JP5350251B2 - 発光クラスタを有する光源 - Google Patents

Description

本発明は、照明の分野に関し、より詳細には、発光クラスタを有する光源の分野に関する。

固体状態半導体及び有機発光ダイオード（ＬＥＤ）のような、発光装置の光束の開発及び改良における進歩は、これらの装置を、建築、娯楽及び道路の照明を含む、一般的な照明用途における使用に適したものにしてきている。発光ダイオードは、次第に、白熱、蛍光、及び高輝度放電ランプのような光源と競合するものになりつつある。更に、選ぶためのＬＥＤ波長の選択の増加にともない、白色光及び色が変化するＬＥＤ光源は、更に普及し始めている。

以下に示すものは、このような光源の例を与えるものである。米国特許第5,803,579号及び第6,523,976号は、発光ダイオードを組み込んでいる照明器アセンブリであって、車両支持部材上の複数のＬＥＤを有している照明器アセンブリが記載されており、ＬＥＤの全てが通電されている場合に、重ねられる及び混合される照明が、条件等色（metameric）の白色を形成すると共に質を効果的な照明器であるようにする十分な強度及び色を有するような態様において、第１の知覚色相（例えば、青緑）を呈すると共に前記ＬＥＤの少なくとも１つから投影される照明が、前記第１の知覚色相とは別個の第２の知覚色相（例えば、琥珀）を呈すると共に残りの前記ＬＥＤの少なくとも１つから投影される照明と重なる及び混合するような態様において記載されている。

米国特許第6,513,949号には、白色光を生成するＬＥＤ／蛍光体−ＬＥＤのハイブリッド照明システムが、少なくとも１つの発光ダイオード及び蛍光体−発光ダイオードを含むように記載されている。前記ハイブリッド照明システムは、白色光を生成するためにＬＥＤ又は蛍光体−ＬＥＤを使用する従来のＬＥＤ照明システムと比較して改善された性能を呈している。特に、前記ハイブリッドシステムによって、前記蛍光体ＬＥＤの前記蛍光体及び／又は前記ＬＥＤの色及び数を変化させることによって、重要と思われる種々の照明システムの性能パラメータが対処され、最適化されるのが可能になっている。

米国特許第7,014,336号には、所望の、制御可能な色の、高品質の光を生成するように、照明条件を生成する及び変更する、望ましい及び再現可能な色において光を生成する照明器具を作る、及び照明器具が構成された後に光の色温度又は色の濃淡を予め特定されている範囲内で変更するシステム及び方法が開示されている。一実施例において、様々な色の光を生成することができるＬＥＤ照明ユニットが、幅広い範囲の用途に対して適切な照明条件を提供するために光又は補足的なアンビエント光を供給するのに使用されている。

上述の及び他のこのような光源において、光源の個々のＬＥＤが駆動される相対的な電力を変化させることにより、前記光源の色出力を変化させることが可能になる。同様に、各ＬＥＤに供給される全体的な電力を変化させることにより、光源の組み合わされた出力強度を変化させることも可能になる。しかしながら、光源内の全てのＬＥＤが、それぞれの最大強度まで駆動されている場合、組み合わされたスペクトル出力は、一般に、例えば、ＣＩＥ１９３１色空間色度図の中央における白点のような、所望の出力に対応しない。このことは、しばしば、種々の有色ＬＥＤが、一般に、異なる出力強度及び効率を有するという事実から生じる。このように、最大光出力を達成し得るこれらの光源における色の範囲は、（複数の）パッケージ又は（複数の）クラスタにおける要素ＬＥＤの色の１つ以上に、一般には、高い出力効率及び／又は容量を持っている（複数の）ＬＥＤの色に、偏っている。

従って、製造コストを最小化すると共に、前記ＬＥＤの組み合わされた最大出力が前記ＣＩＥ１９３１色空間色度図の白点においてほぼ中心に位置している又はおよそ他のこのような所望の組み合わされた出力にあるように各ＬＥＤを最適な出力強度において動作させるために、最小の数のＬＥＤを選択することは、一般に、現在利用可能である光源（例えば、ＲＧＢ光源又はパッケージにおける３つのＬＥＤ、又はＲＡＧＢ光源又はパッケージにおける４つのＬＥＤ）によっては可能ではない。例えば、この状況は、所与の色における、又は所与の範囲内における最適な出力強度が望まれている光源を設計する場合にも該当し得る。従って、上述の及び他の既知の光源の不利な点の幾つかを克服する改善された光源及び照明システムに対する必要性が存在する。

この背景の情報は、出願人によって、本発明に関連し得ると信じられている情報を明らかにするために提供されている。上述の情報の何らかが本発明に対する従来技術を構成するものであると認めていると必ずしも意図されているわけではなく、解釈されるべきでもない。

本発明の目的は、発光クラスタを有する光源を提供することにある。本発明の見地によれば、出力強度においてスペクトル出力を生成する光源であって、少なくとも第１の色、第２の色及び第３の色の各々における１つ以上の発光要素（light-emitting elements）の第１の組み合わせを各々が有する第１の種類の１つ以上の発光クラスタと、前記第１の色、前記第２の色及び前記第３の色の１つ以上における１つ以上の発光要素の第２の組み合わせを各々が有する第２の種類の１つ以上の発光クラスタと、前記発光クラスタを駆動する駆動要素とを有する光源において、前記出力強度において駆動された場合、前記スペクトル出力が、前記第１の種類の前記１つ以上の発光クラスタと前記第２の種類の前記１つ以上の発光クラスタとの組み合わされたスペクトル出力によって供給される、光源を提供することにある。

本発明の他の見地によれば、出力強度においてスペクトル出力を生成する光源であって、第１の種類及び１つ以上の他の種類の各々の１つ以上の発光クラスタと、前記第１の種類及び前記１つ以上の他の種類の前記１つ以上の発光クラスタを駆動させる駆動要素とを有している光源において、前記第１の種類の各クラスタが、それぞれの出力効率を持っている少なくとも第１の色、第２の色及び第３の色の各々における１つ以上の発光要素を有しており、前記それぞれの出力効率のうちの１つ以上は、前記それぞれの出力効率のうちの１つ以上の他のものよりも低く、前記１つ以上の他の種類の各クラスタは、前記出力強度を供給するように駆動された場合、前記第１の種類の前記１つ以上の発光クラスタのスペクトル出力が前記１つ以上の他の種類の前記１つ以上の発光クラスタのスペクトル出力によって実質的に均衡化されるように、前記１つ以上の低いそれぞれの出力効率を補償するように選択された１つ以上の発光要素を有している、光源が、提供される。

定義
「発光要素」なる語は、例えば、これに電圧を印加する又は電流を流すことによって活性化される場合、例えば、可視領域、赤外線及び／又は紫外線領域のような、電磁スペクトルの領域又は領域の組み合わせにおいて放射を発する装置を規定するのに使用されている。従って、発光要素は、単色の、擬単色の、多色の又は広帯域のスペクトル放出特性を有し得る。発光要素の例は、半導体、有機若しくはポリマ（polymer/polymeric）の発光ダイオード、光励起蛍光体コーティングされている発光ダイオード、光励起ナノ結晶発光ダイオード又は当業者によってたやすく理解されるであろう他の類似の装置を含むものである。更に、「発光要素」なる語は、例えば、ＬＥＤのダイ、チップ又は当業者によってたやすく理解されるであろう他のこのような装置のように、放射を発する特定の装置を規定するのに使用されており、同様に、放射を発する前記特定の装置と、専用の又は共有の基板、（複数の）前記特定の装置の駆動及び／又は光学出力手段、又は内部に（複数の）前記特定の装置が位置されているハウジング若しくはパッケージとの組み合わせを規定するのにも使用され得る。

「スペクトル出力分布」及び「スペクトル出力」なる語は、光源、前記光源の発光要素クラスタ、及び／又は前記光源の前記発光要素クラスタの（複数の）発光要素の全体的なスペクトル出力を規定するのに交換可能に使用されている。一般に、これらの語は、前記光源／発光要素クラスタ／（複数の）発光要素によって発せられる光のスペクトルの中身を規定するのに使用されている。

