JP2013041853A - 全般照明用の固体照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】照明パネルの主平面に平行な第１の面を有するタイルと、タイルの第１の面上に配置され、光を発するように構成された複数の固体照明デバイスと、タイルの第１の面上の反射シートと、反射シート上の輝度増強フィルムとを備える照明パネルを提供すること。
【解決手段】反射シートは、タイルと輝度増強フィルムとの間に配置することができ、輝度増強フィルムは、放出光のオンアクシス強度を増大させるように構成することができる。全般照明用に適合された照明器具は、上述の照明パネルと、制御信号に応答して照明デバイスの列にオン状態駆動電流を供給するように構成された電流供給回路と、固体照明デバイスのうちの１つから光を受け取るように配置された光センサと、光センサから出力信号を受け取り、この光センサの出力信号に応じて制御信号を調整するように構成された制御システムとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体照明（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｌｉｇｈｔｉｎｇ）に関し、より具体的には、固体照明の光出力を調整するシステム及び方法に関する。

固体照明アレイは、多くの照明用途に使用されている。例えば、固体照明デバイスのアレイを備える固体照明パネルが、例えば建築物照明および／またはアクセント照明における直接照明源として使用されている。固体照明デバイスには、例えば、１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えるパッケージ化された発光デバイスが含まれる。無機ＬＥＤは一般に、ｐｎ接合を形成した半導体層を備える。有機発光層を備える有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）は、別のタイプの固体発光デバイスである。固体発光デバイスは一般に、発光層または発光領域における電子的キャリア、すなわち電子および正孔の再結合を通じて光を発生させる。

固体照明パネルは普通、携帯型電子デバイスで使用されるＬＣＤ表示画面などの小型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の表示画面のバックライトとして使用される。さらに、固体照明パネルを屋内照明などの全般照明（ｇｅｎｅｒａｌ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）に使用することに対する関心も高まっている。

光源の演色評価数（ｃｏｌｏｒ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｉｎｄｅｘ）は、光源によって生成された光が幅広い範囲の色を正確に照明する能力の客観的な尺度である。演色評価数は、単色光源の実質的に０から、白熱光源の約１００までの範囲をとる。大規模バックライト用途および照明用途では、照明パネルによって照明された物体がより自然に見えるように、高い演色評価数を有する白色光を生成する照明源を使用することがしばしば望ましい。したがって、このような照明源は一般に、赤色、緑色および青色発光デバイスを含む固体照明デバイスのアレイを備える。赤色、緑色および青色発光デバイスに同時に通電されると、結果として生じる結合された光は、赤色、緑色および青色源の相対的な強度に応じて、白色またはほぼ白色に見える。「白色」とみなすことができる多くの異なる光の色相（ｈｕｅ）がある。例えば、ナトリウム蒸気（ｓｏｄｉｕｍ ｖａｐｏｒ）照明デバイスによって生成される光など一部の「白色」光は、黄色味がかって見えることがあり、一部の蛍光照明デバイスによって生成される光など他の「白色」光はより青みを帯びて見えることがある。

特定の光源の色度（ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ）を、その光源の「カラーポイント（ｃｏｌｏｒ ｐｏｉｎｔ）」と呼ぶことができる。白色光源に関しては、その色度を光源の「ホワイトポイント（ｗｈｉｔｅ ｐｏｉｎｔ）」と呼ぶことができる。白色光源のホワイトポイントは、所与の温度に加熱された黒体放射体によって発せられる光の色に対応する色度ポイントの軌跡に沿って低下する。したがって、ホワイトポイントは、光源の相関色温度（ＣＣＴ）によって識別することができ、光源の相関色温度は、加熱された黒体放射体がその光源の色相と一致する温度である。白色光は一般に、約４０００から８０００ＫのＣＣＴを有する。ＣＣＴが４０００の白色光は黄色味がかった色を有し、ＣＣＴが８０００Ｋの白色光はより青みを帯びている。

より大型の照明用途では、複数の固体照明パネルを例えば２次元アレイとして１つに接続して、照明システムを構成することができる。しかしながら、残念なことに、照明システムによって生成される白色光の色相は、パネル間で、かつ／または照明デバイス間でさえも異なる場合がある。このような変動は、異なるＬＥＤからの発光の強度の変動、ならびに／または照明デバイス内および／もしくはパネル上におけるＬＥＤの配置の変動を含む多くの因子による可能性がある。したがって、パネル間で一貫した色相を有する白色光を生み出すマルチパネル照明システムを構築するために、多数のパネルによって生成される光の色相および彩度（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）、または色度を測定し、比較的に近い色度を有するパネルのサブセットを選抜して、それらをマルチパネル照明システムで使用することが望ましいことがある。これは、歩留りを低下させ、かつ／または製造工程のための在庫費用を増大させる可能性がある。

また、たとえ最初に製造されたときに、固体照明パネルが一貫した所望の色相の光を有する場合であっても、時間の経過とともに、かつ／または温度変化の結果として、パネル内の固体デバイスの色相および／または輝度（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）が不均一に変化し、それにより、それらのパネルから構成された照明パネルの全体のカラーポイントが時間の経過とともに変化することがあり、かつ／または、照明パネルにおいて色が不均一になることがある。さらに、照明パネルの所望の色相および／または輝度レベルを提供するために、ユーザが照明パネルの光出力特性を変更したい場合もある。

固体照明源は、全般照明用の従来の照明源に優る多くの利点を有するだろう。例えば、従来の白熱スポットライトは、３０平方インチの開口から光を投射する１５０ワットランプを含むことがある。したがって、この源は、１平方インチ当たり約５ワットの電力を消費する。このような源は、わずか約１０ルーメン毎ワットの効率を有し、このことは、所与の面積から光を生成する能力に換算して、このような源が、比較的に小さな空間において、１平方インチ当たり約５０ルーメンの光束を生成することを意味する。

従来の白熱スポットライトは、比較的に明るく、指向性の高い光源を提供する。しかしながら、白熱スポットライトは、小さな面積しか照明することができない。したがって、白熱スポットライトがたとえ比較的に高い光出力を有するとしても、全般照明、例えば部屋の照明に対しては適当でない可能性がある。したがって、屋内で使用されるとき、スポットライトは一般に、アクセント照明用途または補助照明用途に使用される。

一方、蛍光灯は、全般照明により適した形で光を生み出す。蛍光灯は、源の近くではその強度が１／ｒに比例して低下する線光源（ｌｉｎｅ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｌｉｇｈｔ）に近い。ｒは源からの距離である。さらに、全般室内照明および／または他の目的に対してより有用な平面光源（ｐｌａｎｅ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｌｉｇｈｔ）に近づけるため、蛍光源は一般にパネルとしてまとめられる。これは、平面光源によって生成される光の強度が、源の近くにおいて点光源または線光源ほど急激には低下しないためである。

一般的な蛍光源は３つの蛍光灯を含むことがあり、これらの蛍光灯は、灯１つ当たり４０ワットの光を発し、合計１２０ワットの光を発することができる。全般室内照明用の一般的な蛍光パネルは、消費電力約０．１ワット／平方インチに相当する約２４”×４８”の寸法を有するだろう。蛍光源は、最大約６５ルーメン毎ワットを生み出すことができ、２４”×４８”照明パネルでは約７ルーメン毎平方インチの全体輝度を与える。これは、同様の電力の白熱スポットライトの輝度よりもかなり低いが、蛍光パネルの分散された性質および室内照明に対するその適合性が、蛍光パネルを全般照明用途の普及した選択肢にした。しかしながら、前述のとおり、蛍光は、わずかに青みを帯びて見え、または白くぼやけて見えることがある。さらに、蛍光灯は、成分として水銀を含むため、環境上問題となる可能性がある。

したがって、全般照明用の照明源の改善が引き続き求められている。

本発明のいくつかの実施形態による照明パネルは、前記照明パネルの主平面（ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｐｌａｎｅ）に平行な第１の面を有する、少なくとも１つのタイル又は１つ若しくは複数のＬＥＤが取り付けられたＬＥＤモジュールと、前記少なくとも１つのタイルの前記第１の面の上に配置され、光を発するように構成された複数の固体照明デバイスと、前記少なくとも１つのタイルの前記第１の面の上の反射シートと、前記反射シートの上の輝度増強フィルム（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｆｉｌｍ）とを備える。前記反射シートは、前記少なくとも１つのタイルと前記輝度増強フィルムとの間に配置することができ、前記輝度増強フィルムは、第１の方向を有する光を前記照明パネルから優先的に放出し、前記第１の方向とは異なる第２の方向を有する光を優先的に反射して前記照明パネルへ戻すように構成することができる。

前記反射シートは、前記反射シートに入射した光を反射し、散乱させるように構成することができる。前記反射シートは、前記反射シートを貫通した複数の開口を備えることができ、前記複数の開口のそれぞれは、前記複数の固体照明デバイスのうちの対応するものと整列している。前記複数の開口のそれぞれは、傾斜した側壁を備えることができ、それによって前記複数の固体照明デバイスのうちの対応するものの周囲に反射光学空洞を形成する。特定の実施形態では、反射シートがプラスチック発泡体を含むことができる。

前記照明パネルはさらに、前記反射シートと前記輝度増強フィルムとの間に拡散シートを備えることができる。前記輝度増強フィルムは、前記輝度増強フィルムを通過する光線の少なくとも一部を、前記照明パネルの前記主平面に垂直な方向に向けて曲げるように構成された複数の３次元光抽出形体を備えることができる。前記光抽出形体は、ランダムな形体（ｒａｎｄｏｍ ｆｅａｔｕｒｅ）とすることができる。

前記輝度増強フィルムは、前記複数の固体発光デバイスによって発せられた光が前記照明パネルから直接に放出されることを制限して、それによって前記照明パネル内での光の再循環／拡散（ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ／ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）を促進するように構成することができる。いくつかの実施形態では、前記光抽出形体はフレネル型レンズを備え、かつ／または前記輝度増強フィルムを、前記照明パネルによって放出される光を実質的に平行にするように構成することができる。

前記照明パネルはさらに、前記少なくとも１つのタイルの前記第１の面に対向する第２の面の上にあって、前記少なくとも１つのタイルから、前記少なくとも１つのタイルからの光放出方向とは反対の方向に熱を引き離すように構成されたヒートシンクパネルを備えることができる。前記ヒートシンクパネルは、黒い陽極酸化アルミニウム（ｂｌａｃｋ ａｎｏｄｉｚｅｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ）を含むことができる。

前記ヒートシンクパネルは、前記ヒートシンクパネルの熱抵抗を低減させるように構成された複数のヒートシンク形体を含むことができる。複数のヒートシンク形体は、冷却フィンを含むことができる。前記複数のヒートシンク形体のそれぞれは、前記複数の固体発光デバイスのうちの対応するものと整列させることができる。

