JP2013522811A - 構成可能なシャントを備える半導体照明装置 - Google Patents

Abstract

特定の実施形態による半導体照明装置は、複数の発光デバイスを含む回路と、複数の発光デバイスの少なくとも１つの発光デバイスを流れる電流少なくとも一部をバイパスするようになった構成可能なシャントとを備える。構成可能なシャントは、例えば、可調整抵抗、フューズ、スイッチ、サーミスタ、及び／又は可変抵抗を含むことができる。
【選択図】図１Ａ

Description

［関連出願］
本発明は、同時出願で同一出願人による米国出願番号 「制御可能なバイパス回路を有する半導体照明装置及びその作動方法」（代理人整理番号第５３０８−１ １２８）に関連し、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれている。

本発明は半導体照明に関し、詳細には半導体照明構成部品を含む照明器具に関する。

半導体照明アレイは、多くの照明用途で使用されている。例えば、半導体発光デバイスのアレイを含む半導体照明パネルは、建築及び／又はアクセント照明等の直接的な照明光源として使用されてきた。半導体発光デバイスとしては、例えば、１つ又はそれ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むパッケージ化された発光デバイスを挙げることができる。一般に、無機ＬＥＤはＰＮ接合を形成する半導体層を含む。有機発光層を含む有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）は、別の種類の半導体発光デバイスである。一般に、半導体発光デバイスは、電子キャリア、つまり発光層又は領域内の電子及び正孔の再結合によって光を発生する。

半導体照明パネルは、携帯型電子装置に使用されるＬＣＤ表示画面等の小型液晶表示（ＬＣＤ）画面のバックライトとして一般に使用される。更に、ＬＣＤテレビディスプレイ等の大型ディスプレイのバックライトとして半導体照明パネルを利用することへの関心が高まっている。

小型ＬＣＤ画面に関して、一般にバックライト組立体は、ＬＥＤが発した特定の青色光を黄色光に変換する波長変換蛍光体で被覆された青色発光ＬＥＤを含む白色ＬＥＤ照明デバイスを用いる。青色光と黄色光との混色である結果として生じた光は、観察者には白色に見えるであろう。しかしながら、このような構成で生じた光は白色に見えるが、この光で物体を照らすと、光のスペクトルが制限されるので自然色には見えないであろう。例えば、可視スペクトルの赤色部分のエネルギが低いので、この光では物体の赤色を上手く照らすことができない。その結果、物体は、この光源の下で見ると不自然な色で見える場合がある。

光源の演色評価数（ＣＲＩ）は、光源から発生した光の正確に幅広い色を照らす能力の客観的評価である。演色評価数は、単色光源の実質的にゼロから、白熱光源のほぼ１００の範囲である。蛍光体ベースの半導体光源から発生する光の演色評価数は比較的小さい。

大型のバックライト及び照明用途では、多くの場合、演色評価数が大きい白色光を発生する光源を備えることが好ましく、この照明パネルで照らされる物体及び／又は表示画面は、より自然に見える。従って、ＣＲＩを改善するために、例えば、赤色発光蛍光体及び／又は赤色発光デバイスを装置に追加することで、赤色光を白色光に加えることができる。他の光源としては、赤色、緑色、及び青色発光デバイスを挙げることができる。赤色、緑色、及び青色発光デバイスが同時に作動する場合、結果として得られる混合光は、赤色、緑色、及び青色の相対強度に基づいて、白色又はほぼ白色に見える。

特定の実施形態による半導体照明装置は、複数の発光デバイスを含む回路と、複数の発光デバイスの少なくとも１つの発光デバイスを流れる電流少なくとも一部をバイパスするようになった構成可能なシャントとを備える。構成可能なシャントは、例えば、可調整抵抗、フューズ、スイッチ、サーミスタ、及び／又は可変抵抗を含むことができる。

別の実施形態による半導体照明装置は、直列に接続された半導体発光デバイスの列を更に含む。この列は、該列の第１の端部の陽極端子及び該列の第２の端部の陰極端子を含む。少なくとも１つの構成可能なシャントは、半導体発光デバイスの１つの接点と列の陰極端子又は陽極端子との間に接続される。構成可能なシャントは、列の陽極端子と陰極端子との間に電圧が印加されると半導体発光デバイスの少なくとも１つを電気的にバイパスする。

半導体照明デバイスの各々は、陽極接点及び陰極接点を含む。半導体発光デバイスの各々の陽極接点は、列の隣接する半導体発光デバイスの陰極接点又は列の陽極端子に接続することができ、半導体発光デバイスの各々の陰極接点は、列の隣接する半導体発光デバイスの陽極接点又は列の陰極端子に接続することができる。

スイッチは電気的に制御可能なスイッチを含むことができ、半導体照明装置は、スイッチに接続され、該スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を電気的に制御するようになった制御回路を更に含むことができる。

半導体照明装置は、制御回路に接続され、外部入力を受信してこれに応答して制御回路へ切替指令を与えるようになったインタフェーを更に備え、制御回路は、切替指令に応答してスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するよう構成できる。

