JP2014517456A

JP2014517456A - 大面積用途におけるコントローラ及び固体発光デバイス

Info

Publication number: JP2014517456A
Application number: JP2014509426A
Authority: JP
Inventors: アウロンゼブ，ディーダー; ロバーツ，ブルース・リチャード; トレイシー，デイビッド・ジョセフ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2032-05-03
Also published as: EP2705729A1; CN103503565B; KR101981714B1; JP5998205B2; US20120283878A1; CN103503565A; EP2705729B1; KR20140023964A; TW201304599A; WO2012154477A1; TWI576004B

Abstract

【課題】大面積照明用途及びその他で使用するための固体発光デバイス用の制御システム及びドライバを改善すること。
【解決手段】可撓性の形状調整可能な固体発光デバイス及び制御回路が提供され、該制御回路は、発光デバイスに供給されるＡＣ電力を選択的に位相カットし、物理的調整コマンド又は値を示すメッセージの複数のデータシンボルを発光デバイスに送り、該メッセージに従って、アクチュエータが発光デバイスの物理的状態を選択的に設定又は調整するようにする。
【選択図】図１

Description

固体発光デバイスは、室内及び室外の両方の大面積照明用途において益々普及が進んでいる。これらのデバイスは通常、ＬＥＤ又は有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）のアレイを含む。特にＯＬＥＤは、これらがプラスチック／ポリマー基板であり、曲げ、捻れ、その他などの可撓性があることに起因して物理的作動に好適であり、可撓性操作は、強度、全領域、色、及び他の情緒的照明用途を調整する様々な機能で用いることができる。例えば、ＯＬＥＤアレイは、光の合焦／拡散／混合のために内向きに曲げることができ、或いは、光の発散及び色分解のために外向きに曲げることができる。加えて、複数の有色ＬＥＤセクションからなるアレイは、色調整又は混合を実施するために物理的に操作することができる。

国際特許出願公開ＷＯ９３／０１５７５Ａ１号明細書

このような固体デバイスアレイを用いた照明制御の発達は、対応する制御デバイスを実現するためのコスト及び複雑さによって大きく制限されており、そのため、大面積照明用途及びその他で使用するための固体発光デバイス用の制御システム及びドライバの改善に対する必要性が依然としてある。

本開示は、制御回路と可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスとの間で制御メッセージを送信するのに電源ラインの位相カットが使用される、制御回路及び固体発光デバイスを提供する。制御メッセージを用いて、遠隔の色混合、光合焦、光発散、及び／又は光の方向制御を単独で又は調光及び／又は色混合と組み合わせて行うことができ、また、単一の制御回路に接続された複数の調整可能発光デバイスに対する独立した個別のアドレス指定処理を含むことができる。

本開示の１つ又はそれ以上の態様によれば、ＡＣ入力端子と出力端子との間に結合され、第１の状態においてＡＣ入力端子と出力端子を結合し、第２の状態においてこれらの端子を結合解除するよう動作可能なスイッチング回路を含む制御回路が提供される。制御回路は、スイッチング回路と、並びにユーザインタフェース及び／又は外部デバイス（周囲光センサ、占有センサ、その他など）と結合されたプロセッサを含む。コントローラのプロセッサは、ユーザインタフェース又は外部デバイスから入力信号又は値を受け取り、該入力信号又は値に全体的に又は部分的に基づいて物理的調整コマンド又は値を示すデータシンボルを含むメッセージを構成する。プロセッサは、制御信号を提供してスイッチング回路の状態を設定し、出力端子と結合された可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスにメッセージを送信する。プロセッサは、スイッチング制御信号を提供してスイッチング回路を選択的に第１の状態にし、ＡＣ入力端子と出力端子との間で電流が流れることができるようにすることによって、メッセージの第１のデータシンボルを送信する。

特定の実施形態において、メッセージは、物理的調整コマンド又は値を示す複数のビットを有する二値であり、他の実施形態では、三値又は他のメッセージタイプを用いてもよい。更に、一部の実施形態において、メッセージは、固体発光デバイスに対する調光調整コマンド又は値を示す１つ又はそれ以上のデータシンボルを含む。代替として、又はこれと組み合わせて、メッセージは、色調整コマンド又は値を示す１つ又はそれ以上のデータシンボルを含むことができる。更に、一部の実施形態においてメッセージは、アドレスを示す少なくとも１つのデータシンボルを含むことができる。

本開示の別の態様によれば、ＡＣ入力と、複数の固体発光デバイス（ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、その他など）を含む可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイと、を備えた可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスが提供される。デバイスは、制御信号に従って、ＡＣ入力からの入力電力を変換して発光デバイスアレイに電力を供給するよう動作するドライバと、物理的調整入力に従って、曲げ角度、捻れ量、回転方向、線形並進位置、その他などのアレイの１つ又はそれ以上の物理的状態を設定又は調整するよう動作可能なアクチュエータとを含む。発光デバイスはまた、１つ又はそれ以上の物理的調整コマンド又は値を示す複数のデータシンボルを含むメッセージを受け取るプロセッサを備える。プロセッサは、物理的調整入力を提供して、メッセージに少なくとも部分的に基づいて発光デバイスの物理的状態をアクチュエータに設定又は調整させるようにする。