本発明のいくつかの実施形態は、全般照明用に適合された照明器具を提供する。前記照明器具は、少なくとも１つのタイルと、電気的に一列に接続され、前記少なくとも１つのタイルの第１の面の上に配置され、主波長（ｄｏｍｉｎａｎｔ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）の光を発するように構成された複数の固体照明デバイスと、前記少なくとも１つのタイルの前記第１の面の上の反射シートと、前記反射シートの上の輝度増強フィルムとを有する照明パネルを備える。前記反射シートは、前記少なくとも１つのタイルと前記輝度増強フィルムとの間に配置することができる。前記照明器具はさらに、制御信号に応答してオン状態（ｏｎ−ｓｔａｔｅ）駆動電流を前記一列に供給するように構成された電流供給回路と、前記複数の固体照明デバイスのうちの少なくとも１つの固体照明デバイスから光を受け取るように配置された光センサと、前記光センサから出力信号を受け取り、前記光センサの出力信号に応じて前記制御信号を調整し、それによって、前記電流供給回路により前記一列に供給される平均電流を調整するように構成された制御システムとを備える。

前記電流供給回路は、閉ループ可変電圧ブースト変換電流源（ｃｌｏｓｅｄ ｌｏｏｐ ｖａｒｉａｂｌｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｂｏｏｓｔ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｏｕｒｃｅ）を備えることができる。前記制御システムは、周辺光（ａｍｂｉｅｎｔ ｌｉｇｈｔ）値を得るために前記一列の固体照明デバイスに電流が供給されていないときに、前記光センサの出力をサンプリングするように構成することができる。前記制御システムは、前記周辺光値が増大するにつれて前記一列への平均電流を低下させるように構成することができる。

前記制御システムは、輝度値を得るために前記一列に電流を供給することのできる時間間隔中に、前記光センサからサンプリングするように構成することができる。前記制御システムは、輝度値が増大するにつれて、第１の列への平均電流を低下させるように構成することができる。

前記制御システムは、前記周辺光値および前記輝度値に基づいて、前記一列に供給される平均電流を調整するように構成することができる。

前記制御システムは、前記周辺光値と前記輝度値との差に基づいて、前記一列に供給される平均電流を調整するように構成することができる。

前記制御システムは、前記周辺光値と前記輝度値の比に基づいて、前記一列に供給される平均電流を調整するように構成することができる。いくつかの実施形態では、前記制御システムを、周囲／背景照明とは無関係に、第１の列の平均輝度（ａｖｅｒａｇｅ ｌｕｍｉｎｏｓｉｔｙ）を維持するように構成することができる。

前記制御システムは、前記周辺光値に関する第１のフィードバック信号および前記輝度値に関する第２のフィードバック信号を供給することによって、周囲／背景照明と前記一列の平均輝度との間の関係を維持するように構成することができる。

前記制御信号はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含むことができ、前記制御システムは、前記ＰＷＭ信号のデューティサイクルを変化させることによって前記一列に供給される平均電流を制御するように構成することができる。

前記制御システムは、前記制御信号のパルス周波数を変化させることによって、前記一列に供給される平均電流を制御するように構成することができる。

前記電流供給回路は、前記一列に供給される平均電流が変更されたときでも、前記一列に供給されるオン状態電流を実質的に一定値に維持するように構成することができる。

前記制御システムは、前記光センサに結合され、かつ、前記光センサの出力信号をサンプリング及び処理し、処理された前記出力信号を前記制御システムに供給するように構成された色管理ユニットを備えることができる。

前記照明器具はさらに、前記照明パネルに関連した温度を感知するように構成された温度センサを備えることができ、前記制御システムは、感知された前記温度の変化に応じて、第１の列に供給される平均電流を調整するように構成することができる。

本発明の他の実施形態に基づく照明器具は、少なくとも１つのタイルと、前記少なくとも１つのタイルの第１の面の上にあって、第１の主波長の光を発するように構成された第１の列の固体照明デバイスと、前記第１の主波長とは異なる第２の主波長の光を発するように構成された第２の列の固体照明デバイスとを有する照明パネルを備える。
前記照明パネルはさらに、前記少なくとも１つのタイルの前記第１の面の上の反射シートと、前記反射シートの上の輝度増強フィルムとを備える。前記反射シートは、前記少なくとも１つのタイルと前記輝度増強フィルムとの間に配置することができる。

前記照明器具はさらに、第１の制御信号に応答して前記第１の列にオン状態駆動電流を供給するように構成された第１の電流供給回路と、第２の制御信号に応答して前記第２の列にオン状態駆動電流を供給するように構成された第２の電流供給回路とを備える。

前記照明器具はさらに、前記第１の列内の少なくとも１つの固体照明デバイスおよび前記第２の列内の少なくとも１つの固体照明デバイスから光を受け取るように配置された光センサと、前記光センサから出力信号を受け取り、前記光センサの前記出力信号に応じて前記第１の制御信号および／または前記第２の制御信号を調整し、それによって、前記第１の電流供給回路によって前記第１の列に供給される平均電流を調整し、かつ／または前記第２の電流供給回路によって前記第２の列に供給される平均電流を調整するように構成された制御システムであって、前記光センサ、前記制御システム、前記第１の電流供給回路および前記第２の電流供給回路はそれによって前記照明パネルに対するフィードバックループを形成する制御システムとを備える。

前記第１および第２の制御信号はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含むことができ、前記制御システムは、前記第１および／または第２の制御信号のデューティサイクルを変化させることによって、前記第１および／または第２の列に供給される平均電流を制御するように構成することができる。

前記第１の制御信号のパルスの前縁（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ）は、前記第２の制御信号のパルスの前縁とは異なる時刻に発生する。前記第１の制御信号の前記パルスの前記前縁を、前記第２の制御信号の前記パルスの前記前縁から、固定遅延および／または可変遅延だけ遅延させることができる。前記可変遅延は、ランダムな、無秩序な、または掃引関数（ｓｗｅｅｐ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、テーブルもしくは他の技法によって決定された遅延間隔の範囲内、かつ／または前記第１の制御信号および／または前記第２の制御信号のパルス幅に応じた遅延間隔の範囲内で変化することができる。

添付図面は、本発明の理解を深めるために本出願に含められたものであり、本出願に組み込まれ、本出願の一部分を構成し、本発明の特定の実施形態を示している。

本発明のいくつかの実施形態に基づく固体照明タイルの正面図である。 複数のＬＥＤを備える、本発明のいくつかの実施形態に基づくパッケージ化された固体照明デバイスの上面図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく固体照明タイル内のＬＥＤの電気的な相互接続を示す概略回路図である。 複数の固体照明タイルを備える、本発明のいくつかの実施形態に基づく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備える本発明のいくつかの実施形態に基づく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基づく照明パネルの断面図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく照明パネルの断面図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく明るさ増強フィルムの概略図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく明るさ増強フィルムの概略図である。 本発明の他のいくつかの実施形態に基づく照明パネルの断面図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく照明器具を示す概略図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく照明パネル上における光センサの可能な一構成を示す概略図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく照明パネル上における光センサの可能な一構成を示す概略図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく照明パネル上における光センサの可能な一構成を示す概略図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく照明パネル上における光センサの可能な一構成を示す概略図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく照明パネルシステムの諸要素を示す概略図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく照明パネルシステムの諸要素を示す概略図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく電流供給回路の概略回路図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく動作を示す流れ図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく動作を示す流れ図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく動作を示す流れ図である。 本発明のいくつかの実施形態に基づく照明パネルの概略図である。

次に、本発明の実施形態が示された添付図面を参照して、本発明の実施形態をより詳細に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化することができるのであり、本発明が本明細書に記載された実施形態に限定されると解釈してはならない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が完全なものとなり、本発明の範囲が当業者に完全に伝わるように提供される。全体を通じて同様の符号は同様の要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）を指す。
本明細書では、さまざまな要素を記述するために第１、第２などの用語が使用されることがあるが、これらの要素はこれらの用語によって限定されないことを理解されたい。これらの用語は、１つの要素を別の要素から区別するためだけに使用されている。例えば、本発明の範囲を逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶことができ、同様に、第２の要素を第１の要素と呼ぶことができる。本明細書で使用されるとき、用語「および／または」は、関連付けて列挙された項目のうちの１つ又は複数の任意のすべての組合せを含む。

層、領域、基板などの要素が、別の要素の「上に」存在するか、別の要素の「上に」延在すると言及されているとき、その要素は、その別の要素の上に直接に存在するか、その別の要素の上に直接に延在することができ、または介在要素が存在してもよいことを理解されたい。対照的に、ある要素が、別の要素の「上に直接に」存在するか、別の要素の「上に直接に」延在すると言及されたとき、介在要素は存在しない。また、ある要素が別の要素に「接続」または「結合」されていると記載されているとき、その要素は、その別の要素に直接に接続または結合されていても、介在要素が存在してもよいことを理解されたい。対照的に、ある要素が、別の要素に「直接に接続」または「直接に結合」されていると言及されるとき、介在要素は存在しない。

本明細書では、図に示された１つの要素、層または領域と別の要素、層または領域との関係を記述するために、「下方」、「上方」、「上側」、「下側」、「水平」、「垂直」、「前」、「後ろ」などの相対語が使用されることがある。これらの用語は、図示された方向だけでなく、デバイスのさまざまな方向を包含することが意図されることを理解されたい。

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することだけを目的としており、本発明を限定することを意図したものではない。本明細書で使用されるとき、単数形（“ａ”，“ａｎ”ａｎｄ“ｔｈｅ”）は、文脈がそうではないと明確に指示していない限り複数形も含むことが意図される。また、本明細書で使用されるとき、用語「含む」、「備える」（“ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ”，“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”，“ｉｎｃｌｕｄｅｓ”ａｎｄ／ｏｒ“ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ”）は、明示された形体（ｆｅａｔｕｒｅ）、整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）、ステップ、動作、要素および／または構成要素の存在を示すが、１つ又は複数の他の形体、整数、ステップ、動作、要素、構成要素および／またはこれらのグループの存在または追加を妨げないことを理解されたい。

別段の定めがない限り、本明細書で使用される（技術用語および科学用語を含む）全ての用語は、本発明が属する技術分野の技術者によって共通に理解されるのと同じ意味を有する。さらに、本明細書で使用される用語は、本開示および関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致した意味を有するものと解釈されなければならず、本明細書においてそのように明示的に定義されない限り、理想化された意味またはあまりに形式的な意味に解釈されないことを理解されたい。

以下では、本発明の実施形態に基づく方法、システムおよびコンピュータプログラム製品の流れ図および／またはブロック図を参照して、本発明が説明される。それらの流れ図および／またはブロック図のいくつかのブロック、ならびにそれらの流れ図および／またはブロック図のいくつかのブロックの組合せを、コンピュータプログラム命令によって実行することができることを理解されたい。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、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、状態機械（ｓｔａｔｅ ｍａｃｈｉｎｅ）、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）その他の処理回路、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または例えば機械を生成するようにプログラム可能な他のデータ処理装置に記憶または実装することができ、それにより、コンピュータのプロセッサまたは他のプログラム可能なデータ処理装置を介して実行されるこれらの命令は、上述の流れ図および／またはブロック図の１つまたは複数のブロックに指定された機能／動作を実行する手段を生み出す。

