JP2010535128A - 照明システムを調整する方法及び照明システム - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの光源及び光源ドライバ、並びに、前記光源ドライバを制御する光源ドライバコントローラを備えた照明システムの調整において、別個の部品は、これらを組み合わせる前に個別に調整される。この目的のために、前記光源は、光源メモリと結合され、前記光源は、光源入力パラメータと光源出力パラメータとの間の光源動作関係を決定することにより調整され、前記光源動作関係を表す光源制御データは、前記光源メモリに格納される。光源ドライバは、光源ドライバメモリと結合され、光源ドライバは、光源ドライバ入力パラメータと光源ドライバ出力パラメータとの間の光源ドライバ動作関係を決定することにより調整され、光源ドライバ動作関係を表す光源ドライバ制御データは、前記光源ドライバメモリに格納される。これらの個別の調整の後、前記光源は、前記光源ドライバを伴って組み立てられ、前記光源ドライバコントローラは、前記光源メモリ及び前記光源ドライバメモリから読み出された前記光源制御データ及び前記光源ドライバ制御データに基づいて調整される。センサが、前記照明システムにより生成された光を感知するために前記照明システムで用いられる場合には、前記センサは、センサメモリと結合され、前記センサは、センサ入力パラメータとセンサ出力パラメータとの間のセンサ動作関係を決定することにより調整され、前記センサ動作関係を表すセンサ制御データは、前記センサメモリに格納される。前記光源及び前記光源ドライバを備えた前記センサを組み立てた後、前記光源ドライバコントローラは、前記センサメモリから読み出された前記センサ制御データに基づいて更に調整される。

Description

本発明は、照明システムを調整する方法、及び、斯様な方法により調整される照明システムに関する。照明システムは、電気エネルギを光に変換する少なくとも１つの光源と、適切な特性を伴う電気エネルギを光源に供給する少なくとも１つの光源ドライバとを有する。

照明システムにおいては、一色の光が１又はそれ以上の光源により生成され得るか、又は、様々な色の光が、種々異なる原色をそれぞれ放射する異なる光源から放射された光を組みわせることにより生成され得る。異なる光源は、同一若しくは類似のタイプのものであり得るか、又は、異なるタイプのものであり得る。

"光源"という用語は、限定されるものではないが、（１又はそれ以上のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含む）ＬＥＤ源、（白熱ランプ又はハロゲンランプのような）白熱源、蛍光源、リン光源、ガス放電源又はレーザのような、様々な照射源のうちの任意の１又はそれ以上の照射源を含むことが理解されるべきである。

斯様な照明システムは、それ自体既知である。これらは、とりわけ、スポットライト、投光照明のような一般照明の目的のために、並びに、例えば、標識、輪郭照明（contour lighting）及び広告板に適用されるような大面積直視型発光パネルのために用いられる。加えて、斯様な照明システムは、例えばテレビ受信機及びモニタのための、（画像）表示デバイスのバックライトとして用いられる。斯様な照明システムは、（携帯型）コンピュータ又は（携帯）電話機において用いられる、ＬＣＤパネルとも呼ばれる液晶ディスプレイデバイスのような、非発光型ディスプレイのためのバックライトとして特に適切に用いられ得る。

別個の原色の光源が照明システムを生成するために用いられるときには、照明システムのカラーポイントにおける所望の広がりをもつ所望のカラーポイントを得るという問題が生じる。光源のカラーポイントは、通常、従来において知られたＣＩＥ１９３１色度図に従って色座標又はいわゆる三刺激値（ｘ，ｙ，ｚ）により特徴付けられる。加えて、カラーポイントにおける広がりは、通常、従来において知られたいわゆるマッカダムの楕円（MacAdam ellipse）に従っていわゆる"等色標準偏差（standard deviation of color-matching）"（ＳＤＣＭ）により特徴付けられる。例として、おおよそ３つの色の違いがＳＤＭにより識別できる。光源は、例えばよく知られた赤（Ｒ），緑（Ｇ）又は青（Ｂ）の光源のような、別個の原色の光源であり得る。加えて、光源は、例えば、黄色又はシアンを原色としてもち得る。これらの原色は、光源により直接生成されるか、又は、光源からの光の照射の際、蛍光体により生成されるかのいずれかであり得る。後者の場合には、混合色又は白色光も、原色の一つとして考えられる。

