では、コントローラ２３０などの制御システムの他の要素によって実行されうることは理解されるであろう。

光センサ２４０Ｂの様々な構成が、図６Ａ〜６Ｄに示されている。例えば、図６Ａの実施形態では、照明パネル４０内に単一の光センサ２４０Ｂが備えられる。光センサ２４０Ｂは、照明パネル内の複数のタイル／ストリングから平均した量の受光がなされうる位置に設けることができる。

照明パネル４０の光出力特性に関するより包括的なデータを供給するために、複数の光センサ２４０Ｂが使用できる。例えば、図６Ｂに示されているように、１つのバーアセンブリ３０につき１つの光センサ２４０Ｂを配置できる。その場合、光センサ２４０Ｂは、バーアセンブリ３０の端部に配置され、またそれらの光センサが付随するバーアセンブリ３０から放射される平均した量／組み合わせた量の光の受光がなされるように配列されうる。

図６Ｃに示されているように、光センサ２４０Ｂは、照明パネル４０の光放射領域の周辺内の１つまたは複数の位置に配列されうる。しかし、いくつかの実施形態では、光センサ２４０Ｂは、照明パネル４０の発光領域から離れた場所に配置され、照明パネル４０の発光領域内の様々な位置からの光は、１つまたは複数の光導波路を通してセンサ２４０Ｂに伝送されうる。例えば、図６Ｄに示されているように、照明パネル４０の発光領域内の１つまたは複数の位置２４９からの光は、タイル１０を貫通し、および／またはタイル１０上に広がりうる光ファイバーとすることができる光導波路２４７を介して発光領域から離れる形で伝送される。図６Ｄに例示されている実施形態では、光導波路２４７は、コントローラ２３０および／またはカラーマネジメントユニット２６０から送られてくる制御信号に基づいて光センサ２４０Ｂに接続する特定の導波路２４７を選択する光スイッチ２４５で終端する。しかし、光スイッチ２４５は任意選択であり、また光導波路２４５はそれぞれ、光センサ２４０Ｂで終端しうることは理解されるであろう。さらに他の実施形態では、光導波路２４７は、光スイッチ２４５の代わりに、光導波路２４７で受け取った光を組み合わせ、その組み合わせた光を光センサ２４０Ｂに供給する光結合器で終端しうる。光導波路２４７は、タイル１０上に部分的に広がり、および／またはタイル１０を貫通することができる。例えば、いくつかの実施形態では、光導波路２４７は、パネル４０の背後を回って様々な集光位置に進み、次いでそのような位置でパネルを通過することができる。さらに、光センサ２４０Ｂは、パネルの前側（つまり、照明デバイス１６が取り付けられているパネル４０の側）またはパネル４０および／またはタイル１０および／またはバーアセンブリ３０の裏面に取り付けることができる。

次に図７を参照すると、電流ドライバ２２０は、複数のバードライバ回路３２０Ａ〜３２０Ｄを含むことができることがわかる。照明パネル４０内のバーアセンブリ３０毎に１つのバードライバ回路３２０Ａ〜３２０Ｄが備えられうる。図７に示されている実施形態では、照明パネル４０は、４つのバーアセンブリ３０を備える。しかし、いくつかの実施形態では、照明パネル４０は、９個のバーアセンブリ３０を備えることができ、この場合、電流ドライバ２２０には、９個のバードライバ回路３２０が含まれうる。図８に示されているように、いくつかの実施形態では、それぞれのバードライバ回路３２０は、４つの電流供給回路３４０Ａ〜３４０Ｄ、例えば、対応するバーアセンブリ３０のＬＥＤストリング２３Ａ〜２３Ｄのそれぞれについて１つの電流供給回路３４０Ａ〜３４０Ｄを備えることができる。電流供給回路３４０Ａ〜３４０Ｂの動作は、コントローラ２３０からの制御信号３４２によって制御されうる。

電流供給回路３４０Ａ〜３４０Ｂは、各ストリング１３に対するパルス幅変調信号ＰＷＭが論理ＨＩＧＨである間に対応するＬＥＤストリング１３に電流を供給するように構成されている。したがって、それぞれのタイミングループに関して、ドライバ２２０内のそれぞれの電流供給回路３４０のＰＷＭ入力は、タイミングループの第１のクロックサイクルで論理ＨＩＧＨに設定される。コントローラ２３０内のカウンタがＬＥＤストリング２３に対応するコントローラ２３０のレジスタ内に格納されている値に達したときに、特定の電流供給回路３４０のＰＷＭ入力が論理ＬＯＷに設定され、これにより、対応するＬＥＤストリング２３への電流がオフにされる。したがって、照明パネル４０内のそれぞれのＬＥＤストリング２３は同時にオンにされうるが、これらのストリングは、所定のタイミングループにおいて異なる時刻にオフにすることができ、これにより、そのタイミングループ内でＬＥＤストリングに異なるパルス幅が与えられる。ＬＥＤストリング２３の見かけの明度は、ＬＥＤストリング２３のデューティサイクル、つまり、ＬＥＤストリング２３が電流を供給されているタイミングループの割合にほぼ比例しうる。

ＬＥＤストリング２３は、これがオンにされている期間に実質的に一定の電流の供給を受けることができる。電流信号のパルス幅を操作することにより、オン状態電流を実質的に一定の値に維持しながらＬＥＤストリング２３を通る平均電流を変えることができる。したがって、印加される電流とともに変化しうる、ＬＥＤストリング２３内のＬＥＤ １６の主波長は、ＬＥＤ １６を通る平均電流が変化しているとしても実質的に安定を保つことができる。同様に、ＬＥＤストリング２３によって消費される単位電力当たりの光束は、例えばＬＥＤストリング２３の平均電流が可変電流源を使用して操作されていた場合に比べて、様々な平均電流レベルでさらに一定の値を保つことができる。しかし、他の実施形態では、励起中に実質的に一定の電流がＬＥＤストリング２３に供給されない場合がある。

特定のＬＥＤストリングに対応するコントローラ２３０のレジスタ内に格納されている値は、通信リンク２３５上でカラーマネジメントユニット２６０から受け取った値に基づくものとすることができる。その代わりに、および／またはそれに加えて、レジスタ値は、コントローラ２３０によってセンサ２４０から直接サンプリングされた値および／または電圧レベルに基づくものとすることができる。