これらのコンピュータプログラム命令は、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するように導くことができるコンピュータ可読メモリに記憶することもでき、それにより、コンピュータ可読メモリに記憶されたこれらの命令は、上述の流れ図および／またはブロック図の１つまたは複数のブロックに指定された機能／動作を実行する命令手段を含む製品を生み出す。

これらのコンピュータプログラム命令を、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して、そのコンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で、コンピュータ実現プロセス（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ）を生み出す一連のオペレーションステップが実行されるようにすることもでき、それにより、コンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で実行されるこれらの命令は、上述の流れ図および／またはブロック図の１つまたは複数のブロックに指定された機能／動作を実行するステップを提供する。これらのブロック内に記載された機能／動作は、これらのオペレーション図に示された順序とは異なる順序で実行することができることを理解されたい。例えば、関連する機能／動作に応じて、続けて示された２つのブロックを実際にはほぼ同時に実行することができ、またはこれらのブロックをときには逆順で実行することもできる。一部の図は、伝達経路（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐａｔｈ）上に、主たる伝達方向を示す矢印を含むが、伝達は、示された矢印とは逆の方向に実施することもできることを理解されたい。

次に図１を参照すると、大面積の平面光源を形成する機能基本単位（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｂｌｏｃｋ）として使用することができる固体照明タイル（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｔｉｌｅ）１０が示されている。しかしながら、大面積平面光源が１つのタイルしか備えない場合もあることを理解されたい。固体照明タイル１０は、その上に、規則的かつ／または不規則な１次元または２次元アレイとして配置された多くの固体照明要素（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）１２を備えることができる。タイル１０は例えば、個別発光部品などの１つ又は複数の回路要素をその上に取り付けることができるプリント回路板（ＰＣＢ）を備えることができる。具体的には、タイル１０は、パターン形成された金属トレース（図示せず）をその上に形成することができるポリマーコーティングをその上に有する金属コア（ｍｅｔａｌ ｃｏｒｅ）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ＭＣＰＣＢ材料と同種の材料は、例えばＴｈｅ Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている。ＰＣＢはさらに、重いクラッド（ｈｅａｖｙ ｃｌａｄ）（４オンス銅以上）、および／またはサーマルビア（ｔｈｅｒａｍａｌ ｖｉａ）を有する従来のＦＲ−４ ＰＣＢ材料を含むことができる。ＭＣＰＣＢ材料は、従来のＰＣＢ材料に比べて改良された熱性能を提供することがある。しかしながら、ＭＣＰＣＢ材料は、金属コアを含まないことがある従来のＰＣＢ材料よりも重いことがある。

図１に示された実施形態では、照明要素１２が、１クラスタ（ｃｌｕｓｔｅｒ）に４つの固体発光デバイスがある多チップクラスタである。タイル１０では、第１の経路２０上に４つの照明要素１２が直列に配置されており、第２の経路２１上に４つの照明要素１２が直列に配置されている。第１の経路２０の照明要素１２は、タイル１０の第１の端部に配置された一組の４つのアノードコンタクト２２、および、タイル１０の第２の端部に配置された一組の４つのカソードコンタクト２４に、例えばプリント回路を介して接続されている。第２の経路２１の照明要素１２は、タイル１０の第２の端部に配置された一組の４つのアノードコンタクト２６、および、タイル１０の第１の端部に配置された一組の４つのカソードコンタクト２８に接続されている。

本発明のいくつかの実施形態では、照明要素１２が、青色またはＵＶスペクトル領域で発光するように構成された１つ又は複数のＬＥＤを備えるチップオンボード（ｃｈｉｐ−ｏｎ−ｂｏａｒｄ）クラスタである。これらのＬＥＤによって発せられた光を受け取り、それに応答して赤色、緑色、青色および／または黄色光などのより長い波長の光を発する波長変換材料が配置されている。この発光を他の光と結合して、白色光を生み出すことができる。いくつかの実施形態では、照明要素１２が、少なくとも黄色蛍光体を含む波長変換材料でコーティングされた青色ＬＥＤを備える。当技術分野で知られているように、この蛍光体によって発せられた黄色光は、ＬＥＤによって発せられた無変換の青色光と結合して、白色光を生み出すことができる。照明要素１２はさらに、赤色蛍光体を含むことができる。赤色蛍光体からの赤色光は、ＬＥＤおよび黄色蛍光体によってそれぞれ発せられた青色光および黄色光と結合して、より良好な演色特性を有するより暖かみのある白色光を生み出すことができる。

固体照明要素１２は例えば、有機および／または無機発光デバイスを備えることができる。他のいくつかの実施形態に基づくハイパワー照明用途の固体照明要素の一例１２’が、図２に示されている。固体照明要素１２’は、チップオンボード配置の代わりに、その上に複数のＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄが取り付けられた担体基板１３を有するパッケージ化された個別電子部品を備えることができる。

発光要素１２または１２’のＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄは、少なくとも、赤色ＬＥＤ １６Ａ、緑色ＬＥＤ １６Ｂおよび青色ＬＥＤ １６Ｃを備えることができる。青色および／または緑色ＬＥＤは、本発明の譲受人であるＣｒｅｅ，Ｉｎｃ．から市販されているＩｎＧａＮベースの青色および／または緑色ＬＥＤチップとすることができる。赤色ＬＥＤは例えば、Ｅｐｉｓｔａｒ社、Ｏｓｒａｍ社などから市販されているＡｌＩｎＧａＰ ＬＥＤチップとすることができる。より多くの緑色光を使用可能にするため、照明デバイス１２は、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 １６が、一辺の長さが約９００μｍ以上の正方形または長方形の周縁を有することができる（すなわち、いわゆる「パワーチップ（ｐｏｗｅｒ ｃｈｉｐ）」）。しかしながら、別の実施形態では、ＬＥＤチップ１６の一辺の長さを５００μｍ以下とすることができる（すなわち、いわゆる「スモールチップ（ｓｍａｌｌ ｃｈｉｐ）」）。具体的には、スモールＬＥＤチップは、パワーチップよりも良好な電気変換効率で動作することができる。例えば、一辺の最大寸法が５００ミクロン未満の緑色ＬＥＤチップおよび２６０ミクロンの緑色ＬＥＤチップは、一般的に９００μｍチップよりも高い電気変換効率を有し、一般に、消費電力１ワット当たり５５ルーメンおよび消費電力１ワット当たり９０ルーメンの光束を生み出すことが知られている。

図２にさらに示されているように、ＬＥＤ １６Ａ〜１６Ｄをカプセル封入材１４で覆うことができる。カプセル封入材１４は、透明とすることができ、かつ／または、所望の発光パターン、色および／または強度を得るために、光散乱粒子、蛍光体および／または他の成分を含むことができる。図２には示されていないが、照明デバイス１２はさらに、ＬＥＤ １６Ａ〜１６Ｄを取り囲む反射カップ（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ ｃｕｐ）、ＬＥＤ １６Ａ〜１６Ｄの上方に取り付けられたレンズ、照明デバイスの熱を取り除く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を、図３の概略回路図に示されているように電気的に相互接続することができる。図３に示されているように、これらのＬＥＤを、第１の経路２０の青色ＬＥＤ １６Ａが直列に接続されて列（ｓｔｒｉｎｇ）２０Ａを形成するように、相互接続することができる。同様に、第１の経路２０の第１の緑色ＬＥＤ １６Ｂを直列に配置して列２０Ｂを形成することができ、第２の緑色ＬＥＤ １６Ｄを直列に配置して別個の列２０Ｄを形成することができる。赤色ＬＥＤ １６Ｃを直列に配置して列２０Ｃを形成することができる。列２０Ａ〜２０Ｄをそれぞれ、タイル１０の第１の端部に配置されたそれぞれのアノードコンタクト２２Ａ〜２２Ｄ、およびタイル１０の第２の端部に配置されたそれぞれのカソードコンタクト２４Ａ〜２４Ｄに接続することができる。

列２０Ａ〜２０Ｄは、第１の経路２０または第２の経路２１上の対応する全てのＬＥＤまたは一部のＬＥＤを備えることができる。例えば、列２０Ａは、第１の経路２０上の全ての照明要素１２の全ての青色ＬＥＤを備えることができる。あるいは、列２０Ａは、第１の経路２０上の対応するＬＥＤのサブセットだけを備えることができる。したがって、第１の経路２０は、タイル１０上に並列に配置された４つの直列の列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、並列に配置された４つの直列の列２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを備えることができる。列２１Ａから２１Ｄはそれぞれ、タイル１０の第２の端部に配置されたアノードコンタクト２６Ａから２６Ｄ、および、タイル１０の第１の端部に配置されたカソードコンタクト２８Ａから２８Ｄに接続される。

図１〜３に示された実施形態は、電気的に接続されて、経路２０、２１ごとにＬＥＤ １６の少なくとも４つの列を形成する、照明要素１２当たり４つのＬＥＤチップ１６を備えるが、照明デバイス１２当たり５つ以上および／または３つ以下のＬＥＤチップ１６を使用すること、ならびにタイル１０上の経路２０、２１ごとに５つ以上および／または３つ以下のＬＥＤ列を形成することができることを理解されたい。例えば、照明デバイス１２が１つの緑色ＬＥＤチップ１６Ｂだけを備えることができ、この場合、これらのＬＥＤは、接続されて、経路２０、２１ごとに３つの列を形成する。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チップを互いに直列に接続することができ、この場合には、経路２０、２２ごとに、緑色ＬＥＤチップの列が１つだけある。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だけを備えることができ、かつ／または、単一のタイル１０上に３つ以上の経路２０、２１を提供することができる。さらに、照明デバイス１２は単一の発光色を有することができ、波長変換蛍光体と組み合わせて、所望の色の光を生み出すことができる。

複数のタイル１０を組み合わせて、図４Ａに示されているようなより大きな照明バーアセンブリ（ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｂａｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ）３０を形成することができる。バーアセンブリ３０は、図４Ａに示されているように、端と端が接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄ）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４を参照すると、左端のタイル１０の第１の経路２０のカソードコンタクト２４を、中央のタイル１０’の第１の経路２０のアノードコンタクト２２に電気的に接続することができ、中央のタイル１０’の第１の経路２０のカソードコンタクト２４を、右端のタイル１０”の第１の経路２０のアノードコンタクト２２に電気的に接続することができる。同様に、左端のタイル１０の第２の経路２１のアノードコンタクト２６を、中央のタイル１０’の第２の経路２１のカソードコンタクト２８に電気的に接続することができ、中央のタイル１０’の第２の経路２１のアノードコンタクト２６を、右端のタイル１０”の第２の経路２１のカソードコンタクト２８に電気的に接続することができる。