半導体照明装置は、半導体発光デバイスのそれぞれの１つの陽極接点と列の陰極端子との間に接続される複数の構成可能なシャントを更に含むことができる。半導体発光デバイスは、直列に接続された半導体発光デバイスの各グループを含むことができる。直列に接続された半導体発光デバイスの各グループは、列の陽極接点と列の陰極接点との間に直列に接続され、構成可能なシャントは、第１の半導体発光デバイスの各グループの陽極接点と列の陰極端子との間に接続される。

半導体発光デバイスの少なくとも２つのグループは、異なる数の半導体発光デバイスを含むことができる。

半導体発光デバイスの第１のグループは、列の陰極端子に直接接続されて第１の数の半導体発光デバイスを含み、半導体発光デバイスの第２のグループは、列の陰極端子に直接接続されず第２の数の半導体発光デバイスを含むことができる。第１の数は第２の数と等しくなくてもよい。特定の実施形態において、第１の数は第２の数よりも少なくてもよく、別の実施形態において、第１の数は第２の数よりも多くてもよい。

半導体発光装置は、列のＬＥＤに対して直列に接続されるサーミスタ、及び／又は列のＬＥＤに対して並列に接続されるサーミスタを更に含むことができる。

半導体発光装置は、列のＬＥＤに対し直列に接続される可変抵抗及び／又は並列に接続される可変抵抗を含むことができる。

列は、第１の色度の光を放出するようになった発光ダイオードの第１の列を含み、本装置は、第１の色度とは異なる第２の色度の光を放出するようになった発光デバイスの第２の列を更に含むことができる。第１の色度及び第２の色度は非白色であり、第１の列及び第２の列の両者から放出される光は混合された色度の白色とすることができる。

発光デバイスの第２の列は、該第２の列の少なくとも１つの発光デバイスを流れる該第２の列の少なくとも一部の電流をバイパスするようになっている、第２の構成可能なシャントを含むことができる。

特定の実施形態において、発光デバイスの少なくとも２つが並列に接続され、構成可能なシャントは、並列に接続された発光デバイスの少なくとも２つの発光デバイスを流れる電流をバイパスするように構成できる。

特定の実施形態は、直列に接続された半導体発光デバイスの列を含み、列が該列の第１の端部にある陽極端子及び該列の第２の端部にある陰極端子を含む、半導体照明装置を作動させる方法を提供する。この方法は、列に基準電流を流す段階と、基準電流に応じて列から出力される光の色及び／又は強度を計測する段階と、列から出力される光の前記測定された色及び／又は強度に基づいて半導体発光デバイスの１つの接点と列の陽極端子又は陰極端子との間に接続される少なくとも１つの構成可能なシャントを準備する段階とを含む。構成可能なシャントは、列の陽極端子と陰極端子の間に電圧が印加されると、半導体発光デバイスの１つを電気的にバイパスするようになっている。

列は、可視スペクトルの第１の部分の主波長をもつ光を放出するようになっている半導体発光デバイスの第１の列を含み、半導体照明装置は、可視スペクトルの第１の部分とは異なる第２の部分の主波長をもつ光を放出するようになっている半導体発光デバイスの第２の列を更に含むことができる。本方法は、第２の列に第２の基準電流を流す段階を更に含み、出力される光の色及び／又は強度を計測する段階は、基準電流及び第２の基準電流に応じて第１の列及び第２の列から出力される光の色及び／又は強度を計測する段階を含むことができる。

構成可能なシャントを準備する段階は、半導体発光デバイスの１つの接点と列の陽極端子又は陰極端子との間に接続されるスイッチを作動させる段階を含むことができる。

前記構成可能なシャントを準備する段階は、半導体発光デバイスの１つの接点と列の陽極端子又は陰極端子との間に接続される可調整抵抗の抵抗を変える段階を含むことができる。

本発明の実施形態の他の装置及び／又は方法は、当業者であれば以下の図面及び詳細な説明を検討することで理解できるようになるはずである。これらの全ての追加の装置及び／又は方法は、本明細書に含まれており、本発明の範疇にあり、添付の請求項で保護されている。