特定の実施形態において、メッセージは、物理的調整コマンド又は値を示す複数のビットを含む二値である。一部の実施形態において、発光デバイスは、ＡＣ入力と結合され、受け取ったＡＣ入力電力における位相カット量を示す持続時間を有するパルス信号をプロセッサに提供するパルス検出回路を備え、該プロセッサは、パルス信号の持続時間に従ってメッセージのデータシンボルを決定する。一部の実施形態において、プロセッサは、パルス信号の持続時間を決定して、このパルス持続時間を１つ又はそれ以上の閾値と比較し、メッセージのデータシンボルを識別する。特定の実施形態において、メッセージは、１つ又はそれ以上の調光調整コマンド又は値を示す少なくとも１つのデータシンボルを含み、プロセッサは、ドライバ制御信号を提供して、調光調整コマンド又は値に全体的に又は部分的に基づいて可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイに提供される電力量をドライバに設定又は調整させるようにする。更に、特定の実施形態において、メッセージは、１つ又はそれ以上の色調整コマンド又は値を含み、プロセッサは、物理的調整入力及びドライバ制御信号の１つ又は両方を提供し、固体発光デバイスアレイによって提供される光の色をドライバ及び／又はアクチュエータに設定又は調整させるようにする。

以下の詳細な説明及び図面において、１つ又はそれ以上の例示的な実施形態について記載する。

本開示の１つ又はそれ以上の態様による、単一のコントローラによって作動される複数の可撓性の形状調整可能な発光デバイスを備え、コントローラが、発光デバイスに供給されるＡＣ電力を選択的に位相カットして物理的調整コマンド又は値を含む制御メッセージを送信する、例示的な大面積照明システムのシステム概略図。図１のコントローラにおける例示的なユーザインタフェースの詳細を示す概略図。本開示の別の態様による、入力ＡＣ電力を位相カットすることにより送られるメッセージのデータシンボルを区別するためのパルス検出回路を備えた例示的な可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスの詳細を示す概略図。図１の実施形態における、位相カット及び非位相カットのＡＣ波形と、二値の「１」及び「０」のデータシンボルの対応するパルス検出回路出力信号とを示す波形図を含む例示的なグラフ。本開示による、例示的な可撓性の形状調整可能なＯＬＥＤ発光デバイスを示す斜視図。本開示による、例示的な可撓性の形状調整可能なＯＬＥＤ発光デバイスを示す側面図。

次に図面を参照すると、幾つかの図全体を通して様々な参照符号が同様の要素を表し、種々の特徴要素は必ずしも縮尺通りではない。図１は、コントローラ１１０を介して複数の可撓性及び形状調整可能な発光デバイス１２０に電力を供給するＡＣ電源１０４を備えた例示的な大面積照明システム１０２を示している。例示的な実施形態におけるＡＣ電源１０４は、単相電源であるが、多相電力システムを用いてもよい。電源１０４は、スイッチＳ１を通じてコントローラ１１０のＡＣ電源入力端子１１０ａに接続された第１の出力ライン１０４ａを有する。コントローラ１１０は、各発光デバイス１２０に結合された出力端子１０９ａを有し、戻りライン１０９ｂが、発光デバイス１２０を電源１０４に接続する。システム１０２は、任意選択的に、有線又は無線接続によってコントローラと結合される１つ又はそれ以上の外部デバイスを含むことができ、これには、限定ではないが、占有センサ１０６及び周囲光センサ１０８が含まれる。

図１及び２において最もよく分かるように、コントローラ１１０は、発光デバイス１２０の１つ又はそれ以上の作動状況、特に、可動式固体発光デバイスアレイ１３０の物理的作動を制御するのに使用される。この物理的操作は、コントローラ１１０を単独で用いて、及び／又はオン／オフ制御装置及び調光レベル制御装置と組み合わせて用いて実施することができる。これらの遠隔制御能力は、限定ではないが、デバイス１２０の１つ又はそれ以上による光出力の方向の設定又は調整、デバイス１２０の１つ又はそれ以上の光出力レベルの設定又は調整（例えば、調光）、デバイス１２０の１つ又はそれ以上の純色量の設定又は調整（例えば、色混合）、その他を含む、様々な目的に使用することができる。

制御回路１１０は、ＡＣ入力端子１１０ａと出力端子１０９ａとの間に結合されるスイッチング回路を含み、該スイッチング回路は、スイッチング制御信号ＴＸに従って選択的に、第１のスイッチング状態にて端子１１０ａ、１０９ａを電気的に接続し、第２のスイッチング状態にて端子を電気的に切り離すようにする。スイッチング回路は、あらゆる形態の１つ又は複数の電気スイッチとすることができる。図示の実施形態において、スイッチング回路は、ＡＣ入力端子１１０ａと出力端子１０９ａとの間に接続されたトライアックＴＲを含む。一部の実施形態において、端子１１０ａ、１０９ａ間の経路のオン状態インピーダンスを低減するために、トライアックＴＲと並列にバイパス構成要素１１４が設けられる。例えば、バイパス構成要素１１４は、端子１１０ａ、１０９ａ間に接続された接点を備え、制御信号に応じて作動可能な制御コイルを有するリレーとすることができる。各図において分かるように、例示的な制御回路１１０は、スイッチング回路と作動可能に結合されたプロセッサ１１２を含み、トライアック制御信号ＴＸをトライアックＴＲに供給し、また、バイパスリレー１１４のコイルに制御信号を供給する。

図２において最もよく分かるように、コントローラ１１０はまた、プロセッサ１１２に入力１１２ａを提供するユーザインタフェース１１６を含む。更に、プロセッサ１１２は、例示的な占有センサ１０６及び／又は周囲光センサ１０８のような１つ又はそれ以上の外部デバイスからの別の入力１１２ａを受け取ることができる。ユーザインタフェース１１６は、発光デバイス１２０の制御に関連するユーザ入力の１つ又はそれ以上のコマンドに基づいて、プロセッサ１１２に入力１１２ａを提供する。詳細には、例示的なユーザインタフェース１１６により、ユーザは、制御装置２００を介して全てのランプ１２０をオン又はオフにすることができ、更に、制御装置２０２を介して全てのランプ１２０の全体的調光レベルを設定することができる。また、例示のインタフェース１１６において全体的曲げ角度制御装置２０４も設けられ、ユーザが、全ての発光デバイス１２０の曲げ角度値を設定することができる。加えて、ユーザインタフェース１１６は、電源ライン１０９ａ及び１０９ｂを介してコントローラ１１０と動作可能に結合された整数Ｎ（Ｎは１よりも大きい）個の発光デバイス１２０のうちの１つを個別にオン又はオフにするための制御装置２１０を提供する。インタフェース１１６は更に、対応する整数Ｎ個の個別化された調光制御装置２１２を提供し、ユーザが、接続された発光デバイス１２０の個々の調光レベルを設定できるようにする。

