JP2017510020A - Ｌｅｄ照明装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

照明装置は、周辺領域２ａ及び相対的内側領域２ｂを有するＬＥＤ実装プラットフォーム２と、ＬＥＤ実装プラットフォーム２の周辺領域２ａに隣接して実装された少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ３及び少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ４並びにＬＥＤ実装プラットフォーム２の相対的内側領域２ｂに隣接して実装された少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤ５と、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ３、少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ４及び少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤ５から放出される光が通過可能に構成された拡散カバー１０と、を備える。少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ３、少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ４及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤ５から放出される光の少なくとも１つの発光特性は、複数の照明モードをもたらすように入力制御信号に応じて選択的に変更されるように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ムード照明及び機能照明の用途等で使用される小型の集積型発光ダイオード（ＬＥＤ）照明装置及び方法に関する。
ＬＥＤ照明システムは、ムード照明効果及び機能照明効果を提供する用途を含む多くの照明用途で使用される。これに関して、ＬＥＤランプが、鮮明なムード照明効果及び機能照明効果を提供するために必要な、広い相関色温度のスペクトル、輝度及び他の発光特性を調整可能に演出することができることが望ましい。
上記要件に相当するムード照明及び機能照明の性能特性を示すようにＬＥＤランプを費用効率よく改善すると同時に、装置の設計に関して適切かつ有効な熱放散能力を有する小型サイズのモジュールを提供しようとする際に、問題がある。例えば、相関色温度スペクトルは、白色光ＬＥＤとの混色をもたらすのに利用可能なＲＧＢ ＬＥＤの容量を増大させようとすることによって拡張することができるが、これによって、設計コスト及び複雑性が加わる結果にもなり、追加の電力及び熱放散能力が必要となり、それは、小型サイズのモジュールの設計の制約の範囲内で適切に利用可能ではない可能性がある。逆に、Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｈｕｅ装置等幾つかのＬＥＤ技術は、小型サイズのＬＥＤランプモジュールの形態で実施されるが、それは比較的限られた範囲のＲＧＢ ＬＥＤを利用するため、演出することができる結果としての相関色温度スペクトル、光束及びビーム角は、比較的不十分であるように知覚される。
既存のＬＥＤ照明システムはまた、スイッチオンスイッチオフ手法を利用する傾向があり、それにより、１つの照明モードから別の照明モードに切り替えるとき、輝度及び色設定を調整するために、異なるＬＥＤ出力チャネルにおけるＬＥＤ駆動電流が瞬時の段階的変化で変更される。しかしながら、色及び輝度特性の瞬時の変更をもたらすことは、知覚されて使用者に対して不快をもたらす。
本発明は、上述した問題のうちの少なくとも１つを軽減しようとするものである。
本発明は、幾つかの広範な形態を含むことができる。本発明の実施形態は、本明細書に記載する異なる広範な形態のうちの１つ又は任意の組合せを含むことができる。
第１の広範な形態において、本発明は、周辺領域及び相対的内側領域を有するＬＥＤ実装プラットフォームと、ＬＥＤ実装プラットフォームの周辺領域に隣接して実装された少なくとも１つのウォームホワイト（暖色系：白色電球色）ＬＥＤ及び少なくとも１つのクールホワイト（寒色系白色：昼光色）ＬＥＤ並びにＬＥＤ実装プラットフォームの相対的内側領域に隣接して実装された少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤと、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、及び少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光が通過可能に構成された拡散カバーと、を備え、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の少なくとも１つの発光特性は、複数の照明モードをもたらすように入力制御信号に応じて選択的に変更されるように構成されている、照明装置を提供する。
好ましくは、少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤは、およそ４５００Ｋ〜７０００Ｋの範囲の相関色温度を表すように動作可能とすることができる。
好ましくは、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤは、およそ２２００Ｋ〜３５００Ｋの範囲の相関色温度を表すように動作可能とすることができる。