さらに、右端のタイル１０”の第１の経路２０のカソードコンタクト２４を、右端のタイル１０”の第２の経路２１のアノードコンタクト２６に、ループバックコネクタ（ｌｏｏｐｂａｃｋ ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）３５によって電気的に接続することができる。例えば、ループバックコネクタ３５は、右端のタイル１０”の第１の経路２０の青色ＬＥＤチップ１６Ａの列２０Ａのカソード２４Ａを、右端のタイル１０”の第２の経路２１の青色ＬＥＤチップの列２１Ａのアノード２６Ａに電気的に接続することができる。このようにして、ループバックコネクタ３５の導体３５Ａによって、第１の経路２０の列２０Ａを、第２の経路２１の列２１Ａに直列に接続して、青色ＬＥＤチップ１６の単一の列２３Ａを形成することができる。タイル１０、１０’、１０”の経路２０、２１の他の列も同様に接続することができる。

ループバックコネクタ３５には、エッジコネクタ（ｅｄｇｅ ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）、フレキシブル配線盤その他の適当なコネクタが含まれる。さらに、ループコネクタは、タイル１０上／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に示されたバーアセンブリ３０はタイル１０の１次元アレイだが、他の構成も可能である。例えば、タイル１０を、全てのタイル１０が同じ平面に位置する２次元アレイとして、または一部のタイル１０が同じ平面に配置されていない３次元構成として接続することができる。さらに、タイル１０が長方形または正方形である必要はなく、例えば六角形、三角形などにすることもできる。

図４Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、複数のバーアセンブリ３０を結合して照明パネル４０を形成することができ、例えばこれを、全般照明用の平面照明源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、それぞれが６つのタイル１０を含む４つのバーアセンブリ３０を備えることができる。それぞれのバーアセンブリ３０の右端のタイル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、４つのＬＥＤ列２３（すなわち赤色１、緑色２および青色１）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が４つのＬＥＤ列２３（赤色１、緑色２および青色１）を備えることができる。したがって、９つのバーアセンブリを備える照明パネル４０は、３６個の別個のＬＥＤ列を有することができる。さらに、それぞれが８つの固体照明要素１２を有する６つのタイル１０を備えるバーアセンブリ３０では、ＬＥＤ列２３が、直列に接続された４８個のＬＥＤを備えることができる。

図５Ａを参照すると、照明パネル４０の一部分の側面図が示されている。照明パネル４０は、片面に複数の照明要素１２が配置された少なくとも１つのタイル１０を備える。単純にするため、図５Ａには、単一のタイル１０だけが示されている。照明パネル４０内で光を再循環（ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ）させ、かつ／または照明パネル４０内での光の再循環を改善するために、タイル１０の照明要素１２と同じ側に反射シート５０を配置することができる。いくつかの実施形態では、２次元照明パネル４０の長さおよび幅と同様の長さおよび幅を有する単一の反射シート５０を使用することができる。他の実施形態では、複数の反射シートを使用することができ、反射シート５０を照明パネル４０よりも小さくすることができる。いくつかの実施形態では、それぞれのタイル１０がその上に、別個の反射シート５０を備えることができる。

反射シート５０は、その中に複数の開口４２を備えることができ、開口４２は、タイル１０上の照明要素１２と整列することができる。

反射シート５０は例えば、入射光を反射し、散乱させる軽量の反射材料から形成することができる。いくつかの実施形態では、反射シート５０が、軽量の白色発泡体に加工されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）プラスチックなどの白色プラスチック発泡材料を含むことができる。したがって、反射シート５０は、入射光を反射するだけでなく、入射光を散乱させて、入射光がランダムな方向に反射されるようにするのに役立ち（すなわちランバート反射器（ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ））、それによって照明パネル４０の均一性を向上させることができる。

いくつかの実施形態では、開口４２を円形の開口とすることができ、開口４２が、タイル１０の表面に対して傾斜し、それによって照明要素１２の周囲に反射光学空洞（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｃａｖｉｔｙ）を形成する側壁４２Ａを有することができる。

照明パネル４０はさらに、拡散シート６０によってタイル１０および反射シート５０から分離された輝度増強フィルム（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｆｉｌｍ）７０を備えることができる。拡散シート６０は、照明要素１２によって発せられ、かつ／または反射シート５０によって反射された光をさらに拡散させるために、拡散シート６０を通過する光を散乱させることができる。当業者には知られているように、拡散シートは通常、例えばディスプレイパネルで使用される。

本発明の追加の実施形態が図５Ｂに示されている。図５Ｂには一対のタイル１０が示されている。パネル１０は、それぞれの対向する縁のところでエッジコネクタ１３によって接続することができ、エッジコネクタ１３は、隣接するタイル１０間の電気的および／または機械的接続を提供することができる。図５Ｂの実施形態では、タイル１０の照明要素１２と同じ面に、反射シート５５が、反射コーティングとして配置されている。このコーティングは例えば、このコーティングに入射した光を反射し、散乱させるように構成された白色ペイント（ｐａｉｎｔ）を含むことができる。反射シート５５上には拡散シート６０が配置される。

図５Ｂにはさらに、任意選択の追加の層７５および７７が示されており、これらの層には、光を拡散し、偏光し、平行にし、かつ／または反射するように構成された層を含めることができる。このような任意選択の追加の層は、パネル４０によって放出される光の輝度および／または均一性を向上させ、かつ／または他の方法で所望の光放出パターンを提供するために提供することができる。

図５Ｂに示されているように、光線７３Ａなどの一部の光線はパネル４０によって放出されるが、光線７３Ｂなどの他の光線は、反射されてパネル４０内へ戻り、パネル４０内では、それらの光線を再循環させる（すなわち異なる位置／方向に放出する）ことができる。このような光の再循環は、パネル４０からの光放出の均一性を向上させることができる。

図６Ａおよび６Ｂに示されているように、輝度増強フィルム７０は、複数の３次元光抽出形体（ｌｉｇｈｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅ）７２を含むことができ、３次元光抽出形体７２は、輝度増強フィルム７０に入射した光線７３Ａなどの光線が、フィルム７０を出るときに、照明パネル４０の主平面７６に垂直な光軸７４の方へ曲げられ、または、輝度増強フィルム７０に入射した光線７３Ｂなどの光線が、内部で反射されて拡散シート６０に戻るような、照明パネル４０の主平面に対して傾斜した側壁を備えることができる。拡散シート６０では、反射された光線７３Ｂなどの光線をさらに再循環させ、かつ／または拡散させることができる。このようにして、照明パネル４０によって放出される光をさらに平行にして、放出光のオンアクシス強度（ｏｎ−ａｘｉｓ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を増大させることができる。

さまざまな実施形態では、拡散シート６０を通過した光に対する所望の効果を生み出すため、光抽出形体７２の形状を、規則的な、不規則な、かつ／またはランダムな形状とすることができる。いくつかの実施形態では、例えば照明要素１２の位置の近くの「ホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）」を減らすために、照明要素１２によって発せられた光が照明パネル４０から直接に放出されることを阻止し、かつ／または制限するように、光抽出形体を画定することができる。言い換えると、照明パネル４０からの光放出の均一性を向上させるために、光抽出形体７２を、照明パネル４０内での光の再循環／拡散を促進するように設計し、構成することができる。したがって、例えば、光抽出形体７２は、照明パネル４０の光軸７４にほぼ平行に（すなわちパネル４０の平面に垂直に）進む光が内部全反射されて、拡散シート６０に戻るような角度に傾斜した側壁を備えることができる。
すなわち、光線７３Ｂなどの光は、輝度増強フィルム７０とフィルム７０の反対側の媒質（例えば空気）との間の屈折率の差によって規定される臨界角よりも大きな角度で光抽出形体７２の側壁に当たることができる。他の実施形態では、照明要素１２によって発せられた光を実質的に平行にすることができるフレネル型レンズのアレイを形成するように、光抽出形体を配置することができる。

図７を参照すると、照明パネル４０はさらに、タイル１０の照明要素１２とは反対側の面に配置されたヒートシンクパネル８０を備えることができる。このようにすると、照明パネル４０の熱を、光の放出方向とは逆の方向に抽出することができる。ヒートシンクパネル８０は、熱が放散される表面積を増大させ、それによってヒートシンクパネル８０の熱抵抗（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を低下させることができる冷却フィンなどの複数のヒートシンク形体８２を備えることができる。ヒートシンク形体８２は、照明要素１２の反対側に配置することができる。ヒートシンクパネルの熱抵抗が低下するような方法で、ヒートシンクパネル８０をコーティングし、かつ／または処理することができる。例えば、ヒートシンクパネル８０が、熱放散を向上させる黒い陽極酸化アルミニウムを含むことができる。

使用時、照明パネル４０は一般に、被照明領域の上方に取り付けられる。すなわち、照明パネル４０の光放出は下方へ導かれる。このような構成が図１６に示されており、図１６は、被照明物体８２の上方に配置された照明パネル４０を示している。この場合、ヒートシンク形体８２は、パネル４０のタイル１０よりも上方に配置され、照明パネル４０が内部に使用された照明器具によって生成された熱はパネル４０から上方向（方向８０）へ優先的に抽出され、光は、熱抽出方向とは逆の下方向（方向７４）へ導かれる。熱は上昇する傾向があるため、このようにすると、照明器具によって生成される熱をより効率的に抽出することができる。さらに、パネル４０の上方の空間をヒートシンクパネル８０が熱することによって、パネル４０の冷却にさらに寄与する可能性がある対流を生み出すことができる。

本発明のいくつかの実施形態に基づく照明パネル４０は、部屋の照明などの全般照明に適当であることがある実質的に平面の光源を提供することができる。さらに、本発明のいくつかの実施形態に基づく照明パネル４０は、全般照明用途の従来の蛍光源に比べてかなりの利点を有することがある。例えば、複数のタイル１０を結合して単一の照明パネル４０を形成することができるため、本発明のいくつかの実施形態に基づく照明パネル４０は、比較的に大きな面積を有することができる。照明要素１２などの分散された点光源の使用は、比較的に大きな面積全体に大量の光パワーを分散させることを可能にする。例えば、寸法１８”×２５”の照明パネル４０は４５０平方インチの総面積を有する。高効率の固体照明源１２は、５０ルーメン毎ワット超の効率を生み出すことができる。したがって、一般的な照明パネル４０は、約５６１６ルーメンの光束を生み出すことができ、すなわちパネル１平方インチ当たり約１２．５ルーメンの光束を生成することができる。このことは、有利には、一般的な蛍光照明器具によって出力される１平方インチ当たり約７ルーメンの光束に勝る。

