JP2013524523A - ダイ間ばらつきおよび温度ドリフトを補償するｌｅｄコントローラ - Google Patents

ダイ間ばらつきおよび温度ドリフトを補償するｌｅｄコントローラ Download PDF

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    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/18—Controlling the intensity of the light using temperature feedback

Abstract

【解決手段】較正モジュール、選択モジュール、および制御モジュールを備えるシステムを提供する。較正モジュールは、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）についての較正データを生成する。較正データは、ＬＥＤを流れる電流および対応するＬＥＤの明度を表す。選択モジュールは、複数のテンプレートのうち、ＬＥＤに対応する１つを選択する。選択されたテンプレートは、ＬＥＤの温度特性、電流特性、および電圧特性のうち少なくとも１つを含む。制御モジュールは、ＬＥＤの温度を判定し、その温度、選択されたテンプレート、および較正データに基づいてＬＥＤを流れる電流を調整してＬＥＤの明度を所定の明度に維持する。
【選択図】図６

Description

本開示は、一般的にＬＥＤに基づくディスプレイに関し、特に、ＬＥＤのダイ間ばらつきおよび温度ドリフトを補償するＬＥＤコントローラに関する。
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１１年４月１日に出願された米国実用新案出願第１３／０７８，５６８号の優先権を主張し、２０１０年４月２日に出願された米国仮出願第６１／３２０，６４３号および２０１０年４月１２日に出願された米国仮出願第６１／３２３，２７２号の利益を主張する。上記出願の開示内容の全体を、本明細書に参照として組み込む。
ここに提供する背景技術の記載は、開示内容の背景を概観的に提示することを目的とする。本背景技術の項目に記載される本願発明者の仕事と、出願時に先行技術としての条件を満たさない本記載の側面とは、明示的にも黙示的にも本開示内容に対する先行技術と自認するものでない。
発光ダイオード（ＬＥＤ）のＰＮ接合は、順方向にバイアスされたときに発光する。一般的に、ＬＥＤは、エネルギー効率が良く、信頼性があり、保守管理の必要性が低く、環境に優しい。したがって、ＬＥＤに基づいたディスプレイ（照明器具）は、住居用および商用に様々に用いられている。たとえば、ディスプレイは、電子レンジ、広告看板、産業用の制御パネル、街灯等に使用されている。
ＬＥＤの明度は、通常、ＰＮ接合が順方向バイアスされたときにＰＮ接合に流れる順方向電流の関数である。明度はさらに、ＰＮ接合の温度（接合温度）の関数でもある。ＰＮ接合に印加される順方向電圧によって、ＰＮ接合に流れる順方向電流が決まる。順方向電圧も、接合温度の関数である。
図１から図５を参照すると、ＬＥＤの多様な特性が示されている。製造者が異なると製造されるＬＥＤの特性は僅かに異なるが、特性は一般的に似たテンプレートを持っている。図１では、ＬＥＤの相対的光束（φｖ／φｖ（３５０ｍＡ））のグラフが、所定の周囲温度（たとえば、ＴＡ＝２５℃）におけるＬＥＤの順方向電流ＩＦの関数として示されている。図示されるように、所定の周囲温度ＴＡでは、相対的光束は、順方向電流ＩＦが増大するにつれ、略線形に増える。
図２では、ＬＥＤの順方向電流ＩＦのグラフが、所定の周囲温度（たとえば、ＴＡ＝２５℃）におけるＬＥＤの順方向電圧ＶＦの関数として示されている。図示されるように、所定の周囲温度ＴＡでは、順方向電流ＩＦは、順方向電圧ＶＦが上昇するにつれ、増える。
図３では、ＬＥＤの相対的順方向電圧（ΔＶＦ＝ＶＦ−ＶＦ（２５℃））のグラフが、所定の順方向電流ＩＦ（たとえば、３５０ｍＡ）におけるＬＥＤの接合温度Ｔｊの関数として示されている。図示されるように、所定の順方向電流ＩＦを維持する相対的順方向電圧ΔＶＦは、接合温度Ｔｊが上昇するにつれ、低下する。
図４では、ＬＥＤの相対的光束（φＶ／φＶ（２５℃））のグラフが、所定の順方向電流ＩＦ（たとえば、３５０ｍＡ）における接合温度Ｔｊの関数として示されている。図示されるように、所定の順方向電流ＩＦでは、相対的光束は、接合温度Ｔｊが上昇するにつれ、略線形に減る。
図５では、表は、所定の順方向電流ＩＦ（たとえば、３５０ｍＡ）における、広範な温度範囲（たとえば、−２０℃から８０℃）にわたるＬＥＤの順方向電圧ＶＦおよび相対的光束（ＲＬＦ）の変化を示す。図示されるように、一貫した明度を維持する電力は、温度上昇とともに増大する。
つまり、順方向電流ＩＦによってＬＥＤの明度は決まるのであるが、順方向電流ＩＦおよび順方向電流ＩＦを決める順方向電圧ＶＦは、温度（つまり、接合温度Ｔｊおよび周囲温度ＴＡ）に影響される。したがって、接合温度Ｔｊおよび周囲温度ＴＡが変化すると、ＬＥＤの明度は変化する可能性がある。具体的には、所定の順方向電流ＩＦ（もしくは順方向電圧ＶＦ）では、温度が上昇するにつれ、明度は低下する。
さらに、製造時におけるダイ間のばらつきにより、ＬＥＤが示す特性ＩＦ／ＶＦは変化しうる。さらに、ＬＥＤは、同一の順方向電流ＩＦにおいて示す明度が異なる場合がある。その結果、ＬＥＤの光出力は、同一の温度、もしくはある温度範囲内において、変動しうる。光出力の変動は用途によっては許容しうる場合もあるが、商用においては許容されないであろう。
システムは、較正モジュール、選択モジュール、および制御モジュールを備える。較正モジュールは、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）についての較正データを生成する。較正データは、ＬＥＤを流れる電流および対応するＬＥＤの明度を表す。選択モジュールは、複数のテンプレートのうち、ＬＥＤに対応する１つを選択する。選択されたテンプレートは、ＬＥＤの温度特性、電流特性、および電圧特性のうち少なくとも１つを含む。制御モジュールは、ＬＥＤの温度を判定し、その温度、選択されたテンプレート、および較正データに基づいてＬＥＤを流れる電流を調整してＬＥＤの明度を所定の明度に維持する。
その他の観点では、システムは、ＬＥＤに熱的に近接したダイオードと、ダイオードの接合温度をＰＴＡＴ手順を用いて判定する絶対温度比例（ＰＴＡＴ）モジュールとをさらに備える。ＰＴＡＴ手順は、互いに対する比が既知である２つの異なる順方向電流におけるダイオードの順方向電圧降下の差を判定することを含む。制御モジュールは、ダイオードの接合温度に基づいてＬＥＤの温度を判定する。
別の観点では、制御モジュールは、ＬＥＤのうちの１つの電圧を測定し、その電圧および選択されたテンプレートに基づいてＬＥＤの温度を判定する。
別の観点では、ＬＥＤは、電圧源（ｓｕｐｐｌｙ ｖｏｌｔａｇｅ）に連通する第１ノードと、第２ノードとの間に直列に接続される。制御モジュールは、第１ノードと第２ノードとの間の第１電圧を測定し、第１電圧およびＬＥＤの個数に基づいてＬＥＤのうちの１つにかかる第２電圧を判定し、第２電圧および選択されたテンプレートに基づいてＬＥＤの温度を判定する。
別の観点では、較正モジュールは、1つ以上の所定の温度において較正データを生成し、較正データを不揮発性メモリに記憶する。
別の観点では、複数のテンプレートはルックアップテーブルに記憶され、複数のテンプレートはそれぞれ異なる種類のＬＥＤに対応する。
別の観点では、選択モジュールは、１対の抵抗に連通し、選択されたテンプレートを、抵抗の値に基づいてルックアップテーブルから選択する。