好ましくは、少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤは、実質的にＬＥＤ実装プラットフォームの中心領域に隣接して実装することができる。
好ましくは、複数のクールホワイトＬＥＤ及び複数のウォームホワイトＬＥＤが、ＬＥＤ実装プラットフォームの周辺領域に隣接して実装することができ、複数のＲＧＢ ＬＥＤが、ＬＥＤ実装プラットフォームの相対的内側領域に隣接して実装することができる。
好ましくは、複数のクールホワイトＬＥＤ及び複数のウォームホワイトＬＥＤは、ＬＥＤ実装プラットフォームの周辺領域に実質的に環状形状で実装することができる。
好ましくは、複数のクールホワイトＬＥＤ及び複数のウォームホワイトＬＥＤは、環状形状において交互の位置に実装することができる。
好ましくは、ＬＥＤ実装プラットフォームは、例えば、メタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）又はセラミック基板を含む熱伝導性基板を備えることができる。
好ましくは、本発明は、照明装置から熱エネルギーを放散するように構成されたヒートシンクを備えることができる。
好ましくは、ヒートシンクは、ＬＥＤ実装プラットフォームに熱的に結合することができる。
好ましくは、選択的に変更される少なくとも１つの発光特性は、（ａ）少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の色彩特性と、（ｂ）少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の相関色温度特性と、（ｃ）少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の輝度特性と、（ｄ）少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の色彩特性、相関温度特性及び／又は輝度特性の比率と、のうちの少なくとも１つを含むことができる。
好ましくは、本発明は、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の少なくとも１つの発光特性を変更するために使用される入力制御信号を生成するように構成されたマイクロコントローラーを備えることができる。
好ましくは、マイクロコントローラーは、複数の照明モードの間で第１の照明モードから第２の照明モードに切り替えるために、少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤの少なくとも１つの発光特性を徐々に変更するように構成することができる。
好ましくは、マイクロコントローラーは、およそ０．１秒〜５．０秒の範囲の期間にわたり、少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤの少なくとも１つの発光特性を徐々に変更するように構成することができる。
第２の広範な形態において、本発明は、（i）ＬＥＤ実装プラットフォームの周辺領域に隣接して少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤを実装するステップと、（ii）ＬＥＤ実装プラットフォームの相対的内側領域に隣接して少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤを実装するステップと、（iii）少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光が通過するように構成された拡散カバーを準備するステップと、（iv）複数の照明モードをもたらすように、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の少なくとも１つの発光特性を制御可能に変更するステップと、を含む、照明方法を提供する。
好ましくは、少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤは、およそ４５００Ｋ〜７０００Ｋの範囲の相関色温度を表すように動作可能とすることができる。
好ましくは、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤは、およそ２２００Ｋ〜３５００Ｋの範囲の相関色温度を表すように動作可能とすることができる。
好ましくは、少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤは、実質的にＬＥＤ実装プラットフォームの中心領域に隣接して実装することができる。
好ましくは、複数のクールホワイトＬＥＤ及び複数のウォームホワイトＬＥＤが、ＬＥＤ実装プラットフォームの周辺領域に隣接して実装することができ、複数のＲＧＢ ＬＥＤが、ＬＥＤ実装プラットフォームの相対的内側領域に隣接して実装することができる。
好ましくは、複数のクールホワイトＬＥＤ及び複数のウォームホワイトＬＥＤは、ＬＥＤ実装プラットフォームの周辺領域に実質的に環状形状で実装することができる。
好ましくは、複数のクールホワイトＬＥＤ及び複数のウォームホワイトＬＥＤは、環状形状において交互の位置に実装することができる。
好ましくは、ＬＥＤ実装プラットフォームは、例えば、メタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）又はセラミック基板を含む熱伝導性基板を含むことができる。
好ましくは、本発明は、ヒートシンクを介して照明装置から熱エネルギーを放散させるステップを含むことができる。
