JP2010529590A - 固体照明装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図12
Description
●積分期間の開始時に、信号23が、スイッチ22をオン(閉)状態にし、積分器の出力をV=V1にリセットする。
●信号23がスイッチ22をオフ(開)状態にすると、積分期間が始まる。積分キャパシタ21において、光電流が積分される。
●ADC18は、積分キャパシタ21に接続された入力24を有している。ADC18は、積分された電圧を、ADCの出力25においてデジタル値に変換するために用いられ得る。ADC18は、サンプルホールド型または連続時間動作型に構成されていてよい。サンプルホールド型構成の場合、積分キャパシタ21からの出力電圧は、積分期間の終わりに一度サンプリングされ、デジタル値に変換される。連続時間動作の場合、ADCは、積分された電圧と一定の基準値とを比較するように構成されている。積分された電圧がこの基準に達するためにかかる時間は、積分期間の終わりにADC出力値を供給するデジタルカウンタによって測定される。
●自動的に色補正および強度補正に適合する点。
●任意の光センサを追加する必要がないので、経済的に極めて有効である点。
●複雑な回路または空間が必要ない点。
●実行コストを全体的に低減できる点。
●固体照明システムの不要な電力消費を低減できる点。
図11では、照明システムの発光部10は、第1のスイッチ11によって検出回路13に接続されるか、または、第2のスイッチ12によって駆動回路16に接続される。第1のスイッチ11および第2のスイッチ12は、好適な制御手段(後に図12に関連して説明する)によって動作され得る。スイッチ11が閉じられスイッチ12が開いている時には、検出回路13が用いられ、感光性の動作領域内の少なくとも1つの光源にバイアスをかけて光を検出する。測定された光電流は、デジタル処理装置14に移る。デジタル処理装置14は、検出された光レベルを算出し、且つ、スペクトル情報を算出する。例えば、異なるスペクトル特性を有する2つまたはそれ以上の光源を光センサとして駆動することによって、2つの異なる波長帯における周辺光強度に関する情報を得ることが可能であり、従ってスペクトルパワー密度に関する情報を得ることが可能である。
i) 所望の各色の個々のLED; 例えば、青色LED101、緑色LED102、および、赤色LED103など。
ii) 2色のLEDの組み合わせ; 例えば、青色LED101と緑色LED102との組み合わせ、緑色LED102と赤色LED103との組み合わせ、または、青色LED101と赤色LED103との組み合わせ。
iii) 1つまたは複数のLED; 例えば、従来の蛍光体またはナノ蛍光体をポンプする青色LED101。
iv) LED100、蛍光体、および、レーザーのような他の光源の組み合わせ。
(全てのLEDをオフ状態にする、周辺光を検出する任意の段階を、本実施形態および以下に記載する実施形態に適用してよい。自己修正の仕組みを明瞭なままで維持するために、この段階については図示していない。)
図13(b)は、3つのLEDの動作を示す図である。期間1では、赤色LEDが検出モードにあり、青色LEDおよび緑色LEDが光を出射するために駆動される。従って期間1では、赤色LED103が、青色LEDおよび緑色LEDによって出射された光の強度を記録することになる。期間2では、緑色LEDが検出モードにあり、青色LEDおよび赤色LEDが駆動されて発光する。従って期間2では、緑色LED102が、青色LEDおよび赤色LEDによって出射された光の強度を記録することになる(従来技術の装置では、緑色LEDは、赤色LEDによって出射された光の強度を記録しないが、本発明では、赤色LEDおよび緑色LEDの発光スペクトルが互いに重複しているため、これが可能である)。期間3では、青色LEDが検出モードにあり、赤色LEDおよび緑色LEDが光を出射するために駆動される。従って期間3では、青色LED103が、緑色LEDによって出射された光の強度を低い効率で記録することになり(青色LEDおよび緑色LEDの発光領域/検出領域は重複しているため)、赤色LEDが、青色LEDによって記録された強度に与える影響は、極わずかになる。この段階では、赤色LEDは、精度を改善するためにオフ状態にされるが、これは任意である。他の期間では、赤色LED、緑色LED、および青色LEDの全てが光を出射するために駆動され、白色光源を提供することも可能である。
本実施形態の照明システムは、好適な制御手段によって、赤色LEDが検出モードにあるモードと、緑色LEDが検出モードにあるモードと、青色LEDが検出モードにあるモードと、赤色LED、緑色LED、および青色LEDの全てが発光モードにあるモードとの間を切り替え可能である。上記好適な制御手段とは、例えば図12に示す制御手段140に似た制御手段であり、各LEDを発光モード、検出モード、または、いずれのモードでもない状態にすることが可能である。例えば上記制御手段は、赤色LEDを所定の時間だけ検出モードにして、その後緑色LEDを所定の時間だけ検出モードにし、その後青色LEDを所定の時間だけ検出モードにし、その後全てのLEDを発光モードにするように、プログラムされていてよい。期間1、2、3の持続時間は、他のLEDからの発光の正確な測定を得るために求められる長さの時間だけ必要とされ、上述のように、好ましくは、照明システムからの出力においてフリッカーを回避するために、短時間に維持されている。期間1、期間2、および期間3の持続時間は、典型的には、10ミリ秒またはそれよりも短くてよい。