「色」なる語は、被験者によって知覚されるような、光源、前記光源の発光要素クラスタ、及び／又は前記光源の前記発光要素クラスタの（複数の）発光要素の全体的な出力を規定するのに使用されている。各色は、通常、例えば、可視スペクトル、又は紫外線及び赤外線を含む紫外線乃至赤外線のような近可視スペクトルの所与の領域における波長の範囲又は所与のピーク波長と関連付けられているが、一般に知覚される及び識別される組み合わされたスペクトル出力分布（スペクトル出力）内のこのような波長の組み合わせを前記スペクトルの組み合わせの結果として得られる色として記述するのにも使用され得る。

本明細書で使用されているように、「約」なる語は、公称値から＋／−１０％の変化を称している。このような変化は、とりわけ言及されているか否かにかかわらず、本明細書で与えられている如何なる所与の値においても常に含まれているものと理解されたい。

そうでない場合、規定されていない限りは、本明細書において使用されている全ての技術用語及び科学用語は、この発明が属する分野における当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を持っている。

本発明は、実質的に最適化された出力強度において、実質的に均衡化されたスペクトル出力を生成する光源を提供する。例えば、一実施例において、前記光源は、１つ以上の発光要素を各々有する２つ以上の発光クラスタを有しており、この結果、全ての発光要素が実質的に最適化された出力強度において駆動された場合、前記第１の発光クラスタの前記スペクトル出力が、前記前記１つ以上の他の発光クラスタの前記スペクトル出力によって実質的に均衡化され、これにより、前記光源から実質的に均衡化されたスペクトル出力を生じる。

例えば、発光要素の色の同じ組み合わせ（例えば、赤、緑及び青色発光要素、赤、緑、琥珀及び青色発光要素等）を各々が有する１つ以上の発光要素パッケージを有する、発光要素の１つ以上の同一のクラスタを有する光源において、所与のクラスタ内の全ての前記発光要素が、それぞれの最大強度において駆動された場合、組み合わされた光出力は、一般的には、例えば、ＣＩＥ１９３１色空間色度図の中心の白点のように、所望の組み合わされたスペクトル出力に対応しない。このことは、しばしば、異なる有色の発光要素は、一般的に、異なる出力強度及び効率を有するという事実から生じるものである。このように、最大光出力が達成可能であるこれらの光源における色の範囲は、一般的には、（複数の）パッケージ又は（複数の）クラスタにおける構成要素ののＬＥＤの色の１つ以上に、一般的には、高い出力効率及び／又は容量を持っている前記発光要素の色の１つ以上に偏っている。

従って、製造コストを最小限にすると同時に、各発光要素の組み合わされた最大出力がＣＩＥ１９３１色空間色度図の白点においてほぼ中心にある又は他のこのような望ましい組み合わされた出力の前後にあるように、各発光要素を最適な出力強度で動作させるための最小数の発光要素（例えば、ＲＧＢクラスタにおける３つの発光要素又はＲＡＧＢクラスタにおける４つの発光要素）を選択するのは一般に難しい。

例えば、この状況は、所与の色又は所与の色範囲内における最適な出力強度が望まれている光源を設計する場合にも該当し得る。

従って、赤、緑及び青色の発光要素の各１つを各々が有している１つ以上の同一の発光クラスタを使用して所望のスペクトル出力を達成するためには、例えば、各要素発光要素が駆動される相対的な電力は、種々の色の発光要素の出力効率における違いを克服するように調整されなければならない。従って、このことは、各発光要素が、およそ自身の最大出力強度又は最大出力強度の前後において駆動されている場合にのみ利用可能である最大光源出力強度に対する著しい強度損失をもたらす。

しかしながら、本発明の光源は、クラスタ化されている発光要素の異なる組み合わせを使用し、幾つかの実施例においては、このような発光クラスタの異なる組み合わせを使用して、潜在的な出力強度におけるこのような損失を軽減する。例えば、光源の前記実質的に均衡化されたスペクトル出力は、一般に、前記光源の様々な発光要素のそれぞれのスペクトル出力の組み合わせによって達成され、前記発光要素自体は、一般に、複数の発光クラスタにおいて構成されている。例えば、前記光源は、２つ以上の種類の各々における１つ以上のクラスタを有することができ、これは、一般に、発光要素のそれぞれの及び全体的な別個の組み合わせによって規定されることができる。

以下で更に詳細に記載されるように、図１乃至７に描かれている例を参照して、発光クラスタの各種類において使用されるべき発光要素の組み合わせの適切な選択によって、及び場合によっては、各種類の発光クラスタの適切な数を選択することによって、前記発光クラスタ、及び前記発光クラスタの前記発光要素を、実質的に最適化された出力強度において又は実質的に最適化された出力強度の前後において駆動する場合でさえ、実質的に均衡化されたスペクトル出力が達成されることができる。更に、以下で議論されるように、前記発光要素を各クラスタの種類に対して注意深く選択することによって、異なる種類の数は、複数の種類の発光クラスタの製造と関連付けられている製造コストを軽減するように最小化されることができる。更に、この取り組みを使用することで、それぞれのクラスタ及び／又は発光要素に供給される相対的な駆動電流又は信号に関する制御は、異なる有色発光要素の相対的な出力の大幅な調整が、前記発光要素の数の選択と選択された前記種類の発光クラスタにおける組み合わせとによって直接的に対処されるので、所望の実質的に均衡化されたスペクトル出力を達成するために必要とされ得ない又は殆ど必要とされ得ない。

しかしながら、更に以下で議論されるように、一実施例において、制御要素が、前記光源のスペクトル出力を更に改善するように更に設けられ、例えば、使用される前記発光要素から利用可能である潜在的な最大出力強度に対する著しい損失を伴うことなく、前記光源のスペクトルの微調整を提供する。例えば、このような制御要素に動作可能に結合されている検知要素を有するフィードバックシステムが、例えば、所定範囲内又は所望の出力からの許容範囲内に出力を保持するために前記光源の出力を監視する及び前記光源の出力のフィードバック駆動制御を提供するように、この状況において考慮されることもできる。

実質的に均衡化された光源スペクトル出力
前記実質的に均衡化されたスペクトル出力は、前記光源の発光クラスタ及び前記光源の発光クラスタの要素のそれぞれの出力の組み合わせによって達成可能な様々な光学及び／又はスペクトル出力を有するように考慮されることができる。例えば、実質的に均衡化された出力は、これらに限定されるわけではないが、所与の色温度、色度、演色評価数、色調並びに／又は当業者にとってたやすく理解されるであろう他のこのようなスペクトル、色及び／若しくは演色特性の白色又は有色光を含み得る。

一実施例において、例えば、前記光源は、ＣＩＥ１９３１色空間色度図の白点において実質的に中心に位置されている均衡化された出力を提供するように構成されている。他の実施例において、前記光源は、前記光源の発光クラスタのそれぞれのスペクトル出力の実質的な均衡を介して所与の色調及び／又は演色評価数を達成するように構成されている。他のこのような実質的に均衡化された出力も、当業者にとって明らかなはずであり、従って、本開示の一般的な範囲及び性質かから逸脱するものとみなされるべきではない。

更に、均衡化された出力は、（場合によっては、その状況において規定されている、又は、前記光源が使用されるべき所与の用途によって規定されている）許容可能な出力の所与の範囲内の様々な度合いに達成されることができることが分かるであろう。例えば、光源は、当該光源の発光クラスタが実質的に最適な出力強度を提供するように動作されている場合、当該光源のスペクトル出力が、目の前にある用途に対して適切に均衡化された出力を提供するように、設計されることができる。均衡又は許容範囲のこのような度合いは、例えば、手ごろに達成可能な最適な値、又は再び、これより低い場合に当該光源が目の前の用途に対して十分であると思われることができないしきい値からの百分率変化内に入るように規定されることができる。所与の光源の出力仕様と、ここからの当該光源が使用されるべき用途に対して許容可能である許容可能な変化とは、用途間で変化し、当業者にとって明らかなはずである。当業者であれば、所与の光源、及び前記光源が使用されるべき用途に対して望まれる実質的に均衡化された出力の決定及び規定における他の考慮すべき事項を、本開示の全体的な範囲及び性質から逸脱することなしに、たやすく理解することができるであろう。このような考慮すべき事項は、これらに限定されるわけではないが、所与の光源の作製に使用される或る種類の発光要素、発光要素の材料、及び／又は光学構成要素の一定の種類のスペクトル及び／又は動作の限界、このような構成要素の経年劣化による経時的な出力特性の変化及び／又はゆらぎ、変化する動作特性及び／又は周囲条件（例えば、前記光学構成要素の強度のゆらぎ、スペクトルのシフト及び／又は広がり、劣化等）、場合によっては、例えば、高い出力強度において、前記発光要素によって誘発される他のこのような効果を含み得る。