その他の観点では、システムは、ＬＥＤに電力を供給するスイッチモード電源をさらに備える。制御モジュールは、スイッチモード電源を駆動する制御信号を生成し、制御信号のスイッチング周波数および制御信号のパルス幅のうち少なくとも１つを調整することによりＬＥＤを流れる電流を調整する。
別の観点では、集積回路は、上記のシステムを備える。
別の観点では、ディスプレイシステムは、上記のシステムおよび上記のＬＥＤを備える。
さらに他の観点では、方法は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）についての較正データを生成する段階を備える。較正データは、ＬＥＤを流れる電流および対応するＬＥＤの明度を表す。本方法は、複数のテンプレートのうち、ＬＥＤに対応する１つを選択する段階をさらに備える。選択されたテンプレートは、ＬＥＤの温度特性、電流特性、および電圧特性のうち少なくとも１つを含む。本方法は、ＬＥＤの温度を判定し、その温度、選択されたテンプレート、および較正データに基づいてＬＥＤに流れる電流を調整してＬＥＤの明度を所定の明度に維持する段階をさらに備える。
その他の観点では、本方法は、ダイオードをＬＥＤに熱的に近接させて配置する段階と、絶対温度比例（ＰＴＡＴ）手順を用いてダイオードの接合温度を判定する段階と、ダイオードの接合温度に基づいてＬＥＤの温度を判定する段階とをさらに備える。ＰＴＡＴ手順は、互いに対する比が既知である２つの異なる順方向電流におけるダイオードの順方向電圧降下の差を判定することを含む。
その他の観点では、本方法は、ＬＥＤのうちの１つの電圧を測定する段階と、その電圧および選択されたテンプレートに基づいてＬＥＤの温度を判定する段階とをさらに備える。
その他の観点では、本方法は、電圧源に連通する第１ノードと、第２ノードとの間にＬＥＤを直列に接続する段階と、第１ノードと第２ノードとの間の第１電圧を測定する段階と、第１電圧およびＬＥＤの個数に基づいてＬＥＤのうちの１つにかかる第２電圧を判定する段階と、第２電圧および選択されたテンプレートに基づいてＬＥＤの温度を判定する段階をさらに備える。
その他の観点では、本方法は、１つ以上の所定の温度における較正データを生成する段階と、較正データを不揮発性メモリに記憶する段階とをさらに備える。
別の観点では、本方法は、複数のテンプレートをルックアップテーブルに記憶する段階をさらに備え、複数のテンプレートはそれぞれ異なる種類のＬＥＤに対応する。
その他の観点では、本方法は、スイッチモード電源を用いてＬＥＤに電力を供給する段階と、スイッチモード電源を駆動する制御信号を生成する段階と、制御信号のスイッチング周波数および制御信号のパルス幅のうち少なくとも１つを調整することにより、ＬＥＤを流れる電流を調整する段階とをさらに備える。
別の観点では、本方法は、上記のＬＥＤを備える集積回路において本方法を実施する段階をさらに備える。
さらに他の観点では、システムは、較正モジュールと、制御モジュールとを備える。較正モジュールは、第１セットの発光ダイオード（ＬＥＤ）についての第１較正データを生成する。第１較正データは、第１セットのＬＥＤを備える照明器具の温度が所定の範囲内で変化する場合に、第１セットのＬＥＤを流れる第１電流を調整する量についての情報を含む。制御モジュールは、照明器具の温度所定の範囲内にある場合、第１較正データおよび照明器具の温度に基づいて、第１セットのＬＥＤを流れる第１電流を調整する。調整された第１電流によって、第１セットのＬＥＤの明度は、第１の所定の明度に維持される。
その他の観点では、較正モジュールは、第２セットのＬＥＤについての第２較正データを生成する。第２較正データは、第２セットのＬＥＤを備える照明器具の温度が所定の範囲内で変化する場合に、第２セットのＬＥＤを流れる第２電流を調整する量についての情報を含む。制御モジュールは、照明器具の温度が所定の範囲内で変化する場合、第２較正データおよび照明器具の温度に基づいて、第２セットのＬＥＤを流れる第２電流を調整する。調整された第２電流によって、第２セットのＬＥＤの明度は、第２の所定の明度に維持される。
別の観点では、制御モジュールは、第１電流とは独立して第２電流を調整する。
その他の観点では、本システムは、第１セットのＬＥＤおよび第２セットのＬＥＤと熱的に近接して配置されたダイオードと、ＰＴＡＴ手順を用いてダイオードの接合温度を判定する絶対温度比例（ＰＴＡＴ）モジュールとをさらに備える。ＰＴＡＴ手順は、互いに対する比が既知である２つの異なる順方向電流におけるダイオードの順方向電圧降下の差を判定することを含む。制御モジュールは、ダイオードの接合温度に基づいて照明器具の温度を判定する。
その他の観点では、制御モジュールは、第１セットのＬＥＤに含まれるＬＥＤにかかる電圧を測定し、その電圧および第１セットのＬＥＤに対応するテンプレートに基づいて、照明器具の温度を判定する。テンプレートは、第１セットのＬＥＤの温度特性、電流特性、および電圧特性のうち少なくとも１つを含む。
その他の観点では、第１セットのＬＥＤに含まれる複数のＬＥＤは、（ｉ）電圧源に連通する第１ノードと、（ｉｉ）第２ノードとの間に直列に接続される。制御モジュールは、第１ノードと第２ノードとの間の第１電圧を測定し、第１電圧およびＬＥＤの個数に基づいて第１セットのＬＥＤに含まれる１つのＬＥＤにかかる第２電圧を判定し、第２電圧および第１セットのＬＥＤに対応するテンプレートに基づいてＬＥＤの温度を判定する。テンプレートは、第１セットのＬＥＤの温度特性、電流特性、および電圧特性のうち少なくとも１つを含む。
その他の観点では、本システムは、第１セットのＬＥＤに電力を供給するスイッチモード電源をさらに備える。制御モジュールは、スイッチモード電源を駆動する制御信号を生成し、制御信号のスイッチング周波数および制御信号のパルス幅のうち少なくとも１つを調整することにより、第１セットのＬＥＤを流れる第１電流を調整する。
別の観点では、集積回路は、上記のシステムを備える。
別の観点では、ディスプレイシステムは、上記のシステムおよび上記の第１セットのＬＥＤを備える。
さらに他の観点では、システムは、較正モジュールと制御モジュールとを備える。較正モジュールは、照明器具の第１セットの発光ダイオード（ＬＥＤ）および第２セットのＬＥＤについて、第１較正データおよび第２較正データをそれぞれ生成する。第１較正データおよび第２較正データは、照明器具の温度が所定の範囲内で変化する場合に、第１セットのＬＥＤを流れる第１電流および第２セットのＬＥＤを流れる第２電流を調整する量についての情報を含む。制御モジュールは、照明器具の温度が所定の範囲内にある場合、（ｉ）第１較正データおよび照明器具の温度に基づいて第１電流を、（ｉｉ）第２較正データおよび照明器具の温度に基づいて第２電流を、調整する。調整された第１電流および調整された第２電流によって、第１セットのＬＥＤおよび第２セットのＬＥＤの明度が、それぞれ第１の所定の明度および第２の所定の明度に維持される。制御モジュールは、第１電流とは独立して第２電流を調整する。
さらに他の観点では、方法は、第１セットの発光ダイオード（ＬＥＤ）についての第１較正データを生成する段階を備える。第１較正データは、第１セットのＬＥＤを備える照明器具の温度が所定の範囲内で変化する場合に、第１セットのＬＥＤを流れる第１電流を調整する量についての情報を含む。本方法は、照明器具の温度が所定の範囲内にある場合、第１較正データおよび照明器具の温度に基づいて、第１セットのＬＥＤを流れる第１電流を調整する段階をさらに備える。調整された第１電流によって、第１セットのＬＥＤの明度が第１の所定の明度に維持される。