光源の光学的特性が時間、電流及び温度の関数として変化するので、光源ドライバコントローラは、予め決められた色の精度を取得して維持するために用いられる。照明システムにおいて、光源用のドライバ回路の特性も、例えば部品の温度及び経年劣化により時間とともに変化し得る。１又はそれ以上の光源の発光の再現性を提供するために、高い色精度を取得するために１又はそれ以上のセンサ及びカラーフィードバックアルゴリズムを用い得る光源ドライバコントローラを用いることが従来において知られている。斯様なシステムにおいて、センサは、とりわけ、光源の光分布、光源の光束の温度及び／又はレベルを測定し得る。カラーフィードバックアルゴリズム、及び他の論理回路は、通常、光源ドライバの近くに配置されるか又はこれとユニットを形成する光源ドライバ（マイクロ）コントローラ内に実装される。カラーフィードバックアルゴリズムは、照明システムにより生成された光のパラメータを感知し、光源ドライバコントローラは、所望の色及び強度の光を再現性良く生成するように光源ドライバを制御する。加えて、フィードフォワード制御システムは、より高い色精度をもつ照明システムを製造するために用いられる。

種々異なる光源は、同一のタイプ及び同一の起点からでさえ、実際には、これらの製造後に種々異なる特性をもってしまう。カラーフィードバックアルゴリズムにおいては、種々異なる光源からの発光特性を表すデータが用いられなければならず、これらのデータに基づくアルゴリズムが光源の放射を制御する。正確な色調節のために、光源が測定される（又は調整される）ことを必要とし、このデータは、光源に結合された光源ドライバを制御するためにカラーフィードバックアルゴリズムに供給されなければならない。例えば、照明システムにおいて、予め決定されたカラーポイントに達するためにデューティサイクルがカラーフィードバックアルゴリズムにより決定される場合には、（ＬＥＤ等の）光源は、人の目では検知できない頻度で、関連付けられた光源ドライバにより時間とともにオン及びオフされ得る。

光源ドライバは、照明システム内に存在する各光源に関する十分な情報をもち得るが、光源ドライバの電子部品が光源の調整の間に考慮されない誤差を導くときには、色は、所望のものから依然として外れる。

従って、従来の製造プロセスにおいて、光源と光源ドライバとの双方の組み合わせられた調整を、一度に一カ所で互いにこれらを適合させるために設定することが必要となる。しかしながら、これは、以下の理由のために望ましくない。

第一に、光源及び光源ドライバは、製造プロセスにおける或る時点で、組み合わせられた調整のために同時に同位置に運ばれる必要があり、これは、複雑なロジスティックスを必要とする。第二に、光源及び光源ドライバは、組み合わせで調整された後、照明システムの使用において斯様な組み合わせを形成し続けなければならず、これは、柔軟性を低減し、コストを増大させる。

異なる光源が基本的に無作為に異なる光源ドライバと組み合わせされ得るが、調整プロセスを害さない照明システムを提供することが望ましい。

本発明の一実施形態では、照明システムを調整する方法が提供される。照明システムは、少なくとも１つの光源と、光源ドライバを制御する光源ドライバコントローラをもつ光源ドライバとを有する。本方法は、前記光源を光源メモリと結合するステップと、光源入力パラメータと光源出力パラメータとの間の光源動作関係を決定することにより前記光源を調整するステップと、前記光源動作関係を表す光源制御データを前記光源メモリに格納するステップと、前記光源ドライバを光源ドライバメモリと結合するステップと、光源ドライバ入力パラメータと光源ドライバ出力パラメータとの間の光源ドライバ動作関係を決定することにより前記光源ドライバを調整するステップと、前記光源ドライバ動作関係を表す光源ドライバ制御データを前記光源ドライバメモリに格納するステップと、前記光源ドライバを備えた前記光源を組み立てるステップと、前記光源メモリ及び前記光源ドライバメモリから読み取られた前記光源制御データ及び前記光源ドライバ制御データに基づいて前記光源ドライバコントローラを調整するステップとを有する。

