[0006] 従って、当該技術分野には、十分な強度及び/若しくは色性能を提供し、且つ/又はゴーボー若しくは他の効果と共に使用された場合に十分なハードエッジを提供し、且つエンターテイメント照明器具において任意選択的に使用され得るLEDベースの照明ユニットを提供する必要性が存在する。
[0007] 本開示は、様々な色の複数のLEDを含む高束密度LEDアレイを有するLEDベースの照明ユニット用の発明の方法及び装置を対象とする。例えば、LEDベースの照明ユニットは、様々なスペクトルの任意選択的に高輝度のLEDアレイを含んでもよく、LEDは、LEDアレイの最外範囲によって一般に画定されるエリアのかなりの割合を占めるように配置されてもよい。様々な色のLEDは、LEDから所望の色混合を提供するために、特定のパラメータを用いて任意選択的に混合されてもよい。LEDベースの照明ユニットは、LEDアレイ全体の周囲に設けられる単一の反射器を任意選択的に含んでもよい。任意選択的に、単一の反射器には、ディフューザも他の光変換レンズもなくてもよい。LEDベースの照明ユニットは、エンターテイメント照明器具などの照明器具において実装されてもよい。
[0008] 一般に、一態様において、LED接続パッドの高密度アレイを有する回路基板を含むLEDベースの照明ユニットが提供される。LED接続パッドのそれぞれは、回路基板の複数の個別チャネルの1つに電気的に接続される。回路基板は、複数の充填されたビアを更に含む。ビアの少なくとも幾つかは、LED接続パッドの1つの一部と、個別チャネルの1つにそれぞれが電気的に結合された複数の内部導電性トレースの1つとの間に延びる。複数の表面実装LEDが、それぞれ、LED接続パッドの1つに結合される。LEDは、少なくとも5つの異なるスペクトルである。スペクトルの1つを有するLEDのそれぞれは、チャネルの1つに電気的に接続され、且つスペクトルのうちの少なくとも2つの他のスペクトルから、少なくとも20ナノメートルだけ異なるピーク波長を有する。LEDが内側に配置されるエリアの少なくとも70パーセントは、LEDで占められる。エリアは一般に、LEDの最外範囲に一致する形状によって画定される。
[0009] 幾つかの実施形態において、LEDが内側に配置されるエリアの少なくとも80パーセントが、LEDによって占められる。幾つかの実施形態において、回路基板は、金属コアを含む。
[0010] また、少なくとも7つの異なるスペクトルが、提供されてもよい。幾つかの実施形態において、スペクトルは、第1の非白色スペクトルを含む。複数のLEDが、第1の非白色スペクトルであり、第1の非白色スペクトルのLEDのそれぞれは、スペクトルのうちの唯一のスペクトルのLEDによってのみ隣接される。
[0011] 他の実施形態において、複数のLEDが、非白色スペクトルである。非白色スペクトルのLEDの大部分は、唯一のスペクトルのLEDによってのみ隣接される。更に他の実施形態において、複数のLEDが、非白色スペクトルであり、非白色スペクトルのLEDのそれぞれは、スペクトルのうちの唯一のスペクトルのLEDによってのみ隣接される。
[0012] LEDは、少なくとも1つのほぼ直線的な行に配置され得る。
[0013] 幾つかの実施形態において、照明ユニットは、LEDの全てを囲む単一の反射器を含む。これらの実施形態における幾つかのバージョンにおいて、反射器は、ディフューザのない中空の内部を含む。
[0014] 一般に、別の態様において、LED接続パッドの高密度アレイを有する回路基板を含むLEDベースの照明ユニットが提供される。LED接続パッドのそれぞれは、回路基板における複数の個別チャネルの1つに電気的に接続される。複数の表面実装LEDが含まれ、それぞれが、LED接続パッドの1つに結合される。単一の反射器が、LEDの全てを囲む。LEDは、少なくとも5つの異なるスペクトルである。スペクトルの1つを有するLEDのそれぞれは、チャネルの1つに電気的に接続され、且つスペクトルのうちの少なくとも1つの他のスペクトルから、少なくとも20ナノメートルだけ異なるピーク波長を有する。LEDが内側に配置されるエリアの少なくとも70パーセントは、LEDによって占められる。エリアは、一般に、LEDの最外範囲に一致する形状によって一般に画定される。
[0015] 幾つかの実施形態において、LEDが内側に配置されるエリアの少なくとも80パーセントが、LEDによって占められる。少なくとも8つの異なるスペクトルが提供されてもよい。
[0016] 幾つかの実施形態において、反射器は、ホーン型反射器であり、且つディフューザのない中空の内部を任意選択的に含む。
[0017] 幾つかの実施形態において、照明ユニットは、回路基板と熱的に接続する熱放散構造体を更に含む。熱放散構造体は、回路基板に隣接する熱スラグ、及び熱スラグから複数の冷却フィンに延びる複数のヒートパイプを任意選択的に含む。これらの実施形態の幾つかのバージョンにおいて、照明ユニットは、回路基板を支持し、且つ冷却フィン及び熱スラグの少なくとも1つと直接接触する支持構造体を更に含む。