その他の観点では、本方法は、第２セットのＬＥＤについての第２較正データを生成する段階をさらに備える。第２較正データは、第２セットのＬＥＤを備える照明器具の温度が所定の範囲内で変化する場合に、第２セットのＬＥＤを流れる第２電流を調整する量についての情報を含む。本方法は、照明器具の温度が所定の範囲内で変化する場合、第２較正データおよび照明器具の温度に基づいて、第２セットのＬＥＤを流れる第２電流を調整する段階をさらに備える。調整された第２電流によって、第２セットのＬＥＤの明度が第２の所定の明度に維持される。
別の観点では、本方法は、第１電流とは独立して第２電流を調整する段階をさらに備える。
その他の観点では、本方法は、第１セットのＬＥＤおよび第２セットのＬＥＤに熱的に近接するようにダイオードを配置する段階と、絶対温度比例（ＰＴＡＴ）手順を用いてダイオードの接合温度を判定する段階をさらに備える。ＰＴＡＴ手順は、互いに対する比が既知である２つの異なる順方向電流におけるダイオードの順方向電圧降下の差を判定することを含む。本方法は、ダイオードの接合温度に基づいて照明器具の温度を判定する段階をさらに備える。
その他の観点では、本方法は、第１セットのＬＥＤに含まれるＬＥＤにかかる電圧を測定する段階と、その電圧および第１セットのＬＥＤに対応するテンプレートに基づいて照明器具の温度を判定する段階とをさらに備える。テンプレートは、第１セットのＬＥＤの温度特性、電流特性、および電圧特性のうち少なくとも１つを含む。
その他の観点では、本方法は、（ｉ）電圧源に連通する第１ノードと、（ｉｉ）第２ノードとの間に第１セットのＬＥＤに含まれる複数のＬＥＤを直列に接続する段階と、第１ノードと第２ノードとの間の第１電圧を測定する段階と、第１電圧およびＬＥＤの個数に基づいて、第１セットのＬＥＤに含まれる１つのＬＥＤにかかる第２電圧を判定する段階と、第２電圧および第１セットのＬＥＤに対応するテンプレートに基づいてＬＥＤの温度を判定する段階とをさらに備える。テンプレートは、第１セットのＬＥＤの温度特性、電流特性、および電圧特性のうち少なくとも１つを含む。
その他の観点では、本方法は、スイッチモード電源を用いて第１セットのＬＥＤに電力を供給する段階と、スイッチモード電源を駆動する制御信号を生成する段階と、制御信号のスイッチング周波数および制御信号のパルス幅のうち少なくとも１つを調整することにより、第１セットのＬＥＤを流れる第１電流を調整する段階とをさらに備える。
さらに他の観点では、システムは、センサと、制御モジュールとを備える。センサは、照明器具の明度を検知する。照明器具は、第１セットの発光ダイオード（ＬＥＤ）および第２セットのＬＥＤを有する。制御モジュールは、検知された明度に基づいて第１電圧を発生し、第１電圧を基準電圧に比較し、第１セットのＬＥＤを流れる第１電流および第２セットのＬＥＤを流れる第２電流のうち少なくとも１つを調整して第１電圧および基準電圧を等しくする。
別の観点では、制御モジュールは、第２電流に対する第１電流の所定の比を維持する。
別の観点では、制御モジュールは、第１電流および第２電流を所定の量だけ調整する。
別の観点では、制御モジュールは、第２電流とは独立して第１電流を調整する。
別の観点では、制御モジュールは、第２電流の変動に対する第１電流の変動の比を選択し、第１電流の変動および当該比に基づいて第２電流を調整する。
別の観点では、制御モジュールは、第１電流および第２電流を調整する範囲を選択し、その範囲を複数のサブ範囲に分割し、各サブ範囲について、第２電流の変動に対する第１電流の変動の比を選択し、（ｉ）第１電流の変動と、（ｉｉ）上記の比のうちで、上記のサブ範囲のうち、第１電流または第２電流が存在する１つのサブ範囲に対応する１つの比と、に基づいて、第２電流を調整する。
別の観点では、本システムは、第１セットのＬＥＤおよび第２セットのＬＥＤに電力を供給するスイッチモード電源をさらに備える。制御モジュールは、スイッチモード電源を駆動する制御信号を生成し、制御信号のスイッチング周波数および制御信号のパルス幅のうちの少なくとも１つを調整することにより、第１セットのＬＥＤを流れる第１電流および第２セットのＬＥＤを流れる第２電流を調整する。
別の観点では、集積回路は、上記のシステムを備える。
別の観点では、ディスプレイシステムは、上記のシステム、上記の第１セットのＬＥＤ、および上記の第２セットのＬＥＤを備える。
さらに他の観点では、方法は、照明器具の明度を検知する段階を備える。照明器具は、第１セットの発光ダイオード（ＬＥＤ）および第２セットのＬＥＤを備える。本方法は、検知した明度に基づいて第１電圧を発生し、第１電圧を基準電圧に比較し、第１セットのＬＥＤを流れる第１電流および第２セットのＬＥＤを流れる第２電流のうち少なくとも１つを調整して第１電圧および基準電圧を等しくする段階をさらに備える。
別の観点では、本方法は、第２電流に対する第１電流の所定の比を維持する段階をさらに備える。
別の観点では、本方法は、第１電流および第２電流を所定の量だけ調整する段階をさらに備える。
べつの観点では、本方法は、第２電流とは独立して第１電流を調整する段階をさらに備える。
別の観点では、本方法は、第２電流の変動に対する第１電流の変動の比を選択し、第１電流の変動および当該比に基づいて第２電流を調整する段階をさらに備える。
別の観点では、本方法は、第１電流および第２電流を調整する範囲を選択し、その範囲を複数のサブ範囲に分割し、各サブ範囲について、第２電流の変動に対する第１電流の変動の比を選択し、（ｉ）第１電流の変動と、（ｉｉ）上記の比のうちで、上記のサブ範囲のうち、第１電流または第２電流が存在する１つのサブ範囲に対応する１つの比と、に基づいて、第２電流を調整する段階をさらに備える。
別の観点では、本方法は、スイッチモード電源を用いて第１セットのＬＥＤおよび第２セットのＬＥＤに電力を供給する段階と、スイッチモード電源を駆動する制御信号を生成る段階と、制御信号のスイッチング周波数および制御信号のパルス幅のうち少なくとも１つを調整することにより、第１セットのＬＥＤを流れる第１電流および第２セットのＬＥＤを流れる第２電流を調整する段階とをさらに備える。
本開示の更なる応用領域が、詳細な説明、特許請求の範囲、および図面から明らかになるであろう。詳細な説明および特定の例は、例示目的だけに意図されており、本開示の範囲を限定することは意図されていない。
本開示は、詳細は説明および添付の図面からより完全に理解されるであろう。
所定の周囲温度におけるＬＥＤの順方向電流ＩＦの関数としてのＬＥＤの相対的光束のグラフである。
所定の周囲温度におけるＬＥＤの順方向電圧ＶＦの関数としてのＬＥＤの順方向電流ＩＦのグラフである。
所定の順方向電流ＩＦにおけるＬＥＤの接合温度Ｔｊの関数としてのＬＥＤの相対順方向電圧（ΔＶＦ）のグラフである。
所定の順方向電流ＩＦにおける接合温度Ｔｊの関数としてのＬＥＤの相対的光束のグラフである。
所定の順方向電流ＩＦにおける、ある温度範囲に亘るＬＥＤの順方向電圧ＶＦおよび相対的光束の変化を示す表である。
ダイ間ばらつきおよび温度ドリフトによるＬＥＤの明度の変動を補償するシステムの機能ブロック図である。
ダイ間ばらつきおよび温度ドリフトによるＬＥＤの明度の変動を補償するシステムの機能ブロック図である。
ダイ間ばらつきおよび温度ドリフトによるＬＥＤの明度の変動を補償するシステムの機能ブロック図である。
ダイ間ばらつきおよび温度ドリフトによるＬＥＤの明度の変動を補償するために用いられる較正データを生成する方法のフローチャートである。
ダイ間ばらつきおよび温度ドリフトによるＬＥＤの明度の変動を補償する方法のフローチャートである。
ダイ間ばらつきおよび温度ドリフトによるＬＥＤの明度の変動を補償する方法のフローチャートである。
温度補償曲線の例である。
