JP4785931B2 - 固体照明パネルを較正するシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、固体照明に関し、より詳細には、調整可能な個体照明パネルならびに固体照明パネルの光出力を調整するシステムおよび方法に関する。

固体照明アレイは、多くの照明用途に使用される。たとえば、固体照明デバイスのアレイを含む固体照明パネルは、直接照明源として、たとえば、建築照明および／またはアクセント照明において使用されてきた。固体照明デバイスは、たとえば、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むパッケージされた発光デバイスを含んでもよい。無機ＬＥＤは、通常、ｐ−ｎ接合部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、別のタイプの固体発光デバイスである。通常、固体発光デバイスは、発光層または発光領域における電子キャリア、すなわち、電子と正孔の再結合によって光を発生する。

固体照明パネルは、一般に、携帯型電子デバイスで使用されるＬＣＤ表示スクリーンなどの、小型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）表示スクリーン用のバックライトとして使用される。さらに、ＬＣＤテレビジョンディスプレイなどの大型ディスプレイ用のバックライトとしての固体照明パネルの使用における関心が高まってきた。

小型ＬＣＤスクリーンの場合、バックライトアセンブリは、通常、ＬＥＤによって放出される青色光の一部を黄色光に変換する波長変換蛍光体をコーティングされた青色発光ＬＥＤを含む白色ＬＥＤ照明デバイスを使用する。得られる光（青色光と黄色光の合成である）は、観察者にとって白色に見える場合がある。しかし、こうした機構によって生成される白色光は、白色に見える場合があるが、こうした光によって照明された物体は、光のスペクトルが制限されるため、自然な色を持つように見えない場合がある。たとえば、光は、可視スペクトルの赤色部分でほとんどエネルギーがない場合があるため、物体の赤色は、こうした光によって十分に照明されない場合がある。結果として、物体は、こうした光源の下で観察されると、不自然な色を持つように見える場合がある。

光源の色レンダリング指標（ｃｏｌｏｒ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｉｎｄｅｘ）は、光源が発生する光が、色の広い範囲を正確に照明する能力の客観的尺度である。色レンダリング指標は、単色光源の場合の本質的にゼロから、白熱光源の場合のほぼ１００までの範囲がある。蛍光ベース固体光源から発生した光は、比較的低い色レンダリング指標を有する場合がある。

大型バックライトおよび照明用途の場合、照明パネルによって照明された物体および／または表示スクリーンが、より自然に見えるように、色レンダリング指標が高い白色光を発生する照明源を設けることが望ましいことが多い。相応して、こうした照明源は、通常、赤、緑、および青発光デバイスを含む固体発光デバイスのアレイを含んでもよい。赤、緑、および青発光デバイスが、同時に電圧を印加されると、得られる合成光は、赤、緑、および青光源の相対強度に応じて、白色、またはほぼ白色に見える場合がある。「白色」と考えられる多くの異なる光の色相が存在する。たとえば、ナトリウム照明デバイスが発生する光などの一部の「白色」光は、色が黄ばんで見える場合があり、一方、一部の蛍光照明デバイスが発生する光などの他の「白色」光は、色が青ばんで見える場合がある。

特定の光源の色度は、光源の「色点（ｃｏｌｏｒ ｐｏｉｎｔ）」と呼ばれてもよい。白色光源の場合、色度は、光源の「白色点」と呼ばれてもよい。白色光源の白色点は、所与の温度に加熱された黒体放射体によって放出される光の色に相当する色度点の軌跡に沿って生じてもよい。相応して、白色点は、光源の相関色温度（ＣＣＴ）によって識別されることができ、光源の相関色温度は、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。白色光は、通常、約４０００Ｋ〜８０００ＫのＣＣＴを有する。ＣＣＴが４０００Ｋの白色光は、黄ばんだ色を有し、一方、ＣＣＴが８０００Ｋの白色光は、色が青ばむ。

大型ディスプレイおよび／または照明用途の場合、複数の固体照明タイルが、たとえば、２次元アレイで接続されて、大型照明パネルが形成されてもよい。しかし、残念ながら、発生する白色光の色相は、タイルごとに、かつ／または、照明デバイスごとに変わる可能性がある。こうした変動は、異なるＬＥＤからの発光強度の変動、および／または、照明デバイスにおけるかつ／またはタイル上でのＬＥＤの設置の変動を含む、いくつかの因子に起因する場合がある。相応して、タイルごとに白色光の一貫した色相を生成するマルチタイル表示パネルを構築するために、多数のタイルが発生する光の、色相と彩度または色度を測定すること、およびマルチタイルディスプレイで使用するために、比較的接近した色度を有するタイルのサブセットを選択することが望ましい場合がある。これは、製造プロセスについて、収率の減少および／または在庫コストの増加をもたらす可能性がある。

さらに、最初に製造されたときに、固体ディスプレイ／照明タイルが、一貫した所望の光の色相を持っていても、タイル内の固体デバイスの色相および／または明度は、経時的にかつ／または温度変動の結果として、不均一に変わる可能性があり、それにより、パネルの全体の色点が、経時的に変わる可能性がある、かつ／または、パネルにわたって色の不均一が生じる可能性がある。さらに、所望の色相および／または明度レベルを提供するために、表示パネルの光出力特性を変えたいと思う場合がある。

米国仮特許出願第＿号

本発明の一部の実施形態による照明パネルシステムは、少なくとも、第１の主波長の光を放出するように構成された固体照明デバイスの第１ストリングおよび第１の主波長とは異なる第２の主波長の光を放出するように構成された固体照明デバイスの第２ストリングを含む照明パネルを含み、電流供給回路は、制御信号を受け取ると第１ストリングにオン状態駆動電流を供給するように構成される。光センサは、第１ストリング内の少なくとも１つの固体照明デバイスから光を受け取るように配置され、制御システムは、光センサからの出力信号を受け取り、光センサの出力信号に応答して制御信号を調整し、それにより、電流供給回路によって第１ストリングに供給される平均電流を調整するように構成され、それにより、光センサ、制御システム、および電流供給回路は、照明パネルのためのフィードバックループを形成する。

本発明の一部のさらなる実施形態による照明パネルシステムは、少なくとも、第１の主波長の光を放出するように構成された固体照明デバイスの第１ストリングおよび第１の主波長とは異なる第２の主波長の光を放出するように構成された固体照明デバイスの第２ストリングを含む照明パネルを含み、第１電流供給回路は、第１制御信号を受け取ると第１ストリングにオン状態駆動電流を供給するように構成され、第２電流供給回路は、第２制御信号を受け取ると第２ストリングにオン状態駆動電流を供給するように構成され、光センサは、第１ストリングの少なくとも１つの固体照明デバイスおよび第２ストリングの少なくとも１つの固体照明デバイスから光を受け取るように配置される。
第１制御信号のパルスの前縁は、第２制御信号のパルスの前縁とは異なる時点で生じる可能性がある。たとえば、第１制御信号のパルスの前縁は、第２制御信号のパルスの前縁から、一定遅延または可変遅延だけ遅延する可能性がある。可変遅延は、ランダム的であるか、カオス的であるか、または、スイープ関数、テーブル、または他の技法によって決定される遅延間隔の範囲内で変わることができ、かつ／または、第１制御信号および／または第２制御信号のパルス幅に依存することができる。照明パネルの外部力率は、第１制御信号と第２制御信号のパルスの前縁が実質的に同じ瞬間に生じる場合よりも平衡する可能性がある。さらに、第１および第２のストリングの合成ＥＭＩ／ＲＦＩエミッションは、第１制御信号と第２制御信号のパルスの前縁が実質的に同じ瞬間に生じる場合よりも小さい振幅を１つまたは複数の周波数において有する可能性がある。

制御システムは、光センサからの出力信号を受け取り、光センサの出力信号に応答して第１制御信号および／または第２制御信号を調整し、それにより、第１電流供給回路によって第１ストリングに供給される平均電流を調整し、かつ／または、第２電流供給回路によって第２ストリングに供給される平均電流を調整するように構成される。光センサ、制御システム、ならびに第１および第２の電流供給回路は、照明パネルのためのフィードバックループを形成する。第１および第２の制御信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含んでもよく、制御システムは、第１および／または第２の制御信号のデューティサイクルを変えることによって、第１および／または第２のストリングに供給される平均電流を制御するように構成されてもよい。

本発明の一部の実施形態は、１７”より大きい対角サイズを有する可視エリアを有するＬＣＤディスプレイ用のＬＣＤバックライトを提供する。このＬＣＤバックライトは、ＬＣＤディスプレイの表示面に実質的に平行であってよい２次元表面に配置された赤、緑、および青発光ＬＥＤの複数のストリングを含む。特定の実施形態では、２次元表面に配置された赤、緑、および青発光ＬＥＤの複数のストリングを包含する境界は、ＬＣＤディスプレイの可視エリアの約３０％より大きなエリアを有する。ＬＥＤによって消費される平均電力は、２次元表面の境界にわたって、約０．３ワット／平方インチ（０．０４６５ワット／ｃｍ²）より小さくてもよく、最大明度調整時のＬＣＤバックライトの平均輝度は、４０００Ｋ〜８０００Ｋの相関色温度を有する少なくとも１つの白色点に設定されると、２２℃周囲温度において２００Ｎｉｔより大きくてもよいが、より好ましくは、約２５０Ｎｉｔ以上より大きい。

本発明のさらなる実施形態によるＬＣＤバックライトシステムは、複数のタイルを備える照明パネルを含み、複数のタイルはそれぞれ、基板上にＲＧＢクラスタで配置された複数の赤、緑、および青ＬＥＤチップをその上に有する。照明パネル内のＬＥＤチップは、複数の赤、緑、および青ＬＥＤストリングに電気接続される。照明パネルは、それぞれが、対応する制御信号に応答して異なるＬＥＤストリングに電圧を印加するように構成された複数の定電流源を含む。最大明度調整時の照明パネルの平均輝度は、４０００Ｋ〜８０００Ｋの相関色温度を有する白色点に設定されると、２２℃周囲温度において２００Ｎｉｔより大きくてもよいが、より好ましくは、約２５０Ｎｉｔ以上より大きい。

本発明の一部の実施形態によれば、それぞれ、第１および第２の主波長を有する光を放出するように構成された固体照明デバイスの第１および第２のストリングを含む照明パネルを動作させる方法が提供される。これらの方法は、あるパルス反復レートで第１パルス幅を有するパルス駆動式第１駆動電流を第１ストリングに供給すること、そのパルス反復レートで第２パルス幅を有するパルス駆動式第２駆動電流を第２ストリングに供給すること、照明パネルからの光出力を検知すること、および検知された光出力に応答して第１パルス幅を調整することを含む。

本発明の一部の実施形態によれば、照明パネルシステムは、複数のバーアセンブリを含む照明パネルと、複数のバーアセンブリのそれぞれの中の、少なくとも、第１の主波長の光を放出するように構成された固体照明デバイスの第１ストリングおよび第１の主波長とは異なる第２の主波長の光を放出するように構成された固体照明デバイスの第２ストリングと、複数の制御信号のそれぞれ１つの制御信号を受け取ることに応答して、対応するストリングにオン状態駆動電流を供給するように構成された複数の電流供給回路とを含む。フォトダイオード、フォトトランジスタ、電荷結合素子（ＣＣＤ）、ＣＭＯＳ光センサなどの１つまたは複数の光センサは、対応するバーアセンブリの第１および第２ストリングから光を受け取るように配置される。特定の実施形態では、１つまたは複数の光センサは、１つまたは複数のスペクトル選択性フィルタと組み合わせて使用されて、赤、緑、または青などの特定の色に対するセンサの感度を高める。制御システムは、光センサからの出力信号を受け取り、光センサの出力信号に応答して制御信号を調整し、それにより、電流供給回路によってストリングに供給される平均電流を調整するように構成される。