[0018] 一般に、別の態様において、LED接続パッドの高密度アレイを有する回路基板を含むエンターテイメント照明器具が提供される。LED接続パッドのそれぞれは、回路基板の複数の個別チャネルの1つに電気的に接続される。複数の表面実装LEDが含まれ、それぞれは、LED接続パッドの1つに結合される。照明ユニットはまた、LEDの全てを囲むベースとベースから遠位の先端とを有する単一の反射器を含む。先端は、反射器光出力開口部を画定する。ハウジングが、回路基板、LED及び単一の反射器を囲む。ハウジングは、反射器光出力開口部と光学的に連通するハウジング光出力開口部を画定する。LEDは、少なくとも3つの異なるスペクトルである。スペクトルの1つを有するLEDのそれぞれは、チャネルの1つに電気的に接続され、且つスペクトルのうちの少なくとも1つの他のスペクトルから、少なくとも20ナノメートルだけ異なるピーク波長を有する。反射器は、ベースと反射器光出力開口部との間にディフューザがない。
[0019] 幾つかの実施形態において、エンターテイメント照明器具は、反射器光出力開口部とハウジング光出力開口部との間にディフューザがない。
[0020] 本開示のために本明細書で使用されているように、用語「LED」は、電気信号に応じて放射を発生できる任意のエレクトロルミネッセンスダイオード又は他のタイプのキャリア注入/接合ベースのシステムを含むと理解されるべきである。従って、用語LEDは、限定されるわけではないが、電流に応じて光を放射する様々な半導体ベースの構造体、発光ポリマー、有機発光ダイオード(OLED:organic light emitting diode)、エレクトロルミネッセンスストリップなどを含む。特に、用語LEDは、赤外線スペクトル、紫外線スペクトル、及び可視スペクトルの様々な部分(約400ナノメートル〜約700ナノメートルの放射波長を一般に含む)の1つ又は複数において放射を発生するように構成され得る全てのタイプの発光ダイオード(半導体及び有機発光ダイオードを含む)を指す。LEDの幾つかの例は、限定されるわけではないが、様々なタイプの赤外線LED、紫外線LED、赤色LED、青色LED、緑色LED、黄色LED、琥珀色LED、オレンジ色LED及び白色LED(以下で更に説明される)を含む。LEDが、所与のスペクトル(例えば、狭帯域幅、広帯域幅)用の様々な帯域幅(例えば半値全幅又はFWHM)、及び所与の一般的な色カテゴリ分類内の様々な主波長を有する放射を発生するように構成及び/又は制御され得ることも、理解されるべきである。
[0021] 例えば、基本的に白色の光を出すように構成されたLED(例えば白色LED)の一実装形態は、一緒に混合して基本的に白色の光を形成するエレクトロルミネッセンスの異なるスペクトルをそれぞれ放射する複数のダイを含んでもよい。別の実装形態において、白色光LEDが、第1のスペクトルを有するエレクトロルミネッセンスを異なる第2のスペクトルに変換する蛍光体材料に関連付けられてもよい。この実装形態の一例において、比較的短い波長及び狭い帯域幅スペクトルを有するエレクトロルミネッセンスは、蛍光体材料を「励起」し、次に、蛍光体材料が、多少より広いスペクトルを有する、より長い波長の放射を発する。
[0022] 用語LEDは、LEDの物理的及び/又は電気的パッケージタイプを限定しないことも理解されるべきである。例えば、上記で説明されたように、LEDは、異なる放射スペクトル(例えば、個別に制御可能であってもなくてもよい)をそれぞれ放射するように構成された複数のダイを有する単一の発光デバイスを指してもよい。また、LEDが、LED(例えば、幾つかのタイプの白色LED)の一体部分と見なされる蛍光体と関連付けられてもよい。一般に、用語LEDは、パッケージ化LED、非パッケージ化LED、表面実装LED、チップオンボードLED、Tパッケージ実装LED、放射状パッケージLED、パワーパッケージLED、あるタイプの容器及び/又は光学素子(例えば拡散レンズ)を含むLED等を指してもよい。
[0023] 用語「光源」は、限定されるわけではないが、(上記に定義されたような1つ又は複数LEDを含む)LEDベースの光源、白熱光源(例えば、フィラメントランプ、ハロゲンランプ)、蛍光性光源、燐光性光源、高輝度放電光源(例えば、ナトリウム蒸気、水銀蒸気及びメタルハライドランプ)、レーザ、他のタイプのエレクトロルミネッセンス光源、パイロルミネッセンス光源(例えば、火炎)、キャンドルルミネッセンス光源(例えば、ガスマントル、炭素アーク放射光源)、フォトルミネッセンス光源(例えば、気体放電光源)、電子飽和を使用する陰極ルミネッセンス光源、ガルバノルミネッセンス光源、結晶ルミネッセンス光源、キネルミネッセンス光源、熱ルミネッセンス光源、摩擦ルミネッセンス光源、音ルミネッセンス光源、放射線ルミネッセンス光源、及びルミネッセンスポリマーを含む様々な放射光源の任意の1つ又は複数を指すと理解されるべきである。
[0024] 所与の光源は、可視スペクトル内の電磁放射、可視スペクトル外の電磁放射、又は両方の組み合わせを発生するように構成されてもよい。従って、用語「光」及び「放射」は、本明細書において、交換可能に使用される。更に、光源は、一体的なコンポーネントとして、1つ又は複数のフィルタ(例えば、色フィルタ)、レンズ、又は他の光学コンポーネントを含んでもよい。また、光源が、限定されるわけではないが、指示、表示及び/又はイルミネーションを含む様々な用途用に構成され得ることが理解されるべきである。「イルミネーション光源」は、特に、内部又は外部空間を効果的に照明するための十分な強度を有する放射を発生するように構成される光源である。この文脈において、「十分な強度」は、周囲の照明(即ち、間接的に知覚されることがあり、且つ例えば、全部又は一部が知覚される前に、様々な介在する面の1つ又は複数で反射され得る光)を提供するために、空間又は環境内で発生される可視スペクトルにおける十分な放射パワーを指す(単位「ルーメン」は、放射パワー又は「光束」に関して、光源からの全ての方向における全光出力を表すために用いられることが多い)。