さらに、分散された多数の照明源１２をパネル４０内に配置することによって、パネル４０の効率および／または均一性を向上させることができる。例えば、以前に論じた通り、スモールＬＥＤチップ（面積５００μｍ^２未満）は一般に、より大きないわゆる「パワーチップ」よりも効率的である。さらに、多数の照明源１２をパネル４０内に配置することによって、パネル４０内での光の拡散および再循環を容易にすることができ、それによって均一性を向上させることができる。

いくつかのタイプのＬＥＤ、特に青色および／または緑色ＬＥＤでは、標準駆動電流２０ｍＡにおける順方向電圧（Ｖｆ）が、チップによって、公称値とは＋／−０．７５Ｖも異なることがある。一般的な青色または緑色ＬＥＤは３．２ボルトのＶｆを有することがある。したがって、このようなチップの順方向電圧は２５％も変動することがある。４８個のＬＥＤを有するＬＥＤ列では、列を２０ｍＡで動作させるために必要な総Ｖｆが、＋／−３６Ｖも変化することがある。

したがって、バーアセンブリ内のＬＥＤの特定の特性によって、１つの光バーアセンブリのある列（ａ ｓｔｒｉｎｇ ｏｆ ｏｎｅ ｌｉｇｈｔ ｂａｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ）（例えば青色列）が、別のバーアセンブリの対応する列に比べて相当に異なる動作電力を必要とすることがある。このようなＶｆの変動はタイル間および／またはバー間の輝度および／または色相の変動につながる可能性があるため、これらの変動が、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／または輝度の均一性にかなりの影響を及ぼす可能性がある。例えば、列間の電流差が、列によって出力される光束、ピーク波長および／または主波長の大きな差につながる可能性がある。５％程度またはそれ以上のＬＥＤの駆動電流の変動が、列間および／またはタイル間の光出力の受け入れがたい変動につながる可能性がある。このような変動は、照明パネルの全体の色域、すなわち表示可能な色の範囲にかなりの影響を及ぼす可能性がある。

さらに、ＬＥＤチップの動作寿命中に、ＬＥＤチップの光出力特性が変化することがある。例えば、ＬＥＤによる光出力は、時間の経過とともに、かつ／または周囲温度の変化とともに変化することがある。

照明パネルの終始一貫した制御可能な光出力特性を可能にするため、本発明のいくつかの実施形態は、ＬＥＤチップの直列の列を２つ以上有する照明パネルを提供する。ＬＥＤチップのそれぞれの列に対して、独立した電流制御回路が提供される。さらに、それぞれの列への電流を、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）によって、個々に制御することができる。ＰＷＭスキームにおいて特定の列に加えられるパルスの幅（またはＰＦＭスキームにおいてはパルスの周波数）は、予め記憶されたパルス幅（周波数）値に基づくことができ、この値は、例えばユーザ入力および／またはセンサ入力に基づいて、動作中に変更することができる。

したがって、図８を参照すると、本発明のいくつかの実施形態に基づく照明器具２００が示されている。照明器具２００は、全般照明用の照明器具とすることができ、照明パネル４０を備える。照明パネル４０は例えば、複数のバーアセンブリ３０を備えることができ、複数のバーアセンブリ３０は、前述の通り複数のタイル１０を備えることができる。
しかしながら、本発明の実施形態は、別の構成として形成された照明パネルとともに使用することもできることを理解されたい。例えば、本発明のいくつかの実施形態は、単一の大面積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できる。

しかしながら、特定の実施形態では、照明パネル４０が複数のバーアセンブリ３０を備えることができ、複数のバーアセンブリ３０はそれぞれ、それぞれが同じ主波長を有するＬＥＤの４つの独立した列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、バーアセンブリ２３はそれぞれ、１つの赤色列２３Ａ、２つの緑色列２３Ｂ、２３Ｄ、および１つの青色列２３Ｃを有することができ、これらの列はそれぞれ、バーアセンブリ３０の片面に、対応する一対のアノード／カソードコンタクトを有する。特定の実施形態では、照明パネル４０が、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個の別個のＬＥＤ列を備えることができる。

電流ドライバ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｒｉｖｅｒ）２２０は、照明パネル４０のそれぞれのＬＥＤ列２３に対して独立した電流制御を提供する。例えば、電流ドライバ２２０は、照明パネル４０内の３６個の別個のＬＥＤ列に対して独立した電流制御を提供することができる。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個の別個のＬＥＤ列のそれぞれに対する定電流源を提供することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ２３０を、３６個のＬＥＤ列２３に対するドライバ２２０内の３６個の別個の電流供給ブロックのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を提供するようにプログラムすることができるＭｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．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現することができる。

コントローラ２３０は、３６個のＬＥＤ列のそれぞれのパルス幅情報を、色管理ユニット（ｃｏｌｏｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｕｎｉｔ）２６０から得ることができ、いくつかの実施形態では、色管理ユニット２６０が、Ａｇｉｌｅｎｔ ＨＤＪＤ−Ｊ８２２−ＳＣＲ００色管理コントローラなどの色管理コントローラを備えることができる。

色管理ユニット２６０は、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）通信リンク２３５を介してコントローラ２３０に接続することができる。色管理ユニット２６０は、Ｉ２Ｃ通信リンク２３５上のスレーブデバイスとして構成することができ、コントローラ２３０は、リンク２３５上のマスタデバイスとして構成することができる。Ｉ２Ｃ通信リンクは、集積回路デバイス間通信用の低速シグナリングプロトコルを提供する。コントローラ２３０、色管理ユニット２６０および通信リンク２３５は協力して、照明パネル４０からの光出力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Ｒ１〜９他は、コントローラ２３０内の内部レジスタに対応し、かつ／またはコントローラ２３０がアクセスできるメモリデバイス（図示せず）内の記憶場所に対応することができる。

コントローラ２３０は、ＬＥＤ列２３ごとに１つのレジスタ、例えばレジスタＲ１〜Ｒ９、Ｇ１Ａ〜Ｇ９Ａ、Ｂ１〜Ｂ９、Ｇ１Ｂ〜Ｇ９Ｂを備えることができる。すなわち、３６個のＬＥＤ列２３を有する照明ユニットでは、色管理ユニット２６０が少なくとも３６個のレジスタを備えることができる。レジスタはそれぞれ、ＬＥＤ列２３のうちの１つのパルス幅情報を記憶するように構成される。レジスタの初期値は、初期化／較正プロセスによって決定することができる。しかし、これらのレジスタ値は、ユーザ入力２５０および／あるいは照明パネル４０に結合された１つまたは複数のセンサ２４０からの入力に基づいて、時間の経過とともに適応的に変更することができる。

センサ２４０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／あるいは１つまたは複数の他のセンサ２４０Ｃを備えることができる。特定の実施形態では、照明パネル４０が、照明パネル内のそれぞれのバーアセンブリ３０に対して１つの光センサ２４０Ｂを備えることができる。しかしながら、他の実施形態では、照明パネル内のそれぞれのＬＥＤ列３０に対して１つの光センサ２４０Ｂを提供することができる。他の実施形態では、照明パネル４０内のタイル１０がそれぞれ、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が、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感光性領域を備えることができる。したがって、異なるＬＥＤ列２３、例えば赤色ＬＥＤ列２３Ａおよび青色ＬＥＤ列２３Ｃによって生成された光の波長は、別個の出力を光センサ２４０Ｂから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を、可視スペクトルの赤色、緑色および青色部分に主波長を有する光を独立に感知するように構成することができる。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含むことができる。光センサ２４０Ｂは例えば、Ａｇｉｌｅｎｔ ＨＤＪＤ−Ｓ８３１−ＱＴ３３３ 三色光センサを含むことができる。

列ごとの光出力の変動を補正するために、対応するＬＥＤ列２３のレジスタ値を調整する目的で、光センサ２４０Ｂからのセンサ出力を色管理ユニット２６０に供給することができ、色管理ユニット２６０を、こ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に供給するように構成することができる。いくつかの実施形態では、色管理ユニット２６０に供給される前にセンサデータを前処理するために、それぞれのタイル１０上に、１つまたは複数の光センサ２４０Ｂとともに、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）を配置することができる。さらに、いくつかの実施形態では、センサ出力および／またはＡＳＩＣ出力を、コントローラ２３０によって直接にサンプリングすることができる。

代表的なサンプルデータを得るために、光センサ２４０Ｂは、照明パネル４０内のさまざまな位置に配置することができる。あるいは、かつ／またはそれに加えて、所望の位置から光を集めるために、照明パネル４０内に、光ファイバなどの光ガイドを配置することができる。その場合には、例えば照明パネル４０の裏面に光センサ２４０Ｂを配置することができる。さらに、照明パネル４０の異なる領域の光を光センサ２４０Ｂに集める異なる光ガイドからの光を切り換える光スイッチを使用することができる。したがって、単一の光センサ２４０Ｂを使用して、照明パネル４０上のさまざまな位置から順番に光を集めることができる。

ユーザ入力２５０は、ユーザが、色温度、明るさ、色相などの照明パネル４０の属性を、遠隔制御パネル上の入力制御などのユーザ制御によって、選択的に調整することができるように構成することができる。

温度センサ２４０Ａは、温度情報を色管理ユニット２６０および／またはコントローラ２３０に提供することができ、色管理ユニット２６０および／またはコントローラ２３０は、列２３内のＬＥＤチップ１６の既知の／予測される明るさ対温度動作特性に基づいて、照明パネルからの光出力を、列ごとに、かつ／または色ごとに調整することができる。

光センサ２４０Ｂのさまざまな構成が図９Ａ〜９Ｄに示されている。例えば、図９Ａの実施形態では、照明パネル４０内に単一の光センサ２４０Ｂが提供されている。光センサ２４０Ｂは、照明パネル４０内の２つ以上のタイル／列から平均光量を受け取ることができる位置に配置することができる。

照明パネル４０の光出力特性に関するより広範囲なデータを提供するため、２つ以上の光センサ２４０Ｂを使用することもできる。例えば、図９Ｂに示されているように、バーアセンブリ３０ごとに１つの光センサ２４０Ｂを提供することができる。その場合、バーアセンブリ３０の端に光センサ２４０Ｂを配置することができ、それらの光センサ２４０Ｂに関連付けられたバーアセンブリ３０から放出される光の平均量／合計量を受け取るように光センサ２４０Ｂを配置することができる。