本発明のさらなる実施形態による照明パネルシステムは、複数のバーアセンブリを含む照明パネルと、複数のバーアセンブリのそれぞれの中の、少なくとも、第１の主波長の光を放出するように構成された固体照明デバイスの第１ストリングおよび第１の主波長とは異なる第２の主波長の光を放出するように構成された固体照明デバイスの第２ストリングと、複数の制御信号のそれぞれ１つの制御信号を受け取ることに応答して、対応するストリングにオン状態駆動電流を供給するように構成された複数の電流供給回路とを含む。光センサは、バーアセンブリのそれぞれから光を受け取るように配置され、制御システムは、光センサからの出力信号を受け取り、光センサの出力信号に応答して前記制御信号を調整し、それにより、電流供給回路によってストリングに供給される平均電流を調整するように構成される。

本発明の一部の実施形態は、複数のセグメントを含む照明パネルであって、前記セグメントはそれぞれ、前記セグメントに印加されたパルス幅変調された制御信号に応答して第１色光および第２色光を放出するように構成される照明パネルを較正する方法を提供する。これらの方法は、それぞれの色について、デューティサイクルで、それぞれのセグメントの輝度を測定すること、およびそれぞれの色の全体輝度を照明パネルの全体輝度で割った比を含む公称輝度比を計算することを含む。それぞれのセグメントについて、各セグメントの色の全体輝度と各セグメントの全体輝度との比を含む、それぞれの色についての輝度比が計算される。公称輝度比からの輝度比の変動は、それぞれのセグメントおよびそれぞれの色について決定され、公称輝度比からの輝度比の少なくとも１つの変動が閾値を超えることに応答して、少なくとも１つのセグメントの少なくとも１つの色のデューティサイクルが調整されて、公称輝度比からの輝度比の少なくとも１つの変動を減少させる。

本発明の一部の実施形態は、複数のセグメントを含む照明パネルであって、前記セグメントはそれぞれ、それぞれのデューティサイクルを有するパルス幅変調制御信号に応答して第１色光および第２色光を放出するように構成される照明パネルを較正する方法を提供する。これらの方法は、照明パネルについて、平均セグメント輝度を決定すること、平均セグメント輝度に対するそれぞれのセグメントの輝度変動を決定すること、それぞれのセグメントの輝度変動を閾値と比較すること、およびあるセグメントの輝度変動が閾値を超えることに応答して、少なくとも１つのセグメントの少なくとも１つの色のデューティサイクルを調整することであって、それにより、輝度変動を減少させる、調整することを含む。

本発明のさらなる実施形態による照明パネルを較正する方法は、複数のストリングのうちの１つのストリングに選択的に電圧を印加すること、電圧を印加されたストリングによって放出される光の主波長を測定すること、電圧を印加されたストリングによって放出される光の主波長を所望の主波長と比較すること、および電圧を印加されたストリングについて、パルス幅変調制御信号のオン状態電流レベルを調整することであって、それにより、所望の主波長に対する、電圧を印加されたストリングによって放出される主波長の差を減少させる、調整することを含む。

本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、また、本出願に組み込まれかつ本出願の一部を構成する添付の図面は、本発明の特定の（１つまたは複数の）実施形態を示す。

本発明の実施形態は、ここで、本発明の実施形態が示される添付の図面を参照して以降でより完全に述べられるであろう。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書で述べる実施形態に限定されるものと考えられるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が、詳細でかつ完全であるように、また、当業者に本発明の範囲を完全に伝えるために設けられる。同じ数字は、全体を通して同じ要素を指す。

第１、第２などの用語は、種々の要素を述べるために、本明細書で使用されてもよいが、これらの要素は、これらの用語によって制限されるべきでない。これらの用語は、１つの要素と別の要素を区別するために使用されるだけである。たとえば、第１要素は、第２要素と呼ばれることができ、同様に、本発明の範囲から逸脱することなく、第２要素は、第１要素と呼ばれることができる。本明細書で使用されるように、「および／または」という用語は、列挙する関連アイテムの１つまたは複数の任意のまた全ての組合せを含む。

層、領域、基板などの要素が、別の要素の「上（ｏｎ）」にある、または、「上に（ｏｎｔｏ）」延びるとして言及されるとき、その要素は、他の要素の真上にあるか、または、真上に延びることができる、あるいは、介在する要素が存在してもよいことが理解されるであろう。対照的に、要素が、別の要素の「真上（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」にある、または、「真上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎｔｏ）」延びるとして言及されるとき、介在する要素は存在しない。要素が、別の要素に「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、または、「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」として言及されるとき、その要素は、他の要素に直接に接続されるか、または、結合されることができる、あるいは、介在要素が存在する場合があることも理解されるであろう。対照的に、要素が、別の要素に「直接接続される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、または、「直接結合される（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）」として言及されるとき、介在する要素は存在しない。

「下の（ｂｅｌｏｗ）」または「上の（ａｂｏｖｅ）」または「上方の（ｕｐｐｅｒ）」または「下方の（ｌｏｗｅｒ）」または「水平の（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」または「垂直の（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」などの相対的な用語は、図に示すように、１つの要素、層、または領域の、別の要素、層、または領域に対する関係を述べるために本明細書で使用される場合がある。これらの用語は、図に示す配置に加えて、デバイスの異なる配置を包含することを意図されることが理解されるであろう。

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を述べるだけのためのものであり、本発明を制限することを意図しない。本明細書で使用されるように、単数形態「ある（ａ）」、「ある（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈が別途明確に指示しなければ、複数の形態を含むことも意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、および／または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用されると、述べる特徴、整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）、ステップ、動作、要素、および／またはコンポーネントの存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、および／または、その群の存在または追加を排除しないことがさらに理解されるであろう。

別途規定されない限り、本明細書で使用される（技術用語および科学用語を含む）全ての用語は、本発明が属する、技術分野の専門家によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で使用される用語は、本明細書および関連技術分野におけるその意味に整合する意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書で明示的に規定されない限り、理想化された意味、または、あまりに形式的な意味で解釈されないことがさらに理解されるであろう。

本発明は、本発明の実施形態による方法、システム、およびコンピュータプログラム製品のフローチャートおよび／またはブロック図を参照して以下で述べられる。フローチャートおよび／またはブロック図内の一部のブロック、ならびに、フローチャートおよび／またはブロック図内の一部のブロックの組合せは、コンピュータプログラム命令によって実施できることが理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、フローチャートおよび／またはブロック図の１つまたは複数のブロックで指定される機能／作業を実施する手段を生成するようなマシンを生成するなどのために、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ステートマシン、プログラム可能ロジックコントローラ（ＰＬＣ）または他の処理回路、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、あるいは、他のプログラム可能データ処理装置内に記憶されるか、または、実装されてもよい。

これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ読み取り可能メモリに記憶されてもよく、特定の方法で機能するようにコンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置に指示することができ、それにより、コンピュータ読み取り可能メモリに記憶された命令は、フローチャートおよび／またはブロック図の１つまたは複数のブロックで指定される機能／作業を実施する命令手段を含む製造物品を生成する。

コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置上にロードされて、一連の動作ステップが、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置上で実施されるようにし、それにより、コンピュータまたは他のプログラム可能処理装置上で実行される命令が、フローチャートおよび／またはブロック図の１つまたは複数のブロックで指定される機能／作業を実施するステップを提供するようなコンピュータ実施式プロセスが生成されてもよい。ブロックに示す機能／作業は、動作図で示す順序とは異なって生じる場合があることが理解される。たとえば、連続して示す２つのブロックは、実際には、実質的に同時に実行されてもよく、または、ブロックは、関係する機能／作業に応じて、時には逆順で実行されてもよい。図の一部は、主要な通信方向を示すための、通信経路上の矢印を含むが、通信は、示した矢印に対して反対方向に生じてもよいことが理解される。

ここで図１を参照すると、固体照明タイル１０は、規則的なかつ／または不規則的な２次元アレイで配置された、いくつかの個体照明要素１２を上に含む。タイル１０は、たとえば、１つまたは複数の回路要素がその上に搭載されてもよいプリント回路板（ＰＣＢ）を含んでもよい。特に、タイル１０は、パターン化された金属トレース（図示せず）がその上に形成されてもよいポリマ皮膜を上に有する、金属コアを含む金属コアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ）を含んでもよい。ＭＣＰＣＢ材料およびそれと同様な材料は、たとえば、Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ Ｃｏｍｐａｎｙから商業的に入手可能である。ＰＣＢは、さらに、サーマルビアを有するヘビークラッド（４オンス以上の銅）および／または従来のＦＲ−４ ＰＣＢ材料を含んでもよい。ＭＣＰＣＢ材料は、従来のＰＣＢ材料と比較して、改善された熱性能を提供する場合がある。しかし、ＭＣＰＣＢ材料はまた、金属コアを含まない場合がある従来のＰＣＢ材料より重い場合がある。

図１に示す実施形態では、照明要素１２は、１クラスタ当たり４つの固体発光デバイスのマルチチップクラスタである。タイル１０において、４つの発光要素１２は、第１経路２０に直列に配置され、一方、４つの発光要素１２は、第２経路２１に直列に配置される。第１経路２０の発光要素１２は、タイル１０の第１端に配置された４つのアノード接点のセット２２、およびタイル１０の第２端に配置された４つのカソード接点のセット２４に、たとえばプリント回路によって接続される。第２経路２１の照明要素１２は、タイル１０の第２端に配置された４つのアノード接点のセット２６、およびタイル１０の第１端に配置された４つのカソード接点のセット２８に接続される。

固体照明要素１２は、たとえば、有機および／または無機発光デバイスを含んでもよい。大電力照明用途用の固体照明要素１２’の一例が、図２に示されている。固体照明要素１２’は、複数のＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄがその上に搭載されるキャリア基板１３を含むパッケージされた離散的電子コンポーネントを備えてもよい。他の実施形態では、１つまたは複数の固体照明要素１２は、タイル１０の表面上の電気トレース上に直接搭載されたＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄを備えてもよく、マルチチップモジュールまたはチップオンボードアセンブリを形成する。適したタイルは、２００５年１２月９日に出願された「ＳＯＬＩＤ ＳＴＡＥ ＢＡＣＫＬＩＧＨＴＩＮＧ ＵＮＩＴ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」という名称の同一譲受人に譲渡された特許文献１（代理人書類番号５３０８−６３４ＰＲ）に開示される。

ＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄは、少なくとも、赤ＬＥＤ１６Ａ、緑ＬＥＤ１６Ｂ、および青ＬＥＤ１６Ｃを含んでもよい。青および／または緑ＬＥＤは、本発明の譲受人であるＣｒｅｅ，Ｉｎｃ．から入手可能なＩｎＧａＮベース青および／または緑ＬＥＤチップであってよい。赤ＬＥＤは、たとえば、Ｅｐｉｓｔａｒ、Ｏｓｒａｍなどから入手可能なＡｌＩｎＧａＰ ＬＥＤチップであってよい。照明デバイス１２は、より多くの緑色光を利用可能にするために、さらなる緑ＬＥＤ１６Ｄを含んでもよい。