[0025] 用語「スペクトル」は、1つ又は複数の光源によって発生される放射の任意の1つ又は複数の周波数(又は波長)を指すと理解されるべきである。従って、用語「スペクトル」は、可視領域の周波数(又は波長)だけでなく、赤外線、紫外線及び全電磁スペクトルの他の領域の周波数(又は波長)もまた指す。また、所与のスペクトルは、比較的狭い帯域幅(例えば、基本的にごく僅かの周波数又は波長成分を有するFWHM)を有してもよく、又は比較的広い帯域幅(様々な相対強度を有する幾つかの周波数又は波長成分)を有してもよい。所与のスペクトルが、2以上の他のスペクトルの混合(例えば、複数の光源からそれぞれ放出された放射の混合)の結果であってもよいことも理解されるべきである。
[0026] 本開示の目的上、用語「色」は、用語「スペクトル」と交換可能に使用される。しかしながら、用語「色」は、一般に、主として観察者により知覚され得る放射の特性を指す為に使用される(しかしながらこの使用は、この用語の範囲を限定するように意図されていない)。従って、用語「異なる色」は、異なる波長成分及び/又は帯域幅を有する複数のスペクトルを暗に指す。用語「色」は、白色及び非白色光の両方に関して使用され得ることも理解されるべきである。
[0027] 用語「色温度」は、一般に、本明細書において白色光に関連して使用されるが、しかしながらこの使用は、この用語の範囲を限定するように意図されていない。色温度は基本的に、白色光の特定の色内容又は色合い(例えば、赤みを帯びた、青みを帯びた)を指す。所与の放射サンプルの色温度は従来、問題の放射サンプルと基本的に同じスペクトルを放射する黒体放射体のケルビン度(K)に従って特徴付けられる。黒体放射体の色温度は、一般に、約700度K(通常、人間の目に見える最初の部分と考えられる)〜10,000度Kを超える範囲内に入る。白色光は、一般に、1500度K〜2000度Kより高い色温度で知覚される。
[0028] 用語「照明器具」は、本明細書において、特定のフォームファクタ、アセンブリ又はパッケージにおける1つ又は複数の照明ユニットの実装形態又は配置を指すために使用される。用語「照明ユニット」は、本明細書において、同じ又は異なるタイプの1つ又は複数の光源を含む装置を指すために使用される。所与の照明ユニットは、光源用の様々な取り付け機構のいずれか1つ、エンクロージャ/ハウジング機構及び形状、並びに/又は電気的及び機械的接続構成を有してもよい。更に、所与の照明ユニットは任意選択で、光源の動作に関連する様々な他のコンポーネント(例えば制御回路)と関連付けられてもよい (例えば、これらと結合されること、及び/又は一緒にパッケージ化されることを含む)。「LEDベースの照明ユニット」は、上記で説明されたような1つ又は複数のLEDベースの光源を、単独で、又は他の非LEDベースの光源と組み合わせて含む照明ユニットを指す。「マルチチャネル」照明ユニットは、異なる放射スペクトルをそれぞれ発生するように構成された少なくとも2つの光源を含むLEDベースの又は非LEDベースの照明ユニットを指し、各異なる光源スペクトルは、マルチチャネル照明ユニットの「チャネル」と呼ばれてもよい。
[0029] 用語「コントローラ」は、本明細書において、一般に、1つ又は複数の光源の動作に関連する様々な装置を説明するために使用される。コントローラは、本明細書で説明される様々な機能を実行するために、(例えば、専用ハードウェアを用いてなど)多くの方法で実装され得る。「プロセッサ」は、本明細書で説明される様々な機能を実行するために、ソフトウェア(例えば、マイクロコード)を使用してプログラムされ得る1つ又は複数のマイクロプロセッサを用いるコントローラの一例である。コントローラは、プロセッサを用いて又は用いずに実装されてもよく、且つまた幾つかの機能を実行する専用ハードウェアと、他の機能を実行するプロセッサ(例えば、1つ又は複数のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連付けられた回路)との組み合わせとして実装されてもよい。本開示の様々な実施形態において使用され得るコントローラコンポーネントの例は、限定されるわけではないが、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を含む。
[0030] 前述の概念及び以下で更に詳細に説明される追加の概念の全ての組み合わせ(かかる概念が相互に矛盾していなければ)が、本明細書に開示される本発明の主題の一部と考えられることが、理解されるべきである。特に、本開示の終わりに現れる請求される主題の全ての組み合わせは、本明細書で開示される本発明の主題の一部として考えられる。また参照によって援用されるいずれかの開示に現れる場合がある、本明細書において明確に使用される専門用語が、本明細書で開示される特定の概念と最も一致する意味を与えられるべきであることも理解されるべきである。