添付の図面は、本発明を更に理解できるようにするものであり、本出願に組み込まれてその一部を構成し、本発明の特定の実施形態を示している。

本発明の特定の実施形態による半導体照明装置を示す。 本発明の特定の実施形態による半導体照明装置を示す。 半導体照明装置内の発光デバイス（ＬＥＤ）の直列相互接続を示す概略回路図である。 本発明の実施形態による半導体照明装置内のＬＥＤの電気相互接続を示す概略回路図である。 本発明の実施形態による半導体照明装置内のＬＥＤの電気相互接続を示す概略回路図である。 本発明の実施形態による半導体照明装置内のＬＥＤの電気相互接続を示す概略回路図である。 本発明の実施形態による半導体照明装置内のＬＥＤの電気相互接続を示す概略回路図である。 本発明の実施形態による半導体照明装置内のＬＥＤの電気相互接続を示す概略回路図である。 本発明の実施形態による半導体照明装置内のＬＥＤの電気相互接続を示す概略回路図である。 発光波長４６０ｎｍ及び５２７ｎｍのＬＥＤに関する光度−接合部温度のグラフである。 本発明の別の実施形態による半導体照明装置内のＬＥＤの電気相互接続を示す概略回路図である。 本発明の特定の実施形態による半導体照明装置の色点を設定するためのシステム／方法を示す。 本発明の特定の実施形態による半導体照明装置の色点を設定する作動を示すフローチャートである。 本発明の別の実施形態による半導体照明装置内のＬＥＤの電気相互接続を示す概略回路図である。 本発明の別の実施形態による半導体照明装置内のＬＥＤの電気相互接続を示す概略回路図である。 本発明の別の実施形態による半導体照明装置内のＬＥＤの電気相互接続を示す概略回路図である。 本発明の別の実施形態による半導体照明装置内のＬＥＤの電気相互接続を示す概略回路図である。

以下に本発明の実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化でき本明細書の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が詳細及び完全であるように、及び発明の範囲を完全にカバーするように当業者に提供される。全体を通して同じ参照番号は同じ構成要素を参照するものである。

本明細書では、用語「第１の（ｆｉｒｓｔ）」「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」等は種々の構成要素を説明するために使用でき、これらの構成要素は、これらの用語で限定されないことを理解されたい。これらの用語は、１つの構成要素を他の構成要素と区別するためだけに使用される。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１の構成要素を第２の構成要素と呼ぶこと、及び、同様に第２の構成要素を第１の構成要素と呼ぶことができる。本明細書で使用する場合、用語「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」は、関連の列記した項目の１つ又はそれ以上の任意の及び全ての組み合わせを含む。

層、領域、又は基板等の構成要素が別の構成要素「の上に（ｏｎ）」ある、又は「の上へ（ｏｎｔｏ）」延びると呼ばれる場合、他の構成要素の上に直接存在するか又はその上へ直接延びること、又は介在構成要素が存在できること理解されたい。対照的に、構成要素が別の構成要素「の上に直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」ある、又は「の上へ直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎｔｏ）」延びると呼ばれる場合、介在構成要素が存在しないことを理解されたい。構成要素が別の構成要素「に接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」又は「に結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）と呼ばれる場合、別の構成要素に直接接続又は結合でき、又は介在構成要素が存在できることを理解されたい。対照的に、構成要素が別の構成要素「に直接接続された（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」又は「に直接結合された（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）」と呼ばれる場合、介在構成要素が存在しないことを理解されたい。

本明細書において、「の下に（ｂｅｌｏｗ）」又は「の上に（ａｂｏｖｅ）」又は「上の（ｕｐｐｅｒ）」又は「下の（ｌｏｗｅｒ）」又は「水平の（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」又は「垂直の（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」等の相対的な用語は、図示するような１つの構成要素、層、又は領域の他の構成要素、層、又は領域への関連性を説明する。これらの用語は、図示された方向に加えてデバイスの様々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。

本明細書で使用する技術用語は、特定の実施形態を説明する目的で使用され、本発明を限定することを意図していない。本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈において別途明確に示していない限り複数形の意味も含むことが意図される。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、及び／又は「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、本明細書で使用する場合、規定される特徴、ステップ、動作、構成要素、及び／又は構成部品の存在を示すが、１つ又はそれ以上の他の特徴、ステップ、動作、構成要素、構成部品、及び／又はこれらの群の存在又は追加を排除するものではないことをさらに理解されたい。

別途定義しない限り、本明細書で使用する（技術用語及び科学用語を含む）全ての用語は、本発明が属する技術における通常の知識を有する者が一般的に理解している意味と同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義されるような用語の意味については、関連技術の文脈におけるこれらの用語の意味に合致すると解釈すべきであり、理想的な又は過度に形式的な意味であることを本明細書において明示的に定義しない限り、そのようには解釈されないことをさらに理解されたい。

図１Ａ及び１Ｂを参照すると、特定の実施形態の照明装置１０が示される。図１Ａ及び１Ｂに示す照明装置１０は「カン型」照明器具であり、ダウンライト又はスポットライト等の一般の照明用途での使用に適するものである。しかしながら、特定の実施形態による照明装置は様々な外形寸法をとることができる点を理解されたい。例えば、特定の実施形態による照明装置は、従来型の電球、パン型又はトレイ型ライト、自動車ヘッドランプ、又は任意の他の適切な形態とすることができる。

照明装置１０は、一般に照明パネル２０が配置されたカン型外側ハウジング１２を含む。図１Ａ及び１Ｂの実施形態において、照明パネル２０は円筒ハウジング１２の内部にぴったり納まるよう略円形形状である。半導体照明デバイス（ＬＥＤ）２２、２４は光を発生するが、ＬＥＤは照明パネル２０に取り付けられ、ハウジング１２の端部に取り付けられた拡散レンズ１４の方向に光１５を放出するように配置されている。拡散光１７はレンズ１４を通して放出される。特定の実施形態において、レンズ１４は放射光１５を拡散しないが、所望の近視野像又は遠視野像に放射光１５の方向を変える及び／又は焦点を合わせることができる。