実質的に最適な光源出力強度
前記光源の前記実質的に最適化された出力強度は、一般に、前記光源の各発光要素が、およそそれぞれの最適な出力強度又はこの付近において光を発するように駆動される場合、提供される前記光源の出力強度に起因する。一般に、実質的に最適化された出力強度又はこの付近における光源の動作は、各発光要素を最大限に使用しており、即ちおよそ自身の最大出力電位又はこの付近において各発光要素を使用している。

一実施例において、各発光要素は、各発光要素を駆動するのに利用可能な駆動電流及び各発光要素の出力効率によってのみ限定される最適な出力強度において動作され、各発光要素の出力効率は、主として各発光要素のそれぞれの出力色／スペクトルに依存している。従って、この実施例において、前記実質的に最適な出力強度は、各発光クラスタ内の選択された発光要素によって利用可能な最大出力強度として規定されることができる。

他の実施例において、更に均衡化された出力を達せするために、色の混合を微調整し、これにより前記光源のスペクトル出力を微調整するように、各発光要素の出力強度が、最大利用可能出力強度に対して調整される。例えば、１つ以上の発光クラスタは、およそ最大出力強度又はこの付近において駆動される場合に、実質的に均衡化された出力が同一の出力の第１の許容範囲内で提供されるように、選択されることができ、前記１つ以上の発光クラスタの前記発光要素の更なる調整が、前記同一の出力の第２の、全体的に更に限定的な許容範囲内にある更に実質的に均衡化された出力を達成することができる。前記第２の許容範囲内の出力を達成するために犠牲にされる出力強度は、発光要素の強度の調整が正当であることを証明するために、全体の出力強度に対して十分に小さいものであり得る。従って、前記最適な出力強度は、前記第１の許容範囲内で実質的に均衡化された出力をもたらす、選択された前記発光クラスタによって達成可能な最大出力強度として規定される、又は前記第２の許容範囲内の出力を達成するために選択された様々な発光要素及び／又はクラスタの調整された出力強度として規定されることができる。例として、一実施例において、各クラスタの強度は、およそ＋／−１５−２０％の範囲内で変化し得るが、実質的に最適な出力強度を保持することができる。より大きい及びより小さい範囲も、例えば、使用されるクラスタの数に依存して考慮されることもでき、所与の用途に望まれる出力の質に対する許容範囲、及び他のこのような要素は、当業者にとってたやすく明らかになるであろう。

当業者であれば、他の考慮すべき事項が、所与の光源の最適な出力強度、及び前記光源の様々な発光クラスタ及び／又は発光クラスタの要素の最適な出力強度の決定において、本開示の全体的な範囲及び性質から逸脱することなしに考慮されることができるとたやすく理解するであろう。このような考慮すべき事項とは、これらに限定されるわけではないが、機械的な効果、光学出力の不安定性及び／又は変化（例えば、強度のゆらぎ、スペクトルのシフト及び／又は広がり、光学構成要素の劣化等）、及び場合によっては、例えば、高い出力強度において、前記発光要素によって誘発される他のこのような効果を含み得る。

光源
当該光源は、一般に、１つ以上の発光要素を各々含む２つ以上の発光要素を有している。一般に、各クラスタの前記１つ以上の発光要素は、前記光源の出力部に向かって光を発するように構成されており、前記光源の出力部は、１つ以上の透明窓、前記光源の出力を指向するためのレンズ、前記出力のスペクトル成分を選択するフィルタ、及びそれぞれのクラスタの出力を更に混合する及び組み合わせるための拡散器等を有し得る。更に、一実施例において、各発光クラスタは、リフレクタ又はレンズ等のような、一次出力の光学部品を有している。他の実施例において、各クラスタは、前記クラスタの出力を更に組み合わせる及び混合するための二次光学部品を更に有している。

一般に、前記光源は、駆動要素によって駆動されるように更に構成されており、当該駆動要素は、これらに限定されるわけではないが、実質的に最適な出力強度を提供すると共に均衡化された出力を実質的に保持するための前記光源の駆動を可能にする、駆動モジュール、駆動／制御モジュール、駆動回路、ハードウェア及び／又はソフトウェア、及び／又は他のこのような駆動手段を含み得る。例えば、前記駆動要素は、各クラスタの発光要素を駆動するように構成されている１つ以上のプリント回路基板（ＰＣＢ）を有し得る。例えば、各クラスタは、それぞれの又は共有の基板及びＰＣＢに取り付けられることができる。

１つ以上のヒートシンク、アクティブ又はパッシブ冷却システム等のような、従来技術において知られている熱管理システムが、当業者によってたやすく理解されるように、この状況において考慮されることもできる。

更に、これらに限定されるわけではないが、マイクロコントローラ、ハードウェア、ファームウェア及び／若しくはソフトウェアプラットホーム、制御回路並びに／又は他のこのような制御手段及び／若しくはモジュールを含み得るオプションの制御要素が、
向上された制御によって前記光源のクラスタの発光要素を駆動し、これにより前記光源の出力に対する向上された制御を提供するように、前記駆動要素の一部に動作可能に結合されている又は前記駆動要素の一部として一体的に提供されることもできる。

一実施例において、前記光源は、各発光クラスタ及び各発光クラスタ内に含まれている各発光要素に実質的に同じ駆動電流を供給するように構成されている制御／駆動要素を有している。各クラスタの発光要素の適切な選択、即ち各発光要素の相対的な出力効率の関数としての適切な選択によって、実質的に均衡化された光源出力が、実質的に最適な出力強度において達成されることができる。例えば、均衡化された出力が発光要素の２つ以上の色の各々から実質的に等しい出力を提供することによって規定されている実施例において、低い効率を呈している色の発光要素の数の、高い効率を呈している色の発光要素の数に対する比を、前記高い効率及び低い効率の比に実質的に等しくなるように選択することによって、実質的に均衡化された出力が達成されることができる。

例えば、前記可視スペクトルの所与の領域に向かって偏っていても良い予め規定されているスペクトル成分を持つように選択された光源スペクトル出力を提供するために、前記均衡化された出力が、各発光要素の各色に前記光源の前記全体的なスペクトル出力に対する予め選択された寄与を提供させることによって規定されている類似の実施例において、異なる種類のクラスタ（例えば、同じ又は異なる色の異なる数の発光要素を持っているクラスタ）によって提供されている各色の発光要素の数の比は、所望の光源出力と使用されている発光要素の各色のそれぞれの出力効率との両方を考慮に入れるように選択されることができる。即ち、低い出力効率を有する第１の色の発光要素の数の、高い効率を有する他の色の発光要素の数に対する比が、前記それぞれの効率of（上述のような）これらの発光要素のそれぞれの効率と、前記光源のスペクトル出力を均衡化するのに必要なこれらの発光要素のそれぞれのスペクトルの貢献の比との両方の関数として選択されることができる。