以下の記載は、本質として例示だけを目的としており、本開示、その応用もしくは利用を限定することは全く意図していない。明瞭性を期して、図面において、同様の要素を示すべく同一の参照番号が用いられる。本明細書において使用されるＡ、Ｂ、およびＣのうち少なくとも１つという文言は、非排他的論理ＯＲを用いる論理学上の（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきである。方法に含まれる各段階は、本開示内容の原理を変更することなく異なる順序で実行してよい。
本明細書において使用されるモジュールという文言は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、組み合わせ論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コードを実行するプロセッサ（共有、専用、もしくはグループ）、記載される機能を提供するその他の適切な部材、または上記のうちのいくつかもしくは全てをたとえばシステムオンチップのように組み合わせたものを示してよく、それの一部であってよく、もしくは、それを含んでよい。モジュールという文言は、プロセッサにより実行されるコードを格納するメモリ（共有、専用、もしくはグループ）を含んでよい。
上に使用されたコードという文言は、ソフトウェア、ファームウェア、および／またはマイクロコードを含んでよく、プログラム、ルーチン、関数、クラス、および／またはオブジェクトを示してよい。上に使用された共有という文言は、複数のモジュールからのコードのうちいくつかもしくは全てを単一の（共有）プロセッサを使用して実行してよいことを意味する。さらに、複数のモジュールからのコードのうちいくつかもしくは全てを単一の（共有）メモリに格納してよい。上に使用されたグループという文言は、単一のモジュールからのコードのうちいくつかもしくは全てをプロセッサのグループを使用して実行してよいことを意味する。さらに、単一のモジュールからのコードのうちいくつかもしくは全てをメモリのグループを使用して格納してよい。
本明細書に記載される装置および方法は、１つ以上のプロセッサにより実行される１つ以上のコンピュータプログラムによって実施してよい。コンピュータプログラムは、持続性有形コンピュータ可読媒体に格納されたプロセッサ実行可能な命令を含む。コンピュータプログラムは、格納データを含む場合もある。持続性有形コンピュータ可読媒体の非限定的例には、不揮発性メモリ、磁気ストレージ、および光ストレージが含まれる。
一貫した明度を実現するべく、ＬＥＤに基づいたディスプレイの製造者は、通常、近似したグループパラメータを有するＬＥＤを選択する。さらに、通常動作時に、光出力の一貫性をある温度範囲にわたって維持するべく、製造者は様々な方法を採用する。たとえば、光センサを閉フィードバックループにおいて使用して光出力の変動を検知し、その変動を打ち消すべく順方向電流を調整することができる。しかし、これらの方法では、ディスプレイのコストが上昇する。
本開示は、ＬＥＤディスプレイの製造時に較正データを生成して記憶するＬＥＤコントローラに関する。通常動作時、ＬＥＤコントローラは、較正データを用いてダイ間ばらつきおよび温度変動による明度のドリフトを補償する。ＬＥＤコントローラにより実行される較正および補償の概略を以下に記載する。
ＬＥＤコントローラは、ＬＥＤを所定の順方向電流で駆動する。ＬＥＤの接合温度が分かれば、接合温度の変化にも拘らず、ＬＥＤの光出力が維持されるようにＬＥＤを流れる順方向電流を調整することができる。
所定の順方向電流では、ＬＥＤの順方向電圧は、接合温度によって決まる。したがって、順方向電圧を測定すると、ＬＥＤの特性にしたがい、順方向電圧に基づいて接合温度を判定することができる。一貫した明度を維持するべく順方向電流を調整すべき量は、温度に基づいて、較正データから判断できる。
照明器具の組み立て・試験時に、照明器具のＬＥＤコントローラは、照明器具に使用されるＬＥＤの較正データを生成して記憶する。較正データは、照明器具のＬＥＤコントローラの不揮発性メモリに記憶される。不揮発性メモリの例としては、ワンタイムプログラマブル（ＯＴＰ）メモリ、および消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）が挙げられる。較正および補償は、精度および複雑性がそれぞれ異なる複数の方法を用いて実行することができる。
第１方法では、照明器具の組み立て・試験時に較正を実行する基準温度は１つだけ（たとえば、２５℃）である。温度の変化による順方向電圧および明度の変動は、一般的に、あるファミリーのＬＥＤの間で類似している。本明細書において用いられるファミリーという用語は、ＬＥＤ製造者により製造されるＬＥＤのブランドもしくは種類を表す。複数ファミリーのＬＥＤについての順方向電圧および明度の変動（たとえば、図４に示す温度特性）は、ＬＥＤコントローラのルックアップテーブル（ＬＵＴ）にテンプレートとして記憶される。製造者は、照明器具に使用されているＬＥＤのファミリーに対応したテンプレートを選択することができる。
通常動作時、ＬＥＤコントローラは、ＬＥＤの順方向電圧を測定する。測定された順方向電圧に基づいて、ＬＥＤコントローラは、ルックアップテーブルに記憶されたテンプレートから温度を判定する。温度に基づいて、ＬＥＤコントローラは、順方向電流を調整し、ＬＥＤコントローラに記憶された較正データにしたがって、一貫した光出力を維持する。
温度を判定する別の方法は、温度を測定する場所に、小信号シリコンダイオードを設置する段階を備える。小信号シリコンダイオードは、以下のように温度を判定するべく、絶対温度比例（ＰＴＡＴ）モジュールとともに、温度センサとして使用される。
第２方法では、照明器具の組み立て・試験時において、複数の基準温度（たとえば、２５℃、０℃、および８５℃）で較正を実行する。第２方法を用いると、ＬＥＤコントローラは、第１方法よりも精度高く温度ドリフトを補償することができる。
第３方法では、所定温度でのダイ間ばらつきだけを補償する較正が実行される。この所定温度は、通常、照明器具の動作温度範囲から選択される。ダイ間ばらつきだけが補償されるので、この方法では、許容誤差が大きいＬＥＤを使用することが可能になり、照明器具のコストが削減される。
ダイ間における較正は、常に実行されることが好ましい。その後、上記の方法のうち１つを用いて温度を測定することにより、温度ドリフトを補償することができる。
いくつかの実施例では、ＬＥＤコントローラは、複数ストリングのＬＥＤを駆動してよい。たとえば、ある実施例では、２本のＬＥＤストリングが含まれる。第１ストリングは、本質的に白色のＬＥＤを駆動してよい。第２ストリングは、赤色のＬＥＤを駆動してよい。複数のストリングに上記の方法を用いることができる。さらに、１つの光（たとえば、上記の例における赤）のレベルによって照明器具の色相が変化しうる場合、色補正のために上記の方法を用いることができる。さらに、人間の目は、高い明度よりも低い明度でのほうが光出力の変動を感知しやすいので、調光制御を行う場合に上記の方法は特に有用である。
さらに、ＬＥＤに電力を供給するべく一般的に用いられるスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）のトポロジーを変えつつ、上記の方法を実施することができる。たとえば、ＳＭＰＳとしては、バックＳＭＰＳ、ブーストＳＭＰＳ、フライバックＳＭＰＳ等が挙げられる。さらに、ＳＭＰＳは、複数のモード（たとえば、連続、不連続、もしくは混合）で動作させてよい。