いくつかの実施形態では、カラーマネジメントユニット２６０は、コントローラ２３０によってタイミングループ内のサイクルの数に基づいてレジスタ値に変換されうる、デューティサイクルに対応する値（つまり、０から１００までの範囲の値）を供給することができる。例えば、カラーマネジメントユニット２６０は、通信リンク２３５介してコントローラ２３０に対し特定のＬＥＤストリング２３が５０％のデューティサイクルを持つべきであることを指示する。タイミングループが、１０，０００クロックサイクルを含み、したがってコントローラがそれぞれのクロックサイクルでカウンタをインクリメントすると仮定すると、コントローラ２３０は、注目するＬＥＤストリングに対応するレジスタ内に値５０００を格納することができる。したがって、特定のタイミングループにおいて、カウンタは、ループの先頭でゼロにリセットされ、ＬＥＤストリング２３は、適切なＰＷＭ信号をＬＥＤストリング２３で使用される電流供給回路３４０に送ることによりオンにされる。カウンタが値５０００までカウントされると、電流供給回路３４０のＰＷＭ信号はリセットされ、これによりＬＥＤストリングがオフになる。

いくつかの実施形態では、ＰＷＭ信号のパルス繰り返し周波数（つまり、パルス繰り返し数）は、６０Ｈｚを超えることがある。特定の実施形態では、ＰＷＭの周期は、２００Ｈｚ以上のＰＷＭパルス繰り返し周波数全体について、５ｍｓ以下とすることができる。カウンタを単一のタイミングループで１００回だけインクリメントできるように、ループ内に遅延を入れるとよい。したがって、与えられたＬＥＤストリング２３に対するレジスタ値は、ＬＥＤストリング２３に対するデューティサイクルに直接対応しうる。しかし、ＬＥＤストリング２３の明度が適切に制御されるとすれば、適切な任意のカウントプロセスを使用できる。

コントローラ２３０のレジスタ値を時々更新して、変化するセンサ値に対応するようにできる。いくつかの実施形態では、更新されたレジスタ値は、１秒間に数回、カラーマネジメントユニット２６０から取得できる。

さらに、コントローラ２３０によってカラーマネジメントユニット２６０から読み出されたデータのフィルタ処理を行って、所定のサイクルで生じる変化の量を制限するようにできる。例えば、変化した値がカラーマネジメントユニット２６０から読み出されたときに、誤差値の計算およびスケーリングを行って、従来のＰＩＤ（比例−積分−微分）フィードバックコントローラの場合のように、比例制御（「Ｐ」）を行うことができる。さらに、誤差信号は、ＰＩＤフィードバックループの場合のように積分および／または微分を使用する方法でスケーリングされうる。変化した値のフィルタリングおよび／またはスケーリングは、カラーマネジメントユニット２６０および／またはコントローラ２３０で実行できる。いくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２００の較正は、例えば、光センサ２４０Ｂからの信号を使用して、ディスプレイシステムそれ自体によって実行されうる（つまり、自己較正）。しかし、本発明のいくつかの実施形態では、ディスプレイシステム２００の較正は、外部較正システムによって実行できる。

ディスプレイシステム２００の自己較正のいくつかの態様は、図９に例示されている。いくつかの実施形態では、コントローラ２３０は、周辺光の尺度（例えば、暗信号値）を取得するために照明パネル４０が一瞬暗くなる状態のときに（つまり、ユニット内の光源すべてが瞬間的にオフにされる状態のときに）カラーマネジメントユニット２６０に光センサ２４０Ｂのサンプリングを行わせることができる。コントローラ２３０は、さらに、ディスプレイの点灯時間間隔においてその時間間隔の少なくとも一部分の時間間隔でカラーマネジメントユニット２６０に光センサ２４０Ｂのサンプリングを行わせてディスプレイの明度の尺度（例えば、光信号値）を取得することができる。例えば、コントローラ２３０は、カラーマネジメントユニット２６０に、タイミングループ全体にわたってとった平均を表す値を光センサから取得させることが可能である。

より具体的には、図９を参照すると、照明パネル４０内のすべてのＬＥＤストリングはオフにされ（ブロック９１０）、光センサ２４０Ｂの出力のサンプリングが行われ、暗信号値が取得される（ブロック９２０）。次いで、ＬＥＤストリングが通電され（ブロック９３０）、光信号値を取得するためにパルス期間全体にわたってディスプレイ出力が積分され、サンプリングされる（ブロック９４０）。次いで、暗信号値および／または光信号値に基づいて照明パネル４０の出力の調節が行われる（ブロック９５０）。いくつかの実施形態では、図９の動作は、試験プロセスの一環として、および／または照明パネル４０の通常使用時に実行されうる。そのようなものとして、図９の動作は、定期的に、周辺光の変化を検出したことに対する応答として、および／またはパネル４０がオンにされたときに実行されうる。

照明パネル４０の明度は、周辺光の差を勘案するように調節できる。例えば、周辺光のレベルが高い状況では、コントラスト比を実質的に一定に維持するために、正のフィードバック信号を介して照明パネル４０の明度を上げるとよい。周辺光のレベルが低い他の状況では、低い明度でも十分なコントラスト比を維持することができるため、負のフィードバック信号によってディスプレイの明度を下げることができる。

上で説明されているように、照明パネル４０の明度は、照明パネル４０内のＬＥＤストリング２３の１つまたは複数（またはすべて）について電流パルスのパルス幅を調節することにより調節されうる。いくつかの実施形態では、パルス幅は、感知されたディスプレイの明度と感知された周辺明度との差に基づいて調節されうる。他の実施形態では、パルス幅は、感知されたディスプレイの明度（光信号値）と感知された周辺明度（暗信号値）との比に基づいて調節されうる。

したがって、いくつかの実施形態では、照明パネル４０、光センサ２４０Ｂ、カラーマネジメントユニット２６０、およびコントローラ２３０によって形成されるフィードバックループは、周囲照明と無関係に照明パネル４０の平均明度を維持する傾向を有するものとすることができる。他の実施形態では、フィードバックループは、照明パネル４０の平均明度と周囲照明のレベルとの間の所望の関係を維持するように構成されうる。

いくつかの実施形態では、フィードバックループは、デジタルインクリメンタルロジック回路を使用することができる。フィードバックループのデジタルインクリメントロジック回路では、デューティサイクル値などの値のリストを含むルックアップテーブルのインデックスを参照することができる。