好ましくは、ヒートシンクは、ＬＥＤ実装プラットフォームに熱的に結合することができる。
好ましくは、少なくとも１つの発光特性を制御可能に変更するステップは、（ａ）少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の色彩特性を変更すること、（ｂ）少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の相関色温度特性を変更すること、（ｃ）少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の輝度特性を変更すること、及び（ｄ）少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ、及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の色彩特性、相関色温度特性、及び／又は輝度特性の比率を変更すること、のうちの少なくとも１つを含むことができる。
好ましくは、マイクロコントローラーは、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の少なくとも１つの発光特性を変更するために使用される入力制御信号を生成するように構成することができる。
好ましくは、マイクロコントローラーは、複数の照明モードの間で第１の照明モードから第２の照明モードに切り替えるために、少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤの少なくとも１つの発光特性を徐々に変更するように構成することができる。
好ましくは、マイクロコントローラーは、およそ０．１秒〜５．０秒の範囲の期間にわたり、少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤの少なくとも１つの発光特性を徐々に変更するように構成することができる。
第３の広範な形態において、本発明は、第１の発光特性を出力する少なくとも第１の照明モードと、第２の発光特性を出力する第２の照明モードとの間で切替え可能に動作するように構成された少なくとも１つのＬＥＤを備え、ＬＥＤは、その出力を第１の発光特性から第２の発光特性に徐々に変更することにより、第１の照明モードと第２の照明モードとの間で動作を切り替えるように構成されている、照明装置を提供する。
好ましくは、本発明は、第１の発光特性を出力する少なくとも第１の照明モードと、第２の発光特性を出力する第２の照明モードとの間で切替え可能に動作するように構成されている、少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤを備え、少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤは、それらの出力を第１の発光特性から第２の発光特性に徐々に変更することにより、第１の照明モードと第２の照明モードとの間で動作を切り替えるように構成することができる。
好ましくは、少なくとも１つのＬＥＤは、およそ０．１秒〜５．０秒の範囲の期間にわたって、その出力を第１の発光特性から第２の発光特性に徐々に変更するように構成することができる。
好ましくは、少なくとも１つの発光特性は、色彩特性又は輝度特性を含むことができる。
第４の広範な形態において、本発明は、少なくとも１つのＬＥＤを有し、この少なくとも１つのＬＥＤが、第１の発光特性を出力する少なくとも第１の照明モードと、第２の発光特性を出力する第２の照明モードとの間で切替え可能に動作するように構成される照明装置を使用して動作可能な方法であって、少なくとも１つのＬＥＤの出力を第１の照明特性から第２の照明特性に徐々に変更することにより、第１の照明モードと第２の照明モードとの間で少なくとも１つのＬＥＤの動作を切替えるステップを含む、方法を提供する。
本発明は、添付図面に関連して記載する、好ましいが限定しない本発明の実施形態の以下の詳細な説明から、より十分に理解されるであろう。
本発明の一実施形態による例示的な小型ＬＥＤランプモジュールを示す図である。 複数のウォームホワイトＬＥＤ、クールホワイトＬＥＤ、及びＲＧＢ ＬＥＤが新規のレイアウトで実装されている、本発明の一実施形態のメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）の第１の面を示す図である。 配線レイアウトが示されている、図２のＭＣＰＣＢの反対の面を示す図である。 本発明の実施形態のＬＥＤ図である。 本発明の一実施形態の例示的な入力整流回路、入力フィルター回路、フライバック一次回路及びフライバック二次及びフィードバック回路を示す図である。 本発明の一実施形態のＬＥＤ出力ピンレイアウトを示す図である。 本発明の一実施形態のマイクロコントローラー集積回路を示す図である。 本発明の一実施形態の赤外線受信機回路を示す図である。 本発明の一実施形態におけるウォームホワイトＬＥＤ及びクールホワイトＬＥＤに対する定電流ドライバーを示す図である。 本発明の一実施形態のＲＧＢ ＬＥＤに対するドライバー回路を示す。 本発明の一実施形態のＲＧＢ ＬＥＤに対するドライバー回路を示す。 本発明の一実施形態のＲＧＢ ＬＥＤに対するドライバー回路を示す。
ここで、本発明の好ましい実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。こうした実施形態は、図１に示すような小型ＬＥＤランプモジュール１の形態で実施される。