他の実施例において、前記光源は、各種類のクラスタに対して独立の強度の制御を提供するように構成されている制御／駆動要素を有している。例えば、１つ以上の発光要素の第１の集合を有している第１の種類のクラスタが、１つ以上の発光要素の他の集合を有している他の種類のクラスタとは異なる強度において駆動されることができる。このように、実質的に均衡化された出力は、上述で紹介されたように、理想的な均衡化された出力に対して第１の許容範囲内の最大出力において達成されることができるが、前記光源の様々な発光クラスタ種類の出力強度の相対的な調整が、理想的な均衡化された出力と比較して、第２の、更に限定的な許容範囲内に位置されている向上された均衡、即ち実質的に均衡化された出力を達成するように使用されることができる。出力強度の微調整又は比較的粗い調整を含み得るこのような調整は、再定義された実質的に最適な出力強度をもたらすことができ、前記再定義された実質的に最適な出力強度は、前記光源のスペクトル出力均衡の改善において達成される利得を考慮している出力強度における許容可能な損失を与える。

更に他の実施例において、前記光源は、各発光クラスタの各発光要素に対して独立した強度の制御を提供するように構成されている制御／駆動要素を有する。当業者によって理解されるように、上述の実施例に関連して記載されたのと同様に、このような再定義された強度の制御は、前記光源のスペクトル出力の微調整さえも可能にし、これにより更に良好に均衡化された出力を提供すると共に、最大電流が各発光要素に加えられた場合に達成可能な最も高い出力強度に対して許容可能な強度の限界内における実質的に最適な出力強度を提供することができる。

前記光源は、前記クラスタによって発せられる光の一部を検知する、及びこの光を前記クラスタによって発せられた光を表す電気信号に変換するための、例えば、フォトディテクタのような１つ以上のセンサ又は他のこのような検知手段を含む検知要素を更にオプションで有していても良い。検知要素の例は、１つ以上の周波数領域内の光を検出するように構成されている、半導体フォトダイオード、フォトセンサ、ＬＥＤ又は当業者であればたやすく理解できるであろう他の光学センサのような、様々な種類の光学センサを含み得る。

一実施例において、前記クラスタは、前記光源の出力が監視されることができる、即ち前記検知手段に動作可能に結合されているオプションの監視手段を介して監視されることができるように、各クラスタから発せられた光の一部が検知要素に指向されるように配されることができる。例えば、前記クラスタは、様々な前記クラスタによって発せられた光の実質的に等しい部分がこれに入射するように、１つのセンサの周りに実質的に対称に配されることができ、又は再び、センサの組み合わせが、それぞれのクラスタに対して協働可能に使用されることができる。様々な例のクラスタ−センサ構成が、添付図面に示されている。他のこのような構成は、当業者にとって明らかであり、従って、本開示の全体的な範囲及び性質を逸脱するものではない。

一般に、オプションの（複数の）前記検知及び監視要素は、前記光源と、前記光源の様々な発光クラスタとの出力の個々の及び／又は組み合わされた強度、及び／又はスペクトル出力を監視するために、前記光源と、前記光源の様々な発光クラスタとの出力を評価するように構成されることもできる。このような検知及び監視手段を、上述したような、オプションの光源制御要素に動作可能に結合することによって、前記光源の前記出力は、ほぼ一定出力が保持されるように監視される及び調整されることができる。例えば、発光クラスタの第１の種類の出力の制御が、他の種類の出力に対して調整可能である実施例において、前記光源の出力、特に前記光源の出力のスペクトル均衡は、前記光源の発光クラスタ及び／又は発光要素の出力における自然のゆらぎにかかわらず、ほぼ一定に保持されることができる。例えば、経年、及び当業者によってたやすく理解されるであろう他のこのような機械的な及び／又は電気効果の１つ以上による出力のゆらぎは、前記オプションの検知、監視、制御及び駆動要素の動作の協働によって、この実施例において調整されることができる。

当業者によって理解されるように、オプションの検知、監視、制御及び駆動手段の様々な組み合わせが、本開示の全体的な範囲及び性質を逸脱することなく、この状況において考慮されることができる。例えば、専用の集光要素{例えば、反射性要素）が、前記発光クラスタによって発せられる光の一部を前記１つ以上の検知要素に指向するように含まれることもでき、又は光は、異なる種類のガイドされた及び／又は反射された出力（例えば、光ガイド、光源出力光学部品からの内部反射等）によって直接的に又は間接的に前記検知要素に指向されることもできる。

発光クラスタ
本開示によって教えられている結果を達成するために、各発光クラスタ内の前記発光要素の多数の配置が、前記光源内の発光クラスタの多数の配置のように可能である。一般に、本開示において熟考されているクラスタは、様々な組み合わせのうちの１つにおいて、このような組み合わせが、実質的に最適な光源出力強度において実質的に均衡化された光源出力を達成する助けになる場合、１つ以上の発光要素を有している。

本発明の一実施例によれば、発光クラスタは、１つ以上の色における１つ以上の発光要素を有する。例えば、発光クラスタは、１つの色及び／又はピーク波長（例えば、全て赤色（Ｒ）、琥珀色（Ａ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）等）の１つ以上の発光要素、又は異なる色及び／又は波長、及び場合によっては異なる組み合わせ（例えば、ＲＧＢ、ＲＲＧＢ、Ｒ_１Ｒ_２ＧＢ、ＡＧＢＢ等（ここで、添え字は、類似の色範囲において発光する発光要素に関する異なるピーク波長を識別している））における発光要素を有し得る。更に、異なる種類の発光要素（例えば、半導体、有機、又はポリマの発光ダイオード、光励起蛍光体コーティングされている発光ダイオード、光励起ナノ結晶発光ダイオード等）及び異なる大きさの発光要素も、同じクラスタ内で組み合わされ得る。

一実施例において、所与のクラスタの各発光要素は、１つのハウジング又はパッケージ内に組み合わされ、製造されている。例えば、パッケージは、全てが同じ色である、異なる色である又は異なる組み合わせである発光要素のクラスタを組み合わせるように製造され得る。例えば、１つのパッケージ化されているクラスタは、１つ以上の発光要素を有しており、オプションで専用の出力光学部品、熱管理システム、駆動要素及び当業者であれば発光要素パッケージを製造するためにたやすく使用する及びたやすく分かる他の構成要素の１つ以上も有していることができる。このようなクラスタのパッケージは、所与の光源の構成における迅速で容易なアセンブリのために予めアセンブリされる及び／又は製造されることができる。このようなパッケージ化されているクラスタの使用は、或る実施例において、発光要素光学部品、及び前記クラスタへの電力接続を単純にすることもできる。当業者によって理解されるように、クラスタの様々な組み合わせ及びパッケージ化されているクラスタは、本開示の範囲及び性質から逸脱することなく考慮されることができる。

一実施例において、各クラスタは、４つの発光要素を有しており、低い相対的効率を有している所与の色の発光要素は、この低減されている相対的効率を補償し、これにより前記クラスタの出力均衡を改善するように、２倍にされる。このようなクラスタの例は、これに限定されるわけではないが、ＲＲＧＢクラスタ、ＲＧＧＢクラスタ又はＲＧＢＢクラスタである。現在利用可能である青色発光要素は、一般に、これらと対をなす（counterpart）赤又は緑色発光要素よりも高い出力を提供するので、この結果、特に、前記光源のスペクトル出力の青色成分が、前記赤、緑、琥珀色の又は他の発光要素の光を奪う（overshadow）ものではない実質的に白又は有色の出力を提供するように前記光源の前記スペクトル出力が均衡化されるべきである場合、ＲＲＧＢ又はＲＧＧＢの選択肢は、発光要素のＲＧＢＢの選択肢よりも、現在の技術により適するものでああり得る。しかしながら、発光要素技術の更なる進歩によって、赤又は緑色の発光要素は、これらと対を成す青色よりも効率的になり得ており、ＲＧＢＢの解決策を、この状況に便利なものとしている。更に、１つの発光パッケージ内で構成されている発光クラスタを考える場合、４つの発光要素の構成が、このようなパッケージ内の空間を最も効率的に使用するために接近してパッケージ化されることができると共に、３つの発光要素のみを有するパッケージよりも大きい出力強度を提供する。