照明パネル内の同じ色のＬＥＤストリングは、同じパルス幅で駆動される必要はない。例えば、バックライトパネル４０は、複数の赤色ＬＥＤストリング２３を備えることができ、それぞれのストリングは、異なるパルス幅で駆動され、その結果、異なる平均電流レベルが生じうる。そこで、本発明のいくつかの実施形態では、通電されたときに第１の主波長を有する狭帯域光学的放射線を放射する複数のＬＥＤチップ１６を中に収めた第１および第２のＬＥＤストリング２３、ならびに第１の主波長と異なる第２の主波長を有する狭帯域光学的放射線を放射する複数のＬＥＤチップ１６を含む第３および第４のＬＥＤストリング２３を備える、ＬＣＤバックライトなどの照明パネル用の閉ループデジタル制御システムを実現する。

いくつかの実施形態では、第１および第２のＬＥＤストリング２３は、互いにそれでも実質的に同じであるオン状態電流で駆動されるのとは異なる平均電流レベルに維持される。同様に、第３および第４のＬＥＤストリングは、互いにそれでも実質的に同じであるオン状態電流で駆動されるのとは異なる平均電流レベルに維持される。

第１および第２のＬＥＤストリング２３のオン状態電流は、第３および第４のＬＥＤストリングのオン状態電流と異なっていてもよい。例えば、赤色ＬＥＤストリング２３を駆動するために使用されるオン状態電流は、緑色および／または青色のＬＥＤストリングを駆動するために使用されるオン状態電流と異なっていてもよい。ストリング２３の平均電流は、ストリング２３を通る電流のパルス幅に比例する。第１および第２のＬＥＤストリング２３の間の平均電流の比は、比較的一定に維持され、および／または第３および第４のＬＥＤストリング２３の間の平均電流の比も、比較的一定に維持されうる。さらに、第３および第４のＬＥＤストリング２３の間の平均電流と比較した第１および第２のＬＥＤストリング２３の間の平均電流の比は、所望のディスプレイのホワイトポイントを維持するために閉ループ制御の一部として変化することが許されるものとすることができる。

いくつかの実施形態では、所定のＬＥＤストリング２３に供給されるオン状態電流レベルは、コントローラ２３０からのコマンドに対する応答として電流供給回路３４０によって調節されうる。その場合、特定のＬＥＤストリングは、特定のＬＥＤストリング２３の主波長を調節するように選択されたオン状態電流レベルに駆動されうる。例えば、主波長のチップ間変動のため、特定のＬＥＤストリング２３が、照明パネル４０内で同じ色の他のＬＥＤストリング２３の平均主波長より高い平均主波長を有することがある。その場合、少し高いオン状態電流でより高い波長のＬＥＤストリングを駆動することが可能になり、これにより、ＬＥＤストリング２３の主波長が下がり、より短い波長のＬＥＤストリング２３の主波長との一致度が高まるようにできる。

いくつかの実施形態では、ＬＥＤストリング２３のうちのそれぞれのストリングの初期オン状態駆動電流は、ＬＥＤストリングのうちのそれぞれのストリングが個別に通電され、それぞれのストリングから出力される光が検出される較正プロセスによって較正されうる。それぞれのストリングの主波長が測定され、それぞれのＬＥＤストリングについて適切な駆動電流が計算され、これにより、必要に応じて主波長を調節することができる。例えば、特定の色のＬＥＤストリング２３のうちのそれぞれのストリングの主波長が測定され、特定の色に対する主波長の分散が計算されうる。この色に対する主波長の分散が、所定の閾値より大きい場合、または特定のＬＥＤストリング２３の主波長が、ＬＥＤストリング２３の平均主波長より、所定の数の標準偏差だけ高いか、または低い場合、主波長の分散が小さくなるように、ＬＥＤストリング２３のうちの１つまたは複数のストリングのオン状態駆動電流を調節することができる。この較正プロセスは、１回だけ、繰り返して、定期的に、および／または何らかの測定された変化があったことに対する応答として実行されうる。ストリング毎の主波長の差を補正／考慮するために、他の方法／アルゴリズムを使用することができる。

図１０を参照すると、外部較正システム４００を照明システム２００に結合して、較正システム４００が照明システム２００を較正するために照明システム２００のいくつかの動作を制御できるようにすることが可能であることがわかる。例えば、較正システム２００は、照明システム２００によって出力される光を測定するために所望のデューティサイクルで所望の時間の間、照明システム２００に１つまたは複数のＬＥＤストリング２３の選択的光照射を行わせることができる。

図１１を参照すると、較正システム４００は、照明システム２００に結合され、照明システム２００とともに較正システム４００の他の要素のいくつかの動作を制御するように構成されている較正コントローラ４１０を備えることができることがわかる。較正システム４００は、さらに、ＸＹポジショナー４３０が取り付けられるスタンド４２０、およびＸＹポジショナー上に取り付けられた分光計または比色計４４０を備える。較正される照明パネルに関して所望の配置で比色計４４０を位置決めするために、比色計４４０を二次元内で（例えば、水平方向と垂直方向に）移動するようにＸＹポジショナー４３０が構成される。ＸＹ位置決めシステム４３０は、Ｔｅｃｈｎｏ，Ｉｎｃ．社製の線形位置決めシステムを備えることができる。比色計４４０としては、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃ．社のＰＲ−６５０ ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ（登録商標）比色計が挙げられる。

図１２を参照すると、比色計４４０およびＸＹ位置決めシステム４３０は、外部光がエンクロージャ４５０内に入るのを低減／阻止するために垂直の黒色の細い布きれで包める入口４５５を備える暗くしたエンクロージャ４５０内に配置されうることがわかる。コンベヤー４６０は、エンクロージャ４５０の外側から入口４５５を通ってエンクロージャ４５０の内側に入る。照明システム２００の照明パネル４０は、コンベヤー４６０によってパレット４７０に載せられエンクロージャ４５０内に運ばれるが、そこで、比色計４４０は、較正コントローラ４１０からのコマンドに対する応答として照明パネル４０によって出力される光を測定することができる。したがって、比色計４４０は、照明パネル４０の周の様々な位置に配置され、様々な位置で照明パネル４０によって出力される光の輝度および／または色を測定することができる。

図１３、１４Ａ〜Ｂ、および１５は、バー３０および／またはタイル１０などの、Ｍ個のセグメントを有する照明パネル４０を較正することに付随する本発明のいくつかの実施形態によるさらなる動作を例示している。図１３、１４Ａ〜Ｂ、および１５を参照しつつ本明細書で説明されているように、照明パネル４０のセグメントは、それぞれがタイル１０のグループを含みうるバー３０を指している。照明パネル４０は、Ｎ個の異なる位置からバー３０によって出力される光を測定することにより較正されうる。いくつかの実施形態では、バー３０の個数は、９（つまり、Ｍ＝９）とすることができ、および／または測定位置の数Ｎは、３とすることができる。