光源により生成された光を感知するためのセンサを用いて、カラーフィードバックシステムを使用する照明システムを調整する方法の一実施形態において、本方法は、光源により生成された光を感知するためのセンサを設けるステップと、センサをセンサメモリと結合するステップと、センサ入力パラメータとセンサ出力パラメータとの間のセンサ動作関係を決定することにより前記センサを調整するステップと、前記センサ動作関係を表すセンサ制御データを前記センサメモリに格納するステップと、前記光源及び前記光源ドライバを備えた前記センサを組み立てるステップと、前記センサメモリから読み取られた前記センサ制御データに基づいて前記光源ドライバコントローラを更に調整するステップとを有する。

従来と変わらず１又はそれ以上の光源ドライバとの１又はそれ以上の光源の組み合わせで照明システムの調整を実行する代わりに、本発明は、光源、光源ドライバ及びセンサを、これらが照明システムを形成するために組み合わせられて始めて起動される前に、個別に調整することを提案する。かかる起動がなされると、それぞれのメモリに格納された制御データは、例えば光源ドライバコントローラにより、又は、別個のプログラミングデバイスにより読み取られ得、光源ドライバコントローラは、前記制御データに基づいて調整され得る。

光源メモリ、光源ドライバメモリ及びセンサメモリのうち少なくとも１つは、特定部品の調整で得られた制御データが同一部品と物理的に一緒に格納されるように、光源、光源ドライバ及びセンサとそれぞれユニットを形成し得る。斯様なメモリに格納された制御データは、部品が組み合わせられるときに容易に利用可能である。一代替案として、制御データは、リモートサーバのメモリのようなリモートメモリに格納されてもよい。部品及びその関連付けられたメモリ内の制御データは、制御データをもつメモリの関連付けられた部品への結合を可能にする対応識別子をもつ。部品のメモリに格納された識別子は、部品の特定の組み合わせの登録に用いられてもよい。

特許請求の範囲及び利点は、同一のことが以下の詳細な説明を参照することにより更に理解され、参照記号等がパーツ等を指定する添付の図面に関連して考察されるので、より容易に理解されるだろう。

本発明の一実施形態における照明システムの図を表す。

図１は、光源１０と、光源ユニット１４を形成するために光源１０に結合された光源メモリ１２と、光源ドライバ２０と、光源ドライバユニット２４を形成するために光源ドライバ２０に結合された光源ドライバメモリ２２と、センサ３０と、センサユニット３４を形成するためにセンサ３０に結合されたセンサメモリ３２と、光源ドライバコントローラ４０とを概略的に示している。照明システムは、少なくとも１つの光源ユニット１４と、少なくとも１つの光源ドライバユニット２４と、少なくとも１つの光源ドライバコントローラ４０とを有し得、追加的に、少なくとも１つのセンサユニット３４を有し得る。照明システムは、発光体に組み込まれ得る。

光源メモリ１２は、１又はそれ以上の光源入力パラメータ（温度、電流等）と１又はそれ以上の光源出力パラメータ（カラーポイント、電圧等）との間の光源動作関係を表す光源データを格納するように構成される。ここで、これらの関係は、基準順方向電流、熱抵抗、加熱／冷却因子、ドループ（droop）等のような標準的なデータにより規定されてもよい。光源ドライバメモリ２２は、１又はそれ以上の光源ドライバ入力パラメータ（所望のカラーポイント等）と１又はそれ以上の光源ドライバ出力パラメータ（電流等）との間の光源ドライバ動作関係を表す光源ドライバデータを格納するように構成される。センサメモリ３２は、１又はそれ以上のセンサ入力パラメータ（特定されたカラーポイントの光等）と１又はそれ以上のセンサ出力パラメータ（電圧、電流又はコード等）との間のセンサ動作関係を表すセンサデータを格納するように構成される。

メモリは、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）タイプ又は他の不揮発性タイプのメモリであり得る。