更に図１Ａ及び１Ｂを参照すると、半導体照明装置１０は、複数の第１のＬＥＤ２２及び複数の第２のＬＥＤ２４を含むことができる。特定の実施形態において、複数の第１のＬＥＤ２２は、白色の又は白色に近い発光デバイスを含むことができる。複数の第２のＬＥＤ２４は、第１のＬＥＤ２２とは別の主波長の光を放つ発光デバイスを含むことがでるので、第１のＬＥＤ２２及び第２のＬＥＤ２４から放出される混合光は、所望の色成分及び／又はスペクトル成分をもつことができる。

例えば、複数の第１のＬＥＤ２２及び複数の第２のＬＥＤ２４が放出する混合光は、演色評価数が大きい温白色光とすることができる。

特定の光源の色度は光源の「色点」と呼ぶことができる。白色光源に関して、色度は光源の「白点」と呼ぶことができる。白色光源の白点は、所定の温度に加熱された黒体放射体が放出する光の色に対応する色度の場所に沿って落下する。従って、白点は、加熱された黒体放射体が光源の色相に一致する温度である、光源の相関色温度（ＣＣＴ）で特定できる。一般に、白色光のＣＣＴは約２５００Ｋから８０００Ｋの間である。ＣＣＴが２５００Ｋの白色光は赤みがかった色、ＣＣＴが４０００Ｋの白色光は黄色がかった色、及びＣＣＴが８０００Ｋの白色光は青みがかった色である。

「温白色」は一般に白色光と呼ばれ、ＣＣＴは約３０００から３５００Ｋの間である。特に、温白色光は、スペクトルの赤色領域の波長成分を有し、観測者には黄色がかった色に見えるであろう。一般に、温白色光は、比較的大きな演色評価数（ＣＲＩ）を有するので、照射された物体はより自然な色に見えることになる。従って、照明用途では、温白色光を提供することが望まれる。

温白色発光を実現するために、従来のパッケージ化されたＬＥＤは、単一成分のオレンジ色蛍光体を青色ＬＥＤと組み合わせたもの、又は黄色／緑色及びオレンジ色／赤色蛍光体の混合物を青色ＬＥＤと組み合わせたものである。しかしながら、単一成分のオレンジ色光体を使用すると、緑色がかった色相及び赤みがかった色相がない結果として小さなＣＲＩを得ることができる。一方で、赤色蛍光体は、一般に黄色蛍光体よりも効率が悪い。従って、黄色蛍光体に赤色蛍光体を加えると、パッケージ効率が低下して発光効率が悪くなる場合がある。発光効率は、ランプに供給されて光エネルギに変換されるエネルギの比率で計測される。これはルーメンで計測されるランプの光束をワットで計測される消費電力で除算して算出される。

また、温白色光は非白色光を赤色光と組み合わせて発生させることができるが、この点は、本発明の出願人に譲渡され本明細書に参照により組み込まれている米国特許第７，２１３，９４０号「照明デバイス及び照明方法」に説明されている。本明細書で説明するように、照明デバイスは、それぞれ４３０ｎｍから４８０ｎｍの主波長の光及び６００ｎｍから６３０ｎｍの主波長の光を放出できる第１の及び第２の半導体発光体群と、５５５ｎｍから５８５ｎｍの範囲の主波長をもつ光を放出できる第１の蛍光体群を含むことができる。第１の発光体群から放出されて照明デバイスから出射する光と、第１の蛍光体群から放出されて照明デバイスから出射する光とを組み合わせると、本明細書では「青色方向にシフトした黄色」又は「ＢＳＹ」と呼ぶ、１９３１ ＣＩＥ 色度図の定義領域内のＸＹ色座標のサブ混色光が生じる。このような非白色光は、主波長６００ｎｍから６３０ｎｍの光と組み合わせると温白色光を生じる。

特定の実施形態による照明装置に使用する青色及び／又は緑色ＬＥＤは、ＩｎＧａＮベースの青色及び／又は緑色ＬＥＤチップとすることができ本発明の出願人であるＣｒｅｅ社から入手可能である。照明装置に使用する赤色ＬＥＤは、例えば、ＡｌｌｎＧａＰ ＬＥＤチップとすることができき、Ｅｐｉｓｔａｒ社、Ｏｓｒａｍ社等から入手可能である。

特定の実施形態において、ＬＥＤ２２、２４は、端部長さが約９００μｍ又はそれ以上の正方形又は矩形の周縁部を有することができる（つまり、所謂「パワーチップ」）。しかしながら、別の実施形態において、ＬＥＤチップ２２、２４は、端部長さが５００μｍ又はそれ以下とすることができる（つまり、所謂「スモールーチップ」）。詳細には、スモールＬＥＤチップは、パワーチップよりも高い電力変換効率で作動できる。例えば、最大端部寸法が５００ミクロン未満で２６０ミクロンほどの大きさの緑色ＬＥＤチップは、通常、９００ミクロンチップよりも電力変換効率が高く、一般に、消費電力毎に光束５５ルーメン／ワット及び消費電力毎に光束９０ルーメン／ワット程度を生じることが知られている。