数学的には、ＬＥＤの順方向電流ＩＦと順方向電圧ＶＦとの関係は、照明器具の動作温度範囲にわたって、線形化されうる。たとえば、ＬＥＤの順方向電流ＩＦと順方向電圧ＶＦとの関係は、式ＩＦ＝Ａ*ＶＦ＋Ｂにより表すことができ、ＡおよびＢは定数である。この式では、照明器具の動作温度範囲にわたって光束が一定となる軌跡が与えられる。定数ＡおよびＢの値は、較正データから決定することができる。その後、照明器具に含まれるＬＥＤの温度に基づいて、ＬＥＤの差異のある光束を算出することができる。
たとえば、照明器具の動作温度に関しては、定数ＡおよびＢの値は、一定の温度における順方向電流に対する光束、一定の順方向電流における温度に対する光束、一定の順方向電流における温度に対する順方向電圧、および一定の温度における順方向電圧に対する順方向電流等の、ＬＥＤの製造者により提供される特性から、導出することができる。
照明器具の動作温度における順方向電流は、その動作温度における順方向電圧を測定することにより、算出することができる。算出された順方向電流を供給したら、順方向電圧を再測定して、照明器具の当該動作温度において上記式が満たされるかを確かめる。照明器具の当該動作温度において上記式を満たす順方向電流を供給することにより、当該動作温度において、照明器具の明度は維持される。
図１から図４に示される特性は、順方向電流、順方向電圧、および温度によって光束が決まることを示す。さらに、これら３つの変数（順方向電流、順方向電圧、および温度）は、独立していない。したがって、光束を表す式においては、これら３つの変数のうち１つを除去することができる。
一定光束（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｆｌｕｘ）は、光束、順方向電流、および順方向電圧により規定される３次元空間における光束表面上の曲線である。この曲線は、測定点の数に応じた様々な程度の精度で近似することができる。もっとも程度が簡素な精度の式はＩＦ＝Ａ*ＶＦ＋Ｂである。
この式は、２通りの方法で用いることができる。第１方法では、上記したように、図１から図４に示される特性からパラメータＡおよびＢを算出する。次に、ある温度で測定を行い、所望の光束出力となるように順方向電流を調整する。これにより、３次元空間における一定光束曲線の１点が決まる。順方向電流が調整されたその１点からは、式ＩＦ＝Ａ*ＶＦ＋Ｂに適合する順方向電圧が得られる。この手順は多くの用途において適切であるが、この手順は、やや近似値的な特性から導出された、予め算出された式に基づいている。
より良好な精度を望む場合は、２つの異なる温度で較正を実行することができる。温度は既知である必要はない。しかし、これらの温度は、動作温度範囲を網羅するよう、可能な限り離れた温度でなければならない。順方向電流は、光出力束が所望の値となるまで、変化させる。この調整の結果は、ＩＦ１＝Ａ*ＶＦ１＋ＢおよびＩＦ２＝Ａ*ＶＦ２＋Ｂという２つの関係性に具現化される。これらの式から、係数ＡおよびＢを推定することができ、より精度の高い補償を行うことができる。
一定光束軌跡の点をより多く測定することにより、同一の原理にしたがって、さらに的確な補償を考案することができる。たとえば、３点を測定すると、多項式近似もしくは線形補間スキームを用いることが可能になる。線形補間スキームは、動作領域を２つ以上の線形領域に分割する段階を備える。多項式補間では、式ＩＦ＝Ａ*ＶＦ２＋Ｂ*ＶＦ＋Ｃを用いることができる。この近似により、より良好な補償結果を生成することができる。
さらに、対応する数の判定を必要とする数多くの補間手順を想定することができる。いくつかの実施例では、複数の線形曲線、複数の多項式曲線、または対数曲線および指数曲線の組み合わせを用いてよい。これらの手順は、大規模生産においては経済的ではないかもしれない。しかし、これらの手順は、特定の用途においては極めて重要である。
図６を参照すると、ＬＥＤの接合温度の変化を判定し、当該変化による明度のドリフトを補償するシステム１００が示されている。以下に説明するように、システム１００は、集積回路間（Ｉ２Ｃ）インターフェースもしくはその他の適切なインターフェースを使用して較正を実行する。システム１００は、絶対温度比例（ＰＴＡＴ）モジュールと、照明器具に含まれるＬＥＤに隣接（近接）して配置される廉価なシリコンダイオードとを用いて、ＬＥＤアセンブリの温度を測定する。
システム１００は、ＬＥＤコントローラ１０２、ＬＥＤストリング１０４、および製造コントローラ/ユーザインターフェース１０６を備える。ＬＥＤストリング１０４は１つだけ示されているが、ＬＥＤコントローラ１０２は複数のＬＥＤストリングを制御することができる。照明器具は、製造コントローラ/ユーザインターフェース１０６を除く、図６に示されるシステム１００のコンポーネントの全てを備えてよい。ＬＥＤコントローラ１０２は、集積回路に実装してよい。
製造コントローラ／ユーザインターフェース１０６は、簡潔性を期して単一のユニットとして示されているが、２つの分離したユニットを含む。したがって、文脈によっては、製造コントローラ／ユーザインターフェース１０６は、製造コントローラ１０６またはユーザインターフェース１０６と呼ばれる。ユーザインターフェース１０６は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）インターフェース、プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）、またはＷｉＦｉインターフェースを介してＬＥＤコントローラ１０２と通信してよい。
用途に応じて、制御入力をＬＥＤコントローラ１０２に与えて、ＬＥＤの多様な特性を制御してよい。制御入力は、色制御入力、温度センサ入力、動き制御入力、調光制御入力等であってよい。
さらに、明度を精度良く制御する必要がある用途では、システム１００は膨大な較正データを記憶することができる不揮発性メモリ（たとえば、ＥＰＲＯＭ）１０８を備えてよい。ＥＰＲＯＭ１０８は、ＬＥＤコントローラ１０２の外部に配置してよい。
ＬＥＤコントローラ１０２は、制御モジュール１１０、絶対温度比例（ＰＴＡＴ）モジュール１１２、較正／通信モジュール１１４、構成モジュール（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ）１１６、ルックアップテーブル１１８、不揮発性メモリ（たとえば、ワンタイムプログラマブル（ＯＴＰ）メモリ）１２０、および調光モジュール１２２を有する。ＯＴＰメモリ１２０は、例示としてだけ示されている。その他の任意の適切な不揮発性メモリを代わりに使用してよい。ＬＥＤコントローラ１０２は、較正および補償の２つの動作を実行する。補償動作を最初に記載し、次に較正動作を記載する。
制御モジュール１１０は、ＬＥＤストリング１０４に含まれるＬＥＤを駆動するべく、パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いる。インダクタンスＬおよびキャパシタンスＣを含むバック型スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）は、制御モジュール１１０により生成されるＰＷＭパルスにしたがい、ＬＥＤストリング１０４に所定の電流Ｉを流す。制御モジュール１１０は、ＬＥＤストリング１０４に含まれるＬＥＤの温度に基づいて、所定の電流Ｉ（以下、電流Ｉ）を調整する。ＬＥＤの温度は、以下のように判定される。
廉価な装置（たとえば、図示のシリコンダイオード１２４）が、ＬＥＤストリング１０４に含まれるＬＥＤに熱的に近接するように（たとえば、隣接して）配置される。シリコンダイオード１２４は、その温度特性が、ＬＥＤストリング１０４のＬＥＤの温度特性に類似したものであってよい。しかし、シリコンダイオード１２４の温度特性は、ＬＥＤストリング１０４のＬＥＤと類似している必要はない。ＰＴＡＴモジュール１１２は、互いに対する比が既知である２つの異なる順方向電流における、シリコンダイオード１２４の順方向電圧降下の差異を判定することにより、シリコンダイオード１２４の温度を測定する。シリコンダイオード１２４の温度を測定するべくＰＴＡＴモジュール１１２により用いられるこの手順を、ＰＴＡＴ手順と呼ぶ。