[0031] 図面において、類似の参照文字は、通常、異なる図全体を通して同じ部分を指す。また、図面は、必ずしも縮尺通りではなく、代わりに通常は、本発明の原理を示すことに力点が置かれている。
[0037] 白熱ランプなどの非LED光源を使用するエンターテイメント照明器具が周知である。しかしながら、かかる照明器具は、光学系出力の低下及び/又は短いランプ寿命という問題を抱える。従って、かかる照明器具のランプは、器具からの所望の照明レベルを維持するために、頻繁に交換する必要がある。更に、かかる照明器具からいずれかの色彩効果を達成するために、ゲルを使用することが必要である。ゲルは、光出力をかなりカットし、且つ経時的に茶色になるか又は燃え尽きる。従って、ゲルは、器具の光出力を低減し、器具からの所望の照明レベル及び/又は色を維持するために頻繁に交換する必要がある。
[0038] エンターテイメント照明器具において白熱光源の代わりにLED光源を使用することが提案されてきた。しかしながら、LED光源を使用するかかるエンターテイメント照明器具は、1つ又は複数の欠点を抱えている。例えば、LED照明器具は、LED光源から所望の強度及び/又は色を得ることができない場合があり、且つ/又はゴーボー若しくは他の効果と共に用いられた場合に、所望のクリアなハードエッジを生成できない場合がある。
[0039] 従って、出願人らは、十分な強度及び/若しくは色性能を提供し、且つ/又はゴーボー若しくは他の効果と共に使用された場合に十分なハードエッジを提供し、且つエンターテイメント照明器具において任意選択的に使用され得るLEDベースの照明ユニットを提供する、当該技術分野における必要性を理解し認識した。
[0040] より一般的には、出願人らは、様々な色の複数のLEDを含む高束密度LEDアレイを有するLEDベースの照明ユニットを提供することが有益であろうということを理解し認識した。
[0041] 前述のことを考慮して、本発明の様々な実施形態及び実装形態は、LEDベースの照明ユニット及びLEDベースの照明ユニットを有する照明器具に関する方法及び装置を対象とする。
[0042] 以下の詳細な説明において、限定ではなく説明のために、特定の詳細を開示する代表的な実施形態が、請求される本発明の完全な理解を提供するために述べられる。しかしながら、本明細書で開示される特定の詳細から出発する、本教示による他の実施形態が、添付の特許請求の範囲内に留まることが、本開示の利益を得てきた当業者には明白であろう。更に、周知の装置及び方法の説明は、代表的な実施形態の説明を不明瞭にしないために、省略される場合がある。かかる方法及び装置は、明白に、請求される本発明の範囲内にある。例えば、本明細書で開示される装置及び方法の様々な実施形態は、エンターテイメント照明器具における使用に特に適している。従って、請求される本発明は、説明のために、かかる照明器具と共に本明細書で論じられる場合がある。しかしながら、請求される本発明の範囲又は趣旨から逸脱せずに、他の構成、用途及び実装形態が考えられる。
[0043] 図1及び図2を参照すると、一実施形態において、LEDベースの照明ユニットが、ステージ照明器具10において実装されてもよい。図1は、ステージ照明器具10の外側ハウジング25のない、ステージ照明器具10の分解斜視図を示す。図2は、外側ハウジング25の一部だけが示されたステージ照明器具10の斜視図を示し、これによって、ステージ照明器具10のある一定のコンポーネントをより良く示す。外側ハウジング25の欠けた部分は、外側ハウジング25の図示された部分の実質的な鏡像であってもよく、且つねじ3若しくは他の留め具を使用して、外側ハウジング25に任意選択的に結合されてもよい。
[0044] ステージ照明器具10は、一般に互いに平行関係にある第1の壁22及び反対側の第2の壁23を有する支持構造体20を含む。第3の壁24が、第1の壁22と第2の壁23との間に延び、これらを接続する。第3の壁24は、第1及び第2の壁22、23に略垂直であり、第3の壁24を通って設けられた開口部21を含む。開口部21は、熱スラグ32の接続エリア33a及び33bに対して浮き上がらされた熱スラグ32の部分を収容する。熱スラグ32は、開口部21に収容され、且つ開口部21を完全に通って任意選択的に延びる。代替実施形態において、開口部21は、熱スラグ32へのアクセスを可能にしてもよいが、しかしながらその中に熱スラグ32の一部を収容しなくてもよい。接続エリア33a及び33bは、それぞれ、第3の壁24を通るそれぞれの留め具開口部と整列する複数の留め具開口部を含む。留め具開口部は、とりわけ支持構造体20への熱スラグ32の結合を可能にするために、留め具開口部を通るばね仕掛けの留め具5などの留め具を収容してもよい。
[0045] 熱スラグ32は、その背面に3つのヒートパイプ凹部を含み、そのそれぞれは、ヒートパイプ34a〜cのそれぞれの一部を収容する。熱スラグ32は、アルミニウム、銅及び/又はその合金など、熱吸収金属及び/又は金属合金から製造されてもよい。ヒートパイプ34a〜cは、幾つかの実施形態において、任意選択的に、パワー冷却されるヒートパイプであってもよい。ヒートパイプ34a〜cは、熱スラグ32から複数の冷却フィン36を通って後方に延び、且つ冷却フィン36と熱的に接続する。ヒートパイプ34a〜cは、熱スラグ32から熱を収集して放散し、且つ収集された熱を冷却フィン36へ更に分散させる。