次に、図１３を参照すると、照明パネル４０の較正は、バー３０が異なる色の光を同時に放射するようにバー３０上の異なる色のＬＥＤストリング２３を励起する操作を含みうる（ブロック１３１０）。より具体的には、バー３０は、赤色光、緑色光、および青色光を同時に放射するように励起され、その結果の組合せが、照明パネル４０によって出力される。組合せ光出力が、較正される照明パネル４０に関して１つまたは複数の測定位置で測定され、これにより、例えば、比色計４４０を使用して、照明パネルの総放射データを取得する（ブロック１３２０）。より具体的には、照明パネル４０のスペクトル分布全体（本明細書では「白色」スペクトル分布とも言う）は、異なる色のＬＥＤストリング２３が励起されたときに組合せ光出力の測定結果に基づいて得られる。光のそれぞれの色に対する個別の放射データは、これにより、例えば、以下さらに詳しく説明される外挿法を使用して、組合せ光出力に対する総放射データに基づいて決定される（ブロック１３３０）。

図１４Ａは、赤色光、緑色光、および青色光を同時に放射するように異なる色のＬＥＤストリング２３が励起された場合、照明パネル４０の組合せ光出力の測定結果に基づいて得られるスペクトル分布１４００全体の例を示すグラフである。図１４Ａに示されているように、スペクトル分布１４００全体は、それぞれ青色光、緑色光、および赤色光に対応する波長帯内に局所的ピークＢ０、Ｇ０、およびＲ０を含む。スペクトル分布１４００全体を構成する光の３つの色のそれぞれは、比較的狭帯域なので、スペクトル分布１４００全体から個別の青色、緑色、および赤色の放射データを導出することができる。より具体的には、較正システム４００によってデジタル方式でスペクトル分布１４００全体を分析し、図１４Ｂに示されているように、照明パネル４０によって出力される青色光、緑色光、および赤色光にそれぞれ対応する３つの個別のスペクトル分布１４１０、１４２０、および１４３０を生成することができる。例えば、個別の分布１４１０、１４２０、および１４３０は、多項式型外挿法などの外挿法（本明細書では「カーブフィッティング」とも言う）を使用して、スペクトル分布１４００全体および赤色光、緑色光、および青色光に対する予想スペクトル分布に基づいて生成されうる。次いで、個別のスペクトル分布１４１０、１４２０、および１４３０から、測定位置における個別の色に関する情報（輝度および／または色度など）を算出することができる。

それぞれの色に対する個別の放射データを決定するための操作がさらに図１５に例示されている。図１５に示されているように、局所的ピーク波長λ_B0、λ_G0、およびλ_R0は、スペクトル分布１４００全体に基づいて青色光、緑色光、および赤色光に対応する波長帯のそれぞれについて決定される（ブロック１５１０）。本明細書で使用されているように、局所的ピーク波長とは、与えられた波長帯内にスペクトル分布全体のピーク放射輝度が生じる波長のことである。局所的ピーク波長および相対的スペクトル放射輝度に基づいて、それぞれの色について個別のスペクトル分布に外挿法を適用する際に使用される開始点が決定される（ブロック１５２０）。例えば、開始点は、それぞれの局所的ピーク波長に対するピーク放射輝度値のパーセンテージに対応する波長に基づきうる。より具体的には、開始点は、ピーク放射輝度値の約３０％に対応するスペクトル分布１４００全体にそった波長に基づきうる。例えば、図１４Ａに示されているように、開始点Ｂ１、Ｇ１、Ｇ２、およびＲ１は、スペクトル分布１４００全体にそって局所的ピーク値Ｂ０、Ｇ０、およびＲ０の下約３０％の点のところに例示されている。

それぞれの色に対する個別のスペクトル分布は、１つまたは複数の外挿法アルゴリズムを使用して各開始点に基づいて計算される（ブロック１５３０）。例えば、スペクトル分布１４００全体の局所的ピークＢ０、Ｇ０、およびＲ０のうちの隣接するものの間の波長帯について、それぞれの色に対する個別のスペクトル分布の一部分を外挿することができる。それぞれの色ｉ＝Ｒ、Ｇ、Ｂに対する個別のスペクトル分布を生成するために使用される外挿法アルゴリズムは、三次多項式カーブフィッティングアルゴリズム
ｙ_i＝［ａ（λ−Δλ_i）³＋ｂ（λ−Δλ_i）²＋ｃ（λ−Δλ_i）＋ｄ］＊Ｐ／１００ （１）
とすることができ、式中、Ｐはそれぞれの色に対する局所的ピーク放射輝度値であり、λは波長であり、Δλは開始点Ｂ１、Ｇ１、Ｇ２、およびＲ１における波長に関する波長の変化であり、ａ、ｂ、ｃ、およびｄは係数値である。対応する開始点ｊ＝Ｂ１、Ｇ１、Ｇ２、およびＲ１の波長λ_jに関するそれぞれの色ｉ＝Ｒ、Ｇ、Ｂに対する波長の変化Δλ_iは、以下のように計算される。
ｐ＝（３ａｃ−ｂ²）／（（３ａ²） （２ａ）
ｑ＝（２ｂ³−９ａｂｃ＋２７ａ²ｄ）／（２７ａ³） （２ｂ）
Δ＝（ｑ²）／４＋（ｐ³）／２７ （２ｃ）
ｚ１＝｛［−（ｑ／２）＋ｓｑｒｔ（Δ）］^1/3＋［−（ｑ／２）−ｓｑｒｔ（Δ）］^1/3｝^1/3 （２ｄ）
ｘ１＝ｚ１−ｂ／（３ａ） （２ｅ）
Δλ_j＝ｘ１−λ_j （２ｆ）

したがって、スペクトル分布１４００全体を使用して、青色光Ｐ_Bfit（λ）のスペクトル分布を導出することができる。より具体的には、局所的ピークＢ０に対応する波長λ_B0および放射輝度Ｐ_B0が決定され、ピーク放射輝度Ｐ_B0より約３０％低いが、ピーク波長λ_B0より大きい波長λ_B1を有する点Ｂ１が、外挿法アルゴリズムの開始点として選択される。開始点Ｂ１に関する波長の変化Δλ_Bは、上述のように（式２ａ〜２ｆを使用して）計算され、Ｐ_Bfit（λ）の値は、約３８０ｎｍから約７８０ｎｍの範囲にわたる波長λについて上述の三次多項式カーブフィッティングアルゴルズムｙ_Bを使用して計算される。より具体的には、λ_B1より大きな波長λおよびゼロ以上のｙ_Bの値について、Ｐ_Bfit（λ）の値はｙ_Bの値に対応する。しかし、スペクトル分布１４００全体のうちのこの部分における光の大半が青色ＬＥＤストリング２３によって放射される光に対応するので、λ_B1以下の波長については、Ｐ_Bfit（λ）の値は、スペクトル分布１４００全体の値に対応する。