ＬＥＤコントローラ１０２は、以下に記載されるように、較正データを生成し、ＯＴＰメモリ１２０、ＥＰＲＯＭ１０８、もしくは適切な不揮発性メモリに較正データを記憶する。制御モジュール１１０は、較正データと、シリコンダイオード１２４の電圧に基づいて判定されるＬＥＤの温度とに基づいて、電流Ｉを補正する補正値を決定する。制御モジュール１１０は、補正値を用いて電流Ｉを調整する。このようにして、制御モジュール１１０は、ＬＥＤの温度の変化によるＬＥＤの明度の変動を補償する。
ＬＥＤコントローラ１０２は、以下のようにして較正データを生成する。較正／通信モジュール１１４は、製造コントローラ１０６と通信する。製造コントローラ１０６は、照明器具の周囲温度を判定する。較正は、照明器具の所定の明度（つまり、所望の明度）が得られるように、以下のように実行される。
製造コントローラ１０６は、適切なセンサ（不図示）を使用してＬＥＤストリング１０４のＬＥＤの光出力を測定する。製造コントローラ１０６は、測定したＬＥＤの明度を較正／通信モジュール１１４に伝える。測定された明度に基づいて、制御モジュール１１０は、ＬＥＤの明度が所定の明度（つまり、所望の明度）に等しくなるまで、電流Ｉを調整する。
較正／通信モジュール１１４は、ＯＴＰメモリ１２０（もしくはその他の適切な不揮発性メモリ）に、周囲温度、電流Ｉ、ＬＥＤの明度の値を記憶する。これらの値は、当該周囲温度におけるＬＥＤストリング１０４に含まれるＬＥＤについての較正データである。較正時において、様々な温度の環境に照明器具を置くことにより、複数の温度における較正データを追加的に生成してよい。たとえば、較正時に、照明器具をオーブン、冷凍室等に置いてよい。
通常動作時には、制御モジュール１１０は、上記したように、シリコンダイオード１２４の電圧を測定することにより、ＬＥＤの温度を判定する。制御モジュール１１０は、たとえばＯＴＰメモリ１２０に記憶された較正データを読み出す。制御モジュール１１０は、ルックアップテーブル１１８に記憶されたＬＥＤのテンプレート（たとえば、図４に示す温度特性）を読み出す。
この情報に基づいて、制御モジュール１１０は、ＬＥＤの光出力を所定の明度に維持するための電流Ｉの調整量を決定する。制御モジュール１１０は、電流Ｉを調整し、ＬＥＤの光出力を所定の明度に維持する。
制御モジュール１１０は、ＳＭＰＳのスイッチング周波数を変わらないように維持しつつ、ＰＷＭパルスのデューティサイクルを調整することにより、電流Ｉを調整する。または、制御モジュール１１０は、ＰＷＭパルスのデューティサイクルが変わらないように維持しつつ、ＳＭＰＳのスイッチング周波数を調整することにより、電流Ｉを調整する。いくつかの実施例では、ＰＷＭパルスのデューティサイクルおよびＳＭＰＳのスイッチング周波数の両方を調整してよい。
本開示では、制御モジュール１１０は、照明器具から所望もしくは基準の明度が出力可能となる、初期設定の電流とＬＥＤの所望の電流との間の差を決定する。所望の電流を定義するパラメータはＬＵＴに記憶され、通常動作時にＬＥＤを駆動するべく用いられる。
再び図４を参照すると、使用されるＬＥＤのファミリー（たとえば、技術および／または製造者）によって、温度特性の傾きは異なる。したがって、基準として照明器具の所定の明度だけを知っているだけでは、補償には不十分である。所定の明度に加えて、照明器具に使用されているＬＥＤファミリーのテンプレート（たとえば、図４に示す温度特性）も知っていなければならない。
複数のＬＥＤファミリーについてのテンプレートをルックアップテーブル１１８に記憶することができる。照明器具に使用されているＬＥＤファミリーに適合するテンプレートをルックアップテーブル１１８から選択するべく抵抗１２６が使用される。抵抗１２６は、テンプレートがルックアップテーブル１１８に記憶される位置に対応した値を有する。抵抗１２６の値に基づいて、構成モジュール１１６は、ＬＥＤのテンプレートが記憶されているルックアップテーブル１１８のエントリを選択する。
または、いくつかの例においては、構成モジュール１１６は、抵抗１２６の値に基づいて、ＯＴＰメモリ１２０に記憶されたＬＥＤの特性データを選択してよい。たとえば、ＬＥＤが固有の温度特性を有する場合、または、ＬＥＤが新技術を用いて製造される場合、ＯＴＰメモリ１２０（もしくはその他の適切な不揮発性メモリ）に特性データを記憶してよい。
いくつかの用途（たとえば、医療用途）においては、明度制御に極度の精度が必要とされる。このような場合、較正データは膨大となり得るので、ＬＥＤコントローラ１０２の外部にある不揮発性メモリ（たとえば、ＥＰＲＯＭ１０８）に記憶してよい。構成モジュール１１６は、抵抗１２６の値に基づいて、ＥＰＲＯＭ１０８に記憶された較正データを選択してよい。構成モジュール１１６は、ルックアップテーブル１１８、ＯＴＰメモリ１２０、およびＥＰＲＯＭ１０８のうちの１つ以上を選択することができるので、構成モジュール１１６は選択モジュール１１６と呼んでもよい。
通常動作時、ユーザインターフェース１０６は、較正／通信モジュール１１４を介してＬＥＤコントローラ１０２と通信することができる。たとえば、較正データを修正（たとえば、微調整）するべく、ユーザインターフェース１０６を使用することができる。さらに、調光入力等を入力するべくユーザインターフェース１０６を使用することができる。調光モジュール１２２は、アナログ調光入力またはユーザインターフェース１０６から受け取った入力に基づいて、デューティサイクル情報を生成する。制御モジュール１１０は、デューティサイクルにしたがってＰＷＭパルスを生成し、ＬＥＤを駆動する。
再び図３を参照すると、ＬＥＤの順方向電圧ＶＦは、接合温度の関数である。ＬＥＤの接合温度は、ＬＥＤの順方向電圧を測定することにより導出することができる。したがって、シリコンダイオード１２４およびシリコンダイオード１２４の電圧を測定するために使用されるＰＴＡＴモジュール１１２は、省いてよい。
図７を参照すると、ＬＥＤの接合温度の変化を判定し、当該変化による明度のドリフトを補償するシステム１５０が示されている。システム１５０は、不図示ではあるが、ＰＴＡＴモジュール１１２およびシリコンダイオード１２４を除くシステム１００の全てのコンポーネントを備えている。したがって、システム１００と同じ動作については、繰り返し記載しない。
制御モジュール１１０は、ＬＥＤの順方向電圧を、入力電圧ＶｉｎとノードＮにおける電圧との差に基づいて測定する。具体的には、制御モジュール１１０は、ＬＥＤストリング１０４の電圧降下を測定する。制御モジュール１１０は、電圧降下と、ＬＥＤストリング１０４に含まれるＬＥＤの数とに基づいて、ＬＥＤストリング１０４に含まれるＬＥＤ１つ当たりの順方向電圧を判定する。
制御モジュール１１０は、ルックアップテーブル１１８に記憶されたＬＥＤのテンプレートを使用し、順方向電圧に基づいて、ＬＥＤの接合温度を判定する。制御モジュール１１０は、接合温度および較正データに基づいて、ＬＥＤの明度を所定の明度に維持するための電流Ｉの調整量を決定する。制御モジュール１１０は、電流Ｉを調整し、ＬＥＤの明度を所定の明度に維持する。
上記の概略に記載したように、システム１００および１５０は、２５℃以外の温度で、較正を実行することができる。たとえば、照明器具を異なる温度環境に置くことにより、０℃および８０℃で上記の較正手順を繰り返すことができる。