照明装置１０のＬＥＤ２２は白色／ＢＳＹ発光ＬＥＤを含むことができるが、照明装置のＬＥＤ２４は赤色光を放出することができる。照明装置１０のＬＥＤ２２、２４は、図２の概略回路図に示すように、それぞれの列で電気的に相互接続できる。図２に示すように、ＬＥＤ２２、２４は、白色／ＢＳＹのＬＥＤ２２が直列に接続されて第１の列３４Ａを形成するように相互接続できる。同様に、赤色ＬＥＤ２４は直列に配置されて第２の列３４Ｂを形成することができる。各列３２、３４は、それぞれの陽極端子２３Ａ、２５Ａ及び陰極端子２３Ｂ、２５Ｂに接続できる。

図２には２つの列３４Ａ、３４Ｂが示されているが、照明装置１０はより多くの又は少ない列を含み得ることを理解されたい。更に、複数列の白色／ＢＳＹのＬＥＤ２２、及び複数列の赤色又は他の色のＬＥＤ２４とすることができる。

ここで図３を参照すると、特定の実施形態による半導体照明装置１０のＬＥＤ列３４が詳細に示されている。ＬＥＤ列３４は、図２示す列３４Ａ、３４Ｂに一方に又は両方に対応することができる。列３４は陽極端子２５Ａと陰極端子２５Ｂとの間で直列接続された４つのＬＥＤ２４Ａ−２４Ｄを含む。図３に示す実施形態において列３４は４つのＬＥＤ２４Ａ−２４Ｄを示す。しかしながら、列３４はより多くの又は少ないＬＥＤを含むことができる。

半導体ＬＥＤ２４Ａ−２４Ｃの各々は陽極接点及び陰極接点を含む。各ＬＥＤの陽極接点は、列の隣のＬＥＤの陰極接点に接続されるか又は列の陽極端子２５Ａに接続され、各ＬＥＤの陰極接点は、列の隣のＬＥＤの陽極接点に接続されるか又は列の陰極端子２５Ｂに接続される。

複数の構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃは、ＬＥＤ２４Ｂ−２４Ｄのそれぞれの陽極接点と列３４の陰極端子２５Ｂとの間に接続される。構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃの各々は、列３４の陽極端子２５Ａと陰極端子２５Ｂの両端に電圧が印加される場合、例えば、短絡によって１つ又はそれ以上の半導体発光デバイスを電気的にバイパスできる。

構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃは導電性又は非導電性でもって構成できる。特定の実施形態において、構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃの導通状態は、電気的に及び／又は手動的に制御可能／設定可能である。例えば、構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃは、高インピーダンス状態と低インピーダンス状態との間を調整可能な可調整抵抗を含むことができる。可調整抵抗は、手動的に及び／又は電気的に調整可能である。

別の実施形態において、構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃは、導電状態又は非導電状態に設定可能であり、設定後にその状態を維持できる。例えば、構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃは、導電状態又は非導電状態に設定可能なフューズ、スイッチ、ジャンパ等を含むことができる。

従って、例えば、構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃの１つを導通状態に設定することで、１つ又はそれ以上のＬＥＤ２４Ｂ−２４Ｄは列３４から切り離すことができるので、列３４は、事実上より少ないＬＥＤ２４Ａ−２４Ｄを含むことになる。従って、列３４が出力する全発光パワーは低下することになり、このことは、照明装置１０内で列３４及び別の列３２が放出する光の組み合わせである混色光の色点が変わることを意味する。従って、照明装置１０の色点は、列３４の構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃの導通状態を設定することで調節できる。

列３４を流れる電流は定電流源から供給できるが、例えば、本発明の出願人に譲渡され本明細書に参照により組み込まれている米国公開番号２００７０１１５２４８に説明されている可変電圧ブースト電流源である。従って、１つ又はそれ以上のＬＥＤ２４Ａ−２４Ｄを列３４から切り離しても列へ供給される電流には影響しない。

図４−５を参照すると、半導体発光デバイスは、直列接続された半導体発光デバイス２４のそれぞれのグループ４４Ａ−４４Ｃに配置することができる。直列接続された半導体発光デバイスのグループ４４Ａ−４４Ｃは、列３４の陽極接点２５Ａと列３４の陰極接点２５Ｂとの間で直列に接続される。構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃは、それぞれのグループ４４Ａ−４４Ｃの最後の半導体発光デバイスの陰極接点と列３４の陰極端子２５Ｂに接続される。

図４−５に示すように、少なくとも２つのグループ４４Ａ−４４Ｃでは半導体発光デバイス２４の数が異なっている。例えば、図４に示す構成では、グループ４４Ａは４個のＬＥＤ２４を含み、グループ４４Ｂは３個のＬＥＤを含み、グループ４４Ｃは２個のＬＥＤを含む。図５に示す構成では、グループ４４Ａは４個のＬＥＤ２４を含み、グループ４４Ｂは１個のＬＥＤを含み、グループ４４Ｃは２個のＬＥＤを含む。従って、図４に示す構成では、列３４は、構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃの導通状態／非導通状態に基づいて事実上４個、７個、９個、又は１０個のＬＥＤを含むことができる。