光源メモリ１２、光源ドライバメモリ２２及びセンサメモリ３２のうちいずれかにおいて、適切な制御データが調整プロセスにおいて書き込まれ、それ故、異なる関連入力／出力パラメータ関係を規定する。本発明によれば、光源１０、光源ドライバ２０及びセンサ３０のそれぞれは、他のもののうちいずれかから独立して（即ち、調整の時間的及び／又は位置的に独立して）調整され得る。光源メモリ１２は、（そうなってもよいが）光源１０に物理的に結合される必要はなく、遠隔位置のような異なる位置に物理的に配置されるメモリ（の指定された部分）であるか、又は、光源ドライバメモリ２２のような他のデバイスと物理的に組み合わせられることにより光源１０に"事実上"結合されてもよい。斯様な状況において、光源１０及び光源メモリ１２は、関連付けられたメモリ又はメモリ部分を識別するために用いる対応識別子を有し得る。同一のものが、光源ドライバ２０と関連付けられた光源ドライバメモリ２２との間の結合、及び、センサ３０と関連付けられたセンサメモリ３２との間の結合に当てはまり、斯様な結合は、点線により図１に象徴される。手短に言うと、光源１０及び光源メモリ１２は、一方が他方に関係する点において物理的な又は事実上のユニットを形成する。同一のことが、破線ボックスにより図１に象徴されるように、光源ドライバメモリ２２に関係する光源ドライバ２０、並びに、センサ３０及びセンサメモリ３２に当てはまる。

製造プロセスにおいて、光源１０、光源ドライバ２０及びセンサ３０のそれぞれは、他のものから別個に独立して製造され得る。更に、光源１０、光源ドライバ２０及びセンサ３０のそれぞれの調整は、適切な光源制御データ、光源ドライバ制御データ及びセンサ制御データを生成するために、他のものから（時間的及び位置的に）別個に独立して実行され得る。

光源１０及び光源ドライバ２０が互いに組み合わせられて（互いに結合されて）、初めて起動されると、光源メモリ１２からの光源制御データは、光源ドライバコントローラ４０により、光源ドライバメモリ２２からの光源ドライバデータ、及び、場合によっては、（センサ３０がアプリケーションの部分を形成する場合には）センサメモリ３２からのセンサ制御データと組み合わせられて適合される。そして、参照のパラメータ値と実際のパラメータ値との間の偏差が、光源ドライバコントローラ４０により補償され得る。それ故、全体としての照明システムの"調整"は、部品のために格納された制御データに基づいて部品を組み合わせるときに自動的に行われ得る。結果として、制御信号ＣＳが光源ドライバコントローラ４０に入力されるときには、照明システムは、光の要求されたタイプ及び量を供給する。光源ドライバコントローラ４０は、光源ドライバユニット２４の物理的な部分であってもよい。

全体としての照明システムの類似の"調整"プロセスは、既存の照明システムを分解し、１又はそれ以上の前に用いられた光源、１又はそれ以上の光源ドライバ、及び、場合によっては１又はそれ以上のセンサの組み合わせをもつ新たなシステムを形成するための部品を用いた後に実行され得る。必要であると考えられる場合には、前に用いられた光源、光源ドライバ又はセンサのそれぞれは、新たな照明システムを組み立てる前に、個別に独立して再調整され得る。

個別に調整された光源を個別に調整された光源ドライバ及び個別に調整されたセンサと組み合わせるときには、部品の実質的な変化が調整と組み合わせとの間の期間に生じないことが想定される。

ＬＥＤ光源の調整において、光源制御データは、順方向電圧、三刺激値、光束及び色度、基準温度、基準順方向電流、熱抵抗、加熱／冷却因子、ドループ等を含み得る。

ＬＥＤ光源ドライバの調整において、光源ドライバ制御データは、順方向電流、上昇及び降下時間、電気回路データ、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）周波数等を含み得る。

センサ回路におけるフィードバックアルゴリズムは、ＦＦＢ（Flux FeedBack）、ＣＣＦＢ（Color FeedBack）、これらのＴＦＦ（Temperature Feed Forward）との組み合わせ等を含み得る。

要求されているので、本発明の詳細な実施形態がここに開示される。しかしながら、開示された実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、様々な形式で具現され得ることが理解されるべきである。従って、ここに開示された特別な構造及び機能の詳細は、限定されるものとしてではなく、単に、特許請求の範囲の根拠として、及び、事実上任意の適切な詳細な構造について本発明を様々に用いることを当業者に教示する代表的な根拠として解釈されるべきである。更に、ここで用いられた用語及び表現は、限定することを意図しているのではなく、むしろ、本発明の理解しやすい説明を提供することを意図している。