[0046] 特に図2を参照すると、冷却フィン36の周囲の一部が、支持構造体20の第1の壁22及び/又は第2の壁23に隣接及び/又は接触していることが示されている。冷却フィン36は、第1の壁22及び第2の壁23と熱接触し、且つ更に、熱スラグ32を介して収集された熱を支持構造体20に分散する。また、接続エリア33a及び33bは、支持構造体20の第3の壁24に隣接及び/又は接触している。接続エリア33a及び33bは、第3の壁24と熱接触し、且つ更に、熱スラグ32を介して収集された熱を支持構造体20に分散する。開口部27が、ハウジング25の後部に設けられ、且つ冷却を更に支援するために、支持構造体20及び冷却フィン36が収容されるハウジング25の少なくとも後部への、及びそこから外への空気の伝達に備える。任意選択的に、1つ又は複数のファンが、ハウジング25内へ、及び/又はそこから外への空気流を容易にするために、開口部27の全て又は一部にわたって設けられてもよい。
[0047] 回路基板50が、熱スラグ32上に、これと熱接触して配置される。任意選択的に、熱ペースト、熱パッド又は他の熱界面が、回路基板50と熱スラグ32との間に設けられてもよい。回路基板50は、とりわけ、回路基板50及び第3の壁24を通る留め具開口部を通して延びる1つ又は複数の留め具を用いて、支持構造体20に結合されてもよい。回路基板50は、様々な色の複数の高輝度LEDを含む高束密度LEDアレイ70を回路基板50上に含む。
[0048] 単一のホーン反射器40が、LEDアレイ70の周囲且つその上方に配置される。反射器40は、LEDアレイを囲み、且つ反射器先端46の方へ上向き及び外向きにフレア型に開く反射器ベース44を含む。反射器40は、複数の内部フレア面を含む。反射器支持フランジ42が、反射器ベース44から放射状に延び、且つ回路基板50と接触する。反射器支持フランジ42は、そこを通る複数の留め具開口部を含むが、これらの留め具開口部は、回路基板50及び/又は支持体20への反射器40の装着のために、これらの留め具開口部を通る、ばね仕掛けの留め具5などの留め具を収容してもよい。反射器先端46は、ハウジング25のフードから内側に延びるハウジング25のフランジによって囲まれる。ハウジング25のフードは、一般に、ハウジング25の光出力開口部26を画定する。
[0049] 図示された反射器は、非対称ホーン反射器40であり、且つ対称LEDアレイ70と組み合わせて使用される。幾つかの代替実施形態において、対称ホーン反射器が、非対称LEDアレイ70と組み合わせて使用されてもよい。他の実施形態において、反射器もホーン型反射器も、任意選択的に使用されなくてもよい。図示された照明器具において、ディフューザも他の光変換レンズも、LEDアレイ70とハウジング25の光出力開口部26との間に存在しない。代替実施形態において、ディフューザが、光路に沿って任意選択的に追加されてもよい。例えば、ディフューザが、反射器先端46にわたって任意選択的に追加されてもよい。幾つかの実施形態において、反射器40及びハウジング25は、LEDアレイ70の光出力をかなり妨げる光変換レンズがなくてもよい。これらの実施形態の幾つかにおいて、反射器40及び/又はハウジング25は、保護用の非光変換レンズを任意選択的に設けられてもよい。
[0050] 図3を参照すると、図1のLEDベースの照明ユニットにおけるLEDアレイ70、及び回路基板50の一部の平面図が示されている。図示されたLEDアレイ70は、LEDの15の列を含む。列は、LEDアレイ70の説明を簡単にするために、図3において列A〜Oとして参照される。図示されたLEDアレイ70は、LEDの12の行を含む。LEDの行は、LEDアレイ70の説明を簡単にするために、行701〜712としてラベル付けされている。3つのLEDだけが、単純化のために、図3において引き出し線及び参照番号を用いて特に参照される。即ち、LED705−L、707−M及び710−Fである。しかしながら、他の個別のLEDが、(行−列フォーマットにおいて)LEDが位置する行及び列に対応する参照番号によって、この詳細な説明において識別されてもよいことが理解される。例えば、LED705−Lは、行705、列Lにある。図示された実施形態において、LEDの各行間の隙間は、約.2mmであり、LEDの各列間の隙間は、約.22mmである。直線的及び対称的に配置されたLEDが図3に示されているが、本開示の利益を得てきた当業者は、代替実施形態において、非直線的及び/又は非対称的配置が使用されてもよいことを理解されよう。
[0051] 図3に示されたLEDのそれぞれの一部は、LEDがどんな光スペクトルを放射するかを概して識別するために、特定のマーキング(又はマーキングなし)を提供される。どのマーキングがどの一般的なスペクトルに対応するかを識別するのを支援するために、チャートが、図3に提供される。マークされたLEDの部分(又は白色LEDの場合には、対応するマークされていない小さな正方形)は、LEDの発光基板を一般的に表すが、必ずしも縮尺通りではない。小さな正方形を取り巻く長方形のマークされていない部分は概して、LEDパッケージ全体の占有面積を表す。