一部の実施形態では、ＬＥＤ１６は、約９００μｍ以上の縁部長を有する正方形または長方形周縁を有してもよい（すなわち、いわゆる「電力チップ（ｐｏｗｅｒ ｃｈｉｐ）」）。しかし、他の実施形態では、ＬＥＤチップ１６は、５００μｍ以下の縁部長を有してもよい（すなわち、いわゆる「小型チップ（ｓｍａｌｌ ｃｈｉｐ）」）。特に、小型ＬＥＤチップは、電力チップに比べて電気変換効率がより良好な状態で動作する場合がある。たとえば、５００ミクロン未満と２６０ミクロン程度の最大縁部寸法を有する緑ＬＥＤチップは、一般に、９００ミクロンチップに比べて、電気変換効率が高く、通常、消費電力１ワットについて５５ルーメンの光束と、消費電力１ワットについて９０ルーメン程度の光束を生成することがわかっている。

図２にさらに示すように、ＬＥＤ１６Ａ〜１６Ｄは、封止材１４で覆われてもよく、封止材１４は、透明であってよく、かつ／または、光散乱粒子、蛍光体、および／または、所望の発光パターン、発光色、および／または発光強度を達成する他の要素を含んでもよい。図２には示さないが、照明デバイス１２は、さらに、ＬＥＤ１６Ａ〜１６Ｄを囲む反射体カップ、ＬＥＤ１６Ａ〜１６Ｄの上に搭載されたレンズ、照明デバイスから熱を取り除く１つまたは複数のヒートシンク、静電放電防止チップ、および／または他の要素を含んでもよい。

タイル１０内の照明要素１２のＬＥＤチップ１６Ａ〜１６Ｄは、図３の略回路図に示すように電気的に相互接続されてもよい。図３に示すように、ＬＥＤは、第１経路２０内の青ＬＥＤ１６Ａが、直列に接続されて、ストリング２０Ａを形成するように相互接続されてもよい。同様に、第１経路２０内の第１緑ＬＥＤ１６Ｂが、直列に配置されて、ストリング２０Ｂが形成されてもよく、一方、第２緑ＬＥＤ１６Ｄが、直列に配置されて、別個のストリング２０Ｄが形成されてもよい。赤ＬＥＤ１６Ｃが、直列に配置されて、ストリング２０Ｃが形成されてもよい。それぞれのストリング２０Ａ〜２０Ｄは、それぞれ、タイル１０の第１端に配置されたアノード接点２２Ａ〜２２Ｄ、およびタイル１０の第２端に配置されたカソード接点２４Ａ〜２４Ｄに接続されてもよい。

ストリング２０Ａ〜２０Ｄは、第１経路２０または第２経路２１内の対応するＬＥＤの全てまたはそれ以下を含んでもよい。たとえば、ストリング２０Ａは、第１経路２０内の照明要素１２の全てから青ＬＥＤの全てを含んでもよい。あるいは、ストリング２０Ａは、第１経路２０内の対応するＬＥＤのサブセットだけを含んでもよい。相応して、第１経路２０は、タイル１０上で並列に配置された４つの直列ストリング２０Ａ〜２０Ｄを含んでもよい。

タイル１０上の第２経路２１は、並列に配置された４つの直列ストリング２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを含んでもよい。ストリング２１Ａ〜２１Ｄは、それぞれ、タイル１０の第２端に配置されたアノード接点２６Ａ〜２６Ｄ、およびタイル１０の第１端に配置されたカソード接点２８Ａ〜２８Ｄに接続される。

図１〜３に示す実施形態は、照明デバイス１２について４つのＬＥＤチップ１６を含み、これらの４つのＬＥＤチップ１６は、経路２０、２１について少なくとも４つのＬＥＤのストリング１６を形成するように電気接続されるが、４つより多いか、かつ／または、少ないＬＥＤチップ１６が照明デバイス１２について設けられてもよく、４つより多いか、かつ／または、少ないＬＥＤストリングが、タイル１０上の経路２０、２１について設けられてもよいことが理解されるであろう。たとえば、照明デバイス１２は、１つだけの緑ＬＥＤチップ１６Ｂを含んでもよく、その場合、ＬＥＤは、経路２０，２１について３つのストリングを形成するように接続されてもよい。同様に、一部の実施形態では、照明デバイス１２内の２つの緑ＬＥＤチップは、互いに直列に接続されてもよく、その場合、経路２０、２２について緑ＬＥＤチップの単一ストリングが存在するだけでもよい。さらに、タイル１０は、複数の経路２０、２１の代わりに、単一経路２０だけを含んでもよく、かつ／または、３つ以上の経路２０、２１が、単一タイル１０上に設けられてもよい。

複数のタイル１０は、組み立てられて、図４Ａに示すように、より大きな照明バーアセンブリ３０に形成される。図４Ａに示すように、バーアセンブリ３０は、端と端を接続した２つ以上のタイル１０、１０’、１０”を含んでもよい。相応して、図３および４を参照すると、それぞれ、最も左のタイル１０の第１経路２０のカソード接点２４は、中心タイル１０’の第１経路２０のアノード接点２２に電気接続されてもよく、中心タイル１０’の第１経路２０のカソード接点２４は、最も右のタイル１０”の第１経路２０のアノード接点２２に電気接続されてもよい。同様に、それぞれ、最も左のタイル１０の第２経路２１のアノード接点２６は、中心タイル１０’の第２経路２１のカソード接点２８に電気接続されてもよく、中心タイル１０’の第２経路２１のアノード接点２６は、最も右のタイル１０”の第２経路２１のカソード接点２８に電気接続されてもよい。

さらに、最も右のタイル１０”の第１経路２０のカソード接点２４は、ループバックコネクタ３５によって、最も右のタイル１０”の第２経路２１のアノード接点２６に電気接続されてもよい。たとえば、ループバックコネクタ３５は、最も右のタイル１０”の第１経路２０の青ＬＥＤチップ１６Ａのストリング２０Ａのカソード２４Ａを、最も右のタイル１０”の第２経路２１の青ＬＥＤチップのストリング２１Ａのアノード２６Ａに電気接続させてもよい。こうして、第１経路２０のストリング２０Ａは、ループバックコネクタ３５の導体３５Ａによって、第２経路２１のストリング２１Ａに直列に接続されて、青ＬＥＤチップ１６の単一ストリング２３Ａが形成されてもよい。タイル１０、１０’、１０”の経路２０、２１の他のストリングは、同様に接続されてもよい。

ループバックコネクタ３５は、エッジコネクタ、可撓性配線板、または任意の他の適したコネクタを含んでもよい。さらに、ループコネクタは、タイル１０上に／内に形成された印刷されたトレースを含んでもよい。

図４Ａに示すバーアセンブリ３０は、タイル１０の１次元アレイであるが、他の構成が可能である。たとえば、タイル１０は、タイル１０が全て同じ平面内に位置する（ｌｏｃａｔｅ）２次元アレイで、または、タイル１０が全て同じ平面内に配置されるわけではない３次元構成で接続されることができる。さらに、タイル１０は、長方形または四角形である必要はなく、たとえば、六角形、三角形、または同様なものであることができる。

図４Ｂを参照すると、一部の実施形態では、複数のバーアセンブリ３０は、たとえば、ＬＣＤディスプレイ用のバックライトユニット（ＢＬＵ）として使用されてもよい、照明パネル４０を形成するために組合されてもよい。図４Ｂに示すように、照明パネル４０は、４つのバーアセンブリ３０を含んでもよく、バーアセンブリ３０はそれぞれ、６つのタイル１０を含む。それぞれのバーアセンブリ３０の最も右のタイル１０は、ループバックコネクタ３５を含む。相応して、それぞれのバーアセンブリ３０は、ＬＥＤの４つのストリング２３（すなわち、１つは赤、２つが緑、１つが青）を含んでもよい。

一部の実施形態では、バーアセンブリ３０は、４つのＬＥＤストリング２３（すなわち、１つは赤、２つが緑、１つが青）を含んでもよい。そのため、９つのバーアセンブリを含む照明パネル４０は、３６の別個のＬＥＤストリングを有してもよい。さらに、それぞれ、８つの固体照明要素１２を有する６つのタイル１０を含むバーアセンブリ３０では、ＬＥＤストリング２３は、直列に接続された４８のＬＥＤを含んでもよい。

いくつかのタイプのＬＥＤ、特に、青および／または緑ＬＥＤの場合、２０ｍＡの標準駆動電流において、順方向電圧（Ｖｆ）は、チップごとに、公称値から＋／−０．７５Ｖ程度だけ変わってもよい。典型的な青または緑ＬＥＤは、３．２ボルトのＶｆを有してもよい。そのため、こうしたチップの順方向電圧は、２５％程度だけ変わってもよい。４８のＬＥＤを収容するＬＥＤストリングの場合、２０ｍＡでストリングを動作させるのに必要とされる全体Ｖｆは、＋／−３６Ｖ程度だけ変わってもよい。

相応して、バーアセンブリ内のＬＥＤの特定の特性に応じて、１つの照明バーアセンブリのストリング（たとえば、青ストリング）は、別のバーアセンブリの対応するストリングと比較して、かなり異なる動作電力を必要とする場合がある。これらの変動は、複数のタイル１０および／またはバーアセンブリ３０を含む照明パネルの色および／または明度の均一性にかなり影響を及ぼす可能性があり、したがって、こうしたＶｆの変動は、タイルごとに、かつ／または、バーごとに、明度および／または色相の変動をもたらす可能性がある。たとえば、ストリングごとの電流差は、ストリングによる光束、ピーク波長、および／または主波長出力の大きな差をもたらす可能性がある。ほぼ５％以上のＬＥＤ駆動電流の変動は、ストリングごとの、かつ／または、タイルごとの光出力の許容できない変動をもたらす可能性がある。こうした変動は、照明パネルの全体の色域または表示可能な色の範囲に著しく影響を及ぼす可能性がある。

さらに、ＬＥＤチップの光出力特性は、その動作寿命中に変わる可能性がある。たとえば、ＬＥＤによる光出力は、経時的に、かつ／または、周囲温度と共に変わる可能性がある。

照明パネルについて、一貫した制御可能な光出力特性を提供するために、本発明の一部の実施形態は、ＬＥＤチップの２つ以上の直列ストリングを有する照明パネルを提供する。ＬＥＤチップのストリングのそれぞれについて、独立した電流制御回路が設けられる。さらに、ストリングのそれぞれに対する電流は、たとえば、パルス幅変調（ＰＷＭ）および／またはパルス周波数変調（ＰＦＭ）によって個々に制御されてもよい。ＰＷＭ方式における特定のストリングに印加されるパルス幅（または、ＰＦＭ方式におけるパルス周波数）は、たとえば、ユーザ入力および／またはセンサ入力に基づいて動作中に変更されてもよい予め記憶されたパルス幅（周波数）値に基づいてもよい。