コントローラ１１０はまた、デバイス１２０の個々の黄色レベルを制御する個別化された制御装置２２０、デバイス１２０の個々の青色レベルを制御する個別化された制御装置２２２、及びデバイス１２０の個々の緑色レベルを制御する個別化された制御装置２２４により色混合を可能にする。この点に関して、図１で分かるように、固体発光デバイスアレイ１３０は、複数の異なる色、例えば、例示の実施形態では黄色、青色、及び緑色に対応する個別のＬＥＤ又はＯＬＥＤパネルを含むことができる。その上、発光デバイス１２０は、所与の色のＬＥＤ又はＯＬＥＤパネルが駆動される出力レベルに対する個別制御を可能にすることができる。例示のユーザインタフェース１１６（図２）の制御装置２２０、２２２、及び２２４により、ユーザは、色毎に各ランプの調光レベルを設定することができる。これにより、インタフェース１１６の個別の調光制御装置２２０、２２２、及び／又は２２４による異なる構成色の量を選択的に調整することによって、デバイス１２０が提供する発光色の調整が可能になる。代替として、或いはこれと組み合わせて、色混合は、所与の個別のデバイス１２０又はそのグループのアレイ１３０の異なる有色部分の光出力を混合するために、発光デバイス１２０の物理的作動によって達成することができる。

例示のユーザインタフェース１１６はまた、対応する可撓性及び形状調整可能発光デバイス１２０の曲げ角度をユーザが設定又は調整可能にする整数Ｎ個のランプ及び角度制御装置２３０を提供する。その上、インタフェース１１６は、個別の発光デバイス１２０又はそのグループに対する１つ又はそれ以上の別の物理的調整設定のユーザ入力を可能にする機能を備えることができる。例えば、このような制御装置は、可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイ１３０の全て又は一部の捻れ角度又は他の物理的状態の調整可能な設定を提供することができる。この点に関して、インタフェース１１６は、ユーザが１つ又はそれ以上の値及び／又はコマンドを入力できるあらゆる形態のユーザインタフェースとすることができる。例えば、ユーザは、数字キーパッドを用いて特定の数値（例えば、０〜１００までのパーセンテージ）を入力することにより、或いは、図２の実施例において示すようなスライド式制御装置を調整することにより、特定の調光レベルを設定することができる。このような制御装置は、タッチスクリーン、グラフィカルユーザインタフェース、スイッチ、ノブ、ボタン、音声駆動、無線制御装置、又は他の何れかの好適な手段を単独で又は組み合わせることによって設けることができる。ユーザはまた、予め定められた増分で調光レベルを増減すること、予め定められた増分で曲げ角を増減すること、その他のように、１つ又はそれ以上のコマンドを作動させることができる。

外部デバイス１０６及び１０８は、コントローラ１１０のプロセッサ１１２への入力１１２ａとして信号及び／又は値を提供することができる。例えば、これらのデバイスは、コントローラ１１０に対して、（センサ１０８からの検知した周囲光信号に従って）日の出時に１つ又はそれ以上の発光デバイス１２０をオフにし、日暮れ時に発光デバイス１２０をオンにするよう指示することができる。また、コントローラ１１０に対して、室内又は予め定められた区域内に占有者が存在することを通知することができ、センサ１０６からの占有信号に応答して１つ又はそれ以上の発光デバイス１２０をオンにすることができる。

制御回路１１０は、これらのユーザ入力コマンド及び／又は値に従って作動され、プロセッサ１１２は、ユーザインタフェース１１６及び／又は外部デバイス１０６、１０８からの１つ又はそれ以上の入力信号及び／又は値１１２ａを受け取る。プロセッサ１１２は、受け取った１つ又は複数の入力１１２ａに少なくとも部分的に基づいてメッセージ（図示せず）を構成する。メッセージは、可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスの１つ又はそれ以上についての物理的調整コマンド及び／又は値を全体として示す複数のデータシンボルを含む。一部の実施形態において、データシンボルは、（例えば、２つの異なる値「０」又は「１」のうちの１つを有する）二値数である。他の実施形態において、各データシンボルは、２つよりも多い可能な値（例えば、３値など）のうちの１つを識別することができる。

プロセッサ１１２は、トライアック制御信号ＴＸ並びにリレー１１４のコイル制御信号を提供し、スイッチング回路ＴＲ１１４を２つの状態の１つに切り換える。第１の状態において、プロセッサ１１２は、スイッチング制御信号を提供して、トライアックＴＲをオンにし、また、リレー１１４をオンにして、ＡＣ入力端子１１０ａと出力端子１０９ａとの間で電流が流れることができるようにする。第２の状態において、プロセッサ１１２は、スイッチング制御信号を提供して、リレー接点を開放（非導通）し、対応するＡＣ入力電力サイクルの少なくとも一部又はハーフサイクルにおいてトライアックＴＲをオフにする。更に、一部の実施形態において、リレー１１４は、プロセッサ１１２がどのようなメッセージも送信していないときには選択的にオン（低インピーダンス作動のため）にすることができ、プロセッサが選択的位相カットのためトライアックＴＲのみを切り換えて、メッセージデータシンボルを送信する間、リレー１１４はオフ（非導通又は開放）にすることができる。この点に関して、コントローラ１１０は、トライアックＴＲ及び／又はリレー１１４の制御を入力ＡＣ電力サイクルの特定の部分と同期させるために種々のアナログ及び／又はデジタル回路を含むことができる。