対照的に、図５に示す構成では、列３４は、構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃの導通状態／非導通状態に基づいて事実上４個、５個、７個、又は１０個のＬＥＤを含むことができる。他の実施形態に基づいて多くの他の構成が可能である。従って、グループ４４Ａ−４４ＣのＬＥＤの数及び構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃの配列は、システム又はユーザが、列３４の陽極端子２５Ａと陰極端子２５Ｂに電圧が印加される場合に実際に駆動される通電されＬＥＤ数を設定する能力に影響する。

前述のように、構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃは、半導体発光デバイス２４Ａ−２４Ｄの１つの陽極接点と列の陰極端子２５Ｂとの間に接続されたスイッチを含むことができる。図６を参照すると、スイッチは、電気的に制御可能なスイッチ５６Ａ−５６Ｃとすることができ、半導体照明装置は、スイッチ５６Ａ−５６Ｃに接続され、スイッチ５６Ａ−５６ＣのＯＮ／ＯＦＦ状態を電気的に制御するように構成された制御回路５０を更に含むことができる。

半導体照明装置１０は、制御回路５０に接続され、外部入力を受け取って切替指令ＣＭＤを制御回路５０に提供するよう構成されるインタフェース５２を更に含むことができる。制御回路５０は、切替指令に応答してスイッチ５６Ａ−５６ＣのＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するよう構成できる。外部入力は、電気的及び／又は手動的入力を備えることができる。

図７Ａ及び７Ｂを参照すると、半導体発光装置１０は、列３４ＬＥＤ２４Ａ−２４Ｄに対して直列に接続されたサーミスタ６０Ａ（図７Ａ）、及び／又はＬＥＤ２４Ａ−２４Ｄに対して並列に接続されたサーミスタ６０Ｂ（図７Ｂ）を更に含むことができる。サーミスタ６０は、ＬＥＤ２４の接合部温度の変動に基づいて生じる発光特性の変化を補正するために使用できる。詳細には、米国ノースカロライナ州ダラム在住のＣｒｅｅ社が製造する発光波長４６０μｍ（カーブ８０１）及び５２７μｍ（カーブ８０２）を有するＥＺ１０００ ＬＥＤの光度−接合部温度グラフである図８に示すように、接合部温度が高くなるとＬＥＤの発光出力は低減することが知られている。

従って、直列に接続されたサーミスタ６０Ａは、負の温度係数（つまり、サーミスタ６０Ａの抵抗は温度が高くなると小さくなる）とすることができ、一方で並列に接続されサーミスタ６０Ｂは、正の温度係数（抵抗は温度が高くなると大きくなる）とすることができるので、ＬＥＤ２４を流れる電流は温度が高くなると大きくなり、デバイスの温度が高くなると光度が低下するのを補正できる。

図９を参照すると、半導体発光装置は、列３４に対して直列に接続された可変抵抗７０Ａ、及び／又は列３４に対して並列に接続された可変抵抗７０Ｂを含むことができる。可変抵抗７０Ａ、７０Ｂの抵抗を動的に変化させることでサーミスタ６０Ａ、６０Ｂに関連して説明した温度によって誘発される光度変化を補正すること、及びＬＥＤ２４Ａ−２４Ｄの発光特性の経時ドリフトを補正することもできる。

図１０及び１１は、特定の実施形態による照明装置１０を校正するために使用されるシステム／方法を示す。図示のように、照明装置１０は、照明パネル２０、制御回路５０、及びインタフェース５２を含み、色差計７２及び処理装置７６を用いて校正できる。照明パネル２０から発生する光１７は、照明装置１０から放出されて色差計７２で検出される。色差計７２は、輝度、ＣＩＥ色度（１９３１ｘｙ及び１９７６ｕ’Ｖ’）、及び／又は相関色温度を直接計測するために使用できる、例えば、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社ＰＲ−６５０ ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ（登録商標）色差計とすることができる。光１７の色点は、色差計７２で検出して処理装置７６に伝えることができる。検出された光１７の色点に応じて、処理装置７６は、構成可能なシャントを用いて列から１つ又はそれ以上のＬＥＤを又はＬＥＤのグループを切り離すことで、照明パネル２０の１つ又はそれ以上のＬＥＤ列の光出力を変更する必要があることを決定できる。次に、処理装置７６は、指令をインタフェース５２経由で制御回路５０に送出し、１つ又はそれ以上の構成可能なシャントの導電性を設定でき、結果的に照明パネル２０から出力される光１７の色点を調整できる。