相応して、図５を参照すると、照明パネルシステム２００が示される。照明パネルシステム２００（ＬＣＤ表示パネル用のバックライトであってよい）は、照明パネル４０を含む。照明パネル４０は、たとえば、複数のバーアセンブリ３０を含んでもよく、複数のバーアセンブリ３０は、上述したように、複数のタイル１０を含んでもよい。しかし、本発明の実施形態は、他の構成で形成された照明パネルと一緒に使用されてもよいことが理解されるであろう。たとえば、本発明の一部の実施形態は、単一の大面積タイルを含む固体バックライトパネルと共に使用されてもよい。

しかし、特定の実施形態では、照明パネル４０は、複数のバーアセンブリ３０を含んでもよく、バーアセンブリ３０はそれぞれ、同じ主波長をそれぞれ有するＬＥＤの４つの独立したストリング２３のアノードおよびカソードに対応する４つのカソードコネクタおよび４つのアノードコネクタを有してもよい。たとえば、それぞれのバーアセンブリ２３は、赤ストリング２３Ａ、２つの緑ストリング２３Ｂ、２３Ｄ、ならびに、青ストリング２３Ｃを有し、それぞれが、バーアセンブリ３０の１つの側面上に、対応する対のアノード／カソード接点を有する。特定の実施形態では、照明パネル４０は、９つのバーアセンブリ３０を含んでもよい。そのため、照明パネル４０は、３６の別個のＬＥＤストリングを含んでもよい。

電流ドライバ２２０は、照明パネル４０のＬＥＤストリング２３のそれぞれについて独立した電流制御を提供する。たとえば、電流ドライバ２２０は、照明パネル４０内の３６の別個のＬＥＤストリングについて独立した電流制御を提供してもよい。電流ドライバ２２０は、コントローラ２３０の制御の下で照明パネル４０の３６の別個のＬＥＤストリングのそれぞれについて定電流源を提供してもよい。一部の実施形態では、コントローラ２３０は、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．からのＰＩＣ１８Ｆ８７２２などの８ビットマイクロコントローラを使用して実施されてもよく、３６のＬＥＤストリング２３用のドライバ２２０内で３６の別個の電流供給ブロックのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を提供するようにプログラムされてもよい。

３６のＬＥＤストリングのそれぞれについてのパルス幅情報は、コントローラ２３０によって色管理ユニット２６０から得られてもよく、色管理ユニット２６０は、一部の実施形態では、Ａｇｉｌｅｎｔ ＨＤＪＤ−Ｊ８２２−ＳＣＲ００色管理コントローラなどの色管理コントローラを含む。

色管理ユニット２６０は、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）通信リンク２３５を通してコントローラ２３０に接続されてもよい。色管理ユニット２６０は、Ｉ２Ｃ通信リンク２３５上でスレーブデバイスとして構成されてもよく、一方、コントローラ２３０は、リンク２３５上でマスタデバイスとして構成されてもよい。Ｉ２Ｃ通信リンクは、集積回路デバイス間の通信用の低速信号伝送プロトコルを提供する。コントローラ２３０、色管理ユニット２６０、および通信リンク２３５は、一緒になって照明パネル４０からの光出力を制御するように構成されたフィードバック制御システムを形成してもよい。レジスタＲ１〜Ｒ９などは、コントローラ２３０内の内部レジスタに相当してもよい、かつ／または、コントローラ２３０によってアクセス可能なメモリデバイス（図示せず）内のメモリロケーションに相当してもよい。

コントローラ２３０は、それぞれのＬＥＤストリング２３、すなわち、３６のＬＥＤストリング２３を有する照明ユニット用の、レジスタ、たとえば、レジスタＲ１〜Ｒ９、Ｇ１Ａ〜Ｇ９Ａ、Ｂ１〜Ｂ９、Ｇ１Ｂ〜Ｇ９Ｂを含んでもよく、色管理ユニット２６０は、少なくとも３６のレジスタを含んでもよい。レジスタはそれぞれ、ＬＥＤストリング２３のうちの１つのＬＥＤストリングについてのパルス幅情報を記憶するように構成される。レジスタの初期値は、初期化／較正プロセスによって決定されてもよい。しかし、レジスタ値は、ユーザ入力２５０および／または照明パネル４０に結合した１つまたは複数のセンサ２４０からの入力に基づいて徐々に適応的に変えられてもよい。

センサ２４０は、たとえば、温度センサ２４０Ａ、１つまたは複数の光センサ２４０Ｂ、および／または、１つまたは複数の他のセンサ２４０Ｃを含んでもよい。特定の実施形態では、照明パネル４０は、照明パネル内でそれぞれのバーアセンブリ３０について１つの光センサ２４０Ｂを含んでもよい。しかし、他の実施形態では、１つの光センサ２４０Ｂは、照明パネル内のそれぞれのＬＥＤストリング３０について設けられることができる。他の実施形態では、照明パネル４０内のそれぞれのタイル１０は、１つまたは複数の光センサ２４０Ｂを含んでもよい。

一部の実施形態では、光センサ２４０Ｂは、異なる主波長を有する光に優先的に応答するように構成された光感応性領域を含んでもよい。そのため、異なるＬＥＤストリング２３、たとえば、赤ＬＥＤストリング２３Ａおよび青ＬＥＤストリング２３Ｃによって生成される光の波長は、光センサ２４０Ｂからの別個の出力を生成してもよい。一部の実施形態では、光センサ２４０Ｂは、可視スペクトルの赤、緑、および青部分に主波長を有する光を独立に検知するように構成されてもよい。光センサ２４０Ｂは、フォトダイオードなどの１つまたは複数の光感応性デバイスを含んでもよい。光センサ２４０Ｂは、たとえば、Ａｇｉｌｅｎｔ ＨＤＪＤ−Ｓ８３１−ＱＴ３３３ ３色光センサを含んでもよい。

光センサ２４０Ｂからのセンサ出力は、色管理ユニット２６０に提供されてもよく、色管理ユニット２６０は、そのような出力をサンプリングし、サンプリングされた値をコントローラ２３０に提供し、それにより、ストリングごとに光出力の変動を補正するために、対応するＬＥＤストリング２３についてのレジスタ値を調整するように構成されてもよい。一部の実施形態では、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）が、１つまたは複数の光センサ２４０Ｂと共にそれぞれのタイル１０上に設けられて、センサデータが色管理ユニット２６０に提供される前に、センサデータを前処理してもよい。さらに、一部の実施形態では、センサ出力および／またはＡＳＩＣ出力は、コントローラ２３０によって直接サンプリングされてもよい。

光センサ２４０Ｂは、代表的なサンプルデータを取得する（ｏｂｔａｉｎ）ために、照明パネル４０内の種々のロケーションに配置されてもよい。別法として、かつ／または、付加的に、光ファイバなどの光ガイドは、所望のロケーションから光を収集するために、照明パネル４０内に設けられてもよい。その場合、光センサ２４０Ｂは、照明パネル４０の光学表示領域内に配置されるのではなく、たとえば、照明パネル４０の背面上に設けられることができる。さらに、光スイッチが設けられて、照明パネル４０の異なるエリアから光を収集する異なる光ガイドから光センサ２４０Ｂへ光を切り換えてもよい。そのため、単一光センサ２４０Ｂを使用して、照明パネル４０上の種々のロケーションから光を順次に収集してもよい。

ユーザ入力２５０は、ＬＣＤパネル上の入力コントロールなどのユーザコントロールによって、色温度、明度、色相などのような照明パネル４０の属性を、ユーザが選択的に調整することを可能にするように構成されてもよい。

温度センサ２４０Ｂは、温度情報を色管理ユニット２６０および／またはコントローラ２３０に提供してもよく、ストリング２３内のＬＥＤチップ１６の既知の／予測の明度対温度の動作特性に基づいて、ストリングごとに、かつ／または、色ごとに、照明パネルからの光出力を調整してもよい。

光センサ２４０Ｂの種々の構成は、図６Ａ〜６Ｄに示される。たとえば、図６Ａの実施形態では、単一光センサ２４０Ｂが、照明パネル４０内に設けられる。光センサ２４０Ｂは、照明パネル内の２つ以上のタイル／ストリングから光の平均量を受け取るロケーションに設けられてもよい。

照明パネル４０の光出力特性に関するより広範なデータを提供するために、２つ以上の光センサ２４０Ｂが使用されてもよい。たとえば、図６Ｂに示すように、バーアセンブリ３０について１つの光センサ２４０Ｂが存在してもよい。その場合、光センサ２４０Ｂは、バーアセンブリ３０の端部に位置し、光センサ２４０Ｂが関連するバーアセンブリ３０から放出される光の平均量／合成量を受け取るように配置されてもよい。

図６Ｃに示すように、光センサ２４０Ｂは、照明パネル４０の発光領域の周縁内の１つまたは複数のロケーションに配置されてもよい。しかし、一部の実施形態では、光センサ２４０Ｂは、照明パネル４０の発光領域から遠方に位置してもよく、照明パネル４０の発光領域内の種々のロケーションからの光は、１つまたは複数の光ガイドを通してセンサ２４０Ｂに送られてもよい。たとえば、図６Ｄに示すように、照明パネル４０の発光領域内の１つまたは複数のロケーション２４９からの光は、光ガイド２４７によって、発光領域から遠方に送られ、光ガイド２４７は、タイル１０を通して、かつ／または、タイル１０を横切って延びてもよい光ファイバであってよい。図６Ｄに示す実施形態では、光ガイド２４７は、光スイッチ２４５で終わり、光スイッチ２４５は、コントローラ２３０からの、かつ／または、色管理ユニット２６０からの制御信号に基づいて、特定のガイド２４７を選択して、光センサ２４０Ｂに接続するようにする。しかし、光スイッチ２４５がオプションであること、および光ガイド２４５がそれぞれ、光センサ２４０Ｂで終わってもよいことが理解されるであろう。さらなる実施形態では、光スイッチ２４５の代わりに、光ガイド２４７は、光コンバイナで終わってもよく、光コンバイナは、光ガイド２４７にわたって受け取った光を合成し、合成光を光センサ２４０Ｂに提供する。光ガイド２４７は、タイル１０にわたって、部分的にタイル１０にわたって、かつ／または、タイル１０を通して延びてもよい。たとえば、一部の実施形態では、光ガイド２４７は、種々の光収集ロケーションまでパネル４０の背後で延び、その後、こうしたロケーションでパネルを貫通して延びてもよい。さらに、光センサ２４０Ｂは、パネル４０の前面に（すなわち、照明デバイス１６が搭載されるパネル４０の面上）、あるいは、パネル４０および／またはタイル１０および／またはバーアセンブリ３０の反対側に搭載されてもよい。

ここで図７を参照すると、電流ドライバ２２０は、複数のバードライバ回路３２０Ａ〜３２０Ｄを含んでもよい。１つのバードライバ回路３２０Ａ〜３２０Ｄは、照明パネル４０内のそれぞれのバーアセンブリ３０について設けられてもよい。図７に示す実施形態では、照明パネル４０は、４つのバーアセンブリ３０を含む。しかし、一部の実施形態では、照明パネル４０は、９つのバーアセンブリ３０を含んでもよく、その場合、電流ドライバ２２０は、９つのバードライバ回路３２０を含んでもよい。図８Ａに示すように、一部の実施形態では、それぞれのバードライバ回路３２０は、４つの電流供給回路３４０Ａ〜３４０Ｄ、すなわち、対応するバーアセンブリ３０のそれぞれのＬＥＤストリング２３Ａ〜２３Ｄについて、１つの電流供給回路３４０Ａ〜３４０Ｄを含んでもよい。電流供給回路３４０Ａ〜３４０Ｂの動作は、コントローラ２３０からの制御信号３４２によって制御されてもよい。