本発明の一実施形態によれば、ＬＥＤランプモジュール１は、実質的に円形状のメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）２を含み、その上に、複数のウォームホワイトＬＥＤ３、複数のクールホワイトＬＥＤ４及び複数のＲＧＢ ＬＥＤ５が実装されている。好ましい実施形態によるＬＥＤランプモジュール１は、図５に示すような回路によって適切に整流され、フィルタリングされ、調整される主ＡＣ電源によって電力が供給される。図５に示すような回路は、入力整流回路６ａ、フライバック一次回路６ｂ、及び、フライバック二次及びフィードバック回路６ｃを含む。ウォームホワイトＬＥＤ３及びクールホワイトＬＥＤ４は、図７に示す例示的なドライバー回路７ａ，７ｂによって駆動され、ＲＧＢ ＬＥＤ５は、図８に示すようなドライバー回路８ａ，８ｂ，８ｃによって駆動される。ＬＥＤランプモジュール１はまた、例えばＮ７９Ｅ８１４集積回路チップを使用することによって実装されるような、図６ｂに示すようなマイクロコントローラーモジュール９も含み、それは、ウォームホワイトＬＥＤ３、クールホワイトＬＥＤ４及びＲＧＢ ＬＥＤ５の様々なグループを制御してそれらの出力発光特性を制御する制御信号を出力するようにプログラムされている。ＬＥＤに対する出力ピンを示す例示的な回路を図６ａに示し、装置の赤外線受信機回路を図６ｃに示す。
複数のウォームホワイトＬＥＤ３は各々、およそ２２００Ｋ〜３５００Ｋの間の範囲の相関色温度を表すように動作可能であり、複数のクールホワイトＬＥＤ４は各々、およそ４５００Ｋ〜７０００Ｋの間の範囲の相関色温度を表すように動作可能である。好ましい実施形態では、例として、ウォームホワイトＬＥＤ３は、実質的に約２５００Ｋの色温度で動作可能であり、クールホワイトＬＥＤ４は、実質的に約６５００Ｋの色温度で動作可能である。
拡散カバー１０が、ＭＣＰＣＢ２に実装された様々なＬＥＤ３，４，５を封入するように構成され、ＬＥＤ３，４，５の様々なグループから放出される光の実質的に同質の混色を、光がＭＣＰＣＢ２から放射されて拡散カバー１０を通過する際に提供するのに役立つ。好ましい実施形態では、拡散カバーは、ガラス又はプラスチック材料から作製された艶消しブリスターカバーの形態で提供される。新規のＬＥＤレイアウト（後述する）によって提供することができるＬＥＤ出力容量により、幾つかの実施形態では１８０度を超えるビーム角が、こうしたビーム角を容易にするように適切な形状及び寸法の拡散カバーを採用することによって、小型ＬＥＤランプから放射されるのが可能になるのが有利である。
より具体的には、好ましい実施形態では、８個のウォームホワイトＬＥＤ３及び８個のクールホワイトＬＥＤ４が、ＭＣＰＣＢ２の周辺領域２ａに交互に実装されて、環状形状を形成している。ウォームホワイトＬＥＤ３をクールホワイトＬＥＤ４と交互にすることが、使用時にＬＥＤランプモジュール１から放射されるウォームホワイト光及びクールホワイト光の放出を比較的均一に分散させるのに役立つ。幾つかの実施形態では、ウォームホワイトＬＥＤ３は、第１の環状形状で配置することができ、クールホワイトＬＥＤ４は、第２の別個の環状形状で配置することができ、両環状形状は、実質的にＭＣＰＣＢ２の周辺領域２ａに配置される。本発明の実施形態では、６個のＲＧＢ ＬＥＤ５が、ＭＣＰＣＢ２の中心領域２ｂにクラスター構成で実装されている。
ＭＣＰＣＢ２におけるウォームホワイトＬＥＤ３、クールホワイトＬＥＤ４及びＲＧＢ ＬＥＤ５の新規かつ進歩性のある構成は、既存の技術に比較して以下を含む幾つかの更なる顕著な利益を提供する。
（i）ウォームホワイトＬＥＤ３及びクールホワイトＬＥＤ４が、ＬＥＤランプ１の拡散カバー１０の表面に比較的近接しているＭＣＰＣＢ２の周辺領域に、環状形状で実装されていることによる、改善されたＬＥＤランプ１からの光の分散及びビーム角、
（ii）ウォームホワイトＬＥＤ３及びクールホワイトＬＥＤ４（主な熱源である）からＭＣＢ２構造を介する周囲空気への熱伝導経路が実質的に最小化されることにより、小型ＬＥＤランプモジュール１の熱放散が改善される。このように熱放散機能が向上することにより、演出することができる相関色温度スペクトルを広げるようにＬＥＤ照明能力もまた向上する、
（iii）ヒトの眼が知覚する、拡散カバー１０を通して直接見えるＲＧＢ発光を軽減するように、ＲＧＢ ＬＥＤ３が、拡散カバー１０の表面から比較的離れて配置されているＭＣＰＣＢ２の中心領域２ｂに配置されていることにより、ＬＥＤランプモジュール１から放出される光の混色の全体的な品質もまた改善される。
ＬＥＤランプ１の熱放散は、本発明の実施形態において、ＭＣＰＣＢ２に図１に示すようなフィン付きヒートシンク１１の構造を熱的に結合することによって更に促進され、ヒートシンク１１の構造は、熱を周囲空気に放散するためにＬＥＤランプ１の全体的な表面積の露出を増大させる。
ＬＥＤランプマイクロコントローラーモジュール９は、ウォームホワイトＬＥＤ３、クールホワイトＬＥＤ４及びＲＧＢ ＬＥＤ５の様々なグループに制御信号を出力してそれらの発光特性を制御するようにプログラムされている。そして、マイクロコントローラー９は、マイクロコントローラー９と赤外線通信するリモートコントローラーによって動作可能であり、それにより、ユーザーが、リモートコントローラーのユーザーインターフェースを作動させることによって、実施される特定の照明モードを選択することができる。代替的に、リモートコントローラーのユーザーインターフェースは、スマートフォンにおいてダウンロード可能なソフトウェアアプリケーションの形態で動作可能とすることができる。