ここで用いられる単数表記は、１又はそれ以上のものとして規定される。ここで用いられる複数表記は、２又はそれ以上のものとして規定される。ここで用いられる"他の"という用語は、少なくとも第２の又はそれ以上として規定される。ここで用いられる"含む"及び／又は"もつ"という用語は、"有する"（即ち、オープン言語）として規定される。ここで用いられる"結合"という用語は、接続されているが、直接である必要がなく、機械的である必要がないものとして規定される。ここで用いられる"プログラム"、"ソフトウェアアプリケーション"及び同種のものは、コンピュータシステムでの実行のために設計された一連の命令として規定される。プログラム、コンピュータプログラム又はソフトウェアアプリケーションは、コンピュータシステムでの実行のために設計されたサブルーチン、機能、手順、オブジェクトメソッド、オブジェクト実装、実行可能アプリケーション、アプレット、サーブレット、ソースコード、オブジェクトコード、共有ライブラリ／動的負荷ライブラリ、及び／又は、他の連続する命令を含み得る。

Claims (9)

1. 少なくとも１つの光源と、光源ドライバを制御する光源ドライバコントローラをもつ前記光源ドライバとを有する照明システムを調整するための方法であって、
   前記光源を光源メモリと結合するステップと、
   光源入力パラメータと光源出力パラメータとの間の光源動作関係を決定することにより前記光源を調整するステップと、
   前記光源動作関係を表す光源制御データを前記光源メモリに格納するステップと、
   前記光源ドライバを光源ドライバメモリと結合するステップと、
   光源ドライバ入力パラメータと光源ドライバ出力パラメータとの間の光源ドライバ動作関係を決定することにより前記光源ドライバを調整するステップと、
   前記光源ドライバ動作関係を表す光源ドライバ制御データを前記光源ドライバメモリに格納するステップと、
   前記光源ドライバを備えた前記光源を組み立てるステップと、
   前記光源メモリ及び前記光源ドライバメモリから読み取られた前記光源制御データ及び前記光源ドライバ制御データに基づいて前記光源ドライバコントローラを調整するステップとを有する、方法。
2. 前記光源により生成された光を感知するためのセンサを設けるステップと、
   センサをセンサメモリと結合するステップと、
   センサ入力パラメータとセンサ出力パラメータとの間のセンサ動作関係を決定することにより前記センサを調整するステップと、
   前記センサ動作関係を表すセンサ制御データを前記センサメモリに格納するステップと、
   前記光源及び前記光源ドライバを備えた前記センサを組み立てるステップと、
   前記センサメモリから読み取られた前記センサ制御データに基づいて前記光源ドライバコントローラを更に調整するステップとを有する、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１つの光源と、
   前記光源に結合され、光源入力パラメータと光源出力パラメータとの間の光源動作関係を表す光源制御データを格納するように構成された光源メモリと、
   光源ドライバと、
   前記光源ドライバに結合され、光源ドライバ入力パラメータと光源ドライバ出力パラメータとの間の光源ドライバ動作関係を表す光源ドライバ制御データを格納するように構成された光源ドライバメモリと、
   前記光源ドライバに結合され、前記光源ドライバを制御する光源ドライバコントローラとを有し、
   前記光源ドライバコントローラは、前記光源メモリ及び前記光源ドライバメモリにアクセスし、前記光源メモリ及び前記光源ドライバメモリから読み出された前記光源制御データ及び前記光源ドライバ制御データに基づいて前記光源ドライバを制御するように構成される、照明システム。
4. 前記光源により生成された光を感知するセンサと、
   前記センサに結合され、センサ入力パラメータとセンサ出力パラメータとの間のセンサ動作関係を表すセンサ制御データを格納するように構成されたセンサメモリとを更に有し、
   前記光源ドライバコントローラは、更に、前記センサメモリにアクセスし、前記光源制御データ、前記光源ドライバ制御データ、及び、前記センサメモリから読み出された前記センサ制御データに基づいて前記光源ドライバを制御するように構成される、請求項３に記載の照明システム。
5. 前記光源メモリは、前記光源を備えたユニットを形成する、請求項３又は４に記載の照明システム。
6. 前記光源ドライバメモリは、前記光源ドライバを備えたユニットを形成する、請求項３又は４に記載の照明システム。
7. 前記センサメモリは、前記センサを備えたユニットを形成する、請求項４に記載の照明システム。
8. 前記光源メモリ及び前記光源ドライバメモリのうち少なくとも１つは、前記光源及び前記光源ドライバのそれぞれから離れている、請求項３又は４に記載の照明システム。
9. 前記センサメモリは、前記センサから離れている、請求項４に記載の照明システム。

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