スペクトル分布１４００全体を使用して、赤色光Ｐ_Rfit（λ）のスペクトル分布を同様に導出することができる。より具体的には、局所的ピークＲ０に対応する波長λ_R0および放射輝度Ｐ_R0が決定され、ピーク放射輝度Ｐ_R0より約３０％低いが、ピーク波長λ_R0より大きい波長λ_R1を有する点Ｒ１が、外挿法アルゴリズムの開始点として選択される。開始点Ｒ１に関する波長の変化Δλ_Rは、上述のように（式２ａ〜２ｆを使用して）計算され、Ｐ_Rfit（λ）の値は、約３８０ｎｍから約７８０ｎｍの範囲にわたる波長λについて上述の三次多項式カーブフィッティングアルゴルズムｙ_Rを使用して計算される。より具体的には、λ_R1より小さな波長λおよびゼロ以上のｙ_Rの値について、Ｐ_Rfit（λ）の値はｙ_Rの値に対応する。しかし、スペクトル分布１４００全体のうちのこの部分における光の大半が赤色ＬＥＤストリング２３によって放射される光に対応するので、λ_R1以上の波長については、Ｐ_Rfit（λ）の値は、スペクトル分布１４００全体の値に対応する。

スペクトル分布１４００全体を使用して、緑色光Ｐ_Gfit（λ）のスペクトル分布も導出することができる。より具体的には、局所的ピークＧ０に対応する波長λ_G0および放射輝度Ｐ_G0が決定され、ピーク放射輝度Ｐ_G0より約３０％低い点Ｇ１およびＧ２が、外挿法アルゴリズムの開始点として選択される。点Ｇ１は、ピーク放射輝度Ｐ_G0より約３０％低く、ピーク波長λ_G0より小さい波長λ_G1を有する。点Ｇ２も、ピーク放射輝度Ｐ_G0より約３０％低く、ピーク波長λ_G0より大きい波長λ_G2を有する。したがって、開始点Ｇ１に関する波長の変化Δλ_G1および開始点Ｇ２に関する波長の変化Δλ_G2は、上述のように（式２ａ〜２ｆを使用して）計算され、Ｐ_Gfit（λ）の値は、約３８０ｎｍから約７８０ｎｍの範囲にわたる波長λについて三次多項式カーブフィッティングアルゴルズムｙ_G1およびｙ_G2を使用して計算される。より具体的には、λ_G1より小さな波長λおよびゼロ以上のｙ_G1の値について、Ｐ_Gfit（λ）の値はｙ_G1の値に対応する。同様に、λ_G2より大きな波長λおよびゼロ以上のｙ_G2の値について、Ｐ_Gfit（λ）の値はｙ_G2の値に対応する。しかし、スペクトル分布１４００全体のうちのこの部分における光の大半が緑色ＬＥＤストリング２３によって放射される光に対応するので、λ_G1とλ_G2の間の波長λについては、Ｐ_Rfit（λ）の値は、点Ｇ１とＧ２との間のスペクトル分布１４００全体の値に対応する。

したがって、光の３色のそれぞれに対する個別の放射データは、それぞれの測定位置における組合せ光出力の単一の測定結果から導出できる。それとは対照的に、照明パネルを較正する他の方法は、赤色、緑色、および青色のＬＥＤストリング２３を順次通電することと、測定位置毎に個別の測定を３回行うことを伴い、これは大量生産では極端に時間のかかる作業になりうる。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、較正プロセスに要する時間を著しく節約することができる。さらに、以下でさらに詳しく説明されるように、それぞれの色に対する個別の放射データを使用してＬＥＤストリング２３のデューティサイクルを調節することができる。

図１６、１７、および１８Ａ〜Ｂは、バー３０などの、Ｍ個のセグメントを有する照明パネル４０を較正することに付随する本発明のいくつかの実施形態によるさらなる動作を例示している流れ図である。図１６を参照すると、照明パネル４０の較正は、バー３０上のＬＥＤストリング２３のデューティサイクルを調節してそれぞれのバー３０に対する最大色彩輝度変動を第１の閾値変動よりも低くすることと（ブロック１６１０）、ＬＥＤストリング２３のデューティサイクルを調節して照明パネルの中心に対する最大輝度変動を第２の閾値よりも低くすること（ブロック１６２０）を含みうる。

バー３０のデューティサイクルを調節して、それぞれのバーの最大色彩輝度変動を下げることが、図１７に例示されている。そこに示されているように、すべてのバーの輝度は、最大デューティサイクルで測定される（ブロック１７１０）。つまり、それぞれのバー３０の赤色、青色、および緑色のＬＥＤは、１００％のデューティサイクルで同時に通電され、バー毎にＮ回の測定が行われる。この測定は、それぞれのバーｍ０［１．．Ｍ］の総または全輝度の測定および／またはそれぞれの測定位置ｎ０［１．．Ｎ］を含むことができる。ＣＩＥ色度（ｘ，ｙ）も、バー／位置毎に測定されうる。測定は、例えば、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃ．社のＰＲ−６５０ ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ（登録商標）比色計を使用して実行することができ、これは、輝度、ＣＩＥ色度（１９３１ｘｙおよび１９７６ｕ’ｖ’）、および／または相関色温度の直接的測定を行うために使用できる。それぞれの色に対する個々の輝度は、図１３〜１５を参照しつつ上で説明されているように測定された全輝度Ｙに基づいて個別の輝度データを計算することによりそれぞれの測定位置で測定された全輝度Ｙから決定できる。

次に、色毎に公称輝度比を計算する（ブロック１７２０）。公称輝度比を計算するために、それぞれの色に対する全輝度値Ｙ_R,total、Ｙ_G,total、およびＹ_B,totalを、

のように計算する。

次いで、以下のように、それぞれの色について公称ＲＧＢ輝度比を、１つの色の全輝度とすべての色の全輝度との比として計算できる。
Ｙ_R｜_ratio＝Ｙ_R,total／（Ｙ_R,total＋Ｙ_G,total＋Ｙ_B,total） （４ａ）
Ｙ_G｜_ratio＝Ｙ_G,total／（Ｙ_R,total＋Ｙ_G,total＋Ｙ_B,total） （４ｂ）
Ｙ_B｜_ratio＝Ｙ_B,total／（Ｙ_R,total＋Ｙ_G,total＋Ｙ_B,total） （４ｃ）