図４を更に参照すると、プロセッサ１１２は、スイッチング回路にスイッチング制御信号を提供し、出力端子１０９ａと結合した発光デバイス１２０に対して構成したメッセージを選択的に送信する。詳細には、プロセッサ１１２は、スイッチング制御信号を提供してスイッチング回路を選択的に第１の状態にし、ＡＣ入力端子１１０ａと出力端子１０９ａとの間で電流が流れることができるようにすることによって、第１のデータシンボル（例えば、一例では二値の「１」）を送信し、また、スイッチング制御信号を提供してスイッチング回路を選択的に第２の状態にし、所定の時間期間１６２の間ＡＣ入力端子１１０ａと出力端子１０９ａとの間の電流を遮断するようにすることによって、第２のデータシンボル（例えば、二値の「０」）を送信する。各ＡＣ入力サイクルにおいて１つ又はそれ以上のデータシンボルが提供されるか、或いは、２つ又はそれ以上のＡＣ入力サイクルにわたって１つのデータシンボルが提供される種々の実施形態が実施可能である。トライアック位相カットを利用する実施形態では、入力ＡＣサイクルの１つ又は両方のゼロ交差からのトライアックＴＲの点弧の選択的遅延を用いることができる。この実施例において、図４のグラフ１４０は、一例として二値「１」に対応する、端子１０９ａでの遮断されていないＡＣ入力サイクルを示しており、グラフ１６０は、二値「０」に対応するＡＣサイクルの先行部分（ゼロ交差で始まる）において所定の時間期間１６２の間コントローラを通る電流が遮断される位相カットＡＣサイクルを示している。この位相カットは、ＡＣサイクル全体の一部分において、又は図に示すような両方のＡＣハーフサイクルの対応する部分において行うことができる。

従って、例示のコントローラ構成１１０は、一方の二値データシンボルを示すのに位相カットを利用し、他方の二値データシンボルを示すのに位相カットの欠如を利用する。他の実施形態において、メッセージは、２つの異なる位相カット量を使用してエンコードし、二値メッセージの異なるデータシンボルを表現することができる。その上、他の実施形態は、３つ又はそれ以上の異なる位相カット量を利用して、三値又は他の非二値実施構成で３つ又はそれ以上の固有のデータシンボルを表現することができる。

従って、コントローラ１１０により選択的位相カットが使用され、図１に示すような１つ又はそれ以上の可撓性の形状調整可能な固体発光デバイス１２０に電源ライン接続１０９を介してメッセージを提供する。このようにして、制御回路１１０は、発光デバイス１２２にオン又はオフを指示し、デバイス１２０を個別に又はグループで調光し、及び／又は発光デバイス１２０を個別に又はグループで曲げ、又は他の方法で物理的に操作もしくは調整することができる。この点に関して、特定の実施形態におけるプロセッサ１１２は、固体発光デバイス１２０の１つ又はそれ以上に対する１つ又はそれ以上の調光調整コマンド又は値を示す少なくとも１つのデータシンボルを更に含めるようにメッセージを構成する。更に、特定の実施形態において、メッセージは、発光デバイス１２０のうちの１つ、一部、又は全てに対する色調整コマンドを示す少なくとも１つのデータシンボルを含む。その上、一部の実施形態におけるメッセージは、所与のメッセージを接続された発光デバイス１２０のうちの特定のデバイスに送ることができる１つ又は複数のアドレスデータシンボルを含むことができる。

図３〜６を再度参照すると、図３は、上述のシステム１０２における可撓性の形状調整可能な発光デバイス１２０の詳細を示している。例示のデバイス１２０は、ライン１０９を介して入力電力を受け取るＡＣ入力と、複数の固体発光デバイスを含む可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイ１３０とを含む。一部の実施形態において、アレイ１３０は、１つ又はそれ以上のＬＥＤを含む。特定の実施形態において、複数の別個の有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）セクションを含み、該セクションは、あらゆる好適な直列及び／又は並列接続構成で互いに接続することができる。その上、上述のように、発光素子（ＬＥＤ及び／又はＯＬＥＤ）は、２つ又はそれ以上の異なる色のものとすることができ、異なる駆動レベルに合わせて独立して接続することができる。

デバイス１２０は更に、１つ又はそれ以上のドライバ回路１２８を含み、該ドライバ回路は、駆動電流をアレイ１３０の発光素子のうちの１つ又は全てに選択的に提供できるあらゆる好適な回路形態とすることができる。例えば、上記で図１に概略的に示す実施例において、ドライバ１２８は、一例において黄色、青色、及び緑色の３つの異なる有色部分のようなアレイの異なる部分を独立して制御するために、３つの別個の出力を含むことができる（或いは、デバイス１２０内に３つの異なるドライバ回路１２８を設けてもよい）。

加えて、デバイス１２０は、アレイ１３０の１つ又はそれ以上の物理的状態を設定及び／又は制御（例えば、曲げ角度、出力光方向、捻れ量、その他）するために物理的アクチュエータ１２６を含み、該アクチュエータは、制御信号又は値１２２ａに応じて動作可能な好適な何れかの機械的、電気機械的、磁気的、又は他の形態のアクチュエータとすることができる。物理的アクチュエータ１２６は、限定ではないが、回転モータ、ギア、レバー、リニアモータ、微小電子機械（ＭＥＭＳ）デバイス、磁気及び／又は電磁気システム、その他を含む、固体アレイ１３０の１つ又はそれ以上の物理的状態を変化又は調整、或いは他の方法で設定することができる何れかの好適な装置形態とすることができ、ここで図５及び６は、プロセッサ１２２によって制御されるモータ１２６を用いた例示的な実施例を示している。