例示的な実施形態では、広範囲の異なる照明モードをもたらすために、マイクロコントローラー９によって生成される予めプログラムされた制御信号に応じて、色彩特性、相関色温度特性、輝度特性とともに、ウォームホワイトＬＥＤ３、クールホワイトＬＥＤ４、及びＲＧＢ ＬＥＤ５のチャネル出力の様々なグループから放出される光の比率を、選択的に変更し混合することができる。有利には、好ましい実施形態では、クールホワイトＬＥＤ３及びウォームホワイトＬＥＤ４からの放出光の既存の青色光成分及び黄色光成分に、ＲＧＢ ＬＥＤ５のグループからの赤色光を追加する改善された能力により、色温度の比較的広域のスペクトルにわたって演色が改善される。さらに、白色光ＬＥＤ３，４の寒色系色温度及び暖色系色温度を混合するとき、常にカラーマップの正確な位置を達成することができるとは限らない。しかしながら、ＲＧＢ ＬＥＤ５からの幾分かの赤色光をウォームホワイトＬＥＤ３及びクールホワイトＬＥＤ４からの発光と混合することにより、ＳＤＣＭを、ヒトの眼が知覚可能な許容可能な色の許容差レベルを提供する６ステップ以下のＳＤＣＭの範囲内にあるように「微調整」することが可能になる。ウォームホワイトＬＥＤ３及びクールホワイトＬＥＤ４からの発光に対してそれらを許容可能なＳＤＣＭの範囲内に微調整するために追加される必要がある赤色光の割合は、マイクロコントローラー９に好都合に予めプログラムすることができ、それにより、ウォームホワイトＬＥＤ３及びクールホワイトＬＥＤ４の所与の色範囲が与えられると、混合効果を予測された範囲内で制御することができる。
例として、ウォームホワイトＬＥＤ３のグループ（各々が２７００Ｋで動作可能）からの光とＲＧＢ ＬＥＤ５のグループからの赤色光とが混合されて、照明装置から２２００Ｋの結果としての相関色温度が出力される照明モードをもたらすように、マイクロコントローラー９は、ＬＥＤ３，４，５の様々なグループに制御信号を出力するように構成されている。本発明の実施形態によってもたらすことができる他の照明モードとしては以下が挙げられる。
（ａ）ウォームホワイトＬＥＤ３からの白色光に対するＲＧＢ ＬＥＤ５からの赤色光の比が、およそ１：１０から１：１の範囲であり、光束がおよそ２ｌｍから７ｌｍの範囲である、「ナイトライト（常夜灯）」照明モード。この特定の照明モードは、「静かな夜」の雰囲気を想起させるように知覚される。
（ｂ）クールホワイトＬＥＤ４のグループからの白色光に対するウォームホワイトＬＥＤ３のグループからの白色光の比が、およそ１：１から３：１の範囲であり、光束が、最大輝度に対しておよそ２５０ｌｍから８２０ｌｍの範囲である、「スリーピングライト（睡眠灯）」照明モード。輝度は低速で低下し、最後に照明が消える。この照明モードは、より快適な睡眠を提供するのに役立つように知覚される。
（ｃ）クールホワイトＬＥＤ４からの白色光に対するウォームホワイトＬＥＤ３からの白色光の比が、およそ１：１から３：１の範囲であり、光束がおよそ３４５ｌｍから１０５５ｌｍの範囲である、「ワーキングライト（作業灯）」照明モード。
（ｄ）ＲＧＢ ＬＥＤ５のグループから放出される赤色光と緑色光とウォームホワイトＬＥＤ３のグループから放出される白色光との比が、およそ（１０〜１６）：（５〜１５）：（３０〜８０）の範囲であり、光束がおよそ１３０ｌｍから４５０ｌｍの範囲である、「リラクゼーションライト（くつろぎ灯）」照明モード。この照明モードは、快適かつリラックスさせる照明環境をもたらすのに役立つように知覚される。
（ｅ）クールホワイトＬＥＤ４のグループから放出される白色光に対するウォームホワイトＬＥＤ３のグループから放出される白色光の比が、およそ１：２から３：２の範囲であり、光束が、最大輝度に対しておよそ２８０ｌｍ〜８８０ｌｍの範囲である、「サンライズウェークアップ（目覚まし）」照明モード。輝度は、２０分以内に最大に達する。この照明モードは、起床するときに心地よい体験を提供するように知覚される。
（ｆ）ＲＧＢ ＬＥＤ５のグループから放出される赤色光、緑色光及び青色光が、クールホワイトＬＥＤ４のグループから放出される比較的低輝度の光と組み合わせて混合され徐々に変化する、「パステルムード」照明モード。この照明モードは、穏やかな色変化の環境を提供するように知覚される。
（ｇ）ＲＧＢ ＬＥＤ５のグループから放出される赤色光、緑色光及び青色光が急に変化する、「パーティ」照明モード。この照明モードは、色付き照明が律動的にランダムに変化するため、パーティ環境の情熱及び陽気を提供するように知覚される。
（ｈ）ウォームホワイトＬＥＤ３のグループから放出される白色光に対するＲＧＢ ＬＥＤ５のグループから放出される赤色光及び緑色光の比が、およそ（３０〜３３）：（８〜１４）：（２〜４）から（３６〜４０）：（２１〜２７）：０の範囲である、「トロピカルサンセット（熱帯の日没）」モード。この照明モードは、日没から夜までの夕暮れの薄明を表す静かな環境をもたらすのに役立つことができることが知覚される。
（ｉ）ウォームホワイトＬＥＤ３のグループから放出される白色光に対するＲＧＢ ＬＥＤ５のグループから放出される赤色光、緑色光、及び青色光の比が、およそ（１０〜２０）：（８０〜１３２）：（０．１〜１）：（３０〜４２）であり、光束がおよそ５６ｌｍから１９０ｌｍの範囲である、「フォレストハイキング（森のハイキング）」照明モード。ウォームホワイトＬＥＤ３のグループから放出される白色光が波状に変化して、くつろぎのための森の環境の知覚をもたらす。
（ｊ）ＲＧＢ ＬＥＤ５のグループから放出される青色光に対する緑色光の比が、およそ（１０〜１３）：（２〜３）から、ＲＧＢ ＬＥＤ５のグループから放出される１００％青色光までの範囲であり、光束がおよそ４５ｌｍから１５０ｌｍまでの範囲である、「ラッピングウォーター（打ち寄せる水）」照明モード。色が波状に変化して、波打つ海洋の環境の知覚をもたらす。