次に、以下のように、それぞれのバーについて、色毎に輝度比を計算する（ブロック１７３０）。最初に、

のようにそれぞれのバーについて全輝度を計算する。次いで、以下のように、それぞれの色に対する輝度比を、バーによって放射される１つの色の全輝度とバーによって放射されるすべての色の全輝度との比として計算する。
Ｙ_Rm｜_ratio＝Ｙ_Rm,total／（Ｙ_Rm,total＋Ｙ_Gm,total＋Ｙ_Bm,total） （６ａ）
Ｙ_Gm｜_ratio＝Ｙ_Gm,total／（Ｙ_Rm,total＋Ｙ_Gm,total＋Ｙ_Bm,total） （６ｂ）
Ｙ_Bm｜_ratio＝Ｙ_Bm,total／（Ｙ_Rm,total＋Ｙ_Gm,total＋Ｙ_Bm,total） （６ｃ）

次いで、以下のように、それぞれの色およびそれぞれのバーに対する公称輝度比からの変動を計算することにより、それぞれのバーに対する公称輝度比からの最大の変動を求めることができる（ブロック１７４０）。
ΔＹ_Rm｜_ratio＝（Ｙ_Rm｜_ratio−Ｙ_R｜_ratio）／Ｙ_R｜_ratio （７ａ）
ΔＹ_Gm｜_ratio＝（Ｙ_Gm｜_ratio−Ｙ_G｜_ratio）／Ｙ_G｜_ratio （７ｂ）
ΔＹ_Bm｜_ratio＝（Ｙ_Bm｜_ratio−Ｙ_B｜_ratio）／Ｙ_B｜_ratio （７ｃ）
次いで、以下のように、それぞれのバーについて、公称輝度比からの最大変動を求めることができる。
ΔＹ_m｜_ratio,max＝ｍａｘ（ΔＹ_Rm｜_ratio，ΔＹ_Gm｜_ratio，ΔＹ_Bm｜_ratio） （８）

ブロック１７５０で、バーに対する公称輝度比からの最大変動が第１の閾値ＴＨＲＥＳＨ１より大きいと判定された場合、そのバーの色のデューティサイクルは、公称輝度比からの最大変動が第１の閾値ＴＨＲＥＳＨ１より低くなるように調節される（ブロック１７６０）。第１の閾値ＴＨＲＥＳＨ１は、１％未満とすることができる。例えば、第１の閾値ＴＨＲＥＳＨ１は、いくつかの実施形態では０．４％とすることができる。

バーの色のデューティサイクルを、式
ΔＹ_Km｜_ratio,min＝ｍｉｎ（ΔＹ_Rm｜_ratio，ΔＹ_Gm｜_ratio，ΔＹ_Bm｜_ratio） （９）
により、最低相対輝度を持つ色を最初に選択することで調節できるが、ただし式中、Ｋ＝Ｒ、Ｇ、またはＢであり、色Ｋは最低相対輝度を有する。次いで、色の一様性を与えるために、それぞれの色に対するデューティサイクル係数を、式
Ｃ_Km＝Ｙ_Km｜_ratio／Ｙ_K｜_ratio （１０）
により、それぞれのバーについて計算するが、ただし式中、Ｋ＝Ｒ、Ｇ、またはＢであり、色Ｋは最低相対輝度を有する。

次いで、以下のように、それぞれの色に対するデューティサイクル（ＤＣ）を調節する。
ＤＣ_Rm＝Ｃ_Km＊Ｙ_R｜_ratio／Ｙ_Rm｜_ratio （１１ａ）
ＤＣ_Gm＝Ｃ_Km＊Ｙ_G｜_ratio／Ｙ_Gm｜_ratio （１１ｂ）
ＤＣ_Bm＝Ｃ_Km＊Ｙ_B｜_ratio／Ｙ_Bm｜_ratio （１１ｃ）

次に図１８Ａを参照すると、較正プロセスは、ディスプレイの中心点に対する輝度変動を決定することにより継続することがわかる（ブロック１８７０Ａ）。最初に、それぞれのバー／色／測定点に対するカラーバランス（デューティサイクル調節）の後の輝度を以下のように計算する。
Ｙ_Rmn’＝ＤＣ_Rm＊Ｙ_Rmn （１２ａ）
Ｙ_Gmn’＝ＤＣ_Rm＊Ｙ_Gmn （１２ｂ）
Ｙ_Bmn’＝ＤＣ_Rm＊Ｙ_Bmn （１２ｃ）

次いで、位置毎にＲＧＢ混合輝度を、Ｍ個のバー（ｍ０［１．．Ｍ］）およびＮ個の測定位置（ｎ０［１．．Ｎ］）について式
Ｙ_mn’＝Ｙ_Rmn’＋Ｙ_Gmn’＋Ｙ_Bmn’ （１３）
により計算する。

Ｍ＝９およびＮ＝３と仮定し、中心輝度平均値を、式
Ｙ_center＝（Ｙ₅₂’＋Ｙ₇₂’＋Ｙ₃₂’）／３ （１４）
により計算することができる。

次いで、それぞれのバー／測定位置について、中心輝度平均値に対する輝度変動を、式
ΔＹ_mn＝［Ｙ_mn’−ｍａｘ（Ｙ_mn’）］／Ｙ_center （１５）
により計算することができる。

次いで、中心輝度に対する最大変動をブロック１８８０Ａで第２の閾値ＴＨＲＥＳＨ２と比較するが、これは例えば１０％とすることができる。中心輝度に対する最大変動が第２の閾値ＴＨＲＥＳＨ２を超える場合、再びデューティサイクルを調節して最大変動を中心輝度まで下げる（ブロック１８９０Ａ）。最初に、
Ｃ_m＝［１−ｍｉｎ（ΔＹ_m1，．．．，ΔＹ_mn）］／１．１ （１６）
のようにそれぞれのバーについて一様性係数を計算する。

次いで、以下のように新しいデューティサイクルを計算する。
ＤＣ_Rm’＝Ｃ_m＊ＤＣ_Rm （１７ａ）
ＤＣ_Gm’＝Ｃ_m＊ＤＣ_Gm （１７ｂ）
ＤＣ_Bm’＝Ｃ_m＊ＤＣ_Bm （１７ｃ）