図１１は、図３に示す列３４等の直列に接続されたＬＥＤ２４Ａ−２４Ｄの列の光出力を調節するための特定の実施形態による作動を示すフローチャートである。基準電流が列３４を流れ（ブロック６１０）、基準電流に応じて列３４から出力される光の色及び／又は強度を計測する（ブロック６２０）。計測された列３４から出力される光の色及び／又は強度に応じて、１つのＬＥＤ２４Ａ−２４Ｄの陽極接点と列３４の陰極端子との間に少なくとも１つの構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃをもたらす（ブロック６３０）。構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃは、列３４の陽極端子と陰極端子との間に電圧が印加されると、ＬＥＤ２４Ａ−２４Ｄの少なくとも１つを電気的にバイパスする。

図１２−１５には別の実施形態が示されている。図１２に示すように、構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃは、ＬＥＤ２４Ａ−２４Ｃのそれぞれの陰極接点と列３４の陽極端子２５Ａとの間に設けることができる。同様に、図１３に示すように、構成可能なシャント４６Ａ−４６Ｃは、ＬＥＤのグループ４４Ａ−４４Ｃのそれぞれの陰極接点と列３４の陽極端子２５Ａとの間に設けることができる。

別の実施形態において、構成可能なシャントの一部は、ＬＥＤ２４Ａ−２４Ｄの一部の陽極接点と列３４の陰極端子２５Ｂとの間に設け、他の構成可能なシャントは、ＬＥＤ２４Ａ−２４Ｄの一部の陰極接点と列３４の陽極端子２５Ａとの間に設けることができる。例えば、図１４に示す実施形態において、構成可能なシャント４６Ａ、４６Ｂは、ＬＥＤ２４Ａ、２４Ｂの陰極接点と列３４の陽極端子２５Ａとの間にできるが、構成可能なシャント４６Ｃは、ＬＥＤ２４Ｄの陽極接点と列３４の陰極端子２５Ｂとの間に設けることができる。

図１５は更に別の実施形態を示す。図１５に示すように、回路７４は、陽極端子７５Ａと陰極端子７５Ｂとの間で並列に接続された発光デバイス２４Ａ、２４Ｂを含む。構成可能なシャント６６は、発光デバイス２４Ａ、２４Ｂに対して並列に接続される。構成可能なシャント６６は、前述のスイッチ、フューズ、サーミスタ、可変抵抗等を含むことができる。構成可能なシャントは、並列の発光デバイス２４Ａ、２４Ｂを流れる電流を変えるよう構成及び／又は制御できる。

本発明の特定の実施形態は、本発明の実施形態の方法、システム、及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照して説明される。ブロック図の機能／作動は、作動図とは異なる順序で起こり得ることを理解されたい。例えば、連続して示す２つのブロックは、実際には、必要な機能／作動に応じて実質的に同時に実行できるか、又はブロックが逆の順番で実行できる。特定の図は、通信の主方向を示す通信経路の矢印を含むが、通信は図示の矢印とは反対方向に生じる場合があることを理解されたい。

図面及び明細書には典型的な本発明の実施形態が開示されており、特定の用語が用いられているが、これらは包括的及び記述的意味で使用され限定するものではなく、発明の範囲は添付の請求項に記述されている。

Claims (29)