[0052] 図3に示されたLEDの様々なスペクトルの混合及び/又はLEDの密度は、色収差の影響を制限し、且つ照明器具10がゴーボー又は他の効果と共に使用された場合に、十分なハードエッジを提供し得る。図示された実施形態において、(白色LEDを例外として)LEDのどの1つも、同じスペクトルの光を発するLEDの一行又は一列内に設けられない。換言すれば、図示された実施形態において、唯一の色の少なくとも1つのLEDは、各非白色LEDを類似の有色LEDから分離する。例えば、LED707−Mは、緑色光を発し、2つのLEDが、LED707−Mとこれに最も近い緑色LED(LED707−J及び710−M)との間に設けられる。
[0053] 図示された実施形態において、合計150のLEDが設けられる。52個の白色LED、28個の深紅色、21個の赤色、21個の琥珀色、14個の緑色、7つの青色、及び7つのロイヤルが設けられる。特定の数のLEDが、本明細書で図示され説明されるが、本開示の利益を得てきた当業者は、代替実施形態において、より多数の又は少数のLEDが設けられてもよいことを理解し認識されよう。例えば、幾つかの実施形態において、159個のLEDが、実質的に同じエリアに設けられ得る。また、例えば、幾つかの実施形態において、LEDの数は、例えば照明効率、ビーム品質及び/又はビーム角などの1つ又は複数の要因を任意選択的に考慮して、所望の、且つ/又は最適なシステム性能を達成するために、様々な光窓及びエチュード(etude's)を収容するように増加又は減少され得る。
[0054] また、スペクトルに基づいたLEDの特定の配分が示されているが、本開示の利益を得てきた当業者は、代替実施形態において、所望の光出力特性を達成するために、異なる特定の配分が提供されてもよいことを理解し認識されよう。例えば、LEDの色及び波長スペクトルは、図3に示されたものに限定されない。例えば、図示されたものより多数の又は少数のLEDの色が、使用されてもよい(図3に示された1つ又は複数の色と任意選択的に組み合わせて)。幾つかの実施形態において、EEPROMが、コントローラと組み合わせて設けられてもよく、且つビニング及び較正データを記憶してもよい。コントローラは、器具への着信データシーケンス、ビニング及び較正データに基づいてLEDを制御できてもよい。また、幾つかの実施形態において、追加又は代替として、温度(例えばPCB上の1つ若しくは複数の位置における温度)並びに/又は1つ若しくは複数のLEDからの光出力を測定するために、熱及び/又は光センサが、LEDと組み合わせて設けられてもよい。熱及び/又は光センサからのデータは、照明ユニットの全体的な色点を較正及び制御するために、コントローラに提供されてもよい。例えば、コントローラは、所望の色点を達成するために、1つ又は複数のLEDを個別に制御してもよい。ビニング及び較正データ、並びに/又は1つ若しくは複数のセンサと組み合わせてコントローラを使用することは、とりわけ、複数の器具の設置の中で、器具対器具の整合を可能にし得る。ある実施形態において、LEDのそれぞれは、ほぼ以下の電流で駆動され、摂氏60度でほぼ以下のルーメンを発生し得る。即ち、白色:.5アンペア及び90.14ルーメン。青色:.5アンペア及び11.89ルーメン。緑色:.5アンペア及び66.9ルーメン。琥珀色:.35アンペア及び12.97ルーメン。赤色:.5アンペア及び34.63ルーメン。
[0055] 図示された実施形態において、LEDは、例えば、通常はカメラフラッシュ又は他の消費者装置用に使用されるLEDなど、極度にコンパクトで高輝度の表面実装LEDである。幾つかの実施形態において、LEDは、限定されるわけではないが、CERAMOS LED及び/又はOSLON LEDを含んでもよく、これらの両方とも、カリフォルニア州サニーベール(Sunnyvale)のOSRAM Opto Semiconductors, Inc.から入手可能である。CERAMOS LEDは、約27%のパッケージエリア使用(チップエリア/基板エリア)を任意選択的に提供し得る。図示された実施形態において、LEDは、約29mmの直径を有する円内に配置される。幾つかの実施形態において、反射器40の反射器ベース44の内部は、約29mmの直径を有してもよく(約660.52mm2)、LEDアレイ70は、これが、反射器ベース44の内部に完全に合致するように配置され得る。これらの実施形態のバージョンにおいて、LEDのそれぞれは、約3.55mm2の占有面積を有する。従って、これらのバージョンにおいて、LEDが内側に配置されるスペースの約80.5%は、LED配置のために実際に使用されている。換言すれば、反射器ベース44の内側周囲によって画定されるエリアの約80.5%及び/又は最外LEDの境界にだいたい一致する形状は、実際のLEDチップによって占められ、エリアの約19.5%は、露出された回路基板である。またCERAMOS LEDSを使用するこれらのバージョンにおいて、LEDのエピタキシャル又は光窓エリア使用(チップエリア/窓エリア)は、約22%である(80.5%だけ増加された27%のパッケージエリア使用)。