本発明の一部の実施形態による電流供給回路３４０は、図８Ｂに詳細に示される。図８Ｂに示すように、電流供給回路３４０は、図８Ｂに示すように配置された、ＰＷＭコントローラＵ１、トランジスタＱ１、抵抗器Ｒ１〜Ｒ３、およびダイオードＤ１〜Ｄ３を含んでもよい。電流供給回路３４０は、入力電圧Ｖｉｎを受け取る。電流供給回路３４０はまた、コントローラ２３０からクロック信号ＣＬＫおよびパルス幅変調信号ＰＷＭを受け取る。電流供給回路３４０は、出力端子Ｖ＋およびＶ−を介して、対応するＬＥＤストリング２３に実質的に一定の電流を提供するように構成され、出力端子Ｖ＋およびＶ−は、それぞれ、対応するＬＥＤストリングのアノードおよびカソードに接続される。定電流が、可変電圧ブーストによって供給されて、ストリングごとの順方向平均電圧の差が補償されてもよい。ＰＷＭコントローラＵ１は、たとえば、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＬＭ５０２０電流モードＰＷＭコントローラを含んでもよい。

電流供給回路３４０Ａ〜３４０Ｂは、各ストリング１３についてのパルス幅変調信号ＰＷＭが、論理ＨＩＧＨである間に、対応するＬＥＤストリング１３に電流を供給するように構成される。相応して、それぞれのタイミングループについて、ドライバ２２０内のそれぞれの電流供給回路３４０のＰＷＭ入力は、タイミングループの第１クロックサイクルにおいて論理ＨＩＧＨにセットされる。特定の電流供給回路３４０のＰＷＭ入力は、論理ＬＯＷにセットされ、それにより、コントローラ２３０内のカウンタが、ＬＥＤストリング２３に対応するコントローラ２３０のレジスタに記憶された値に達すると、対応するＬＥＤストリング２３への電流をターンオフする。こうして、照明パネル４０内のそれぞれのＬＥＤストリング２３が、同時にターンオンされるが、ストリングは、所与のタイミングループ中の異なる時点でターンオフされ、タイミングループ内でＬＥＤストリングに異なるパルス幅が与えられることになる。ＬＥＤストリング２３の見かけの明度は、ＬＥＤストリング２３のデューティサイクル、すなわち、ＬＥＤストリング２３が電流を供給されるタイミングループの部分にほぼ比例してもよい。

ＬＥＤストリング２３は、ターンオンされている期間の間、実質的に一定の電流を供給されてもよい。電流信号のパルス幅を操作することによって、オン状態電流を実質的に一定の値に維持している間でも、ＬＥＤストリング２３を通過する平均電流が変わる可能性がある。そのため、印加電流と共に変わる可能性がある、ＬＥＤストリング２３内のＬＥＤ１６の主波長は、ＬＥＤ１６を通過する平均電流が変わっても、ほぼ安定のままである可能性がある。同様に、ＬＥＤストリング２３によって消費される単位電力についての光束は、たとえば、ＬＥＤストリング２３の平均電流が、可変電流源を使用して操作された場合、種々の平均電流レベルにおいてより一定のままである可能性がある。

特定のＬＥＤストリングに対応するコントローラ２３０のレジスタに記憶された値は、通信リンク２３５を通じて色管理ユニット２６０から受け取った値に基づいてもよい。別法として、かつ／または、付加的に、レジスタ値は、センサ２４０からコントローラ２３０によって直接サンプリングされた値および／または電圧レベルに基づいてもよい。

一部の実施形態では、色管理ユニット２６０は、デューティサイクルに相当する値（すなわち、０から１００の値）を提供してもよく、その値は、タイミングループ内のサイクル数に基づいて、レジスタ値になるようにコントローラ２３０によって変換されてもよい。たとえば、色管理ユニット２６０は、特定のＬＥＤストリング２３が、５０％のデューティサイクルを有するべきであることを、通信リンク２３５を介してコントローラ２３０に指示する。タイミングループが、１０，０００クロックサイクルを含む場合、コントローラが、それぞれのクロックサイクルでカウンタをインクリメントすると仮定すると、コントローラ２３０は、問題のＬＥＤストリングに対応するレジスタ内に５０００の値を記憶してもよい。そのため、特定のタイミングループにおいて、カウンタは、ループの始めに、ゼロにリセットされ、ＬＥＤストリング２３は、ＬＥＤストリング２３に供給する電流供給回路３４０に適切なＰＷＭ信号を送出することによって、ターンオンされる。カウンタが、５０００の値まで計数したとき、その時の電流供給回路３４０についてのＰＷＭ信号は、ＬＥＤストリングがオフの間に、リセットされる。

一部の実施形態では、ＰＷＭ信号のパルス反復周波数（すなわち、パルス反復レート）は、６０Ｈｚを超えてもよい。特定の実施形態では、２００Ｈｚ以上の全体ＰＷＭパルス反復周波数の場合、ＰＷＭ周期は５ｍｓ以下であってよい。カウンタが、単一タイミングループ内で１００回だけインクリメントされるような遅延が、ループ内に含まれてもよい。そのため、所与のＬＥＤストリング２３についてのレジスタ値は、そのＬＥＤストリング２３についてのデューティサイクルに直接対応してもよい。しかし、任意の適した計数プロセスが使用されてもよい。ただし、ＬＥＤストリング２３の明度が適切に制御される場合に限る。

コントローラ２３０のレジスタ値は、変動するセンサ値を考慮するために、時々更新されてもよい。一部の実施形態では、更新されたレジスタ値は、１秒につき何回か、色管理ユニット２６０から取得されてもよい。

さらに、コントローラ２３０によって色管理ユニット２６０から読み取られるデータは、所与のサイクルにおいて生じる変化量を制限するためにフィルタリングされてもよい。たとえば、変化した値が、色管理ユニット２６０から読み取られるとき、従来のＰＩＤ（比例−積分−微分（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ））フィードバックコントローラの場合と同様に、比例制御（「Ｐ」）を提供するために、誤差値が、計算され、スケーリングされてもよい。さらに、誤差信号は、ＰＩＤフィードバックループの場合と同様に、積分的に、かつ／または、微分的にスケーリングされてもよい。変化した値のフィルタリングおよび／またはスケーリングは、色管理ユニット２６０および／またはコントローラ２３０において実施されてもよい。

一部の実施形態では、表示システム２００の較正は、たとえば、光センサ２４０Ｂからの信号を使用して、表示システム自体で実施されてもよい（すなわち、自己較正）。しかし、本発明の一部の実施形態では、表示システム２００の較正は、外部較正システムによって実施されてもよい。

表示システム２００の一部の要素の動作は、図９Ａ〜９Ｃに示される。図９Ａを参照すると、コントローラ２３０内のストリングレジスタが初期化される（ブロック１０１０）。初期レジスタ値は、コントローラ２３０によってアクセス可能な、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、または他の記憶デバイスなどの不揮発性メモリに記憶されてもよい。コントローラ２３０内のカウンタのＣＯＵＮＴはまた、ゼロにリセットされる。

コントロールは、その後、カウンタのＣＯＵＮＴがゼロに等しいかどうかを判定するブロック１０２０に進む。ゼロに等しい場合、制御ライン３４２のそれぞれのＰＷＭ出力は、論理ＨＩＧＨにセットされる（ブロック１０３０）。ゼロに等しくない場合、ブロック１０３０は、バイパスされる。コントローラ２３０は、その後、そのレジスタ値がＣＯＵＮＴに等しい、任意のＬＥＤストリングのＰＷＭ出力を選択的にターンオフする（ブロック１０４０）。その後、任意選択の遅延が、導入され（ブロック１０５０）、ＣＯＵＮＴ値がインクリメントされる（ブロック１０６０）。コントロールは、その後、ＣＯＵＮＴが最大値（一部の実施形態では、１００であってよい）に達したかどうかを判定するブロック１０７０に進む。達していない場合、コントロールは、ブロック１０２０に進む。ＣＯＵＮＴの値が、最大値ＭＡＸ＿ＣＯＵＮＴに達した場合、その時のタイミングループが終了し、ＣＯＵＮＴは、０にリセットされる。

ここで図９Ｂを参照すると、ＬＥＤストリング２３のそれぞれについてＰＷＭ信号を選択的にターンオフすることに関連する動作が、表示ユニット４０内で、赤、緑、および青ストリング２３の各群について反復されるプロセス１１００に示される。たとえば、プロセス１１００は、照明パネル４０のそれぞれのバーアセンブリ３０について１回繰り返されてもよい。図１１に示すように、コントローラ２３０は、ＣＯＵＮＴが、赤ストリングレジスタＲ１のレジスタ値に等しいかどうかを最初に判定する（ブロック１１１０）。等しい場合、レジスタＲ１に関連するＰＷＭ信号が、論理ＬＯＷにセットされ、それにより、レジスタＲ１に関連するＬＥＤストリング２３がターンオフされる（ブロック１１２０）。次に、コントローラ２３０は、ＣＯＵＮＴが、第１の緑ストリングレジスタＧ１Ａのレジスタ値に等しいかどうかを判定する（ブロック１１３０）。等しい場合、レジスタＧ１Ａに関連するＰＷＭ信号が、論理ＬＯＷにセットされ、それにより、レジスタＧ１Ａに関連する１つまたは２つのＬＥＤストリング２３がターンオフされる（ブロック１１４０）。同じプロセスは、第２の緑ストリングレジスタＧ１Ｂについて反復されてもよい。あるいは、両方の緑ストリングについて、単一レジスタが使用されてもよい。最後に、コントローラ２３０は、ＣＯＵＮＴが、青ストリングレジスタＢ１のレジスタ値に等しいかどうかを判定する（ブロック１１５０）。等しい場合、レジスタＢ１に関連するＰＷＭ信号が、論理ＬＯＷにセットされ、それにより、レジスタＢ１に関連するＬＥＤストリング２３がターンオフされる（ブロック１１６０）。プロセス１１００は、照明パネル４０内のそれぞれのバーアセンブリ３０について反復される。

一部の実施形態では、コントローラ２３０は、周囲光の尺度（たとえば、暗い信号値）を取得するために、照明パネル４０が一時的に暗いときに（すなわち、ユニット内の光源の全てが、一時的にオフされるときに）、色管理ユニット２６０が、光センサ２４０Ｂをサンプリングするようにさせてもよい。コントローラ２３０はまた、ディスプレイ明度の尺度（たとえば、明るい信号値）を取得するために、ある時間間隔の少なくとも一部分の間、ディスプレイが点灯される時間間隔の間に、色管理ユニット２６０が、光センサ２４０Ｂをサンプリングするようにさせてもよい。たとえば、コントローラ２３０は、色管理ユニット２６０が、全タイミングループにわたる平均を表す、光センサからの値を取得するようにさせてもよい。