一実施例において、各クラスタは、同じ４つの発光要素を有している。このような実施例は、例えば、前記均衡化された出力が、各発光要素の色からの実質的に等しいスペクトルの寄与によって規定されている場合、及びそれぞれの出力効率及び／又は最適な出力強度が、１:２:２の比によって実質的に規定されている発光要素（例えば、赤、緑及び青）の３つの異なる色の組み合わせを考える場合、実質的に最適な出力強度において実質的に均衡化された出力を提供することができる。即ち、所与の色の発光要素の効率が、２つの他の色の何れかの発光要素の効率の約半分である場合、上述の解決策は、従来のＲＧＢクラスタに対して著しく有利な点を提供することができる。しかしながら、効率の比は、一般に、このように規定されていない。例えば、現在の発光要素技術を使用すると、最も効率的な青色光の寄与が、排他的にＲＲＧＢクラスタを有する光源において、３つの発光要素のＲＧＢクラスタよりも比較的に低い場合、最も高い出力は、赤色に偏ったスペクトルの領域において達成されるのに対し、排他的にＲＧＧＢクラスタを有する光源は、最も高い出力が緑色に偏っているであろう。

他の実施例において、２つ以上の種類のクラスタであって、１つ以上の発光要素を各々有するクラスタが、所望の色均衡を提供するのに使用される。一般に、少なくとも１つの前記クラスタは、３つ又は４つの発光要素を有しているのに対し、他のクラスタは、前記所望のスペクトル均衡を達成するために必要とされる異なる数の発光要素を有し得る。一実施例において、発光要素、及び前記発光要素のそれぞれの数の選択は、これらの発光要素の、それぞれの効率、従ってそれぞれの最適な出力強度に基づいている。

例えば、現在利用可能な大量生産のＲＧＢ発光要素の所与の集合の性能の仕様に基づいて、３Ｒ：３Ｇ：２Ｂの色の比は、最適な出力条件の下で、即ち前記光源が、比較的均衡化された白色光出力を提供するように設計されている場合、適切な色均衡を提供するように選択されることができる。この比を達成するように、一実施例において、前記光源は、同じ数の２つの異なる種類のクラスタ、即ちＲＲＧＢ及びＲＧＧＢクラスタを有することができる。例えば、所与の光源は、１つの、２つの又は３つ以上の各種類を有し得る。代替的には、光源は、各２つのＲＧＢクラスタに関して、１つのＲＧクラスタを有することもできる。

大量生産の発光要素の性能が向上するので、これに応じて各クラスタ内の発光要素の比も変化され得る。例えば、上述の例の前記クラスタは、赤色発光要素の全体的な効率が、緑及び青色発光要素の全体的な効率に勝っている場合には、ＲＧＢＢ及びＲＧＧＢクラスタと交換されることもできる。他のこのような変化も、当業者にとっては明らかであり、従って、本開示の全体的な範囲及び性質から逸脱することを意味するものではない。

代替的には、前記光源は、各々が３つの発光要素のみを含むクラスタの組み合わせを有し得る。例えば、光源は、前記琥珀発光要素の出力が、前記赤色発光要素の出力を前記緑及び青色発光要素に対して均衡化するように、ＲＧＢ及びＡＧＢクラスタの組み合わせを有し得る。

他の実施例において、単色のクラスタが、多色のクラスタと組み合わされる。例えば、１つ以上の他の色の効率よりも著しく低い効率を有する色を使用する場合、第１のクラスタが、３つの異なる色の発光要素を有し得る一方で、第２のクラスタが、３つの同じ色の発光要素を有し得る。この場合、このような構成は、所与の発光要素の実質的に低い相対的出力を補償するのに適切な４:１:１の比をもたらしている。

他の実施例において、前記光源は、３つの発光要素のクラスタ及び４つの発光要素のクラスタの組み合わせを有し得る。１つのこのような例は、等しい数のＲＧＢ及びＲＧＧＢクラスタの組み合わせを含み得て、これにより２:３:２の発光要素の比を与える。等しくない数のこのようなクラスタは、他の比を達成するように考慮されることもできる。

他の実施例において、前記光源は、Ｒ_１Ｇ_１Ｇ_２Ｂ及びＲ_１Ｒ_２Ｇ_１Ｂクラスタのようなクラスタの組み合わせを有し得る。ここで、添え字は、赤又は緑色発光要素の何れかの異なるピーク波長を示している。更に、青色ＬＥＤも、異なる波長のものであっても良い。

上述で示されたように、前記発光クラスタは、低い出力効率を有する発光要素が、高い出力効率を有する発光要素よりも大きくなるように選択されることができるように、異なる大きさの発光要素を有し得る。結果として、このようなクラスタの前記出力均衡は、弱い発光要素の出力が、この大きさによって少なくとも部分的に補償されるので、向上されることができる。一実施例において、異なる大きさにされた発光要素によって提供されるこの補償は、光源が設計されている用途に望まれる実質的に均衡化された出力を提供するのに十分である。他の実施例において、前記光源は、異なる大きさにされている発光要素を有している１つの種類の１つ以上のクラスタと、異なる大きさにされた発光要素を各々がオプションで有している他の種類の１つ以上のクラスタとを有しており、各々オプションで、異なる大きさにされた発光要素を含んでいることもでき、この結果、前記光源の組み合わされた出力は、クラスタ出力の組み合わせによって実質的に均衡化される。当業者であれば、異なる大きさにされた発光要素を持つクラスタの他のこのような組み合わせが、本開示の全体的な範囲及び性質から逸脱することなく、考慮されることができると理解するであろう。

当業者であれば、前記クラスタ内の発光要素が、赤、緑及び青色以外の異なる様々な色を発することができるとたやすく理解するであろう。例えば、クラスタは、琥珀又はシアン発光要素、蛍光体コーティングされている発光要素、又は他の種類の現在の若しくは将来の発光要素を含み得る。

更に、たやすく理解されるであろうが、前記発光クラスタの多数の配置が可能である。これらは、長方形の若しくは正方形のアレイ、又は２つ以上の同心円、又は場合によると２つの異なる平面に配され得る。１つ以上の線形のアレイも使用されることができる。

クラスタの数は、前記選択された構成、当該クラスタ内に含まれている様々な発光要素の意図されている比、及び／又は所望の用途に必要とされている全体的な出力強度に依存しても変化し得る。更に、幾つかの場合において、奇数のクラスタを持ち、これにより、光源出力の向上された色の均衡化を可能にすることも有益であり得る。

本発明の実施例による、発光クラスタを有する光源の模式的な平面図である。 図１の光源の線２−２に沿った断面図である。 本発明の他の実施例による、発光クラスタを有する光源の模式的な平面図である。 本発明の他の実施例による、発光クラスタを有する光源の模式的な平面図である。 本発明の他の実施例による、発光クラスタを有する光源の模式的な平面図である。 本発明の他の実施例による、発光クラスタを有する光源の模式的な平面図である。 本発明の他の実施例による、発光クラスタを有する光源の模式的な平面図である。

本発明は、以下で、詳細な例を参照して記載されるであろう。以下の例は、本発明の実施例を記載するためのものであり、如何なる仕方においても、本発明を限定するためのものではないと理解されたい。

例
例１:
ここで、図１及び２を参照して、概して数字１００を使用して参照されている本発明による光源が、以下に記載される。光源１００は、一般に、６つの発光クラスタを有しており、クラスタ１０２におけるような第１の種類のクラスタと、クラスタ１０４におけるような第２の種類のクラスタとを各３つ有している。発光クラスタ１０２及び１０４は、それぞれ要素１０６、１０８及び１１０のように、各々赤、緑及び青色発光要素から構成されており、この特定の実施例において、青色発光要素１１０の出力強度（又は出力効率）は、それぞれ、赤及び緑色発光要素１０６及び１０８の出力強度（又は出力効率）の１．５倍も高い。このように、実質的に最適な出力強度において、発光要素の各色による実質的に等しい寄与によって規定されるように、実質的に均衡化された出力を供給するために、各クラスタ１０２は、２つの赤色発光要素１０６、１つの緑色発光要素１０８及び１つの青色発光要素１１０を有しており、各クラスタ１０４は、１つの赤色発光要素１０６、２つの緑色発光要素１０８及び１つの青色発光要素１１０を有しており、結果的に約３:３:２のＲ:Ｇ:Ｂを生じている。