（ｋ）ウォームホワイトＬＥＤ３のグループから放出される白色光に対するＲＧＢ ＬＥＤ５のグループから放出される赤色光及び緑色光の比が、およそ（１０〜２０）：（５〜１０）：（３〜１０）から（１０〜２０）：（３〜８）：（３〜１０）までの範囲であり、光束がおよそ６０ｌｍから２２０ｌｍまでの範囲である、「ファイヤープレース（暖炉）」照明モード。波状に変化するウォームホワイト光の効果は、燃焼する炎の効果として知覚されるように意図されている。
（ｌ）ＲＧＢ ＬＥＤ５のグループから放出される青色光に対する赤色光の比が、（４０〜４０）：（２０〜２８）から（６５〜７０）：（１０〜１２）までの範囲であり、光束がおよそ６８ｌｍからおよそ８０ｌｍまでの範囲である「ロマンス」照明モード。これは、ロマンチックな環境をもたらす。
本発明の実施形態はまた、１つの安定した照明モードから別の安定した照明モードに切り替わるときに、各ＬＥＤの色彩特性及び輝度特性等の発光特性の徐々の変化をもたらすようにも構成される。これは、既存の照明装置によって提供される段階的に変化する遷移と比較してヒトの眼に快適な、１つの安定した照明モードから別の安定した照明モードへの平滑な遷移を提供するのに役立つ。
例として、ＲＧＢ ＬＥＤ５のクラスターからの赤色発光チャネル、緑色発光チャネル、及び青色発光チャネル、クールホワイトＬＥＤ３からのウォームホワイト発光チャネル、並びにウォームホワイトＬＥＤ４からのクールホワイト発光チャネルに関して、ＬＥＤ出力の５つのチャネルが提供される好ましい実施形態では、各ＬＥＤ出力チャネルの駆動電流は、関連する照明モードによって定義されるそれぞれのチャネルに対して必要な出力発光特性に達するために、連続して平滑に徐々に増減するように構成可能である。
これらの実施形態では、ＬＥＤ出力チャネルの平滑な連続した変化は、０．１秒から５．０秒の間の期間にわたって１つの安定した照明モードから別の安定した照明モードまでもたらされる。これらの実施形態では、各出力ＬＥＤチャネルは、同じ期間にわたって同時に徐々に変更されるが、異なる期間にわたって同時にではなく連続して各チャネル出力を徐々に変更することができることも可能である。結果としての効果が、ヒトの眼が知覚可能な瞬時の変化を最小限にする、より平滑な連続した全体的により快適なユーザー体験が提供される限り、切替え時間曲線は、線形モード又は他の任意の連続モードで構成することもできる。
照明特性を１つの安定した照明から別の安定した照明に増減させるようにＬＥＤ出力チャネルの駆動電流を徐々に変更するために、任意の数の適切な技法を採用することができる。例えば、これは、発光デバイスに印加される入力ＡＣ供給電圧の導通角を適切に変更することによって達成することができる。
照明モードの間の連続した平滑な徐々の変化は、比較的低輝度の照明モードから比較的強輝度の照明モードに瞬時に切り替える結果として通常典型的に発生する可能性があるグレア効果を軽減するとともに、ＬＥＤ出力チャネルを瞬時に調光するときの暗化効果を軽減するのに役立つ。この特徴はまた、混色及び輝度調光の用途の間に連続した平滑な遷移を提供するように、比較的容易に、５つより多いか又は少ないＬＥＤ出力チャネルを採用する代替実施形態にも適用することができる。
本発明の実施形態において有利に、小型の集積型発光ダイオード（ＬＥＤ）照明装置に関して、マイクロコントローラーは、第１の照明モードの照明特性から第２の照明モードの照明特性に平滑かつ連続して変化させるように、複数のＬＥＤチャネルの複数の照明特性（例えば、色彩特性、輝度等）を複数の方向に（すなわち、増大又は低減するように）同時に自動的にかつ徐々に変更するようにプログラムすることができる。対照的に、小型の集積型発光ダイオード（ＬＥＤ）照明装置に関して、こうした機能は、単一の照明素子のみに関して、任意の所与の時点で単一方向のみで（すなわち、明るくするか又は暗くする）、単一の照明特性（例えば、強度／輝度）のみの手動による変化に制限される傾向がある、既存の照明システムの照明調光器によっては提供されない。
本発明の代替実施形態では、ＭＣＰＣＢの代りに、他の熱伝導性ＬＥＤ実装プラットフォームを使用することができる。例えば、代りにセラミック基板を利用することができる。
当業者は、本明細書に記載した発明が、本発明の範囲から逸脱することなく、具体的に記載したもの以外の変形及び変更が可能であることを理解するであろう。当業者に明らかとなるこうした全ての変形及び変更は、広範に上述したように本発明の趣旨及び範囲内にあるものとみなされるべきである。本発明は、全てのこうした変形及び変更を含むように理解されるべきである。本発明はまた、本明細書において個々に又はまとめて言及するか又は示したステップ及び特徴の全てと、上記ステップ又は特徴のうちの任意の２つ以上のありとあらゆる組合せとを含む。
本明細書におけるいかなる従来技術に対する言及も、その従来技術が共通の一般知識の一部を形成するということを認めるものでもなく、又はいかなる形態でも示唆するものでもなく、かつそのように解釈されるべきではない。

Claims (20)

  1. 周辺領域及び相対的内側領域を有するＬＥＤ実装プラットフォームと、
    前記ＬＥＤ実装プラットフォームの前記周辺領域に隣接して実装された少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、並びに、前記ＬＥＤ実装プラットフォームの前記相対的内側領域に隣接して実装された少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤと、