すべてのバー／色の最大デューティサイクルを、式
ＤＣ_max＝ｍａｘ（ＤＣ_Km’） （１８）
に従って決定するが、ただし式中、Ｋ＝Ｒ、Ｇ、またはＢであり、ｍ０［１．．Ｍ］である。

次いで、以下のように、最大デューティサイクルが１００％となるようにデューティサイクルを再正規化することができる。
ＤＣ_Rm”＝ＤＣ_Rm’／ＤＣ_max （１９ａ）
ＤＣ_Gm”＝ＤＣ_Gm’／ＤＣ_max （１９ｂ）
ＤＣ_Bm”＝ＤＣ_Bm’／ＤＣ_max （１９ｃ）

図１８Ｂに例示されている本発明のいくつかの実施形態では、中心輝度に対する輝度変動を調節する際に、それぞれの色に対する最大デューティサイクルが決定され、バー／色のデューティサイクルは、それぞれの色に対する最大デューティサイクルに正規化される。つまり、赤色ストリングのデューティサイクルは、赤色ストリングの最大デューティサイクルに正規化され、青色ストリングのデューティサイクルは、青色ストリングの最大デューティサイクルに正規化され、というように続く。

次に図１８Ｂを参照すると、そこでは、ディスプレイの中心点に対する輝度変動が決定される（ブロック１８７０Ｂ）。最初に、それぞれのバー／色／測定点に対するカラーバランス（デューティサイクル調節）の後の輝度を以下のように計算する。
Ｙ_Rmn’＝ＤＣ_Rm＊Ｙ_Rmn （２０ａ）
Ｙ_Gmn’＝ＤＣ_Gm＊Ｙ_Gmn （２０ｂ）
Ｙ_Bmn’＝ＤＣ_Bm＊Ｙ_Bmn （２０ｃ）

次いで、位置毎にＲＧＢ混合輝度を、Ｍ個のバー（ｍ０［１．．Ｍ］）およびＮ個の測定位置（ｎ０［１．．Ｎ］）について式
Ｙ_mn’＝Ｙ_Rmn’＋Ｙ_Gmn’＋Ｙ_Bmn’ （２１）
により計算する。

Ｍ＝９およびＮ＝３と仮定し、中心輝度平均値を、式
Ｙ_center＝（Ｙ₅₂’＋Ｙ₇₂’＋Ｙ₃₂’）／３ （２２）
により計算することができる。

次いで、それぞれのバー／測定位置について、中心輝度平均値に対する輝度変動を、式
ΔＹ_mn＝［Ｙ_mn’−ｍａｘ（Ｙ_mn’）］／Ｙ_center （２３）
により計算することができる。

次いで、中心輝度に対する最大変動をブロック１８８０Ｂで第２の閾値ＴＨＲＥＳＨ２と比較するが、これは例えば１０％とすることができる。中心輝度に対する最大変動が第２の閾値ＴＨＲＥＳＨ２を超える場合、再びデューティサイクルを調節して最大変動を中心輝度まで下げる（ブロック１８９０Ｂ）。最初に、
Ｃ_m＝［１−ｍｉｎ（ΔＹ_m1，．．．，ΔＹ_mn）］／１．１ （２４）
のようにそれぞれのバーについて一様性係数を計算する。

次いで、以下のように新しいデューティサイクルを計算する。
ＤＣ_Rm’＝Ｃ_m＊ＤＣ_Rm （２５ａ）
ＤＣ_Gm’＝Ｃ_m＊ＤＣ_Gm （２５ｂ）
ＤＣ_Bm’＝Ｃ_m＊ＤＣ_Bm （２５ｃ）

次いで、それぞれの色に対するすべてのバーの最大デューティサイクルを、式
ＤＣ_Rmax＝ｍａｘ（ＤＣ_Rm’） （２６ａ）
ＤＣ_Gmax＝ｍａｘ（ＤＣ_Gm’） （２６ｂ）
ＤＣ_Bmax＝ｍａｘ（ＤＣ_Bm’） （２６ｃ）
に従って決定するが、ただし式中、ｍ０［１．．Ｍ］である。

次いで、以下のように、最大デューティサイクルが１００％となるようにデューティサイクルを再正規化することができる。
ＤＣ_Rm”＝ＤＣ_Rm’／ＤＣ_Rmax （２７ａ）
ＤＣ_Gm”＝ＤＣ_Gm’／ＤＣ_Gmax （２７ｂ）
ＤＣ_Bm”＝ＤＣ_Bm’／ＤＣ_Bmax （２７ｃ）

図面および明細書では、本発明のいくつかの典型的な実施形態が開示されており、また特定の用語が使用されているが、それらは、汎用的な、記述的な意味に限り、また制限することを目的とせず、請求項で規定されている本発明の範囲内で使用される。

Claims (25)