図９Ｃに示されているように、光センサ２４０Ｂを、照明パネル４０の光放出領域の周縁の内側の１つまたは複数の位置に配置することもできる。しかしながら、いくつかの実施形態では、光センサ２４０Ｂを、照明パネル４０の光放出領域から離して配置することができ、照明パネル４０の光放出領域内のさまざまな位置からの光を、１つまたは複数の光ガイドによってセンサ２４０Ｂに伝送することができる。例えば、図９Ｄに示されているように、照明パネル４０の光放出領域内の１つまたは複数の位置２４９からの光が、光ガイド２４７によって、光放出領域から離れた位置に伝送される。光ガイド２４７は、タイル１０内に延在し、かつ／またはタイル１０を横切って延在することができる光ファイバとすることができる。図９Ｄに示された実施形態では、光ガイド２４７が光スイッチ２４５で終わり、光スイッチ２４５は、光センサ２４０Ｂに接続する特定のガイド２４７を、コントローラ２３０および／または色管理ユニット２６０からの制御信号に基づいて選択する。しかしながら、光スイッチ２４５は任意選択であること、および光ガイド２４５がそれぞれ光センサ２４０Ｂで終わってもよいことを理解されたい。他の実施形態では、光ガイド２４７が、光スイッチ２４５の代わりに、光ガイド２４７を介して受け取られた光を結合し、結合された光を光センサ２４０Ｂに供給する光結合器（ｌｉｇｈｔ ｃｏｍｂｉｎｅｒ）で終わる。光ガイド２４７は、部分的にタイル１０を横切って延在し、かつ／またはタイル１０内に延在することができる。例えば、いくつかの実施形態では、光ガイド２４７が、集光位置まではパネル４０の裏を通って延在し、次いで集光位置でパネル内に延在することができる。さらに、光センサ２４０Ｂは、パネルの前面（すなわちパネル４０の照明デバイス１６が取り付けられた側）、あるいは、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１０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を備えることができる。照明パネル４０内のそれぞれのバーアセンブリ３０に対して１つのバードライバ回路３２０Ａ〜３２０Ｄを提供することができる。図７に示された実施形態では、照明パネル４０が４つのバーアセンブリ３０を備える。しかしながら、いくつかの実施形態では、照明パネル２１０が、９つのバーアセンブリ３０を備えることができ、その場合、電流ドライバ２２０は、９つのバードライバ回路３２０を備えることができる。図１１に示されているように、いくつかの実施形態では、バードライバ回路３２０がそれぞれ、４つの電流供給回路３４０Ａ〜３４０Ｄ、すなわち対応するバーアセンブリ３０のそれぞれのＬＥＤ列２３Ａ〜２３Ｄに対して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によって制御することができる。

図１２に、本発明のいくつかの実施形態に基づく電流供給回路３４０がより詳細に示されている。図１２に示されているように、電流供給回路３４０は、図１２に示されているように配置されたＰＷＭコントローラＵ１、トランジスタＱ１、抵抗器Ｒ１〜Ｒ３およびダイオードＤ１〜Ｄ３を備えることができる。電流供給回路３４０は入力電圧Ｖｉｎを受け取る。電流供給回路３４０はさらに、クロック信号ＣＬＫおよびパルス幅変調信号ＰＷＭをコントローラ２３０から受け取る。電流供給回路３４０は、対応するＬＥＤ列のアノードおよびカソードにそれぞれ接続された出力端子Ｖ＋およびＶ−を介して、対応するＬＥＤ列２３に、実質的に一定の電流を供給するように構成される。列間の平均順方向電圧の差を考慮するために、この一定の電流は、可変電圧ブースト（ｂｏｏｓｔ）によって供給することができる。ＰＷＭコントローラＵ１は例えば、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＬＭ５０２０電流モードＰＷＭコントローラを含むことができる。

電流供給回路３４０は、ＰＷＭ入力が論理ＨＩＧＨである間、対応するＬＥＤ列１３に電流を供給するように構成される。したがって、タイミングループ（ｔｉｍｉｎｇ ｌｏｏｐ）ごとに、タイミングループの最初のクロックサイクルで、ドライバ２２０内のそれぞれの電流供給回路３４０のＰＷＭ入力が論理ＨＩＧＨにセットされる。コントローラ２３０内のカウンタが、そのＬＥＤ列２３に対応するコントローラ２３０のレジスタに記憶された値に達すると、特定の電流供給回路３４０のＰＷＭ入力が論理ＬＯＷにセットされ、それによって対応するＬＥＤ列２３への電流をオフにする。したがって、照明パネル４０内のそれぞれのＬＥＤ列２３は同時にターンオンされるが、それらの列は、所与のタイミングループ中の異なる時刻にオフになることがあり、これによって、ＬＥＤ列には、そのタイミングループ中に異なるパルス幅が与えられることになる。ＬＥＤ列２３の見かけの輝度は、ＬＥＤ列２３のデューティサイクル、すなわちＬＥＤ列２３に電流が供給されているタイミングループの割合にほぼ比例することができる。

ＬＥＤ列２３がオンである期間の間、そのＬＥＤ列２３には実質的に一定の電流を供給することができる。電流信号のパルス幅を操作することによって、オン状態電流を実質的に一定の値に維持している間でも、ＬＥＤ列２３を流れる平均電流を変化させることができる。したがって、たとえＬＥＤ１６を流れる平均電流が変更されている場合でも、加えられた電流とともに変化する可能性があるＬＥＤ列２３内のＬＥＤ１６の主波長を実質的に安定させることができる。同様に、さまざまな平均電流レベルにおいて、ＬＥＤ列２３によって消費される単位消費電力当たりの光束を、例えばＬＥＤ列２３の平均電流が可変電流源を使用して操作されている場合よりも一定に維持することができる。

コントローラ２３０のレジスタに記憶された特定のＬＥＤ列に対応する値は、通信リンク２３５を介して色管理ユニット２６０から受け取られた値に基づくことができる。あるいは、かつ／またはそれに加えて、このレジスタ値は、コントローラ２３０によってセンサ２４０から直接に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ことができる。

いくつかの実施形態では、色管理ユニット２６０が、デューティサイクルに対応する値（すなわち０から１００までの値）を提供し、コントローラ２３０が、この値を、タイミングループ（ｔｉｍｉｎｇ ｌｏｏｐ）中のサイクルの数に基づいてレジスタ値に変換することができる。例えば、色管理ユニット２６０は、特定のＬＥＤ列２３のデューティサイクルが５０％であることを、通信リンク２３５を介してコントローラ２３０に知らせる。タイミングループが１０，０００回のクロックサイクルを含む場合、コントローラがクロックサイクルごとにカウンタを増分させるとするならば、コントローラ２３０は、問題のＬＥＤ列に対応するレジスタに値５０００を記憶することができる。したがって、特定のタイミングループでは、ループの開始時にカウンタが０にリセットされ、その特定のＬＥＤ列２３に対して機能する電流供給回路３４０に適当なＰＷＭ信号を送ることによって、そのＬＥＤ列２３がオンになる。カウンタが値５０００までカウントされると、電流供給回路３４０に対するＰＷＭ信号がリセットされ、ＬＥＤ列をオフにする。

いくつかの実施形態では、ＰＷＭ信号のパルス繰返し周波数（すなわちパルス繰返し数）が６０Ｈｚを超えることがある。ＰＷＭパルスの全体の繰返し周波数が２００Ｈｚ以上である特定の実施形態では、ＰＷＭ周期が５ミリ秒以下となることがある。単一のタイミングループ中にカウンタを１００回だけ増分すればよいように、ループに遅延を含めることができる。このようにすると、所与のＬＥＤ列２３のレジスタ値を、ＬＥＤ列２３のデューティサイクルに直接に対応させることができる。しかしながら、ＬＥＤ列２３の輝度が適当に制御される限りにおいて、適当な任意のカウントプロセスを使用することができる。

センサ値の変化を考慮するため、時々、コントローラ２３０のレジスタ値を更新することができる。いくつかの実施形態では、更新されたレジスタ値を、色管理ユニット２６０から、毎秒複数回、得ることができる。

さらに、所与のサイクル中に実施される変更の量を制限するために、コントローラ２３０によって色管理ユニット２６０から読み取られたデータをフィルタにかけることができる。例えば、変更された値が色管理ユニット２６０から読み取られるときに、従来のＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ（比例）−Ｉｎｔｅｇｒａｌ（積分）−Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ（微分））フィードバックコントローラの場合のように、誤差値を計算し、それをスケーリングして、比例制御（「Ｐ」）を提供することができる。さらに、ＰＩＤフィードバックループの場合と同様に、この誤差信号を、積分および／または微分法によってスケーリングすることができる。変更された値のフィルタリングおよび／またはスケーリングは、色管理ユニット２６０および／またはコントローラ２３０内で実行することができる。

照明器具２００のいくつかの要素の動作が図１３〜１５に示されている。図１３を参照すると、コントローラ２３０内の列レジスタが初期化される（ブロック１０１０）。レジスタの初期値は、コントローラ２３０がアクセス可能なリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）または他の記憶デバイスなどの不揮発性メモリに記憶することができる。コントローラ２３０内のカウンタＣＯＵＮＴも０にリセットされる。

制御は次いで、カウンタＣＯＵＮＴが０に等しいかどうかを判定するブロック１０２０に進む。カウンタＣＯＵＮＴが０に等しい場合、それぞれの制御線３４２のＰＷＭ出力が論理ＨＩＧＨにセットされる（ブロック１０３０）。カウンタＣＯＵＮＴが０に等しくない場合、ブロック１０３０は迂回される。コントローラ２３０は次いで、レジスタ値がＣＯＵＮＴに等しいＬＥＤ列のＰＷＭ出力を選択的にオフにする（ブロック１０４０）。次いで、任意選択の遅延が導入され（ブロック１０５０）、ＣＯＵＮＴ値が増分される（ブロック１０６０）。次いで制御は、ＣＯＵＮＴが最大値に達したかどうかを判定するブロック１０７０に進む。いくつかの実施形態ではこの最大値が１００である。ＣＯＵＮＴが最大値に達していない場合、制御はブロック１０２０に進む。ＣＯＵＮＴの値が最大値ＭＡＸ＿ＣＯＵＮＴに達した場合、現在のタイミングループは終了しており、ＣＯＵＮＴが０にリセットされる（ブロック１０８０）。

次に図１４を参照すると、それぞれのＬＥＤ列２３に対するＰＷＭ信号を選択的にオフにすることに関連した動作がプロセス１１００として示されている。このプロセスは、照明パネル４０内の赤色、緑色および青色列２３のそれぞれのグループに対して繰り返される。例えば、プロセス１１００は、照明パネル４０のそれぞれのバーアセンブリ３０に対して一度、繰り返すことができる。図１４に示されているように、コントローラ２３０は最初に、ＣＯＵＮＴが赤色列レジスタＲ１のレジスタ値に等しいかどうかを判定する（ブロック１１１０）。ＣＯＵＮＴが、赤色列レジスタＲ１のレジスタ値に等しい場合には、レジスタＲ１に関連したＰＷＭ信号が論理ＬＯＷにセットされ、それによって、レジスタＲ１に関連したＬＥＤ列２３をオフにする（ブロック１１２０）。次に、コントローラ２３０は、ＣＯＵＮＴが、第１の緑色列レジスタＧ１Ａのレジスタ値に等しいかどうかを判定する（ブロック１１３０）。ＣＯＵＮＴが、第１の緑色列レジスタＧ１Ａのレジスタ値に等しい場合、レジスタＧ１Ａに関連したＰＷＭ信号が論理ＬＯＷにセットされ、それによって、レジスタＧ１Ａに関連した１つまたは複数のＬＥＤ列２３をオフにする（ブロック１１４０）。同じプロセスを、第２の緑色列レジスタＧ１Ｂに対して繰り返すことができる。あるいは、両方の緑色列に対して単一のレジスタを使用してもよい。最後に、コントローラ２３０は、ＣＯＵＮＴが、青色列レジスタＢ１のレジスタ値に等しいかどうかを判定する（ブロック１１５０）。ＣＯＵＮＴが、青色列レジスタＢ１のレジスタ値に等しい場合には、レジスタＢ１に関連したＰＷＭ信号が論理ＬＯＷにセットされ、それによってレジスタＢ１に関連したＬＥＤ列２３をオフにする（ブロック１１６０）。照明パネル４０内のそれぞれのバーアセンブリ３０に対してプロセス１１００が繰り返される。