ドライバ１２８及び物理的アクチュエータ１２６の両方は、電源ライン接続部１０９を介してＡＣ入力電力を受け取る。例示の実施形態において、入力電圧は、コンデンサＣ１及びＣ２により形成される容量性ディバイダ回路を用いて下げられ、低下したＡＣ電圧は、ダイオードＤ１〜Ｄ４を含むフルブリッジ整流回路に供給される。１つの実施形態において、Ｃ１は１．４７μＦ、Ｃ２は４７ｎＦであり、ダイオードは１Ｎ４００４型デバイスである。３０ボルトツエナーダイオードＺ２及び第３のコンデンサＣ３（３３０μＦ）が、整流ブリッジＤ１〜Ｄ４の出力にて上側及び下側ＤＣバス端子の両端に互いに並列に接続されており、ドライバ回路１２８は、上側ＤＣバスラインにてアレイ１３０に対する出力接続部を提供する。アレイのリターン接続部は、電力スイッチングトランジスタＱ１（一例において、ＦＥＴＢＳＳ１３８）と、下側ＤＣバスラインに接続される検出抵抗Ｒ２（例えば、１Ω）を含む直列分岐で結合される。

トランジスタＱ１は、オペアンプＵ１（例えば、ＬＴ１８００）の出力によって制御されるゲート端子を含み、オペアンプＵ１は、検出抵抗Ｒ２の上側端子に接続された反転入力と、発光デバイスのプロセッサ１２２によって生成される制御信号１２２ｂを受け取る非反転入力とを備える。オペアンプＵ１は、抵抗Ｒ３（一例において、５．１Ｋ）によって最初の３０ボルトＤＣバスから分離された２次（例えば、５ボルト）ＤＣ回路に接続され、該２次ＤＣ回路は、５．１ボルトツエナーダイオードＺ３及びコンデンサＣ４（３３０μＦ）を含み、ここでプロセッサ１２２に電源を供給するのに５ボルト供給電源が使用される。１つの実施例において、プロセッサ１２２は、ＰＩＣＫＣ１２Ｆ６８３などのマイクロコントローラである。

プロセッサ１２２は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号をローパスフィルタ回路１２３に供給し、該ローパスフィルタ回路１２３は、ＲＣフィルタであるＲ６（１０Ｋ）及びＣ５（２２μＦ）と、その後に抵抗Ｒ５（９０Ｋ）及び抵抗Ｒ４（１Ｋ）によって設定される抵抗ディバイダ回路とを含み、ここでＲ４とＲ５をつなぐノードは、オペアンプＵ１の非反転入力への制御信号１２２ｂとして提供される。このようにして、プロセッサ１２２は、フィルタ回路１２３に供給されるＰＷＭ信号のデューティサイクルを制御し、オペアンプＵ１は、フィルタ処理された設定点信号１２２ｂに従って検出抵抗Ｒ２を通る電流（及びひいてはＯＬＥＤアレイ１３０を通る電流）を調節するため閉ループ方式で動作する。従って、プロセッサ１２２は、オン／オフ制御並びに調光制御を行うことができる。上述のように、ドライバ回路１２８は、個別に制御可能な１つ又はそれ以上の出力を含めることができ、この場合、プロセッサ１２２がこの個別化された電流制御のためにドライバ１２８に別個の設定点信号を供給することができる。従って、ドライバ１２８は、プロセッサ１２２からのドライバ制御信号１２２ｂに従って、固体発光デバイスアレイ１３０に電力を選択的に供給するよう作動する。

プロセッサ１２２はまた、物理的調整入力信号１２２ａをアクチュエータ１２６に供給し、可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイ１３０の１つ又はそれ以上の物理的状態を設定又は調整する。

プロセッサ１２２はまた、パルス検出回路１２４からパルス入力信号１２５を受け取る。例示の実施例において、パルス検出回路１２４は、コンデンサＣ１及びＣ２により形成される容量性ディバイダと、ＡＣリターンライン１０９ｂに接続された第１の端子及び５．１ボルトツエナーダイオードＺ１に接続された第２の端子を有する抵抗Ｒ１（１００Ｋ）とを含み、ツエナーダイオードＺ１のアノードは、下側ＤＣバス端子に接続される。Ｒ１とＣ１をつなぐノードは、プロセッサ１２２への入力としてパルス入力信号１２５を提供する。図４のグラフ１５０及び１７０で分かるように、パルス入力信号１２５は、一般に、入力ＡＣライン１０９ａにおける位相カット量に応じて変化する持続時間を有する５ボルトパルスである。詳細には、グラフ１５０は、位相カットが行われていない事例を示しており、この場合、パルス信号１２５は、二値「１」のデータシンボルに対応する持続時間Ｔ１を有する。グラフ１７０は、各ＡＣ入力ハーフサイクルの先行部分が所定時間１６２の間遮断された第２の事例を示しており、この場合、パルス１２５の幅Ｔ０は、Ｔ１よりも短く、第２の二値データシンボル「０」に相当する。

従って、プロセッサ１２２は、電源ライン上の位相カット量に伴って変化する持続時間を有するパルス入力信号１２５を受け取る。この実施例において、時間Ｔ１は、二値１を示し、時間Ｔ０（Ｔ１よりも短い）は二値０を表している。プロセッサ１２２は、公称時間Ｔ１とＴ０を区別するため、パルスの持続時間が閾値を上回るか、又は下回るかを判定する。このようにして、プロセッサ１１２は、パルス幅を閾値と比較することによって、パルス信号１２５を介して受け取った通信信号を解釈して、この二値通信構成によるメッセージを受け取り、調光レベルの設定を含めた、オペアンプ回路Ｕ１に供給されるＰＷＭ制御出力１２２ｂを調整することによるＯＬＥＤアレイ１３０の出力レベルの変更、及び／又はアレイ１３０のオン／オフを含む、１つ又はそれ以上の機能を実施する。加えて、プロセッサ１１２は、１つ又はそれ以上のアクチュエータ１２６に制御出力１２２ａを供給し、ＯＬＥＤアレイ１３０又はそのセグメントの選択的曲げを行う。２つよりも多いデータシンボル値（例えば、三値）が可能な他の実施形態では、プロセッサ１２２は、所与のパルス信号１２５の持続時間を複数の閾値と比較して、実施可能なデータシンボルを区別することができる。