[0056] 幾つかの実施形態において、LEDアレイ50は、約701mm2のエリア内に配置される159個のLEDを含むように構成されてもよい。かかる実施形態において、LEDは、約3.55mm2の占有面積を有し、且つLEDの最外範囲に一致する形状によって画定されるスペースの約80.5%を使用してもよい。LEDアレイ50は、スポット照明器具などのエンターテイメント照明器具における光出力用にLEDの十分な光混合を提供する光窓エリアの使用を可能にする。LEDの図示された表面実装構成は、ユーザ及び/又はマシンによるLEDの真下のパッドへのアクセスを可能にすることによって、リフロー後にLEDが再加工され得るようにしてもよい。幾つかの実施形態において、パッケージ化されたLEDは、LEDのより大きな変形(例えば、変化する色/束を有するLED)が、注文が受理されたときに回路基板50において受け入れられ実装され得るように、使用されてもよい。これらの実施形態の幾つかのバージョンにおいて、LEDのビニングソフトウェア及び/又は能動温度調整が、所望の光出力特性を達成するために使用されてもよい。幾つかの実施形態において、LEDSは、ファインピッチボールグリッドアレイ再加工ステーションに基づいて専門のツール及び/又はプロセスで再加工されてもよい。
[0057] ここで図4A及び図4Bを参照すると、回路基板50は、更に詳細に図示されている。図示された回路基板50は、2つの導電層を有する金属コアプリント回路基板である。代替実施形態において、より多くの層が、任意選択的に設けられてもよい。かかる層は、追加LEDの接続を可能にすることができ、且つ/又はより効率的な熱性能を提供することが可能である。回路基板50の内部導電層55が、図4Aに示され、回路基板50の上部導電層60が、図4Bに示されている。誘電体層が、金属コアと内部導電層55との間、及び内部導電層55と上部導電層60との間に設けられてもよいことが理解される。更に、はんだレジスト及び/又ははんだが、上部導電層60の一部の上に追加されてもよい。
[0058] 図4Aは、内部導電層55の平面図を示し、図4Bは、上部導電層60の平面図を示す。図4A及び図4Bは、同様のサイズであり、層55及び60間の相互接続は、2つの図を重ね合わせることによって、及び/又は対照比較を通して理解され得る。内部導電層55は、ラインとして一般的に示された複数のトレース57を含み、各トレースは、円として一般的に示されたビア59間に、且つビア59と電気的に接続して延びる。明確さのために、トレース57及びビア59の幾つかだけが示されている。ビア59のそれぞれは、上部層60の一部と電気的及び熱的に接続している。ビア59は、幾つかの実施形態において、約3ミル〜8ミルであってもよい。ビア59は、上部導電層60上のはんだパッド下の空隙を防ぐために任意選択的に充填され、これによって、LEDの接続パッド下の空隙を防いでもよい。機械的穴開け及び/又はレーザ穴開け及び/又は他の切削が、ビア59を生成するために使用されてもよい。幾つかの実施形態において、ビア59は、上部導電層60と内部導電層55との間の誘電体層を通して、且つ任意選択的に上部導電層60を通して、穴をレーザカットすることによって生成されてもよい。ビア59は、めっき及び/又はエポキシによって任意選択的に充填されてもよい。ハイブリッド誘電体設計が、回路基板50の1つ又は複数の誘電体層において任意選択的に使用されてもよい。ハイブリッド誘電体設計は、従来の標準2層MCPCB設計と比較して、より薄い誘電体、より良い熱抵抗を備えた誘電体、及び/又は適合する誘電体のより広い選択が利用され得る設計である。
[0059] 上部層60は、8つの別個の電気入力チャネル61A〜Gを含み、そのそれぞれは、少なくとも1つの正及び中性接続パッドペアを含む。入力チャネル61Aは、8つの別個の接続パッドペアを含み、入力チャネル61Bは、4つの別個の接続パッドペアを含み、入力チャネル61Cは、3つの別個の接続パッドペアを含み、入力チャネル61Eは、2つの別個の接続パッドペアを含み、入力チャネル61F及び61Gは、それぞれ1つの接続パッドペアを含む。接続パッドペアのそれぞれは、正の接続パッド62a及び中性接続パッド62bをそれぞれ有する複数のLED取り付け台62と電気的に連通する。明確さのために、正の接続パッド62a及び中性接続パッド62bの幾つかだけが、ラベル付けされている。幾つかの実施形態において、LED取り付け台62はまた、任意選択的に正の接続パッド62aと中性接続パッド62bとの間に、別個の熱パッドを任意選択的に含んでもよい。かかる熱パッドは、これが取り付けられる場合にLEDの熱スラグとインターフェースしてもよく、且つこれに引き寄せられた熱の放散を支援するために、1つ又は複数の導電層の、電力を供給されない部分と熱的に接続してもよい。入力チャネル61A〜Gのそれぞれは、トレース64との電気的な接続を通して、且つ/又はビア59及びビア59間に延びるトレース57のペアとの電気的な接続を通して、複数のLED取り付け台62と電気的に接続してもよい。
[0060] チャネル61A〜Gのそれぞれは、単一のLEDスペクトルに対応し、それぞれは、基板50がLEDを実装された場合に、単一LEDスペクトルのLEDと電気的に連通する。特に、チャネル61Aは、白色LEDに対応し、チャネル61Bは、深紅色LEDに対応し、チャネル61Cは、赤色LEDに対応し、チャネル61Dは、琥珀色LEDに対応し、チャネル61Eは、緑色LEDに対応し、チャネル61Fは、青色LEDに対応し、チャネル61Gは、ロイヤルブルーLEDに対応する。他のチャネル構成が、もちろん使用されてもよい。チャネル61A〜Gのそれぞれは、LEDドライバ又は他の電源に電気的に結合されてもよい。チャネル61A〜Gのそれぞれにおける接続パッドペアの1つ又は複数は、照明器具10からの所望の色出力を提供するために、所望のレベルに選択的に電力を供給されてもよい。例えば、1つ又は複数の接続パッドペアは、所望の色出力を提供するために、電力を供給されないか、又は(例えば、変更パルス幅変調を通して)低減された電圧で電力を供給されてもよい。回路基板50の複数のチャネル、及びLEDアレイ70に設けられたLEDの複数の色は、照明器具10の色出力が、色出力の大きな範囲内で所望の色出力に引き寄せられるようにすることができる。