たとえば、図９Ｃを参照すると、照明パネル４０内の全てのＬＥＤストリングが、ターンオフされ（ブロック９１０）、光センサ２４０Ｂ出力が、サンプリングされて、暗い信号値が取得される（ブロック９２０）。ＬＥＤストリングは、その後、電圧を印加され（ブロック９３０）、ディスプレイ出力は、全パルス期間にわたって積分され、サンプリングされて（ブロック９４０）、明るい信号値が取得される。照明パネル４０の出力は、その後、暗い信号値および／または明るい信号値に基づいて調整される（ブロック９５０）。

照明パネル４０の明度は、周囲光の差を補償するように調整されてもよい。たとえば、周囲光のレベルが高い状況では、照明パネル４０の明度は、実質的に一貫性のあるコントラスト比を維持するために、正のフィードバック信号によって増加してもよい。周囲光のレベルが低い他の状況では、低い明度によって、十分なコントラスト比が維持されるため、ディスプレイ明度は、負のフィードバック信号によって減少してもよい。

先に説明したように、照明パネル４０内のＬＥＤストリング２３の１つまたは複数（あるいは全て）について電流パルスのパルス幅を調整することによって、照明パネル４０の明度が調整されてもよい。一部の実施形態では、パルス幅は、検知されたディスプレイ明度と検知された周囲明度との差に基づいて調整されてもよい。他の実施形態では、パルス幅は、検知されたディスプレイ明度（明るい信号値）と検知された周囲明度（暗い信号値）との比に基づいて調整されてもよい。

相応して、一部の実施形態では、照明パネル４０、光センサ２４０Ｂ、色管理ユニット２６０、およびコントローラ２３０によって形成されるフィードバックループは、周囲照明に無関係に、照明パネル４０の平均輝度を維持する傾向があってもよい。他の実施形態では、フィードバックループは、照明パネル４０の平均輝度と周囲照明のレベルとの間の所望の関係を維持するように構成されてもよい。

一部の実施形態では、フィードバックループは、デジタルインクリメンタルロジックを使用してもよい。フィードバックループのデジタルインクリメンタルロジックは、デューティサイクル値などの値の一覧を含むルックアップテーブルの指標を参照してもよい。

照明パネル内の同じ色のＬＥＤストリングは、同じパルス幅で駆動される必要はない。たとえば、バックライトパネル４０は、複数の赤ＬＥＤストリング２３を含んでもよく、赤ＬＥＤストリング２３はそれぞれ、異なるパルス幅で駆動されてもよく、異なる平均電流レベルが得られる。相応して、本発明の一部の実施形態は、ＬＣＤバックライトなどの照明パネル用の閉ループデジタル制御システムを提供し、照明パネルは、電圧を印加されると、第１の主波長を有する狭帯域光放射を放出する複数のＬＥＤチップ１６を中に含む第１および第２のＬＥＤストリング２３、ならびに、第１の主波長とは異なる第２の主波長を有する狭帯域光放射を放出する複数のＬＥＤチップ１６を含む第３および第４のＬＥＤストリング２３を含む。

一部の実施形態では、第１および第２のＬＥＤストリング２３は、互いに異なる平均電流レベルに維持されるが、実質的に同じオン状態電流で駆動される。同様に、第３および第４のＬＥＤストリングは、互いに異なる平均電流レベルに維持されるが、実質的に同じオン状態電流で駆動される。

第１および第２のＬＥＤストリング２３のオン状態電流は、第３および第４のＬＥＤストリングのオン状態電流とは異なってもよい。たとえば、赤ＬＥＤストリング２３を駆動するのに使用されるオン状態電流は、緑および／または青ＬＥＤストリングを駆動するのに使用されるオン状態電流とは異なってもよい。ストリング２３の平均電流は、ストリング２３を通る電流のパルス幅に比例する。第１ＬＥＤストリング２３と第２ＬＥＤストリング２３との間の平均電流の比は、比較的一定に維持されてもよく、かつ／または、第３ＬＥＤストリング２３と第４ＬＥＤストリング２３との間の平均電流の比は、比較的一定に維持されてもよい。さらに、第３ＬＥＤストリング２３と第４ＬＥＤストリング２３の平均電流と比較して、第１ＬＥＤストリング２３と第２ＬＥＤストリング２３の平均電流の比は、所望のディスプレイ白色点を維持するために、閉ループ制御の一部として変化することが許容されてもよい。

一部の実施形態では、所与のＬＥＤストリング２３に提供されるオン状態電流レベルは、コントローラ２３０からのコマンドに応答して、電流供給回路３４０によって調整されてもよい。その場合、特定のＬＥＤストリングは、特定のＬＥＤストリング２３の主波長を調整するために選択されたオン状態電流レベルで駆動されてもよい。たとえば、主波長のチップごとの変動のために、特定のＬＥＤストリング２３は、照明パネル４０内の同じ色の他のＬＥＤストリング２３の平均主波長より高い平均主波長を有してもよい。その場合、波長の長いＬＥＤストリングを少し高いオン状態電流で駆動することが可能である場合があり、それにより、ＬＥＤストリング２３の主波長が、減少し、波長が短いＬＥＤストリング２３の主波長により一致する場合がある。

一部の実施形態では、ＬＥＤストリング２３のそれぞれの初期オン状態駆動電流は、ＬＥＤストリングのそれぞれが、個々に電圧を印加され、それぞれのストリングからの光出力が検出される較正プロセスによって較正されてもよい。必要に応じて、主波長を調整するために、それぞれのストリングの主波長が測定され、それぞれのＬＥＤストリングについて、適切な駆動電流が計算されてもよい。たとえば、特定の色のＬＥＤストリング２３のそれぞれの主波長が、測定され、特定の色についての主波長の変動が計算されてもよい。その色についての主波長の変動が、所定の閾値より大きい場合、または、特定のＬＥＤストリング２３の主波長が、標準偏差の所定の数値だけ、ＬＥＤストリング２３の平均主波長より高い、または、低い場合、ＬＥＤストリング２３のうちの１つまたは複数のＬＥＤストリング２３のオン状態駆動電流は、主波長の変動を減らすように調整されてもよい。ストリングごとの主波長の差を補正／補償するために、他の方法／アルゴリズムが使用されてもよい。

図１０を参照すると、外部較正システム４００が、照明システム２００に結合され、それにより、較正システム４００は、照明システム２００を較正するために、照明システム２００のいくつかの動作を制御することができる。たとえば、較正システム２００は、照明システム２００が、所望のデューティサイクルで所望の時間の間、１つまたは複数のＬＥＤストリング２３を選択的に照明して、照明システム２００による光出力を測定するようにさせてもよい。

図１１を参照すると、較正システム４００は、照明システム２００に結合し、照明システム２００ならびに較正システム４００の他の要素のいくつかの動作を制御するように構成された較正コントローラ４１０を含んでもよい。較正システム４００は、さらに、ＸＺポジショナ４３０がその上に搭載されるスタンド４２０およびＸＺポジショナ４３０上に搭載された比色計４４０を含む。ＸＺポジショナ４３０は、比色計４４０を２次元で（たとえば、水平にまた垂直に）移動させて、比色計４４０を較正される照明パネルに対して所望のロケーションに位置決めするように構成される。ＸＺポジショニングシステム４３０は、Ｔｅｃｈｎｏ，Ｉｎｃ．によって製造されたリニアポジショニングシステムを含んでもよい。比色計４４０は、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃ．からのＰＲ−６５０ ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ（登録商標）比色計を含んでもよい。

図１２を参照すると、比色計４４０およびＸＺポジショニングシステム４３０は、暗くした格納装置４５０内に位置してもよく、格納装置４５０は、外部光が格納装置４５０に入るのを減少させる／防止するために、垂直黒布ストリップで覆い隠されてもよい。コンベア４６０は、格納装置４５０の外から入口４５５を通って格納装置４５０の内部まで延びる。照明システム２００の照明パネル２１０は、コンベア４６０によってパレット４７０に載って格納装置４５０内に搬送され、格納装置４５０内で、比色計４４０は、較正コントローラ４１０からのコマンドに応答して照明パネル２１０による光出力を測定することができる。

図１３、１４、および１５Ａ〜１５Ｂは、Ｍのセグメント（それぞれが、タイル１０の群を含んでもよいバー３０など）を有する照明パネル４０を較正することに関連する本発明の一部の実施形態によるさらなる動作を示すフローチャートである。照明パネル４０は、Ｎの異なるロケーションから、バー３０による光出力を測定することによって較正されてもよい。一部の実施形態では、バー３０の数は、９であってよく（すなわち、Ｍ＝９）、かつ／または、測定ロケーションの数Ｎは、３であってよい。

図１３を参照すると、照明パネル４０の較正は、それぞれのバー３０について色の最大輝度変動を第１閾値変動未満まで減少させるために、バー３０に関してＬＥＤストリング２３のデューティサイクルを調整する（ブロック１３１０）こと、および照明パネルの中心に対する最大輝度変動を第２閾値未満まで減少させるために、ＬＥＤストリング２３のデューティサイクルを調整する（ブロック１３２０）ことを含んでもよい。

それぞれのバー３０について最大色輝度変動を減少させるために、バー３０のデューティサイクルを調整することが、図１４に示される。図１４に示すように、全てのバーの輝度は、それぞれの色について、最大デューティサイクルで測定される（ブロック１４１０）。すなわち、それぞれのバー３０の赤ＬＥＤは、１００％デューティサイクルで順次電圧を印加され、それぞれのバーについて、Ｎ回の測定が行われる。プロセスは、その後、青および緑ＬＥＤについて反復される。測定は、それぞれの色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）およびそれぞれの測定ロケーションｎ０［１，…，Ｎ］について、それぞれのバーｍ０［１，…，Ｍ］の全体輝度Ｙの測定を含んでもよい。ＣＩＥ色度（ｘ，ｙ）はまた、それぞれのバー／色／ロケーションについて測定されてもよい。測定は、たとえば、Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｃ．からのＰＲ−６５０ ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ（登録商標）比色計を使用して行われてもよく、その比色計を使用して、輝度、ＣＩＥ色度（１９３１ｘｙおよび１９７６ｕ’ｖ’）、および／または、相関色温度を直接測定されることができる。

次に、それぞれの色について、公称輝度比が計算される（ブロック１４２０）。公称輝度比を計算するために、それぞれの色Ｙ_R,total、Ｙ_G,totalおよびＹ_B,totalについて全体輝度値が、

によって計算される。

公称ＲＧＢ輝度比は、その後、
Ｙ_R|ratio＝Ｙ_R,total／（Ｙ_R,total＋Ｙ_G,total＋Ｙ_B,total） （２ａ）
Ｙ_G|ratio＝Ｙ_G,total／（Ｙ_R,total＋Ｙ_G,total＋Ｙ_B,total） （２ｂ）
Ｙ_B|ratio＝Ｙ_B,total／（Ｙ_R,total＋Ｙ_G,total＋Ｙ_B,total） （２ｃ）
のように、色の全体輝度と全ての色の全体輝度との比として、それぞれの色について計算されてもよい。