コントローラ１１０は、メッセージプロトコルに従って位相カットを実施（この同じプロトコルに従って受け取ったメッセージを解釈する）し、このプロトコルは、コントローラ１１０から発光デバイスプロセッサ１１２に１つ又はそれ以上のコマンド及び／又は値（暗くする、明るくする、特定のレベルまで調光する、オン／オフする、アクチュエータを移動させる、その他を行う）を送ることができるあらゆるプロトコルとすることができ、ここでこのようなコマンドは、ＯＬＥＤ又はＬＥＤアレイ全体に、或いはその特定の部分（例えば、アレイの異なる有色部分に対し異なる制御を行う）に指示することができる。これは、メッセージを構成するためにデータシンボルの何らかの所与のビット数又は他の形態（例えば、三値など）にコード化することができ、メッセージは、単相カット調光コントローラ１１０が２つ又はそれ以上のドライバ／物理的アクチュエータに個別に及び／又は予め指定されたグループにアドレス指定する（コマンド／値を提供する）ことができるようにアドレス指定機能を含むことができる。１つの実施例において、メッセージを形成するのに８ビットを用いると、最大２５６個の調光値及び／又は曲げ角度をエンコードすることができる。１つの実施例において、各ＡＣ入力サイクルに単一のビットが提供される。別の実施可能な実施例において、位相カットは、ＡＣ入力サイクルの正及び負の両方の部分に用いられ、これによりＡＣ入力サイクル当たりに２ビットを送信する。

実際には、デバイス１２０のドライバ／アクチュエータに最大限の利用可能な電力を提供するために、ＡＣ入力サイクルの小部分（又はハーフサイクル）のみをカット／遮断することが有利とすることができ、この場合、デバイス１２０が異なるデータシンボルを識別可能にするのに十分な位相カットを提供することも好ましい。また、メッセージ当たりのデータ量に関する１つの実際の制約は、回路の感知応答時間であり、約３００ｍｓを上回る時間を要するデータ転送は、ユーザが応答遅延を感知することになる時点までデバイス１２０のドライバ／アクチュエータによる応答を遅延させる可能性がある。

アドレス指定可能な１つの実施形態において、初期８ビットメッセージは、目的とする受信側デバイス１２０のアドレスを含み、後続の８ビットメッセージは、コマンドを含む。１つの実施形態において、コントローラ１１０は、各々が固有のアドレスを有する複数の発光デバイス１２０に位相カット電力を提供する単一壁面調光器とすることができる。一部の実施構成において、複数電力供給デバイス１２０には、同じアドレスを割り当てることができ（或いは、アドレス指定機能が提供されない）、この場合、各デバイス１２０は、位相カットを検出し、これにより単一の壁掛け式の位相カット調光コントローラ１１０からのコマンド信号を受け取ることができ、これらの複数の発光デバイス１２０は、一体的に調光／オン又はオフ／曲げを行うことができる。一部の実施形態における発光デバイス１２０のプロセッサ１１２は、１つ又はそれ以上のアクチュエータ１２６に対して制御出力を提供することができ、及び／又は供給される電源ラインからの制御信号を直接受け取り解釈するアクチュエータ１２６を用いることができる。

更に図５及び６を参照すると、色混合のための異なる有色ＬＥＤ又はＯＬＥＤの３つの部分を含む、発光デバイス１２０の例示的な可撓性の形状調整可能なＬＥＤ又はＯＬＥＤアレイ１３０が図示されている。その上、アレイ１３０は、ＬＥＤ及び／又はＯＬＥＤがその上に装着又は形成される曲げ可能パネル１３０として形成される。図５及び６における例示的なアレイ１３０は、自重及び定格荷重に対して堅固であるが、外部印加力に対して共形となることができる薄い材料から形成された細長パネル１３２を含む。パネルは、好ましくは、可撓性ＯＬＥＤパネルのような１つ又はそれ以上の固体発光デバイスを担持する。複数の可撓性ＯＬＥＤパネル部分は、上記の図１に概略的に示されており、その各々は、直列に接続し電力供給することができる第１の電極及び第２の電極を有するＯＬＥＤデバイスを含み、例えば、３つ又はそれよりも少ないパネルがある場合には個別に、或いは、４つ又はそれよりも多くのＯＬＥＤ部分から構成されるパネルでは直並列モードで接続し電力供給することができる。可撓性動作を有し、約５インチ程度の曲率半径を提供するために、厚みが５００μｍ未満で、アスペクト比が１．０〜１．８である。３つのＯＬＥＤパネル部分から構成される全体照明パネルは、特定の実施形態において、長さが約１８インチ、幅が約４インチ程度とすることができる。可撓性動作に起因して、厚みは、デバイス１３０における亀裂形成の可能性を低減するために、１ｍ²当たり１ｍｍ未満とすることができる。更に、視覚上の識別を軽減するために、デバイスは、５０％アルミナ、２０％二酸化チタン（ＴｉＯ２）及び３０％（ＬａＭｇ）₃（ＰＯ４）₂材料、又は二酸化チタン／アルミニウム粒子など、拡散材料で覆うことができる。