いくつかの実施形態では、周辺光の測度（例えば暗信号値）を得るために、照明パネル４０が一瞬、暗くなったとき（すなわちユニット内の全ての光源が一瞬、オフに切り換えられたとき）に、光センサ２４０Ｂをサンプリングするように、コントローラ２３０が色管理ユニット２６０を制御することができる。コントローラ２３０はさらに、照明器具の輝度の測度（例えば明信号値）を得るために、パネル４０がその少なくとも一部分の間点灯した時間間隔の間、光センサ２４０Ｂをサンプリングするように、色管理ユニット２６０を制御することができる。例えば、コントローラ２３０は、１回のタイミングループ全体の平均を表す値を光センサから得るように、色管理ユニット２６０を制御することができる。

例えば、図１５を参照すると、照明パネル４０内の全てのＬＥＤ列がオフにされ（ブロック１２１０）、暗信号値（ｄａｒｋ ｓｉｇｎａｌ ｖａｌｕｅ）を得るために光センサ２４０Ｂの出力がサンプリングされる（ブロック１２２０）。次いで、ＬＥＤ列に通電され（ブロック１２３０）、明信号値を得るために、パルス周期全体にわたってパネル出力が積分され、サンプリングされる（ブロック１２４０）。次いで、暗信号値および／または明信号値に基づいて照明パネル４０の出力が調整される（ブロック１２５０）。

周辺光の差を考慮するために、照明パネル４０の輝度を調整することができる。例えば、周辺光のレベルが高い状況では、被照明領域の光のレベルを実質的に終始一貫したレベルに維持するために、負のフィードバック信号によって照明パネル４０の明るさを低下させることができる。周辺光のレベルが低い別の状況では、被照明領域の光のレベルを終始一貫したレベルに維持するために、正のフィードバック信号によって照明器具の輝度を増大させることができる。すなわち、例えば被照明領域の自然光量の変動によって、被照明領域の周辺光のレベルは変動する可能性があるため。本発明のいくつかの実施形態によれば、周辺光のレベルに応じて、照明器具２００からの光出力を変化させることができる。
例えば、被照明領域の周辺光のレベルが高い場合には、照明器具２００の輝度を低下させることができる。複数の照明器具２００によって照明される領域では、周辺光の測定を、それらの照明器具２００間で調整することが望ましい場合がある。

以前に説明したとおり、照明パネル４０内の１つまたは複数（あるいは全て）のＬＥＤ列２３の電流パルスのパルス幅を調整することによって、照明パネル４０の輝度を調整することができる。いくつかの実施形態では、感知された照明器具の輝度と感知された周囲の輝度との間の差に基づいて、パルス幅を調整することができる。他の実施形態では、感知された照明器具の輝度（明信号値）と感知された周囲の輝度（暗信号値）との比に基づいて、パルス幅を調整することができる。

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、色管理ユニット２６０およびコントローラ２３０によって形成されたフィードバックループが、周囲の照明とは無関係に、照明パネル４０の平均輝度（ｌｕｍｉｎｏｓｉｔｙ）を維持するのに貢献する。他の実施形態では、照明パネル４０の平均輝度と周囲の照明のレベルとの間の所望の関係を維持するようにフィードバックループを構成することができる。

いくつかの実施形態では、フィードバックループがディジタル増分論理（ｄｉｇｉｔａｌ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｌｏｇｉｃ）を使用することができる。フィードバックループのディジタル増分論理は、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索引を参照することができる。

以前に示したとおり、本発明のいくつかの実施形態では、それぞれのＰＷＭ信号を同時に（すなわちタイミングループの開始時に）論理ＨＩＧＨにセットすることができる。この場合、パネル４０内の全てのＬＥＤが、所与のタイミングループ中に同時にオンになるが、照明パネル４０内のさまざまなＬＥＤ列２３に関連付けられたレジスタ値に応じて、異なる時刻にオフになる。しかしながら、他の実施形態では、ＬＥＤ列２３が全て同時にターンオンされないように、１つまたは複数のＬＥＤ列２３のターンオンをずらすことができる。いくつかのケースでは、少なくとも１つのＬＥＤ列２３のＰＷＭ信号を、それによってそのＬＥＤ列２３が他のＬＥＤ列２３とは異なる時刻にオンになる固定遅延および／または可変遅延の分だけ遅延させることができる。この遅延は、例えばレジスタ値に加えることができるオフセット値を提供することによって、ソフトウェア内に提供することができる。ＬＥＤ列がオンにされる前に、そのオフセット値を調べることができる。

したがって、例えばＬＥＤ列はそれぞれ、開始時刻と停止時刻、あるいは開始時刻と持続時間を表す２つの関連した値を有することができる。例えば、コントローラは、それぞれのＬＥＤ列２３に対して２つの値（ＳＴＡＲＴおよびＳＴＯＰ）を保持することができる。タイミングループの始めに、全てのＰＷＭ値を論理ＬＯＷにリセットすることができる。タイミングループのそれぞれのサイクルにおいて、ＣＯＵＮＴの値がＳＴＡＲＴと比較される。ＣＯＵＮＴの値がＳＴＡＲＴよりも大きいかまたは等しいが、ＳＴＯＰの値よりも小さい場合、そのＬＥＤ列２３に対するＰＷＭ信号は論理ＨＩＧＨに切り換えられ／維持される。しかしながら、ＣＯＵＮＴの値がＳＴＯＰよりも大きい場合、そのＬＥＤ列に対するＰＷＭ信号は論理ＬＯＷにリセットされる。

いくつかの実施形態では、このタイミング遅延（例えばＳＴＡＲＴの値）を、ＬＥＤ列２３ごとに、かつ／またはＬＥＤ列２３のグループごとに異なるレベルに固定することができる。例えば、１つの赤色ＬＥＤ列２３Ａが他の赤色ＬＥＤ列２３Ａとは異なるＳＴＡＲＴ値を有するように、タイミング遅延をセットすることができる。

さらなる実施形態では、それぞれのＬＥＤ列に対するタイミング遅延をランダムに生成することができる。このランダムなタイミング遅延は、タイミングループごとに、かつ／または所与の数のタイミングループが経過した後に生成することができる。ランダムな遅延は、上限と下限の間で提供することができる。下限は０とすることができ、所与のＬＥＤ列２３に対する上限は、最大カウントＭＡＸ＿ＣＯＵＮＴから、問題のＬＥＤ列２３の列レジスタ値を引いた値とすることができる。例えば、デューティサイクルが６０％のパルスは、パルス周期の４０％以下に限って遅延させることができる。これによって、たとえ遅延されたとしても、そのＬＥＤ列２３が、完全なパルス幅の間はオンであり続けることを保証することができる。

ＬＥＤ列２３のタイミング遅延を、固定された遅延またはランダムな遅延によってずらすことによって、全てのＬＥＤ列２３が同時にオフ状態からオン状態に切り換らないようにすることができる。照明パネル４０からの光出力のフリッカー（ｆｌｉｃｋｅｒ）および／または結合振幅を低減させることができ、かつ／または照明パネル４０の外部力率（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ）のバランスをとることができる。

ＬＥＤ列２３および／または照明パネル４０の平均輝度を制御するために他の方法を使用することもできる。例えば、システムは、パルス幅変調を使用する代わりに、パルス周波数変調を使用することができる。パルス周波数変調に対応するためのコントローラ２３０および／または電流ドライバ２２０の変更は一般に、当業者に知られている。

照明パネル内の同じ色のＬＥＤ列を同じパルス幅で駆動する必要はない。例えば、バックライトパネル４０は、複数の赤色ＬＥＤ列２３を備えることができ、そのそれぞれを異なるパルス幅で駆動し、その結果、異なる平均電流レベルを提供することができる。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、通電されたときに第１の主波長を有する狭帯域の光学的放射を発する複数のＬＥＤチップ１６をその中に含む第１および第２のＬＥＤ列２３と、第１の主波長とは異なる第２の主波長を有する狭帯域の光学的放射を発する複数のＬＥＤチップ１６を含む第３および第４のＬＥＤ列２３とを備えるＬＣＤバックライトなどの照明パネルに対する閉ループディジタル制御システムを提供する。

いくつかの実施形態では、第１のＬＥＤ列２３と第２のＬＥＤ列２３とが互いに異なる平均電流レベルに維持され、それでも、実質的に同じオン状態電流で駆動される。同様に、第３のＬＥＤ列と第４のＬＥＤ列とが互いに異なる平均電流レベルに維持され、それでも、実質的に同じオン状態電流で駆動される。

第１および第２のＬＥＤ列２３のオン状態電流は、第３および第４のＬＥＤ列のオン状態電流と異なっていてもよい。例えば、赤色ＬＥＤ列２３を駆動するために使用されるオン状態電流が、緑色および／または青色ＬＥＤ列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。列２３の平均電流は、列２３を流れる電流のパルス幅に比例する。第１のＬＥＤ列２３と第２のＬＥＤ列２３との間の平均電流の比を比較的に一定に維持することができ、かつ／または第３のＬＥＤ列２３と第４のＬＥＤ列２３との間の平均電流の比を比較的に一定に維持することができる。さらに、所望のホワイトポイントを維持するために、第３および第４のＬＥＤ列２３の平均電流と比較された第１のＬＥＤ列２３と第２のＬＥＤ列２３との間の平均電流の比を、閉ループ制御の一部として変化させることもできる。

いくつかの実施形態では、所与のＬＥＤ列２３に供給されるオン状態電流レベルを、コントローラ２３０からのコマンドに応じて、電流供給回路３４０が調整することができる。その場合、特定のＬＥＤ列２３の主波長を調整するように選択されたオン状態電流レベルで、特定のＬＥＤ列を駆動することができる。例えば、チップ間の主波長の変動のため、特定のＬＥＤ列２３が、照明パネル４０内の同じ色の他のＬＥＤ列２３の平均主波長よりも長い平均主波長を有することがある。その場合には、波長が相対的に長い方のＬＥＤ列をわずかに高いオン状態電流で駆動することが可能である場合があり、それによって、ＬＥＤ列２３の主波長を短くし、波長が相対的に短い方のＬＥＤ列２３の主波長と一致させることができる。