    前記少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ、前記少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ及び前記少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光が通過可能に構成された拡散カバーと、を備え、
    前記少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ、前記少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ及び／又は前記少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の少なくとも１つの発光特性は、複数の照明モードをもたらすように入力制御信号に応じて選択的に変更されるように構成されている、照明装置。
  2. 前記少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤは、およそ４５００Ｋ〜７０００Ｋの範囲の相関色温度を表すように動作可能である、請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤは、およそ２２００Ｋ〜３５００Ｋの範囲の相関色温度を表すように動作可能である、請求項１又は２に記載の照明装置。
  4. 前記少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤは、実質的に前記ＬＥＤ実装プラットフォームの中心領域に隣接して実装されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
  5. 複数のクールホワイトＬＥＤ及び複数のウォームホワイトＬＥＤが、前記ＬＥＤ実装プラットフォームの前記周辺領域に隣接して実装され、複数のＲＧＢ ＬＥＤが、前記ＬＥＤ実装プラットフォームの前記相対的内側領域に隣接して実装されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
  6. 複数のクールホワイトＬＥＤ及び複数のウォームホワイトＬＥＤは、前記ＬＥＤ実装プラットフォームの前記周辺領域に実質的に環状形状で実装されている、請求項４又は５に記載の照明装置。
  7. 前記複数のクールホワイトＬＥＤ及び前記複数のウォームホワイトＬＥＤは、前記環状形状において交互の位置に実装されている、請求項６に記載の照明装置。
  8. 前記ＬＥＤ実装プラットフォームは、メタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）又はセラミック基板等の熱伝導性基板を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
  9. 前記照明装置から熱エネルギーを放散するように構成されたヒートシンクを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置。
  10. 前記ヒートシンクは、前記ＬＥＤ実装プラットフォームに熱的に結合されている、請求項９に記載の照明装置。
  11. 選択的に変更される前記少なくとも１つの発光特性は、
    （ａ）前記少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、前記少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は前記少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の色彩特性と、
    （ｂ）前記少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、前記少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は前記少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の相関色温度特性と、
    （ｃ）前記少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、前記少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は前記少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の輝度特性と、
    （ｄ）前記少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、前記少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は前記少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の色彩特性、相関温度特性及び／又は輝度特性の比率と、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の照明装置。