発光デバイスと対向するパネル１３２の表面上には、円滑な曲線輪郭のほぼ連続した形状、円弧、又は曲率をパネル部分に与える共形の機構が設けられ、或いは、非共形の機構が設けられ、この場合には、アレイは、パネル部分に急な折り目、角度又は折り畳み部を与えるように物理的に操作することができ、その何れか又は両方が、本明細書では「曲げ」と呼ばれ、モータ１２６を含む電動式作動システムが、アレイ１３０の曲げ角度を設定及び／又は調整することができる。この実施形態における共形機構は、例えば、中央アクチュエータ１３８から延びる第１及び第２のアーム１３４ａ、１３４ｂを介してパネルの長さにわたって曲げ作動をもたらす。回転モータ１２６は、プロセッサ１２２から受け取った物理的調整入力信号又は値に応じてネジ付きシャフトのスクリュー又はウォームギア１３３を駆動して、ギア１３５ａ、１３５ｂ（図６）を動かし、これによりギア１３５から延びるアーム１３４を移動させる。各アーム１３４ａ、１３４ｂの外側又は遠位端部は、ピン１３６ａ、１３６ｂを介してパネル１３２に枢動可能に装着され、他方、アーム１３４の近位又は内側端部は、ウォームギア１３３と係合するスパーギア１３５を含む。ウォームギア１３３の選択的回転は、スパーギア１３５に対して回転運動をもたらし、これによりスパーギア１３５は、作動又は回転に応答して中央ウォームギア１３３の回転軸に向かって及び回転軸から離れて移動する。モータアクチュエータ１２６を介したウォームギア１３３の回転方向によって、第１及び第２のアーム１３４を延伸又は後退させ、細長パネル１３２に対して曲率をもたらす。

上記の実施例は、単に本開示の種々の態様の複数の実施可能な実施形態の例示に過ぎず、本明細書及び添付図面を読んで理解すれば、当業者には同等の変形形態及び／又は修正形態が想起されるであろう。特に、上述の構成要素（組立体、デバイス、システム、回路、及び同様のもの）によって実施される種々の機能に関して、このような構成要素を記述するのに使用される用語（「手段」への言及を含む）は、別途記載のない限り、ハードウェア、プロセッサ実行のソフトウェア、又はこれらの組み合わせなど、本開示の例示の実施構成における機能を実施する開示された構造と構造的に同等ではなくとも、記載の構成要素の特定の機能を実施する（すなわち、機能的に同等である）あらゆる構成要素に対応することを意図するものである。本開示の特定の特徴要素について複数の実施構成の１つのみに関して例示及び／又は説明してきたが、このような特徴要素は、何れかの所与の又は特定の用途において望ましく有利とすることができる他の実施構成の１つ又はそれ以上の他の特徴要素と組み合わせることができる。更に、単数形の構成要素又は要素に対する言及は、別途記載のない限り、２つ又はそれ以上のこのような構成要素又は要素を含むことを意図している。また、用語「含んでいる」、「含む」、「有している」、「有する」、「のある」又はこれらの別形が詳細な説明及び／又は請求項において使用されている限り、このような用語は、用語「備える」と同様に包括的であることを意図している。好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきた。上記の詳細な説明を読んで理解すれば、当業者には、修正形態及び変形形態が想起されることは明らかであろう。本発明は、このような修正形態及び変形形態の全てを包含するとみなされるものとする。

１０２大面積照明システム
１０４ＡＣ電源
１０４ａ第１の出力ライン
１０６占有センサ
１０８周囲光センサ
１０９ａ出力端子
１０９ｂ戻りライン
１１０コントローラ
１１０ａＡＣ電源入力端子
１１２プロセッサ
１１４バイパス構成要素
１２０発光デバイス
１３０可動式固体発光デバイスアレイ
Ｓ１スイッチ