いくつかの実施形態では、それぞれのＬＥＤ列２３の初期オン状態駆動電流を、較正プロセスによって較正することができる。この較正プロセスでは、それぞれのＬＥＤ列に個々に通電され、それぞれの列からの光出力が光センサ２４０Ａを使用して検出される。それぞれの列の主波長を測定し、その主波長を必要に応じて調整するために、適当な駆動電流をＬＥＤ列ごとに計算することができる。例えば、特定の色のそれぞれのＬＥＤ列２３の主波長を測定することができ、特定の色に対する主波長の分散を計算することができる。その色に対する主波長の分散が所定のしきい値よりも大きい場合、または特定のＬＥＤ列２３の主波長が、そのＬＥＤ列２３の平均主波長よりも所定の標準偏差の分だけ長いかまたは短い場合には、主波長の分散を低減させるために、１つまたは複数のＬＥＤ列２３のオン状態駆動電流を調整することができる。列間の主波長の差を補正し／考慮するために、他の方法／アルゴリズムを使用することもできる。

図面および明細書には、本発明の一般的な実施形態が開示されている。特定の用語が使用されるが、それらは、一般的かつ記述的な意味においてのみ使用されており、限定目的では使用されていない。本発明の範囲は前記特許請求の範囲に記載されている。

Claims (37)

1. 照明パネルの主平面に平行な第１の面を有する少なくとも１つのタイルと、
   前記少なくとも１つのタイルの前記第１の面の上に配置され、光を発するように構成された複数の固体照明デバイスと、
   前記少なくとも１つのタイルの前記第１の面の上の反射シートと、
   前記反射シートの上の輝度増強フィルムと
   を備え、
   前記反射シートは、前記少なくとも１つのタイルと前記輝度増強フィルムとの間に配置されており、
   前記輝度増強フィルムは、第１の方向を有する光を前記照明パネルから優先的に放出し、前記第１の方向とは異なる第２の方向を有する光を優先的に反射して前記照明パネルへ戻すように構成されていることを特徴とする照明パネル。
2. 前記反射シートは、前記反射シートに入射した光を反射し、散乱させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル。
3. 前記反射シートは、前記反射シートを貫通した複数の開口を備え、
   前記複数の開口はそれぞれ、前記複数の固体照明デバイスのうちの対応する１つの固体照明デバイスと整列していることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル。
4. 前記開口はそれぞれ、それによって前記複数の固体照明デバイスのうちの前記対応する１つの固体照明デバイスの周囲に反射光学空洞を形成する傾斜した側壁を備えることを特徴とする請求項３に記載の照明パネル。
5. 前記反射シートはプラスチック発泡体を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明パネル。
6. 前記反射シートと前記輝度増強フィルムの間の拡散シートをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル。
7. 前記輝度増強フィルムは、前記輝度増強フィルムを通過する少なくとも一部の光線を前記照明パネルの前記主平面に垂直な方向に向けて曲げるように構成された複数の３次元光抽出形体を備えることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル。
8. 前記光抽出形体はランダムな形体であることを特徴とする請求項７に記載の照明パネル。
9. 前記輝度増強フィルムは、前記複数の固体発光デバイスによって発せられた光が前記照明パネルから直接に放出されることを制限し、それによって前記照明パネル内での光の再循環／拡散を促進するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の照明パネル。
10. 前記光抽出形体はフレネル型レンズを備えることを特徴とする請求項７に記載の照明パネル。
11. 前記輝度増強フィルムは、前記照明パネルによって放出される光を実質的に平行にするように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の照明パネル。
12. 前記第１の面の反対側の前記少なくとも１つのタイルの第２の面の上にあって、前記少なくとも１つのタイルから、前記少なくとも１つのタイルからの光放出方向とは反対の方向に、熱を引き離すように構成されたヒートシンクパネルをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル。
13. 前記ヒートシンクパネルは黒い陽極酸化アルミニウムを含むことを特徴とする請求項１２に記載の照明パネル。
14. 前記ヒートシンクパネルは、前記ヒートシンクパネルの熱抵抗を低減させるように構成された複数のヒートシンク形体を備えることを特徴とする請求項１３に記載の照明パネル。
15. 前記複数のヒートシンク形体は複数の冷却フィンを備えることを特徴とする請求項１４に記載の照明パネル。
16. 前記複数のヒートシンク形体はそれぞれ、前記複数の固体発光デバイスのうちの対応する１つの固体発光デバイスと整列していることを特徴とする請求項１４に記載の照明パネル。
17. 全般照明に適合された照明器具であって、
    少なくとも１つのタイルと、電気的に接続されて列を形成し、前記少なくとも１つのタイルの第１の面の上に配置され、主波長の光を発するように構成された複数の固体照明デバイスと、前記少なくとも１つのタイルの前記第１の面の上の反射シートと、前記反射シートの上の輝度増強フィルムとを有する照明パネルであって、前記反射シートが、前記少なくとも１つのタイルと前記輝度増強フィルムとの間に配置された照明パネルと、
    制御信号に応答して前記列にオン状態駆動電流を供給するように構成された電流供給回路と、
    前記複数の固体照明デバイスのうちの少なくとも１つの固体照明デバイスから光を受け取るように配置された光センサと、
    前記光センサから出力信号を受け取り、前記光センサの前記出力信号に応じて前記制御信号を調整し、それによって、前記電流供給回路によって前記列に供給される平均電流を調整するように構成された制御システムと
    を備えることを特徴とする照明器具。
18. 前記電流供給回路は、閉ループ可変電圧ブースト変換電流源を備えることを特徴とする請求項１７に記載の照明器具。
19. 前記制御システムは、周辺光値を得るために、固体照明デバイスの前記列に電流が供給されていないときに、前記光センサの前記出力をサンプリングするように構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の照明器具。
20. 前記制御システムは、前記周辺光値が増大したときに前記列への平均電流を低下させるように構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の照明器具。
21. 前記制御システムは、輝度値を得るために、前記列に電流が供給されている時間間隔中に、前記光センサからサンプリングするように構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の照明器具。
22. 前記制御システムは、前記輝度値が増大したときに、前記第１の列への前記平均電流を低下させるように構成されていることを特徴とする請求項２１に記載の照明器具。
23. 前記制御システムは、前記周辺光値および前記輝度値に基づいて、前記列に供給される前記平均電流を調整するように構成されていることを特徴とする請求項２２に記載の照明器具。
24. 前記制御システムは、前記周辺光値と前記輝度値との差に基づいて、前記列に供給される前記平均電流を調整するように構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の照明器具。
25. 前記制御システムは、前記周辺光値と前記輝度値との比に基づいて、前記列に供給される前記平均電流を調整するように構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の照明器具。
26. 前記制御システムは、周囲／背景照明とは無関係に、前記第１の列の平均輝度を維持するように構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の照明器具。
27. 前記制御システムは、前記周辺光値に関する第１のフィードバック信号および前記輝度値に関する第２のフィードバック信号を供給することによって、周囲／背景照明と前記列の平均輝度との間の関係を維持するように構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の照明器具。
28. 前記制御信号はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含み、
    前記制御システムは、前記ＰＷＭ信号のデューティサイクルを変化させることによって、前記列に供給される平均電流を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の照明器具。
29. 前記制御システムは、前記制御信号のパルス周波数を変化させることによって、前記列に供給される平均電流を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の照明器具。
30. 前記電流供給回路は、前記列に供給される前記平均電流が変更されたときでも、前記列に供給される前記オン状態電流を実質的に一定の値に維持するように構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の照明器具。
31. 前記制御システムは、前記光センサに結合され、前記光センサの前記出力信号をサンプリングおよび処理し、処理された前記出力信号を前記制御システムに供給するように構成された色管理ユニットを備えることを特徴とする請求項１７に記載の照明器具。
32. 前記照明パネルに関連した温度を感知するように構成された温度センサをさらに備え、 前記制御システムは、感知された前記温度の変化に応じて、前記第１の列に供給される平均電流を調整するように構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の照明器具。
33. 少なくとも１つのタイルと、少なくとも、前記少なくとも１つのタイルの第１の面の上にあって、第１の主波長の光を発するように構成された固体照明デバイスの第１の列、および、前記少なくとも１つのタイルの前記第１の面の上にあって、前記第１の主波長とは異なる第２の主波長の光を発するように構成された固体照明デバイスの第２の列と、前記少なくとも１つのタイルの前記第１の面の上の反射シートと、前記反射シートの上の輝度増強フィルムとを有する照明パネルであって、前記反射シートが、前記少なくとも１つのタイルと前記輝度増強フィルムとの間に配置された照明パネルと、
    第１の制御信号に応答して前記第１の列にオン状態駆動電流を供給するように構成され
    た第１の電流供給回路と、
    第２の制御信号に応答して前記第２の列にオン状態駆動電流を供給するように構成された第２の電流供給回路と、
    前記第１の列内の少なくとも１つの固体照明デバイス、および、前記第２の列内の少なくとも１つの固体照明デバイスから光を受け取るように配置された光センサと、
    前記光センサから出力信号を受け取り、前記光センサの前記出力信号に応じて前記第１の制御信号および／または前記第２の制御信号を調整し、それによって、前記第１の電流供給回路によって前記第１の列に供給される平均電流を調整し、かつ／または前記第２の電流供給回路によって前記第２の列に供給される平均電流を調整するように構成された制御システムであって、前記光センサ、前記制御システム並びに前記第１および第２の電流供給回路が、前記照明パネルに対するフィードバックループを形成する制御システムと
    を備え、
    前記第１および第２の制御信号はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含み、
    前記制御システムは、前記第１および／または第２の制御信号のデューティサイクルを変化させることによって、前記第１および／または第２の列に供給される平均電流を制御するように構成されていることを特徴とする照明器具。
34. 前記第１の制御信号のパルスの前縁は、前記第２の制御信号のパルスの前縁とは異なる時刻に発生することを特徴とする請求項３３に記載の照明器具。
35. 前記第１の制御信号の前記パルスの前記前縁は、前記第２の制御信号の前記パルスの前記前縁から、固定遅延だけ遅延されることを特徴とする請求項３４に記載の照明器具。
36. 前記第１の制御信号の前記パルスの前記前縁は、前記第２の制御信号の前記パルスの前記前縁から、可変遅延だけ遅延されることを特徴とする請求項３４に記載の照明器具。
37. 前記可変遅延は、ランダムな、無秩序な、または掃引関数、テーブルもしくは他の技法によって決定された遅延間隔、かつ／あるいは前記第１の制御信号および／または前記第２の制御信号のパルス幅に応じた遅延間隔の範囲内で変化することを特徴とする請求項３６に記載の照明器具。