1. 複数の発光デバイスを有する回路と、
   前記複数の発光デバイスの少なくとも１つの発光デバイスを流れる電流の少なくとも一部をバイパスするようになった構成可能なシャントと、
   を備える半導体照明装置。
2. 前記構成可能なシャントが可調整抵抗を備える、請求項１に記載の半導体照明装置。
3. 前記構成可能なシャントがフューズを備える、請求項１に記載の半導体照明装置。
4. 前記構成可能なシャントがスイッチを備える、請求項１に記載の半導体照明装置。
5. 前記構成可能なシャントがサーミスタを備える、請求項１に記載の半導体照明装置。
6. 前記構成可能なシャントが可変抵抗を備える、請求項１に記載の半導体照明装置。
7. 前記半導体発光デバイスは直列に接続されて列を構成し、前記列が、該列の第１の端部の陽極端子及び該列の第２の端部の陰極端子を含み、
   前記構成可能なシャントが、前記半導体発光デバイスの１つの接点と前記列の陰極端子又は陽極端子との間に接続される、請求項１に記載の半導体照明装置。
8. 前記半導体照明デバイスの各々が陽極接点及び陰極接点を含み、前記半導体照明デバイスの各々の前記陽極接点が、前記列の隣接する半導体発光デバイスの前記陰極接点又は前記列の前記陽極端子に接続され、前記半導体照明デバイスの各々の前記陰極接点が、前記列の隣接する半導体発光デバイスの前記陽極接点又は前記列の前記陰極端子に接続される、請求項７に記載の半導体照明装置。
9. 前記スイッチが、電気的に制御可能なスイッチを備え、前記半導体照明装置が、前記スイッチに接続され、前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を電気的に制御するようになった制御回路を更に備える、請求項８に記載の半導体照明装置。
10. 前記制御回路に接続され、外部入力を受信してこれに応答して前記制御回路へ切替指令を与えるようになったインタフェーを更に備え、前記制御回路が、前記切替指令に応答して前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するようになっている、請求項９に記載の半導体照明装置。
11. 前記半導体発光デバイスのそれぞれの１つの接点と、前記列の陰極端子又は陽極端子との間に接続された複数の構成可能なシャントを更に備える、請求項７に記載の半導体照明装置。
12. 前記半導体発光デバイスが、直列に接続された半導体発光デバイスの各グループを備え、前記直列に接続された半導体発光デバイスの各グループが、前記列の前記陽極接点と前記列の前記陰極接点との間に直列に接続され、前記構成可能なシャントが前記直列に接続された半導体発光デバイスの各グループと前記列の陰極端子又は陽極端子との間に接続される、請求項１１に記載の半導体照明装置。
13. 半導体発光デバイスの少なくとも２つのグループが、異なる数の半導体発光デバイスを備える、請求項１２に記載の半導体照明装置。
14. 半導体発光デバイスの第１のグループが、前記列の前記陰極端子に直接接続されて第１の数の半導体発光デバイスを含み、半導体発光デバイスの第２のグループが前記列の前記陰極端子に直接接続されず第２の数の半導体発光デバイスを含み、前記第１の数は前記第２の数と等しくない、請求項１３に記載の半導体照明装置。
15. 前記第１の数は前記第２の数よりも少ない、請求項１４に記載の半導体照明装置。
16. 前記第１の数は前記第２の数よりも多い、請求項１４に記載の半導体照明装置。
17. 前記列に対して直列に接続されるサーミスタを更に備える、請求項７に記載の半導体照明装置。
18. 前記列に対して直列に接続される可変抵抗を更に備える、請求項７に記載の半導体照明装置。
19. 前記列が、第１の色度の光を放出するようになった発光ダイオードの第１の列を備え、前記第１の色度とは異なる第２の色度の光を放出するようになった発光デバイスの第２の列を更に備える、請求項７に記載の半導体照明装置。
20. 前記第１の色度及び前記第２の色度は非白色であり、第１の列及び第２の列の両者から放出される光は混合された色度の白色である、請求項１９に記載の半導体照明装置。
21. 前記発光デバイスの第２の列が、該第２の列の少なくとも１つの発光デバイスを流れる該第２の列の少なくとも一部の電流をバイパスするようになっている、第２の構成可能なシャントを備える、請求項１９に記載の半導体照明装置。
22. 前記発光デバイスの少なくとも２つが並列に接続され、前記構成可能なシャントが前記並列に接続された発光デバイスの少なくとも２つの発光デバイスを流れる電流をバイパスするようになっている、請求項１に記載の半導体照明装置。
23. 直列に接続された半導体発光デバイスの列を含み、前記列が該列の第１の端部にある陽極端子及び該列の第２の端部にある陰極端子を含む、半導体照明装置を作動させる方法であって、
    前記列に基準電流を流す段階と、
    前記基準電流に応じて前記列から出力される光の色及び／又は強度を計測する段階と、
    前記列から出力される光の前記測定された色及び／又は強度に基づいて、前記半導体発光デバイスの１つの接点と前記列の陽極端子又は陰極端子との間に接続される、少なくとも１つの構成可能なシャントを準備する段階と、
    を含み、
    前記構成可能なシャントが、前記列の陽極端子と陰極端子の間に電圧が印加されると、前記半導体発光デバイスの１つを電気的にバイパスするようになっている方法。
24. 前記列が、可視スペクトルの第１の部分の主波長をもつ光りを放出するようになっている半導体発光デバイスの第１の列を備え、
    前記半導体照明装置が、可視スペクトルの前記第１の部分とは異なる第２の部分の主波長をもつ光りを放出するようになっている半導体発光デバイスの第２の列を更に備え、前記方法は、
    第２の列に第２の基準電流を流す段階を更に含み、前記出力される光の色及び／又は強度を計測する段階は、前記基準電流及び前記第２の基準電流に応じて前記第１の列及び前記第２の列から出力される光の色及び／又は強度を計測する段階を含む、請求項２３に記載の方法。
25. 前記構成可能なシャントを準備する段階は、前記半導体発光デバイスの１つの前記接点と前記列の前記陽極端子又は陰極端子との間に接続されるスイッチを作動させる段階を含む、請求項２３に記載の方法。
26. 前記構成可能なシャントを準備する段階は、前記半導体発光デバイスの１つの前記接点と前記列の前記陽極端子又は陰極端子との間に接続される可調整抵抗の抵抗を変える段階を含む、請求項２３に記載の方法。
27. 複数の発光デバイスを有する回路と、
    前記複数の発光デバイスの少なくとも１つの発光デバイスを流れる少なくとも一部の電流をバイパスする手段と、
    を備える半導体照明装置。
28. 前記複数の発光デバイスの少なくとも１つの発光デバイスを流れる少なくとも一部の電流をバイパスする手段が構成可能なシャントを含む、請求項２７に記載の半導体照明装置。
29. 前記複数の発光デバイスの少なくとも１つの発光デバイスを流れる少なくとも一部の電流をバイパスする手段が複数の構成可能なシャントを含む、請求項２７に記載の半導体照明装置。

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