次に、それぞれのバーについて、輝度比は、以下のようにそれぞれの色について計算される（ブロック１４３０）。最初に、全体輝度が、

のように、それぞれのバーについて計算される。その後、それぞれのバーについて、それぞれの色についての輝度比は、
Ｙ_Rm|ratio＝Ｙ_Rm,total／（Ｙ_Rm,total＋Ｙ_Gm,total＋Ｙ_Bm,total） （４ａ）
Ｙ_Gm|ratio＝Ｙ_Gm,total／（Ｙ_Rm,total＋Ｙ_Gm,total＋Ｙ_Bm,total） （４ｂ）
Ｙ_Bm|ratio＝Ｙ_Bm,total／（Ｙ_Rm,total＋Ｙ_Gm,total＋Ｙ_Bm,total） （４ｃ）
のように、バーによって放出される色の全体輝度とバーによって放出される全ての色の全体輝度との比として計算される。

それぞれのバーについての公称輝度比からの最大変動は、その後、
ΔＹ_Rm|ratio＝（Ｙ_Rm|ratio−Ｙ_R|ratio）／Ｙ_R|ratio （５ａ）
ΔＹ_Gm|ratio＝（Ｙ_Gm|ratio−Ｙ_G|ratio）／Ｙ_G|ratio （５ａ）
ΔＹ_Bm|ratio＝（Ｙ_Bm|ratio−Ｙ_B|ratio）／Ｙ_B|ratio （５ａ）
のように、それぞれの色およびそれぞれのバーについて、公称輝度比からの変動を計算することによって得られてもよい（ブロック１４４０）。公称輝度比からの最大変動は、その後、
ΔＹ_m|ratio,max＝ｍａｘ（ΔＹ_Rm|ratio，ΔＹ_Gm|ratio，ΔＹ_Bm|ratio） （６）
のように、それぞれのバーについて得られてもよい。

ブロック１４５０にて、あるバーについての公称輝度比からの最大変動が、第１閾値ＴＨＲＥＳＨ１より大きいと判定される場合、そのバーの色のデューティサイクイルは、公称輝度比からの最大変動を第１閾値ＴＨＲＥＳＨ１未満まで減少させるように調整される（ブロック１４６０）。第１閾値ＴＨＲＥＳＨ１は、１％未満であってよい。たとえば、第１閾値ＴＨＲＥＳＨ１は、一部の実施形態では、０．４％であってよい。

あるバーの色のデューティサイクルは、
ΔＹ_Km|ratio,min＝ｍｉｎ（ΔＹ_Rm|ratio，ΔＹ_Gm|ratio，ΔＹ_Bm|ratio） （７）
のように、最も低い相対輝度を有する色を最初に選択することによって調整されてもよい。ここで、Ｋ＝Ｒ、ＧまたはＢであり、色Ｋは、最も低い相対輝度を有する。それぞれの色についてのデューティサイクル係数は、その後、
Ｃ_Km＝Ｙ_Km|ratio／Ｙ_K|ratio （８）
のように、色の均一性を提供するためにそれぞれの色について計算される。ここで、ここで、Ｋ＝Ｒ、ＧまたはＢであり、色Ｋは、最も低い相対輝度を有する。

それぞれの色についてのデューティサイクル（ＤＣ）は、その後、
ＤＣ_Rm＝Ｃ_Km ^*Ｙ_R|ratio／Ｙ_Rm|ratio （９ａ）
ＤＣ_Gm＝Ｃ_Km ^*Ｙ_G|ratio／Ｙ_Gm|ratio （９ｂ）
ＤＣ_Bm＝Ｃ_Km ^*Ｙ_B|ratio／Ｙ_Bm|ratio （９ｃ）
のように、色平衡のために調整される。

ここで図１５Ａを参照すると、較正プロセスは、ディスプレイの中心点に対する輝度変動を決定することによって継続される（ブロック１４７０）。最初に、それぞれのバー／色／測定点について色平衡（デューティサイクル調整）後の輝度は、
Ｙ_Rmn’＝ＤＣ_Rm ^*Ｙ_Rmn （１０ａ）
Ｙ_Gmn’＝ＤＣ_Gm ^*Ｙ_Gmn （１０ｂ）
Ｙ_Bmn’＝ＤＣ_Bm ^*Ｙ_Bmn （１０ｃ）
のように、計算される。

ＲＧＢ混合輝度は、その後、Ｍのバー（ｍ０［１，…，Ｍ］）およびＮの測定位置（ｎ０［１，…，Ｎ］）のそれぞれについて、
Ｙ_mn’＝Ｙ_Rmn’＋Ｙ_Gmn’＋ Ｙ_Bmn’ （１１）
のように、それぞれの位置について計算される。

Ｍ＝９およびＮ＝３であると仮定すると、中心輝度平均は、
Ｙ_center＝（Ｙ₅₂’＋Ｙ₇₂’＋ Ｙ₃₂’）／３ （１２）
のように、計算されてもよい。

中心輝度平均に対する輝度変動は、その後、
ΔＹ_mn＝［Ｙ_mn’−ｍａｘ（Ｙ_mn’）］／Ｙ_center （１３）
のように、それぞれのバー／測定位置について計算されてもよい。

中心輝度に対する最大変動は、その後、第２閾値ＴＨＲＥＳＨ２（たとえば、１０％であってよい）と比較される（ブロック１４８０）。中心輝度に対する最大変動が、第２閾値ＴＨＲＥＳＨ２を越える場合、デューティサイクルは、中心輝度に対する最大変動が減るように再び調整される（ブロック１４９０）。最初に、均一性係数は、
Ｃ_m＝［１−ｍｉｎ（ΔＹ_m1，…，ΔＹ_mn）］／１．１ （１４）
のように、それぞれのバーについて計算される。

新しいデューティサイクルは、その後、
ＤＣ_Rm’＝Ｃ_m ^*ＤＣ_Rm （１５ａ）
ＤＣ_Gm’＝Ｃ_m ^*ＤＣ_Gm （１５ｂ）
ＤＣ_Bm’＝Ｃ_m ^*ＤＣ_Bm （１５ｃ）
のように、計算される。

全てのバー／色の最大デューティサイクルは、その後、
ＤＣ_max＝ｍａｘ（ＤＣ_Km’） （１６）
のように、決定される。ここで、Ｋ＝Ｒ、ＧまたはＢであり、ｍ０［１，…，Ｍ］である。

デューティサイクルは、その後、
ＤＣ_Rm’＝ＤＣ_Rm’／ＤＣ_max （１７ａ）
ＤＣ_Gm’＝ＤＣ_Gm’／ＤＣ_max （１７ｂ）
ＤＣ_Bm’＝ＤＣ_Bm’／ＤＣ_max （１７ｃ）
のように、最大デューティサイクルが１００％になるように再正規化されてもよい。

図１５Ｂに示す本発明の一部の実施形態では、中心輝度に対する輝度変動を調整するときに、それぞれの色についての最大デューティサイクルが決定され、バー／色のデューティサイクルは、それぞれの各色について、最大デューティサイクルに正規化される。すなわち、赤ストリングのデューティサイクルは、赤ストリングの最大デューティサイクルに正規化され、青ストリングのデューティサイクルは、青ストリングの最大デューティサイクルに正規化されるなどである。

ここで図１５Ｂを参照すると、ディスプレイの中心点に対する輝度変動が決定される（ブロック１４７０Ｂ）。最初に、それぞれのバー／色／測定点についての色平衡（デューティサイクル調整）後の輝度は、
Ｙ_Rmn’＝ＤＣ_Rm ^*Ｙ_Rmn （１８ａ）
Ｙ_Gmn’＝ＤＣ_Gm ^*Ｙ_Gmn （１８ｂ）
Ｙ_Bmn’＝ＤＣ_Bm ^*Ｙ_Bmn （１８ｃ）
のように、計算される。

ＲＧＢ混合輝度は、その後、Ｍのバー（ｍ０［１，…，Ｍ］）およびＮの測定位置（ｎ０［１，…，Ｎ］）のそれぞれについて、
Ｙ_mn’＝Ｙ_Rmn’＋Ｙ_Gmn’＋ Ｙ_Bmn’ （１９）
のように、それぞれの位置について計算される。

Ｍ＝９およびＮ＝３であると仮定すると、中心輝度平均は、
Ｙ_center＝（Ｙ₅₂’＋Ｙ₇₂’＋ Ｙ₃₂’）／３ （２０）
のように、計算されてもよい。

中心輝度平均に対する輝度変動は、その後、
ΔＹ_mn＝［Ｙ_mn’−ｍａｘ（Ｙ_mn’）］／Ｙ_center （２１）
のように、それぞれのバー／測定位置について計算されてもよい。

中心輝度に対する最大変動は、その後、第２閾値ＴＨＲＥＳＨ２（たとえば、１０％であってよい）と比較される（ブロック１４８０Ｂ）。中心輝度に対する最大変動が、第２閾値ＴＨＲＥＳＨ２を越える場合、デューティサイクルは、中心輝度に対する最大変動が減るように再び調整される（ブロック１４９０Ｂ）。最初に、均一性係数は、
Ｃ_m＝［１−ｍｉｎ（ΔＹ_m1，…，ΔＹ_mn）］／１．１ （２２）
のように、それぞれのバーについて計算される。

新しいデューティサイクルは、その後、
ＤＣ_Rm’＝Ｃ_m ^*ＤＣ_Rm （２３ａ）
ＤＣ_Gm’＝Ｃ_m ^*ＤＣ_Gm （２３ｂ）
ＤＣ_Bm’＝Ｃ_m ^*ＤＣ_Bm （２３ｃ）
のように、計算される。

全てのバーの最大デューティサイクルは、その後、
ＤＣ_Rmax＝ｍａｘ（ＤＣ_Rm’） （２４ａ）
ＤＣ_Gmax＝ｍａｘ（ＤＣ_Gm’） （２４ｂ）
ＤＣ_Bmax＝ｍａｘ（ＤＣ_Bm’） （２４ｃ）
のように、決定される。ここで、ｍ０［１，…，Ｍ］である。

デューティサイクルは、その後、
ＤＣ_Rm’＝ＤＣ_Rm’／ＤＣ_Rmax （２５ａ）
ＤＣ_Gm’＝ＤＣ_Gm’／ＤＣ_Rmax （２５ｂ）
ＤＣ_Bm’＝ＤＣ_Bm’／ＤＣ_Rmax （２５ｃ）
のように、最大デューティサイクルが１００％になるように再正規化されてもよい。

図面および明細書において、本発明の典型的な実施形態が開示されており、また、特定の用語が使用されているが、特定の用語は、制限するためではなく、一般的でかつ記述的な意味でだけ使用されており、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に記載される。