他の一期間では、青色LED、緑色LED、および、2つの赤色LEDが光を出射するために駆動されて、白色光出力を供給する。LEDからの赤色光、緑色光、および青色光の個々の強度は、期間1、2、3、4において決定された強度から決定すること(較正を伴って)が可能である。照明システムからの光出力のカラーバランスを検査して、必要ならば、上述のように補正してもよい。
期間2では、最も長い発光波長を有するLEDが光センサとして用いられ、2番目に長い発光波長を有するLEDがスイッチオフされ、他のLEDが光を出射するために駆動される。従って期間2では、最も長い発光波長を有するLEDが、最も短い発光波長および2番目に短い発光波長を有する2つのLEDによって出射された光の強度を記録することになる。図16(a)の例では、最も長い波長を有するLEDは赤色LEDであり、期間2において光センサとして用いられる。つまり、赤色LEDが、青緑色LEDおよび青色LEDによって出射された光の強度を記録することになる。
別の一期間では、青色LED、緑色LED、および赤色LEDが光を出射するために駆動され、白色光出力を供給する。期間1、2、3、4において決定された強度から、LEDからの赤色光、緑色光、および青色光の個々の強度を決定すること(較正を伴って)が可能である。照明システムからの光出力のカラーバランスを検査して、必要ならば、上述のように補正してもよい。
a) LED2をスイッチオフして、LED1を検出する。LED3等は、これらがLED2の検出範囲と重複する場合のみ、スイッチオフされる必要がある。
b) LED3をスイッチオフして、LED1および2を検出する。LED4等は、これらがLED3の検出範囲と重複する場合のみ、スイッチオフされる必要がある。
c) これは、LEDXを含むまで継続される。一般的に、n回目の期間において、第1のLED〜第nのLEDまでの光の分光分布が、第(n+1)のLEDを光センサとして用いて検知されることから、(X−1)回目のステップにおいて、第1のLED〜第(X−1)のLEDまでの光の分光分布が、第XのLEDを光センサとして用いて検知されるまで続けられる。
Claims (27)
- 異なる発光スペクトルを有する複数の光源と、
上記複数の光源のうちの少なくとも1つの光源を光センサとして用いて光の強度を検知する検出回路と、
検知された上記光の強度に応じて上記光源を駆動する駆動手段とを備えており、
最も小さなバンドギャップを有する光源の発光スペクトルは、2番目に小さなバンドギャップを有する光源の発光スペクトルに重複していることを特徴とする照明システム。 - 上記検出回路は、上記複数の光源のうちの少なくとも1つの光源を光センサとして用いて、光の強度の分光分布をさらに検知するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の照明システム。
- 上記駆動手段はさらに、検知された上記光の強度に応じて上記光源を駆動するように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の照明システム。
- 上記検出回路は、或る期間に、いずれの光源も発光しないように上記複数の光源を駆動しながら、上記少なくとも1つの光源を用いて光の強度を検知するように構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明システム。
- 別の期間に、上記複数の光源のうちの1つの第1の光源を光センサとして用いて光の分光分布を検知し、かつ、上記複数の光源のうちの、上記第1の光源とは異なる1つの第2の光源を発光させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の照明システム。
- 上記駆動手段は、複数の上記光源を駆動して、所望の出力強度分布を得るように構成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の照明システム。
- 上記駆動手段は、光源を駆動するための駆動回路と、上記駆動回路を制御するための制御装置とを備え、上記制御装置は、使用時に、上記検出回路からの入力を受信することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の照明システム。
- 上記制御装置は、使用時に、複数の上記光源の所望のスペクトル出力を決定することを特徴とする請求項7に記載の照明システム。
- 上記制御装置は、目標とするスペクトル出力の情報を格納していることを特徴とする請求項7または8に記載の照明システム。
- 上記期間に上記検出回路を上記少なくとも1つの光源に接続させるための第1のスイッチを備えていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の照明システム。