  12. 前記少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ、前記少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ及び／又は前記少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の前記少なくとも１つの発光特性を変更するために使用される前記入力制御信号を生成するように構成されたマイクロコントローラーを備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の照明装置。
  13. 前記マイクロコントローラーは、前記複数の照明モードの間で第１の照明モードから第２の照明モードに切り替えるために、前記少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、前記少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は前記少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤの前記少なくとも１つの発光特性を徐々に変更するように構成されている、請求項１２に記載の照明装置。
  14. 前記マイクロコントローラーは、およそ０．１秒〜５．０秒の範囲の期間にわたり、前記少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ、前記少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び／又は前記少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤの前記少なくとも１つの発光特性を徐々に変更するように構成されている、請求項１３に記載の照明装置。
  15. （i）ＬＥＤ実装プラットフォームの周辺領域に隣接して少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤを実装するステップと、
    （ii）前記ＬＥＤ実装プラットフォームの相対的内側領域に隣接して少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤを実装するステップと、
    （iii）前記少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ、前記少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ及び／又は前記少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光が通過するように構成された拡散カバーを準備するステップと、
    （iv）複数の照明モードをもたらすように、前記少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ、前記少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤ及び／又は前記少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤから放出される光の少なくとも１つの発光特性を制御可能に変更するステップと、を含む、照明方法。
  16. 第１の発光特性を出力する少なくとも第１の照明モードと、第２の発光特性を出力する第２の照明モードとの間で切替え可能に動作するように構成された少なくとも１つのＬＥＤを備え、
    前記ＬＥＤは、その出力を前記第１の発光特性から前記第２の発光特性に徐々に変更することにより、前記第１の照明モードと前記第２の照明モードとの間で動作を切り替えるように構成されている、照明装置。
  17. 第１の発光特性を出力する少なくとも第１の照明モードと、第２の発光特性を出力する第２の照明モードとの間で切替え可能に動作するように構成されている、少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤ、少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤを備え、
    前記少なくとも１つのＲＧＢ ＬＥＤ、前記少なくとも１つのウォームホワイトＬＥＤ及び前記少なくとも１つのクールホワイトＬＥＤは、それらの出力を前記第１の発光特性から前記第２の発光特性に徐々に変更することにより、前記第１の照明モードと前記第２の照明モードとの間で動作を切り替えるように構成されている、請求項１６に記載の照明装置。
  18. 前記少なくとも１つのＬＥＤは、およそ０．１秒〜５．０秒の範囲の期間にわたって、その出力を前記第１の発光特性から前記第２の発光特性に徐々に変更するように構成されている、請求項１６又は１７に記載の照明装置。
  19. 前記少なくとも１つの発光特性は、色彩特性又は輝度特性を含む、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の照明装置。
  20. 少なくとも１つのＬＥＤを有し、前記少なくとも１つのＬＥＤが、第１の発光特性を出力する少なくとも第１の照明モードと、第２の発光特性を出力する第２の照明モードとの間で切替え可能に動作するように構成される照明装置を使用して動作可能な方法であって、
    前記少なくとも１つのＬＥＤの出力を前記第１の照明特性から前記第２の照明特性に徐々に変更することにより、前記第１の照明モードと前記第２の照明モードとの間で前記少なくとも１つのＬＥＤの動作を切り替えるステップを含む、方法。
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