Claims

少なくとも１つの可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスを制御する制御回路であって、
ＡＣ電源と結合されたＡＣ入力端子と、
出力端子と、
前記ＡＣ入力端子と前記出力端子との間に結合され、スイッチング制御信号に応じて、第１の状態で前記ＡＣ入力端子を前記出力端子に選択的に電気結合し、第２の状態で前記ＡＣ入力端子を前記出力端子から電気結合解除するよう動作可能なスイッチング回路と、
前記スイッチング回路並びにユーザインタフェース及び外部デバイスの少なくとも１つと動作可能に結合されたプロセッサと、
を備え、前記プロセッサが、
前記ユーザインタフェース又は外部デバイスから少なくとも１つの入力信号又は値を受け取り、
前記少なくとも１つの入力に少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも１つの可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスに対する物理的調整コマンド及び物理的調整値の少なくとも１つを示す複数のデータシンボルを含むメッセージを構成し、
前記スイッチング制御信号を前記スイッチング回路に提供して、前記出力端子と結合された少なくとも１つの可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスに前記メッセージを選択的に送信する、
ように動作可能であり、
前記プロセッサが更に、前記スイッチング制御信号を提供して前記スイッチング回路を選択的に前記第１の状態にし、前記ＡＣ入力端子と前記出力端子との間で電流が流れることができるようにすることによって、第１のデータシンボルを送信し、
前記スイッチング制御信号を提供して前記スイッチング回路を選択的に前記第２の状態にし、所定の時間期間の間前記ＡＣ入力端子と前記出力端子との間の電流を遮断するようにすることによって、第２のデータシンボルを送信する、
ように動作可能である、制御回路。
前記メッセージが、前記少なくとも１つの入力に少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも１つの可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスに対する物理的調整コマンド又は物理的調整値を示す複数のビットを含む二値メッセージである、請求項１に記載の制御回路。
前記メッセージが、前記少なくとも１つの可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスに対する少なくとも１つの調光調整コマンド及び調光調整値を示す少なくとも１つのデータシンボルを含む、請求項２に記載の制御回路。
前記メッセージが、前記少なくとも１つの可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスに対する少なくとも１つの色調整コマンド又は色調整値を示す少なくとも１つのデータシンボルを含む、請求項３に記載の制御回路。
前記メッセージが、前記少なくとも１つの可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスに対する少なくとも１つの色調整コマンド又は色調整値を示す少なくとも１つのデータシンボルを含む、請求項２に記載の制御回路。
前記メッセージが、前記少なくとも１つの可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスに対する少なくとも１つの調光調整コマンド及び調光調整値を示す少なくとも１つのデータシンボルを含む、請求項１に記載の制御回路。
前記メッセージが、前記少なくとも１つの可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスに対する少なくとも１つの色調整コマンド又は色調整値を示す少なくとも１つのデータシンボルを含む、請求項６に記載の制御回路。
前記メッセージが、前記少なくとも１つの可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスに対する少なくとも１つの色調整コマンド又は色調整値を示す少なくとも１つのデータシンボルを含む、請求項１に記載の制御回路。
前記メッセージが、アドレスを示す少なくとも１つのデータシンボルを含む、請求項１に記載の制御回路。
可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスであって、
入力電力を受け取るＡＣ入力と、
複数の固体発光デバイスを含む可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイと、
ドライバ制御信号に従って、前記ＡＣ入力からの入力電力を変換して、前記可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイに電力を供給するよう動作可能なドライバと、
物理的調整入力に従って、前記可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイの少なくとも１つの物理的状態を設定又は調整するよう動作可能な物理的アクチュエータと、
物理的調整コマンド及び物理的調整値の少なくとも１つを示す複数のデータシンボルを含むメッセージを受け取り、前記物理的調整入力を提供して、前記メッセージに少なくとも部分的に基づいて前記可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイの少なくとも１つの物理的状態を前記物理的アクチュエータに設定又は調整させるよう動作可能なプロセッサと、
を備える、可撓性の形状調整可能な固体発光デバイス。
前記メッセージが、物理的調整コマンド又は物理的調整値を示す複数のビットを含む二値メッセージである、請求項１０に記載の可撓性の形状調整可能な固体発光デバイス。
前記ＡＣ入力と結合され前記プロセッサにパルス信号を供給するよう動作可能なパルス検出回路を備え、前記パルス信号が、前記ＡＣ入力にて受け取った前記入力電力における位相カット量を示すパルス持続時間を有し、前記プロセッサが、前記パルス信号の持続時間に応じて前記メッセージの複数のデータ信号を決定するよう動作可能である、請求項１１に記載の可撓性の形状調整可能な固体発光デバイス。
前記プロセッサが、前記パルス信号のパルス持続時間を決定し、該パルス持続時間を少なくとも１つの閾値と比較して前記メッセージのデータシンボルを識別するよう動作可能である、請求項１１に記載の可撓性の形状調整可能な固体発光デバイス。
前記メッセージが、少なくとも１つの調光調整コマンド及び調光調整値を示す少なくとも１つのデータシンボルを含み、前記プロセッサが、ドライバ制御信号を提供して、前記少なくとも１つの調光調整コマンド及び調光調整値に少なくとも部分的に基づいて前記可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイに提供される電力量を前記ドライバに設定又は調整させるよう動作可能である、請求項１３に記載の可撓性の形状調整可能な固体発光デバイス。
前記メッセージが、少なくとも１つの色調整コマンド及び色調整値を含み、前記プロセッサが、前記物理的調整入力及び前記ドライバ制御信号の１つ又は両方を提供して、前記可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイによって提供される光の色を前記ドライバ及び前記アクチュエータの１つ又は両方に設定又は調整させるよう動作可能である、請求項１４に記載の可撓性の形状調整可能な固体発光デバイス。
前記メッセージが、少なくとも１つの色調整コマンド及び色調整値を含み、前記プロセッサが、前記物理的調整入力及び前記ドライバ制御信号の１つ又は両方を提供して、前記可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイによって提供される光の色を前記ドライバ及び前記アクチュエータの１つ又は両方に設定又は調整させるよう動作可能である、請求項１３に記載の可撓性の形状調整可能な固体発光デバイス。
前記メッセージが、少なくとも１つの調光調整コマンド及び調光調整値を示す少なくとも１つのデータシンボルを含み、前記プロセッサが、ドライバ制御信号を提供して、前記少なくとも１つの調光調整コマンド及び調光調整値に少なくとも部分的に基づいて前記可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイに提供される電力量を前記ドライバに設定又は調整させるよう動作可能である、請求項１０に記載の可撓性の形状調整可能な固体発光デバイス。
前記メッセージが、少なくとも１つの色調整コマンド及び色調整値を含み、前記プロセッサが、前記物理的調整入力及び前記ドライバ制御信号の１つ又は両方を提供して、前記可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイによって提供される光の色を前記ドライバ及び前記アクチュエータの１つ又は両方に設定又は調整させるよう動作可能である、請求項１７に記載の可撓性の形状調整可能な固体発光デバイス。
前記メッセージが、少なくとも１つの色調整コマンド及び色調整値を含み、前記プロセッサが、前記物理的調整入力及び前記ドライバ制御信号の１つ又は両方を提供して、前記可撓性の形状調整可能な固体発光デバイスアレイによって提供される光の色を前記ドライバ及び前記アクチュエータの１つ又は両方に設定又は調整させるよう動作可能である、請求項１０に記載の可撓性の形状調整可能な固体発光デバイス。
前記メッセージが、アドレスを示す少なくとも１つのデータシンボルを含み、前記プロセッサが、前記アドレスに基づいて前記メッセージを無視するか、又は前記メッセージに従って作動するように選択的に動作可能である、請求項１０に記載の可撓性の形状調整可能な固体発光デバイス。