その後、通常動作時において、システム１００および１５０が上記のようにＬＥＤの温度を判定するとき、温度範囲は０℃から８５℃であってよい。制御モジュール１１０は、補間を用いて、１つの温度（たとえば、２５℃）だけで較正を実行する場合よりも精度高く電流Ｉを調整することができる。さらに、システム１００および１５０は、ＬＥＤストリング１０４について上記したのと同じ方法で、追加的なＬＥＤストリングの較正および補償を実行することができる。
図８を参照すると、システム１５０とは異なる実施形態であるシステム１７５が示されている。システム１７５では、ＬＥＤストリングがＬＥＤコントローラ１０２に接続される方法が、システム１５０とは異なる。たとえば、ＬＥＤストリング１０４は、図示の通りに、制御モジュール１１０に接続され、接地される。追加的なＬＥＤストリング（不図示）も同様にして制御モジュール１１０に接続し、接地してよい。システム１７５のその他の態様は、システム１５０と同じであり、繰り返して記載しない。
図９を参照すると、本開示に係る較正方法２００が示されている。本制御は、２０２で開始される。２０４では、本制御によって、様々なＬＥＤファミリーのテンプレートがルックアップテーブルに記憶される。２０６では、本制御によって、照明器具の製造時にＬＥＤの明度が検知される。２０８では、本制御によって、ＬＥＤの明度が現在の温度において所望のレベルにあるかが判定される。
明度が所望のレベルにない場合、２１０では、本制御によって、検知された明度と所望の明度との差に基づき、ＬＥＤを流れる電流が調整される。２１２では、本制御によって、電流および明度の値が、現在の温度における較正データとして記憶され、２０６に戻る。
明度が所望のレベルにある場合、２１４において、本制御によって、温度を変えて較正を繰り返すかが判断される。温度を変えて較正を繰り返す場合、本制御は２０６に戻る。繰り返さない場合は、本制御は２１６で終了する。
図１０を参照すると、較正データを用いてＬＥＤを流れる電流を補償する方法２５０が示されている。本制御は、２５２で開始される。２５４では、本制御によって、ＬＥＤに熱的に近接したダイオード（たとえば、シリコンダイオード）の電圧が測定される。２５６では、本制御によって、ダイオードの接合温度がＰＴＡＴ手順を用いて判定される。
２５８では、本制御によって、ＬＥＤの温度が、ダイオードの接合温度に基づいて判断される。２６０では、本制御によって、ＬＥＤのテンプレートがルックアップテーブルから選択される。テンプレートは、ＬＥＤの温度特性、電流特性、および／または電圧特性を含む。２６２では、本制御によって、ＬＥＤを流れる電流が、ＬＥＤの温度およびテンプレート、並びに較正データに基づいて調整され、本制御は２５４に戻る。このようにして、本制御によって、ＬＥＤの明度が所望のレベルに維持される。
図１１を参照すると、較正データを用いてＬＥＤを流れる電流を補償する方法３００が示されている。本制御は、３０２で開始される。ＬＥＤは、電源電圧Ｖｉｎに接続された第１ノードと、第２ノードとの間に直列に接続されている。３０４では、本制御によって、第１ノードと第２ノードの間の第１電圧が測定される。３０６では、本制御によって、第１電圧およびＬＥＤの個数に基づいて、ＬＥＤ１個当たりの第２電圧（つまり、順方向電圧）が判定される。
３０８では、本制御によって、ＬＥＤのテンプレートがルックアップテーブルから選択される。テンプレートは、ＬＥＤの温度、電流、および／または電圧特性を含む。３１０では、本制御によって、ＬＥＤの温度が、ＬＥＤの第２電圧および特性に基づいて判定される。３１２では、本制御によって、ＬＥＤを流れる電流が、ＬＥＤの温度および較正データに基づき調整され、本制御は３０４に戻る。このようにして、本制御により、ＬＥＤの明度が所望のレベルに維持される。
図１２を参照すると、図６から図８に示されるＬＥＤコントローラ１０２は、小信号シリコンダイオードを用い、以下のように温度穂所を実行することができる。小信号シリコンダイオードは、照明器具において温度を測定する箇所に配置される。小信号シリコンダイオードは、順方向にバイアスされ、ＬＥＤコントローラ１０２の温度センサ入力に接続される。
ＬＥＤコントローラ１０２は、図１２に示す、正確な縮尺で描画されていない一般的な温度補償曲線にしたがって、温度補償を実行する。温度補償曲線は、照明器具の温度が所定の動作温度範囲内で変化する場合における、ＬＥＤストリングを流れる電流を変化させる量を示す。たとえば、当該変化量は、ＬＥＤストリングの公称電流に対する率として表されてよい。公称電流とは、照明器具の通常動作温度において、ＬＥＤストリングから所望の明度が出力される電流である。
ＬＥＤコントローラ１０２は、照明器具の所定の動作温度範囲において、温度補償を行う。ＬＥＤコントローラ１０２は、所定の動作温度範囲外では、温度補償を行わない。あくまで例として、所定の動作温度範囲は、２５℃から１０５℃として図示されている。ＬＥＤコントローラ１０２は、温度補償を行うべき照明器具のその他の動作温度範囲を、代わりに選択することができる。
シリコンダイオードにより検知される温度がたとえば１２５℃を上回る場合、ＬＥＤコントローラ１０２は、温度上限超えによる停止モードに入り、ＬＥＤストリング１０４の駆動を停止する。その後、シリコンダイオードにより検知される温度がたとえば１２５℃を下回ると、ＬＥＤコントローラ１０２は、ＬＥＤストリング１０４の駆動を再開する。
ＬＥＤコントローラ１０２は、たとえば、線形補間関数を用いてＬＥＤストリング１０４を流れる順方向電流を補正することにより、温度補償を行う。この関数は、図１２に示すように、開始点および傾きにより規定される直線である。たとえば、基準開始点は、図１２に示すように２５℃に存在する。
ＬＥＤコントローラ１０２は、別の傾きおよび別の頂点を代わりに用いてよい。様々な傾きおよび頂点をメモリ（たとえば、図６から図８に示すＬＵＴ１１８）に記憶し、ＬＥＤコントローラ１０２によりメモリから読み出すようにすることができる。さらに、ＬＥＤコントローラ１０２は、２つのＬＥＤストリングについて独立して温度補償を実行することができる。つまり、ＬＥＤストリングごとに、対応する補償曲線があってよい。
再び図６から図８を参照すると、ＬＥＤコントローラ１０２は、以下のようにして光学的補償および色補償を行うことができる。ＬＥＤコントローラ１０２は、内部基準電圧を用いる閉ループ動作を含む光学的補償手順を用いる。光センサによってＬＥＤストリングの光出力が検知されて制御信号が生成され、制御信号は、ＬＥＤコントローラ１０２の色制御入力を介してＬＥＤコントローラ１０２にフィードバックされる。ＬＥＤコントローラ１０２は、受信したフィードバックを内部基準電圧と比較し、受信したフィードバックが内部基準電圧に一致するまで、２つのＬＥＤストリングに流れる電流を調整する。さらに、ＬＥＤコントローラ１０２は、２つのＬＥＤストリングを流れる電流の比を一定に保ち、それにより照明器具の光出力および色温度の両方を一定（安定）に保つ。
たとえば、第１ＬＥＤストリングが白色ＬＥＤを含み、第２ＬＥＤストリングが赤色ＬＥＤを含むと仮定する。さらに、第１ＬＥＤストリングが５００ｍＡの公称電流で動作し、第２ＬＥＤストリングが１００ｍＡの公称電流で動作すると仮定する。ＬＥＤコントローラ１０２が初期設定の色制御モードを用いる場合、両方のＬＥＤストリングを流れる電流は、同一の相対比率で変化する。たとえば、第１ＬＥＤストリングを流れる電流が２０％変化する場合、第２ＬＥＤストリングを流れる電流も、同じ数値、つまり２０％変化する。たとえば、第２ＬＥＤストリングを流れる電流は１２０ｍＡになり、第１ＬＥＤストリングを流れる電流は６００ｍＡになる。