一般に、発光クラスタ１０２及び１０４は、それぞれの及び／又は共有の駆動要素（図示略）と一緒に基板１１１上に取り付けられている。発光クラスタ１０２及び１０４は、更に、発光クラスタ１０２及び１０４並びに発光クラスタ１０２及び１０４のそれぞれの発光要素１０６、１０８及び１１０からの熱を放散するための、従来技術においても一般に知られている、それぞれの及び／又は共有の熱管理システムも有している。

図１に示されているように、クラスタ１０２及び１０４は、クラスタ１０２及び１０４から発せられる光の収集及び検出の両方をするように、光源１００の中心軸に位置決めされているオプションの光学センサ１１２の周りの円形の設計において交互に配されている。マイクロコントローラ又は従来技術においてたやすく知られている他のこのような制御手段のような、オプションの制御要素（図示略）が、前記駆動要素とセンサ１１２との間に、クラスタ１０２及び１０４のそれぞれの出力強度を調整し、オプションで、クラスタ１０２及び１０４のそれぞれの発光要素１０６、１０８及び１１０を調整し、これにより光源１００の出力色の均衡を調整する及び実質的に保持するように使用されることができるように、動作可能に結合されていることができる。このような制御手段は、前記光源の出力強度を調整する及び実質的に保持するように使用されることもできる。

各クラスタ１０２及び１０４は、更に、それぞれクラスタ１０２及び１０４により発せられた光を光源出力１１８に指向する一次及び二次出力の光学部品１１４及び１１６をオプションで有していても良く、一次及び二次出力の光学部品１１４及び１１６は、窓、レンズ、拡散器、１つ以上のフィルタ及び／又は当業者にとってたやすく知られている他のこのような素子を含み得る。前記所望の色均衡は、場合によっては、全てのクラスタ１０２及び１０４からの光が完全に重複することのない近接場において達成されることはできないが、一般に、ひとたび、（例えば、遠距離場において）オプションの一次光学部品１１４、二次光学部品１１６及び／又は光源出力１１８の１つ以上によって適切に混合されると、達成される。当業者であれば、様々な出力光学部品が、この例において考慮されることができると、たやすく理解するであろう。即ち、様々な発光クラスタ１０２及び１０４に対して一体型である又は外付けである様々な光学素子が、類似の結果を提供するように考慮されることができ、このようなことは、本開示の意図されている範囲の外側であると考慮されるべきではない。

例２:
ここで、図３を参照して、概して数字２００を使用して参照されている本発明の実施例による光源が、以下に記載される。光源２００は、一般に、４つの発光クラスタを有しており、クラスタ２０２のような、第１の種類のクラスタと、クラスタ２０４のような、第２の種類のクラスタとの各２つを有している。発光クラスタ２０２は、第１のピーク波長Ｒ_１によって規定されている要素２０６のような、１つの赤色発光要素と、異なるピーク出力波長Ｇ_１及びＧ_２によってそれぞれ規定されている要素２０８及び２０９のような、２つの緑色発光要素と、要素２１０のような、１つの青色発光要素とを各々有している。発光クラスタ２０４の各々は、異なるピーク出力波長Ｒ_１及びＲ_２によってそれぞれ規定されている要素２０６及び２０７のような、２つの赤色発光要素と、１つの緑色発光要素２０８と、１つの青色発光要素２１０とを各々有している。従って、クラスタ２０２及び２０４の組み合わせは、Ｒ_１Ｇ_１Ｇ_２Ｂ＋Ｒ_１Ｒ_２Ｇ_１Ｂとして表現されることができ、組み合わされたクラスタの種類のこのような発光要素の向上された表現により実質的に均衡化された低い効率の赤及び緑色発光要素からの放出だけでなく、改善された組み合わされたスペクトル出力も、異なるピーク出力波長を各々持っている赤及び緑色発光要素を設けることによって達成されることができる。従って、この実施例は、青色発光要素２１０の出力強度（又は出力効率）が、赤及び緑色発光要素２０６、２０７及び２０８、２０９のそれぞれの出力強度（又は出力効率）よりも約１．５倍高い場合には、各色からの実質的に等しいスペクトル寄与によって再び規定されているこの例において、実質的に均衡化された出力を提供するが、例１のように、この効率の差について直接的に対処する場合には、十分に均衡された出力を、即ちこのために当該光源が設計される用途に対して望まれている及び／又は必要とされている許容範囲内では提供しない。特に、この実施例は、前記実質的に最適な出力における色の均衡を更に向上させるのを可能にする。

当業者であれば理解するように、類似の光源も、例えば、実質的に等しい出力効率を持つ発光要素が使用されている場合であって、当該光源の所望の均衡化された出力が前記光源の所望の均衡化された出力がスペクトルの青色領域における低下を呈しているスペクトル出力分布によって規定されている場合にも、使用されることができる。他のこのような均衡化された出力も、異なる相対的な効率を持っている発光要素を考慮する場合、この状況において考慮されることができる。

例１の光源１００の設計及び製造に関連して議論される他の考慮すべき事項は、当業者であればたやすく理解するように、光源２００にも該当し得る。例えば、発光クラスタ２０２及び２０４は、それぞれの及び／又は共有の駆動要素を介して基板上に取り付けられることもでき、発光クラスタ２０２及び２０４と発光クラスタ２０２及び２０４それぞれの発光要素２０６、２０７、２０８、２０９及び２１０とからの熱を放散するためのそれぞれの及び／又は共有の熱管理システムを有し得る。しかしながら、この例において、クラスタ２０２及び２０４は、クラスタ２０２及び２０４から発せられる光の収集及び検出の両方をするように、光源２００の中心軸に位置決めされているオプションの光学センサ２１２の周りの正方形又は長方形の設計において交互に配されている。オプションの制御要素が、再び、クラスタ２０２及び２０４のそれぞれの出力強度と、オプションで、クラスタ２０２及び２０４のそれぞれの発光要素２０６、２０７、２０８、２０９及び２１０のそれぞれの出力強度を調整し、これにより光源２００の出力色の均衡及び／又は出力強度を調整する及び実質的に保持するように使用されることができる。

各クラスタ２０２及び２０４は、クラスタ２０２及び２０４によって発せられる光を当該光源の出力に指向するように、一次光学部品及び二次光学部品をオプションで有することもでき、前記一次光学部品及び前記二次光学部品は、再び、窓、レンズ、拡散器及び１つ以上のフィルタ等を含み得る。当業者であれば、様々な出力光学部品が、様々な発光クラスタ２０２及び２０４に対して一体型であるか又は外付けかにかかわらず、類似の結果を提供するように、この例において考慮されることができ、このようなことは、本発明の意図されている範囲の外側であると考慮されるべきでではないと理解するであろう。

例３:
今、図４を参照して、概して数字３００を使用して参照されている本発明の実施例による光源が、以下に記載される。光源３００は、一般に、８つの発光クラスタを有しており、クラスタ３０２のような、第１の種類のクラスタを４つと、クラスタ３０３のような、第２の種類のクラスタを各々２つと、クラスタ３０４のような、第３の種類のクラスタとを有している。発光クラスタ３０２、３０３及び３０４の各々は、それぞれ、要素３０６、３０８及び３１０のような、赤、緑及び／又は青色発光要素の１つ以上から構成されており、この特定の実施例において、青色発光要素３１０の出力強度（又は出力効率）は、赤色発光要素３０６の出力強度（又は出力効率）よりも約２倍高く、緑色発光要素３０８の出力強度（又は出力効率）よりも１．５倍高い。このように、再び、実質的に最適な出力強度において、各色の実質的に等しいスペクトルの寄与を提供することによって規定される、実質的に均衡化された出力を提供するために、発光クラスタ３０２の各々は、１つの赤色発光要素３０６、１つの緑色発光要素３０８、及び１つの青色発光要素３１０を有しており、発光クラスタ３０３の各々は、２つの赤色発光要素３０６を有しており、発光クラスタ３０４各々は、１つの緑色発光要素３０８を有しており、結果として、約４:３:２のＲ:Ｇ:Ｂ比を生じている。