本発明の一部の実施形態による固体照明タイルの正面図である。 本発明の一部の実施形態による、複数のＬＥＤを含むパッケージされた固体照明デバイスの平面図である。 本発明の一部の実施形態による、固体照明タイル内でのＬＥＤの電気的な相互接続を示す略回路図である。 本発明の一部の実施形態による、複数の固体照明タイルを含むバーアセンブリの正面図である。 複数のバーアセンブリを含む、本発明の一部の実施形態による、照明パネルの正面図である。 本発明の一部の実施形態による、照明パネルシステムを示す略ブロック図である。 本発明の一部の実施形態による、照明パネル上の光センサの考えられる構成を示す略図である。 本発明の一部の実施形態による、照明パネル上の光センサの考えられる構成を示す略図である。 本発明の一部の実施形態による、照明パネル上の光センサの考えられる構成を示す略図である。 本発明の一部の実施形態による、照明パネル上の光センサの考えられる構成を示す略図である。 本発明の一部の実施形態による、照明パネルシステムの要素を示す略図である。 本発明の一部の実施形態による、照明パネルシステムの要素を示す略図である。 本発明の一部の実施形態による、電流供給回路の略回路図である。 本発明の一部の実施形態による、較正方法を示すフローチャートである。 本発明の一部の実施形態による、較正方法を示すフローチャートである。 本発明の一部の実施形態による、較正方法を示すフローチャートである。 本発明の一部の実施形態による、較正システムを示す略図である。 本発明の一部の実施形態による、較正システムを示す略図である。 本発明の一部の実施形態による、較正システムを示す略図である。 本発明の一部の実施形態による、較正動作を示すフローチャートである。 本発明の一部の実施形態による、較正動作を示すフローチャートである。 本発明の一部の実施形態による、較正動作を示すフローチャートである。 本発明の一部の実施形態による、較正動作を示すフローチャートである。

Claims (29)

1. 少なくとも、第１の主波長の光を放出するように構成された固体照明デバイスの第１ストリングと、前記第１の主波長とは異なる第２の主波長の光を放出するように構成された固体照明デバイスの第２ストリングと、前記第１の主波長の光を放出するように構成された固体照明デバイスの第３ストリングと、前記第２の主波長の光を放出するように構成された固体照明デバイスの第４ストリングと、を含む照明パネルと、
   制御信号を受け取ると前記第１、２、３、４ストリングにオン状態駆動電流を供給するように構成された第１、２、３、４電流供給回路と、
   前記第１ストリング内の少なくとも１つの固体照明デバイスから光を受け取るように配置された光センサと、
   前記光センサからの出力信号を受け取り、前記光センサの前記出力信号に応答して前記制御信号を調整し、それにより、前記電流供給回路によって前記第１ストリングに供給される平均電流を調整し、前記第１ストリングおよび前記第２ストリングによって放出される合成された光の色点を変更するように構成された制御システムと
   を備える照明パネル較正システムであって、
   前記光センサ、前記制御システム、および前記電流供給回路は、前記照明パネルのためのフィードバックループを形成し、
   前記電流供給回路は、閉ループ可変電圧ブースト変換器電流源を備え、
   前記制御システムは、前記第１および第３ストリングを互いに異なる平均電流レベルに維持し、前記第２および第４ストリングを互いに異なる平均電流レベルに維持するようにさらに構成されることを特徴とする照明パネル較正システム。
2. 前記制御システムは、前記固体照明デバイスの第１ストリングまたは前記固体照明デバイスの第２ストリングに電流が供給されていないときは、周囲光値を得るために、前記光センサの出力をサンプリングするように構成されることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル較正システム。
3. 前記制御システムは、前記周囲光値が増加するにつれて、前記第１ストリングに対する平均電流を増加させるように構成されることを特徴とする請求項２に記載の照明パネル較正システム。
4. 前記制御システムは、表示明度値を得るために、前記第１ストリングおよび／または前記第２ストリングに電流が供給される間隔の間に前記光センサをサンプリングするように構成されることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル較正システム。
5. 前記制御システムは、前記表示明度値が増加するにつれて、前記第１ストリングに対する平均電流を減少させるように構成されることを特徴とする請求項４に記載の照明パネル較正システム。
6. 前記制御システムは、前記固体照明デバイスの第１ストリングまたは前記固体照明デバイスの第２ストリングに電流が供給されていないとき、周囲光値を得るために、前記光センサの出力をサンプリングするようにさらに構成されることを特徴とする請求項４に記載の照明パネル較正システム。
7. 前記制御システムは、前記周囲光値および前記表示明度値に基づいて第１ＬＥＤストリングに供給される平均電流を調整するように構成されることを特徴とする請求項６に記載の照明パネル較正システム。
8. 前記制御システムは、前記周囲光値と前記表示明度値との差に基づいて前記第１ＬＥＤストリングに供給される平均電流を調整するように構成されることを特徴とする請求項７に記載の照明パネル較正システム。
9. 前記制御システムは、前記周囲光値と前記表示明度値との比に基づいて前記第１ＬＥＤストリングに供給される平均電流を調整するように構成されることを特徴とする請求項７に記載の照明パネル較正システム。
10. 前記制御システムは、周囲／背景照明と独立に、前記第１ストリングの平均輝度を維持するように構成されることを特徴とする請求項７に記載の照明パネル較正システム。
11. 前記制御システムは、前記周囲光値に対する正のフィードバック信号と、前記表示明度値に対する負のフィードバック信号とを提供することによって、周囲／背景照明と前記第１ストリングの平均輝度との間の関係を維持するように構成されることを特徴とする請求項７に記載の照明パネル較正システム。
12. 前記制御システムは、前記制御信号のパルス周波数を変えることによって、前記第１ストリングに供給される平均電流を制御するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル較正システム。
13. 前記電流供給回路は、前記第１ストリングに供給される前記平均電流が変わったとしても、前記第１ストリングに供給される前記オン状態電流を実質的に一定値に維持するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル較正システム。
14. 前記制御システムは、
    前記光センサに結合されており、前記光センサの出力信号をサンプリングして処理し、また、前記処理された出力信号を前記制御システムに供給するように構成された色管理ユニットを備えることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル較正システム。
15. 照明パネルに関連する温度を検知するように構成された温度センサをさらに備え、前記制御システムは、前記検知された温度の変化に応答して、前記第１ストリングに供給される平均電流を調整するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル較正システム。
16. 第２制御信号を受け取ると前記第２ストリングにオン状態駆動電流を供給するように構成された電流供給回路をさらに備え、
    前記制御信号は、前記光センサの出力信号に応答して前記第２制御信号を調整するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル較正システム。
17. 前記制御信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含み、前記制御システムは、前記ＰＷＭ信号のデューティサイクルを変えることによって、前記第１ストリングに供給される平均電流を制御するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の照明パネル較正システム。
18. 前記電流供給回路は第１電流供給回路を備え、前記制御信号は第１制御信号を含み、前記システムは、
    第２制御信号に応答して前記第２ストリングにオン状態駆動電流を供給するように構成された第２電流供給回路をさらに備え、
    前記制御システムは、前記光センサの出力信号に応答して、前記第１制御信号および／または前記第２制御信号を調整し、それにより、前記第１電流供給回路によって前記第１ストリングに供給される平均電流を調整し、かつ／または、前記第２電流供給回路によって前記第２ストリングに供給される平均電流を調整するように構成され、
    前記第２制御信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を含み、前記制御システムは、前記第１および／または前記第２の制御信号のデューティサイクルを変えることによって、前記第１および／または第２のストリングに供給される平均電流を制御するように構成されることを特徴とする請求項１７に記載の照明パネル較正システム。
19. 前記第１制御信号のパルスの前縁は、前記第２制御信号のパルスの前縁とは異なる時刻に生じることを特徴とする請求項１８に記載の照明パネル較正システム。
20. 前記第１制御信号のパルスの前縁は、前記第２制御信号のパルスの前縁から一定遅延だけ遅延されることを特徴とする請求項１９に記載の照明パネル較正システム。
21. 前記第１制御信号のパルスの前縁は、前記第２制御信号のパルスの前縁から可変遅延だけ遅延されることを特徴とする請求項１９に記載の照明パネル較正システム。
22. 前記可変遅延は、ランダム的であるか、カオス的であるか、または、スイープ関数、テーブル、または他の技法によって決定される遅延間隔の範囲内で変わり、かつ／または、前記第１制御信号および／または前記第２制御信号のパルス幅に依存することを特徴とする請求項２１に記載の照明パネル較正システム。
23. 前記遅延間隔は、前記第１制御信号および／または前記第２制御信号のパルス幅に依存することを特徴とする請求項２２に記載の照明パネル較正システム。
24. 照明パネルの外部力率は、前記第１制御信号と前記第２制御信号のパルスの前縁が実質的に同じ瞬間に生じる場合よりも平衡することを特徴とする請求項１９に記載の照明パネル較正システム。
25. 前記第１および第２のストリングの合成ＥＭＩ／ＲＦＩエミッションは、前記第１制御信号と前記第２制御信号のパルスの前縁が実質的に同じ瞬間に生じる場合よりも小さい振幅を１つまたは複数の周波数において有することを特徴とする請求項１８に記載の照明パネル較正システム。
26. 電圧を印加されると第１の主波長を有する狭帯域光放射を放出するように構成された第１および第２のパルス駆動式ＬＥＤ光源、ならびに、電圧を印加されると第２の主波長を有する狭帯域光放射を放出するように構成された第３および第４のパルス駆動式ＬＥＤ光源を備える照明パネルであって、前記第２の主波長は前記第１の主波長とは異なる照明パネルと、
    前記第１および第２の主波長に応答するように構成され、また、前記第１および第２の主波長内の前記検知された照明レベルに関して実質的に独立した出力を提供するように構成された光センサと、
    制御信号に応答して、それぞれ、前記第１、第２、第３、および第４のパルス駆動式ＬＥＤ光源に電流を供給するように構成された第１、第２、第３、および第４の電流源と、
    前記照明パネルおよび前記光センサに結合しており、前記光センサ出力をサンプリングし、前記光センサ出力サンプルに応答して、前記第１および第２の電流源に前記制御信号を提供して、少なくとも前記第１および第２のパルス駆動式ＬＥＤ光源に供給される平均電流を調整することによって、前記光センサから前記照明パネルへのフィードバックループを提供するように構成された制御システムとを備え、
    前記制御システムは、前記第１および第２のパルス駆動式ＬＥＤ光源を互いに異なる平均電流レベルに維持し、前記第３および第４のパルス駆動式ＬＥＤ光源を互いに異なる平均電流レベルに維持するようにさらに構成されることを特徴とする照明パネルシステム。
27. 前記電流源は、第１のオン状態電流レベルを前記第１および第２のパルス駆動式ＬＥＤ光源に提供し、前記第１のオン状態電流レベルとは異なる第２のオン状態電流レベルを前記第３および第４のパルス駆動式ＬＥＤ光源に提供するように構成され、
    前記制御システムは、前記第１および第２のパルス駆動式ＬＥＤ光源に対する前記平均電流レベルを変えながら、かつ、前記第１および第２のパルス駆動式ＬＥＤ光源の前記オン状態電流を感知できるほどに変えることなく、前記第１パルス駆動式ＬＥＤ光源と前記第２パルス駆動式ＬＥＤ光源との間で平均電流レベルの比を比較的一定に維持するようにさらに構成されることを特徴とする請求項２６に記載の照明パネルシステム。
28. 前記制御システムは、前記第３および第４のパルス駆動式ＬＥＤ光源に対する前記平均電流レベルを変えながら、かつ、前記第３および第４のパルス駆動式ＬＥＤ光源の前記オン状態電流を感知できるほどに変えることなく、前記第３パルス駆動式ＬＥＤ光源と前記第４パルス駆動式ＬＥＤ光源との間で平均電流レベルの比を維持するようにさらに構成されることを特徴とする請求項２７に記載の照明パネルシステム。
29. 前記制御システムは、前記照明パネルの白色点を維持するために、前記第１および第２のパルス駆動式ＬＥＤ光源の平均電流レベルを変えるように構成されることを特徴とする請求項２７に記載の照明パネルシステム。

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