1. 各セグメントが、各デューティサイクルを有するパルス幅変調制御信号に対する応答として第１の色の光および第２の色の光を放射するように構成されている複数のセグメントを備える照明パネルを較正する方法であって、
   前記第１の色の光および前記第２の色の光を同時に放射するように前記複数のセグメントを励起することと、
   測定位置において前記複数のセグメントに対する組合せ光出力を測定して総放射データを取得することと、
   前記第１の色の光および前記第２の色の光に対する個別の放射データを、前記総放射データに基づいて決定することとを含むことを特徴とする方法。
2. 前記個別の放射データを決定することは、
   前記第１の色の光および前記第２の色の光に対する前記個別の放射データを、前記第１の色の光および前記第２の色の光に対する前記総放射データおよび予想放射データの外挿に基づいて導出することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記個別の放射データを導出することは、さらに、
   第１の局所ピーク波長および第２の局所ピーク波長を、前記総放射データに基づいて前記第１の色および第２の色のそれぞれに対応する各波長帯において決定することと、
   外挿法アルゴリズムに対する開始点を、前記第１のピーク波長値および前記第２のピーク波長値に基づいて決定することと、
   前記各開始点に基づいて前記外挿法アルゴリズムを使用して前記第１の色の光および前記第２の色の光のそれぞれについて個別のスペクトル分布を計算することとを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記第１の色の光および前記第２の色の光のそれぞれに対する個別のスペクトル分布を計算することは、
   前記第１の局所的ピーク波長と前記第２の局所的ピーク波長との間の波長帯に対する前記個別のスペクトル分布の一部分を外挿することを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. さらに、
   前記第１の色の光および／または前記第２の色の光に対する個別の輝度および／または色度データを、前記個別の放射データに基づいて前記測定位置において決定することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記複数のセグメントのそれぞれは、さらに、前記パルス幅変調制御信号に対する応答として第３の色の光を放射するように構成され、前記複数のセグメントを励起することは、さらに、前記第１、第２、および第３の色の光を同時に放射するように前記複数のセグメントを励起することを含み、個別の放射データを決定することは、さらに、前記総放射データに基づいて前記第１、第２、および第３の色の光に対する個別の放射データを決定することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記第１の色の光は赤色波長帯の光を含み、前記第２の色の光は緑色波長帯の光を含み、前記第３の色の光は青色波長帯の光を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. さらに、
   前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つに対する前記第１の色の光および前記第２の色の光のうちの少なくとも１つの放射の前記デューティサイクルを、前記個別の放射データに基づいて光の輝度変動を低減するように調節することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. さらに、
   前記総放射データに基づいて前記照明パネルに対する平均セグメント輝度を決定することと、
   前記平均セグメント輝度に関して前記複数のセグメントのうちの１つのセグメントの輝度変動を決定することと、
   前記複数のセグメントのうちの前記１つのセグメントの前記輝度変動を閾値と比較することと、
   前記閾値を超える前記複数のセグメントのうちの前記１つのセグメントの前記輝度変動に応じて、前記複数のセグメントのうちの前記１つのセグメントに対する前記第１の色の光および前記第２の色の光のうちの少なくとも一方の放射のデューティサイクルを調節して前記輝度変動を低減することとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記測定位置は、前記照明パネルのほぼ中心の位置を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記複数のセグメントのうちのそれぞれのセグメントは、タイルのグループを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記複数のセグメントのうちのそれぞれのセグメントは、タイルのバーを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 各セグメントが、各デューティサイクルを有するパルス幅変調制御信号に対する応答として赤色、緑色、および青色の光を放射するように構成されている複数のセグメントを備える照明パネルを較正する方法であって、
    赤色、緑色、および青色の光を同時に放射するように前記複数のセグメントを励起することと、
    測定位置において前記複数のセグメントに対する赤色、緑色、および青色の組合せ光出力を測定して総放射データを取得することと、
    前記赤色、緑色、および青色の光に対する個別の放射データを、前記総放射データに基づいて決定することとを含むことを特徴とする方法。
14. 前記個別の放射データを決定することは、
    前記赤色、緑色、および青色の光に対する前記個別の放射データを、前記赤色、緑色、および青色の光に対する前記総放射データおよび予想放射データの外挿に基づいて計算することを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. さらに、
    前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つに対する前記赤色、緑色、および青色の光のうちの少なくとも１つの放射の前記デューティサイクルを、前記個別の放射データに基づいて光の輝度変動を低減するように調節することを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
16. 各セグメントが、各デューティサイクルを有するパルス幅変調制御信号に対する応答として第１の色の光および第２の色の光を放射するように構成されている複数のセグメントを備える照明パネルを較正するための較正システムであって、
    前記照明パネルに結合されるように構成された較正コントローラと、
    前記較正コントローラに結合され、比色計を備える較正ユニットとを備え、
    前記較正コントローラは、前記複数のセグメントを励起して前記第１の色の光および前記第２の色の光を同時に放射するように構成され、前記較正ユニットは、測定位置において前記複数のセグメントからの組合せ光出力を測定して総放射データを取得するように構成され、前記較正コントローラは、前記総放射データに基づいて前記第１の色の光および前記第２の色の光に対する個別の放射データを決定するように構成されることを特徴とする較正システム。
17. 前記較正コントローラは、前記第１の色の光および前記第２の色の光に対する前記個別の放射データを、前記第１の色の光および前記第２の色の光に対する前記総放射データおよび予想放射データの外挿に基づいて導出するように構成されることを特徴とする請求項１６に記載の較正システム。
18. 前記較正コントローラは、さらに、前記総放射データに基づいて前記第１の色および前記第２の色のそれぞれに対応する各波長帯内の第１の局所的ピーク波長および第２の局所的ピーク波長を決定し、前記第１のピーク波長値および第２のピーク波長値に基づいて外挿法アルゴリズムに対する開始点を決定し、前記各開始点に基づいて前記外挿法アルゴリズムを使用して前記第１の色の光および前記第２の色の光のそれぞれに対する個別のスペクトル分布を計算するように構成されることを特徴とする請求項１７に記載の較正システム。
19. 前記較正コントローラは、前記第１の局所的ピーク波長と前記第２の局所的ピーク波長との間の波長帯に対する前記個別のスペクトル分布の一部分を外挿するように構成されることを特徴とする請求項１８に記載の較正システム。
20. 前記較正コントローラは、前記第１の色の光および／または前記第２の色の光に対する個別の輝度および／または色度データを、前記個別の放射データに基づいて前記測定位置において決定するように構成されることを特徴とする請求項１６に記載の較正システム。
21. 前記複数のセグメントのそれぞれは、さらに、前記パルス幅変調制御信号に対する応答として第３の色の光を放射するように構成され、前記較正コントローラは、前記複数のセグメントを励起して前記第１、第２、および第３の色の光を同時に放射し、前記総放射データに基づいて前記第１、第２、および第３の色の光に対する個別の放射データを決定するように構成されることを特徴とする請求項１６に記載の較正システム。
22. 前記第１の色の光は赤色波長帯の光を含み、前記第２の色の光は緑色波長帯の光を含み、前記第３の色の光は青色波長帯の光を含むことを特徴とする請求項２１に記載の較正システム。
23. 前記較正コントローラは、前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つに対する前記第１の色の光および前記第２の色の光のうちの少なくとも１つの放射の前記デューティサイクルを、前記個別の放射データに基づいて光の輝度変動を低減するように調節するように構成されることを特徴とする請求項１６に記載の較正システム。
24. 前記較正ユニットは、さらに、前記比色計に接続され、前記比色計を二次元平面内の前記測定位置に移動するように構成されているＸＹポジショナーを備えることを特徴とする請求項１６に記載の較正システム。
25. 前記較正ユニットは、さらに、
    入口を有するエンクロージャと、
    前記エンクロージャの外部から前記入口を通って前記エンクロージャの内部に入るコンベヤーと、
    前記コンベヤー上に載り、較正時に前記照明パネルを保持するように構成されているパレットと、
    前記コンベヤーおよび前記パレットは、前記照明パネルをエンクロージャ内に持ち込むように構成され、前記比色計は、前記照明パネルの前記複数のセグメントから放射される前記組合せ光出力を検出するように前記エンクロージャ内に位置決めされることを特徴とする請求項１６に記載の較正システム。

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