当業者であれば、例えば、当該光源の所望の均衡化された出力が、可視スペクトルの特定の領域に向かって偏っているスペクトル出力分布によって規定されており、これに応じた異なる相対的な出力効率を有している発光要素が使用されている場合にも、類似の当該光源が使用されることができると分かるであろう。

例１の光源１００の設計及び製造と関連して議論される他の考慮すべき事項は、当業者にとってたやすく理解されるように、光源３００にも該当し得る。例えば、発光クラスタ３０２、３０３及び３０４は、それぞれの及び／又は共有の駆動手段と一緒に基板上に取り付けられても良く、前記発光クラスタ３０２、３０３及び３０４と、発光クラスタ３０２、３０３及び３０４のそれぞれの発光要素３０６、３０８及び３１０とからの熱を放散するための、それぞれの及び／又は共有の熱管理システムを有していても良い。この例において、クラスタ３０２、３０３及び３０４は、クラスタ３０２、３０３及び３０４から発せられる光の収集及び指向の両方をするように、光源３００の中心軸上に位置決めされているオプションの光学センサ３１２の周りに円形の設計において配されている。オプションの制御手段が、再び、クラスタ３０２、３０３及び３０４のそれぞれの出力強度と、オプションでクラスタ３０２、３０３及び３０４のそれぞれの発光要素３０６、３０８及び３１０の出力強度とを調整し、これにより、光源３００の出力色均衡及び／又は出力強度を調整する及び実質的に保持するように使用されることもできる。

各クラスタ３０２、３０３及び３０４は、更に、各クラスタ３０２、３０３及び３０４によって発せられた光を当該光源の出力に指向するために、オプションで一次光学部品を有しても良く、オプションで二次光学部品を有しても良く、前記一次光学部品及び前記二次光学部品は、再び、窓、レンズ、拡散器、及び１つ以上のフィルタ等を含み得る。当業者であれば、再び、類似の結果を与えるように、前記様々な発光クラスタ３０２、３０３及び３０４に対して一体型であるか又は外部的であるかにかかわらず、様々な出力光学部品がこの例において考慮されることができ、このようなことは、本開示の意図されている範囲の外側にあると考慮されるべきではないとたやすく理解するであろう。

例４:
図５を参照して、概して数字４００を使用して参照されている本発明の実施例による光源が、以下に記載される。光源４００は、一般に、８つの発光クラスタを有しており、クラスタ４０２のような、第１の種類のクラスタと、クラスタ４０４のような、第２の種類のクラスタとを各４つ有している。発光クラスタ４０２及び４０４は、それぞれ、要素４０６、４０８及び４１０は、それぞれ要素４０６、４０８及び４１０のような、赤、緑及び青色発光要素から各々構成されており、この特定の実施例において、青色発光要素４１０の出力強度（又は出力効率）は、前記緑色発光要素４０８の出力強度（又は出力効率）よりも１．５倍高く、赤色発光要素４０６の出力強度（又は出力効率）とほぼ等しい。このように、実質的に最適な出力強度における、実質的に均衡化された出力（例えば、均衡化された白色光）を提供するために、発光クラスタ４０２の各々は、赤色発光要素４０６、緑色発光要素４０８及び青色発光要素４１０を各１つ有しているのに対し、発光クラスタ４０４の各々は、赤色発光要素４０６及び青色発光要素４１０の各１つと、２つの緑色発光要素４０８とを有しており、結果として、約２:３:２のＲ:Ｇ:Ｂ比を生じている。

例１の光源１００の設計及び製造に関連して議論される他の考慮すべき事項は、当業者であればたやすく理解するように、光源４００にも該当し得る。例えば、発光クラスタ４０２及び４０４は、それぞれの及び／又は共有の駆動要素と一緒に基板上に取り付けられても良く、発光クラスタ４０２及び４０４と、発光クラスタ４０２及び４０４のそれぞれの発光要素４０６、４０８及び４１０とからの熱を放散するための、それぞれの及び／又は共有の熱管理システムを有していても良い。この例において、クラスタ４０２及び４０４は、４０２及び４０４から発せられる光の収集及び指向の両方をするように、光源４００の中心軸上に位置決めされているオプションの光学センサ４１２の周りの円形の設計において配されている。オプションの制御手段が、再び、クラスタ４０２及び４０４のそれぞれの出力強度と、オプションでクラスタ４０２及び４０４のそれぞれの発光要素４０６、４０８及び４１０の出力強度とを調整し、これにより、光源４００の出力色均衡及び／又は出力強度を調整する及び保持するように使用されることもできる。

各クラスタ４０２及び４０４は、更に、各クラスタ４０２及び４０４によって発せられた光を当該光源の出力に指向するために、オプションで一次光学部品を有しても良く、オプションで二次光学部品を有しても良く、前記一次光学部品及び二次光学部品は、再び、窓、レンズ、拡散器、及び１つ以上のフィルタ等を含み得る。当業者であれば、再び、類似の結果を与えるように、前記様々な発光クラスタ４０２及び４０４に対して一体型であるか又は外部的であるかにかかわらず、様々な出力光学部品がこの例において考慮されることができ、このようなことは、本開示の意図されている範囲の外側にあると考慮されるべきではないとたやすく理解するであろう。

例５
図６を参照して、概して数字５００を使用して参照されている本発明の実施例による光源が、以下に記載される。光源５００は、一般に、８つの発光クラスタを有しており、クラスタ５０２のような、第１の種類のクラスタと、クラスタ５０４のような、第２の種類のクラスタとを各４つ有している。発光クラスタ５０２の各々は、それぞれ要素５０６、５０８及び５１０のように、赤、緑及び青色発光要素から構成されているのに対し、発光クラスタ５０４の各々は、それぞれ、要素５０７、５０８及び５１０のように、琥珀、緑及び青色発光要素から構成されている。従って、クラスタ５０２及び５０４の組み合わせの各々は、それぞれ要素５０７、５０８及び５１０のような、琥珀、緑及び青色発光要素のから構成されている。従って、クラスタ５０２及び５０４のこの組み合わせは、ＲＧＢ＋ＡＧＢと表現されることができ、赤及び琥珀発光要素の両方が、実質的に最適な出力強度において、実質的に均衡化された出力を達成するように設けられる及び組み合わされる。

この例において、クラスタ５０２とクラスタ５０４との間の補償及び均衡は、異なる出力効率に対する補償と特に関連しているものではなく、むしろ、実質的に均衡化された白色光によって規定される所望のスペクトル出力を達成するように、これらのクラスタによって前記可視スペクトルの前記赤−琥珀色領域内におけるスペクトルの寄与の改善の補償に関連するものである。この例における赤及び琥珀色発光要素間の補償は、異なるピーク出力波長（Ｒ_１、Ｒ_２、Ｇ_１、Ｇ_２）の赤及び緑色の発光要素の例２の光源２００の前記実質的に均衡化された出力への寄与と類似である。

当業者であればたやすく理解するように、例１の光源１００の設計及び製造に関連して議論されたような、他の考慮すべき事項は、光源５００にも該当し得る。例えば、発光クラスタ５０２及び５０４は、それぞれの及び／又は共有の駆動要素と一緒に基板上に取り付けられても良く、発光クラスタ５０２及び５０４と、発光クラスタ５０２及び５０４のそれぞれの発光要素５０６、５０７、５０８及び５１０とからの熱を放散するための、それぞれの及び／又は共有の熱管理システムを有していても良い。この例において、クラスタ５０２及び５０４は、クラスタ５０２及び５０４から発せられる光の収集及び指向の両方をするように、光源４００の中心軸上に位置決めされているオプションの光学センサ５１２の周りに円形の設計において配されている。オプションの制御手段が、再び、クラスタ５０２及び５０４のそれぞれの出力強度と、オプションでクラスタ５０２及び５０４のそれぞれの発光要素５０６、５０７、５０８及び５１０の出力強度とを調整し、これにより、光源５００の出力色均衡及び／又は出力強度を調整する及び実質的に保持するように使用されることもできる。