- 第2の期間に上記駆動手段を上記第2の光源に接続させるための第2のスイッチを備えていることを特徴とする請求項10に記載の照明システム。
- 総数X個(Xは整数)の光源を有しており、
第nの光源の平均発光波長は、第(n−1)の光源の平均発光波長よりも大きく、
第Xの光源の発光スペクトルは、第(X−1)の光源の発光スペクトルに重複していることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の照明システム。 - 第1の期間において、上記第1の光源からの光の強度を、第2の光源〜第Xの光源のうちの1つの光源を光センサとして用いて検知し、
第2の期間において、上記第1の光源および上記第2の光源からの光の強度を、第3の光源〜第Xの光源のうちの1つの光源を光センサとして用いて検知し、
第nの期間において、上記第1〜第nの光源からの光の強度を、第(n+1)の光源〜第Xの光源のうちの1つの光源を光センサとして用いて検知し、
第(X−1)の期間において、上記第1〜第(X−1)の光源からの光の強度を、第Xの光源を光センサとして用いて検知し、
第Xの期間において、第Xの光源からの光の強度を、第(X−1)の光源を光センサとして用いて検知するように構成されていることを特徴とする請求項12に記載の照明システム。 - 上記第1の期間〜第Xの期間とは異なる期間において、上記第1の光源〜第Xの光源のうちのいずれの光源も点灯されていない時の光の強度を検知し、これによって周辺光の強度を検知するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項13に記載の照明システム。
- 上記異なる期間において、上記第1の光源〜第Xの光源のうちのいずれの光源も点灯されていない時の光の分光分布を検知し、これによって周辺光の分光分布を検知するように構成されていることを特徴とする請求項14に記載の照明システム。
- X=3であり、第1の光源は青色の光源であり、第2の光源は緑色の光源であり、第3の光源は赤色の光源であることを特徴とする請求項12〜15のいずれか1項に記載の照明システム。
- X=4であり、第1の光源は青色の光源であり、第2の光源は青緑色の光源であり、第3の光源は緑色の光源であり、第4の光源は赤色の光源であることを特徴とする請求項12〜15のいずれか1項に記載の照明システム。
- X=4であり、第1の光源は青色の光源であり、第2の光源は緑色の光源であり、第3の光源は第1の赤色の光源であり、第4の光源は、上記第1の赤色の光源とは異なる発光スペクトルを有する第2の赤色の光源であることを特徴とする請求項12〜15のいずれか1項に記載の照明システム。
- X=5であり、第1の光源は青色の光源であり、第2の光源は青緑色の光源であり、第3の光源は緑色の光源であり、第4の光源は黄色の光源であり、第5の光源は赤色の光源であることを特徴とする請求項12〜15のいずれか1項に記載の照明システム。
- 上記光源から光を受けるための導光体をさらに備え、
上記導光体は、光を出射する第1の部分と、周辺光を受ける第2の部分とを有し、上記導光体は、使用時に、被照明物の範囲が、上記導光体の第2の部分に及ばないように形成されていることを特徴とする請求項1〜19のいずれか1項に記載の照明システム。 - 1つまたは複数の光源と、
上記光源のうちの少なくとも1つの光源を光センサとして用いて光の強度を検知するための検出回路と、
検知された上記光の強度に応じて上記光源を駆動するための駆動手段と、
上記光源からの光を受けるための導光体とを備えており、
上記導光体は、光を出射する第1の部分と、上記第1の部分とは異なる、周辺光を受けるための第2の部分とを有し、上記導光体は、使用時に、被照明物の範囲が、上記導光体の第2の部分に及ばないように形成されていることを特徴とする照明システム。 - 上記光源は固体光源であることを特徴とする請求項1〜21のいずれか1項に記載の照明システム。
- 上記固体光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項22に記載の照明システム。
- 画像表示パネルと、
上記画像表示パネルを照明する請求項1〜23のいずれか1項に記載の照明システムと、を備えていることを特徴とするディスプレイ。 - 上記照明システムは、請求項20または21に記載の照明システムであり、
上記画像表示パネルは、上記導光体の第1の部分に隣接して配置されていることを特徴とする請求項24に記載のディスプレイ。 - 請求項1〜23のいずれか1項に記載の照明システムを備えていることを特徴とする閃光装置。
- 異なる発光スペクトルを有する複数の光源を備え、最も小さなバンドギャップを有する光源の発光スペクトルが、2番目に小さなバンドギャップを有する光源の発光スペクトルに重複している照明システムの動作方法であって、
上記最も小さなバンドギャップを有する光源を駆動して発光させるステップと、
上記2番目に小さなバンドギャップを有する光源を用いて、上記最も小さなバンドギャップを有する光源によって出射された光の強度を検知するステップとを含むことを特徴とする照明システムの動作方法。
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