[0061] 1つ又は複数のコントローラは、個別チャネル61A〜G(又はチャネルの個別接続パッドペア)のそれぞれにおける電力状態及び/又は強度を制御するために、回路基板50上に、及び/又は回路基板50の電気的な上流に(例えば外部のドライバと組み合わせて)任意選択的に実装されてもよい。コントローラは、ゲルの使用を必要とせずに、ステージ照明器具からの任意の所望の広い色出力範囲を達成するために、ステージ照明器具からの所望の光出力を達成するようにチャネル61A〜Gとインターフェースしてもよい。
[0062] 幾つかの発明実施形態を本明細書に説明し例示したが、当業者であれば、本明細書にて説明した機能を実行するための、並びに/又は、本明細書にて説明した結果及び/若しくは1つ以上の利点を得るための様々な他の手段及び/若しくは構造体を容易に想到できよう。また、このような変更及び/又は改良の各々は、本明細書に説明される発明実施形態の範囲内であるとみなす。より一般的には、当業者であれば、本明細書にて説明されるすべてのパラメータ、寸法、材料、及び構成は例示のためであり、実際のパラメータ、寸法、材料、及び/又は構成は、発明教示内容が用いられる1つ以上の特定用途に依存することを容易に理解できよう。当業者であれば、本明細書にて説明した特定の発明実施形態の多くの等価物を、単に所定の実験を用いて認識又は確認できよう。したがって、上記実施形態は、ほんの一例として提示されたものであり、添付の請求項及びその等価物の範囲内であり、発明実施形態は、具体的に説明された又はクレームされた以外に実施可能であることを理解されるべきである。本開示内容の発明実施形態は、本明細書にて説明される個々の特徴、システム、品物、材料、キット、及び/又は方法に関する。更に、2つ以上のこのような特徴、システム、品物、材料、キット、及び/又は方法の任意の組み合わせも、当該特徴、システム、品物、材料、キット、及び/又は方法が相互に矛盾していなければ、本開示内容の本発明の範囲内に含まれる。
[0063] 本明細書にて定義されかつ用いられた定義はすべて、辞書の定義、参照することにより組み込まれた文献における定義、及び/又は、定義された用語の通常の意味に優先されて理解されるべきである。
[0064] 本明細書及び特許請求の範囲にて使用される「a」及び「an」の不定冠詞は、特に明記されない限り、「少なくとも1つ」を意味するものと理解されるべきである。
[0065] 本明細書及び特許請求の範囲にて使用される「及び/又は」との表現は、等位結合された要素の「いずれか又は両方」を意味すると理解すべきである。すなわち、要素は、ある場合は接続的に存在し、その他の場合は離接的に存在する。「及び/又は」を用いて列挙される複数の要素も同様に解釈されるべきであり、すなわち、要素のうちの「1つ以上」が等位結合される。「及び/又は」節によって具体的に特定された要素以外の他の要素も、それが具体的に特定された要素に関連していても関連していなくても、任意選択的に存在してよい。したがって、非限定的な例として、「A及び/又はB」との参照は、「含む」といった非制限的言語と共に用いられた場合、一実施形態では、Aのみ(任意選択的にB以外の要素を含む)を指し、別の実施形態では、Bのみ(任意選択的にA以外の要素を含む)を指し、更に別の実施形態では、A及びBの両方(任意選択的にその他の要素を含む)を指す。
[0066] 本明細書及び特許請求の範囲に用いられるように、1つ以上の要素を含むリストを参照した際の「少なくとも1つ」との表現は、要素のリストにおける任意の1つ以上の要素から選択された少なくとも1つの要素を意味すると理解すべきであるが、要素のリストに具体的に列挙された各要素の少なくとも1つを必ずしも含むわけではなく、要素のリストにおける要素の任意の組み合わせを排除するものではない。この定義は、「少なくとも1つの」との表現が指す要素のリストの中で具体的に特定された要素以外の要素が、それが具体的に特定された要素に関係していても関連していなくても、任意選択的に存在してもよいことを可能にする。
[0067] 更に、特に明記されない限り、本明細書に記載された2つ以上のステップ又は動作を含むどの方法においても、当該方法のステップ又は動作の順番は、記載された方法のステップ又は動作の順序に必ずしも限定されないことを理解すべきである。
[0068] 請求項内の括弧内の任意の参照番号又は他の記号は、単に便宜上付与されているだけであって、何れの態様においても請求項を限定する意図はない。
[0069] 特許請求の範囲においても上記明細書においても、「備える」、「含む」、「担持する」、「有する」、「含有する」、「関与する」、「保持する」、「〜から構成される」等といったあらゆる移行句は、非制限的、すなわち、含むがそれに限定されないことを意味すると理解すべきである。「〜からなる」及び「本質的に〜からなる」といった移行句のみが、制限又は半制限移行句である。