さらに、ＬＥＤコントローラ１０２は、各ＬＥＤストリングを流れる電流を別々に補正することにより、各ＬＥＤストリングの光出力を独立して補償することができる。２つのＬＥＤストリングのいずれを第１ＬＥＤストリングとして選択することもでき、他方のＬＥＤストリングが第２ＬＥＤストリングとなる。
さらに、第１ＬＥＤストリングを流れる電流の変化に対する第２ＬＥＤストリングを流れる電流の変化の比は、プログラム可能であってよい。たとえば、比を６０％に選択した場合、第２ＬＥＤストリングの電流は、第１ＬＥＤストリングを流れる電流の変化の約６０％だけ変化する。たとえば、第１ＬＥＤストリングを流れる電流が１００ｍＡ変化される場合、第２ＬＥＤストリングを流れる電流は６０ｍＡ変化される。
さらに、電流補償を行う電流範囲をいくつかのサブ範囲に分割することができる。サブ範囲ごとに異なる電流変化率を選択して、２つのＬＥＤストリングを流れる電流を異なるものとすることができる。
上記の手順により、ユーザは広範囲にわたる用途に対応でき、太陽光を模倣した自然光の変化を含む多くの照明制御効果を実現することができる。光学的補償は、照明器具の経年劣化の補正もしくは複雑な照明効果の実現のいずれに用いることもできる。
本開示の広範な教示は、多様な形態で実施することができる。したがって、本開示は特定の例を含むが、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲を検討することでその他の変形例が明らかになるので、本開示の真の範囲をこれらの特定の例だけに限定するべきではない。

Claims (18)

  1. 複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）について、前記複数のＬＥＤを流れる電流および対応する前記複数のＬＥＤの明度を表す較正データを生成する較正モジュールと、
    複数のテンプレートのうち、前記複数のＬＥＤの温度特性、電流特性、および電圧特性のうち少なくとも１つを含む、前記複数のＬＥＤに対応する１つのテンプレートを選択する選択モジュールと、
    前記複数のＬＥＤの温度を判定し、前記温度、選択された前記テンプレート、および前記較正データに基づいて前記複数のＬＥＤに流れる電流を調整して前記複数のＬＥＤの明度を所定の明度に維持する制御モジュールと
    を備えるシステム。
  2. 前記複数のＬＥＤに熱的に近接するダイオードと、
    絶対温度比例（ＰＴＡＴ）手順を用いて前記ダイオードの接合温度を判定するＰＴＡＴモジュールと
    をさらに備え、
    前記ＰＴＡＴ手順は、互いに対する比が既知である２つの異なる順方向電流における、前記ダイオードの順方向電圧降下の差を判定することを含み、
    前記制御モジュールは、前記ダイオードの前記接合温度に基づいて前記複数のＬＥＤの前記温度を判定する
    請求項１に記載のシステム。
  3. 前記制御モジュールは、前記複数のＬＥＤのうちの１つの電圧を測定し、前記電圧および選択された前記テンプレートに基づいて前記複数のＬＥＤの前記温度を判定する請求項１に記載のシステム。
  4. 前記複数のＬＥＤは、（ｉ）電圧源（ｓｕｐｐｌｙ ｖｏｌｔａｇｅ）に連通する第１ノードと、（ｉｉ）第２ノードとの間に直列に接続され、
    前記制御モジュールは、前記第１ノードと前記第２ノードとの間の第１電圧を測定し、前記第１電圧および前記複数のＬＥＤの個数に基づいて前記複数のＬＥＤのうちの１つにかかる第２電圧を判定し、前記第２電圧および選択された前記テンプレートに基づいて前記複数のＬＥＤの前記温度を判定する
    請求項１に記載のシステム。
  5. 前記較正モジュールは、１つ以上の所定の温度において前記較正データを生成し、前記較正データを不揮発性メモリに記憶する請求項１に記載のシステム。
  6. 前記複数のテンプレートは、ルックアップテーブルに記憶されており、前記複数のテンプレートは、それぞれ異なる種類のＬＥＤに対応する請求項１に記載のシステム。
  7. 前記選択モジュールは、１対の抵抗に連通し、選択された前記テンプレートを、前記抵抗の値に基づいて前記ルックアップテーブルから選択する請求項６に記載のシステム。
  8. 前記複数のＬＥＤに電力を供給するスイッチモード電源をさらに備え、
    前記制御モジュールは、前記スイッチモード電源を駆動する制御信号を生成し、前記制御信号のスイッチング周波数および前記制御信号のパルス幅のうち少なくとも１つを調整することにより前記複数のＬＥＤを流れる前記電流を調整する
    請求項１に記載のシステム。
  9. 請求項１に記載のシステムを備える集積回路。
  10. 請求項１に記載のシステムと、
    前記複数のＬＥＤと
    を備えるディスプレイシステム。
  11. 複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）について、前記複数のＬＥＤを流れる電流および対応する前記複数のＬＥＤの明度を表す較正データを生成する段階と、
    複数のテンプレートのうち、前記複数のＬＥＤの温度特性、電流特性、および電圧特性のうち少なくとも１つを含む、前記複数のＬＥＤに対応する１つのテンプレートを選択する段階と、
    前記複数のＬＥＤの温度を判定する段階と、
    前記温度、選択された前記テンプレート、および前記較正データに基づいて前記複数のＬＥＤを流れる電流を調整して、前記複数のＬＥＤの明度を所定の明度に維持する段階と
    を備える方法。
  12. ダイオードを前記複数のＬＥＤに熱的に近接するように配置する段階と、
    互いに対する比が既知である２つの異なる順方向電流における前記ダイオードの順方向電圧降下の差を判定することを含む絶対温度比例（ＰＴＡＴ）手順を用いて、前記ダイオードの接合温度を判定する段階と、
    前記ダイオードの前記接合温度に基づいて前記複数のＬＥＤの前記温度を判定する段階と
    をさらに備える請求項１１に記載の方法。
  13. 前記複数のＬＥＤのうちの１つの電圧を測定する段階と、
    前記電圧および選択された前記テンプレートに基づいて前記複数のＬＥＤの前記温度を判定する段階と
    をさらに備える請求項１１に記載に方法。
  14. （ｉ）電圧源に連通する第１ノードと、（ｉｉ）第２ノードとの間に前記複数のＬＥＤを直列に接続する段階と、
    前記第１ノードと前記第２ノードとの間の第１電圧を測定する段階と、
    前記第１電圧および前記複数のＬＥＤの個数に基づいて、前記複数のＬＥＤのうちの１つにかかる第２電圧を判定する段階と、
    前記第２電圧および選択された前記テンプレートに基づいて、前記複数のＬＥＤの前記温度を判定する段階と
    をさらに備える請求項１１に記載の方法。
  15. １つ以上の所定の温度において前記較正データを生成する段階と、
    前記較正データを不揮発性メモリに記憶する段階と
    をさらに備える請求項１１に記載の方法。
  16. 前記複数のテンプレートをルックアップテーブルに記憶する段階をさらに備え、
    前記複数のテンプレートは、それぞれ異なるＬＥＤに対応する
    請求項１１に記載の方法。
  17. スイッチモード電源を用いて前記複数のＬＥＤに電力を供給する段階と、
    前記スイッチモード電源を駆動する制御信号を生成する段階と、
    前記制御信号のスイッチング周波数および前記制御信号のパルス幅のうち少なくとも１つを調整することにより、前記複数のＬＥＤを流れる前記電流を調整する段階と
    をさらに備える請求項１１に記載の方法。
  18. 前記複数のＬＥＤを備える集積回路において、前記方法を実施する段階をさらに備える請求項１１に記載の方法。
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