各クラスタ５０２及び５０４は、更に、各クラスタ５０２及び５０４によって発せられた光を当該光源の出力に指向するために、オプションで一次光学部品を有しても良く、オプションで二次光学部品を有しても良く、前記一次光学部品及び前記二次光学部品は、再び、窓、レンズ、拡散器、及び１つ以上のフィルタ等を含み得る。当業者であれば、再び、類似の結果を与えるように、前記様々な発光クラスタ５０２及び５０４に対して一体型であるか又は外部的であるかにかかわらず、様々な出力光学部品がこの例において考慮されることができ、このようなことは、本開示の意図されている範囲の外側にあると考慮されるべきではないとたやすく理解するであろう。

例６:
図７を参照して、概して数字６００を使用して参照されている本発明の実施例による光源が、以下で記載される。光源６００は、一般に、６つの発光クラスタを有しており、クラスタ６０２のような、第１の種類のクラスタを４つと、クラスタ６０４のような第２の種類のクラスタを２つとを有している。発光クラスタ６０２及び６０４の各々は、それぞれ、要素６０６、６０８及び６１０のような、赤、緑及び青色発光要素から構成されており、この特定の実施例において、青色発光要素６１０の出力強度（又は出力効率）は、緑色発光要素６０８の出力強度（又は出力効率）よりも１．３３倍高く、赤色発光要素６０６の出力強度（又は出力効率）とほぼ等しい。このように、実質的に最適な出力強度における、実質的に均衡化された出力（例えば、均衡化された白色光）を提供するために、発光クラスタ６０２の各々は、赤色発光要素６０６、緑色発光要素６０８及び青色発光要素６１０を各１つ有しているのに対し、発光クラスタ６０４の各々は、赤色発光要素６０６及び青色発光要素６１０の各１つと、２つの緑色発光要素６０８とを有しており、結果として、約３:４:３のＲ:Ｇ:Ｂ比を生じている。

例１の光源１００の設計及び製造に関連して議論される他の考慮すべき事項は、当業者であればたやすく理解するように、光源６００にも該当し得る。例えば、発光クラスタ６０２及び６０４は、それぞれの及び／又は共有の駆動要素と一緒に基板上に取り付けられても良く、発光クラスタ６０２及び６０４と、発光クラスタ６０２及び６０４のそれぞれの発光要素６０６、６０８及び６１０とからの熱を放散するための、それぞれの及び／又は共有の熱管理システムを有していても良い。この例において、クラスタ６０２及び６０４は、線形の設計において配されている。しかしながら、この例に含まれていないオプションの検知及び制御手段が、光源６００の出力色均衡及び／又は出力強度を調整する及び実質的に保持するようにここで考慮されることもできる。

一次及び／又は二次光学部品が、再び、クラスタ６０２及び６０４によって発せられた光を当該光源の出力に指向するために使用されることができ、前記一次及び／又は二次光学部品は、再び、窓、レンズ、拡散器、及び１つ以上のフィルタ等を含み得る。当業者であれば、類似の結果を与えるように、前記様々な発光クラスタ６０２及び６０４に対して一体型であるか又は外部的であるかにかかわらず、様々な出力光学部品がこの例において考慮されることができ、このようなことは、本開示の意図されている範囲の外側にあると考慮されるべきではないと、たやすく理解するであろう。

当業者であれば、本発明の上述の実施例は、例であり、多くの仕方において変化されることができることを理解するであろう。このような現在又は未来の変化は、本発明の精神及び範囲から逸脱するものであるとみなされるべきではなく、全てのこのような変更は、当業者にとって明らかであるように、以下の請求項の範囲に含まれるものであろう。

Claims (25)

1. 少なくとも第１の色、第２の色及び第３の色の各々における１つ以上の発光要素の第１の組み合わせを各々が含んでいる第１の種類の１つ以上の発光クラスタと、
   少なくとも前記第１の色、前記第２の色及び前記第３の色の１つ以上における１つ以上の発光要素の第２の組み合わせを各々が含んでいる第２の種類の１つ以上の発光クラスタであって、前記第２の組み合わせは前記第１の組み合わせとは異なる、第２の種類の１つ以上の発光クラスタと、
   前記発光クラスタを駆動する駆動要素と、
   を有している、出力強度におけるスペクトル出力を生成する光源であって、前記出力強度において駆動する場合、前記スペクトル出力は、前記第１の種類の前記１つ以上の発光クラスタと前記第２の種類の前記１つ以上の発光クラスタとの組み合わされたスペクトル出力によって提供される、光源。
2. 前記駆動要素は、実質的に同じ駆動電流強度によって前記発光クラスタの各々を駆動する、請求項１に記載の光源。
3. 前記駆動要素に動作可能に結合されている制御要素であって、前記スペクトル出力を改善するように、前記第２の種類に対して、前記第１の種類に対する駆動信号を調整する駆動要素を更に有している、請求項１に記載の光源。
4. 前記制御要素は、理想的なスペクトル出力の第１の許容範囲内にある前記スペクトル出力を、前記理想的なスペクトル出力の第２の許容範囲内にある前記スペクトル出力に改善する、請求項３に記載の光源。
5. 前記制御要素に動作可能に結合されている検知要素であって、前記光源の出力を検知し、前記光源の出力に応じて前記クラスタの出力を更に制御するために、前記光源の出力を表す信号を前記制御要素に伝達する検知要素を更に有している、請求項３に記載の光源。
6. 前記スペクトル出力が白色光を含んでいる、請求項１に記載の光源。
7. 前記白色光が、予め選択されているしきい値を超えている演色評価数によって規定されている、請求項６に記載の光源。
8. 前記第１の色、前記第２の色及び前記第３の色の各々における前記発光要素のそれぞれの数は、前記発光要素のそれぞれの色依存出力効率の関数として選択されている、請求項１に記載の光源。
9. 所与の色における前記発光要素の前記それぞれの数の、他の色の前記発光要素の前記それぞれの数に対する比は、前記他の色における前記発光要素の前記それぞれの色依存出力効率の、前記所与の色の前記発光要素の前記それぞれの色依存出力効率に対する比とほぼ等しい、請求項８に記載の光源。
10. 所与の色における前記発光要素のそれぞれの数の、他の色の前記発光要素のそれぞれの数に対する比は、前記他の色における前記発光要素の前記それぞれの色依存効率の、前記所与の色の前記発光要素の前記それぞれの色依存出力効率に対する比に、比例している、請求項８に記載の光源。
11. 前記光源は、第３の種類の１つ以上の発光クラスタを更に有している、請求項１に記載の光源。
12. 前記第３の種類の前記発光クラスタの各々は、前記第１の色、前記第２の色及び前記第３の色の１つ以上における１つ以上の発光要素の第３の組み合わせを有している、請求項１１に記載の光源。
13. 前記第２の種類の前記発光クラスタの各々は、前記第１の色、前記第２の色及び前記第３の色の各々における１つ以上の発光要素を有している、請求項１に記載の光源。
14. 前記光源請求項１に記載の、前記第１の種類は、前記第２の種類とは異なる数の発光要素を有している、請求項１に記載の光源。
15. 前記第１の種類は、前記第２の種類と同じ数の発光要素を有している、請求項１に記載の光源。
16. 前記第２の種類は、前記第１の色、前記第２の色及び前記第３の色以外の色における１つ以上の発光要素を有している、請求項１に記載の光源。
17. 第１の種類及び１つ以上の他の種類の各々の１つ以上の発光クラスタと、
    前記第１の種類及び前記１つ以上の他の種類の前記１つ以上の発光クラスタを駆動させる駆動要素と、
    を有する、出力強度におけるスペクトル出力を生成する光源であって、
    前記第１の種類の各クラスタは、それぞれの出力効率を持っている少なくとも第１の色、第２の色及び第３の色の各々における１つ以上の発光要素を有しており、前記それぞれの出力効率の１つ以上は、前記それぞれの出力効率の１つ以上の他のものよりも低く、
    前記１つ以上の他の種類の各クラスタは、前記出力強度を提供するために駆動された場合、前記第１の種類の前記１つ以上の発光クラスタのスペクトル出力が前記１つ以上の他の種類の前記１つ以上の発光クラスタのスペクトル出力によって実質的に均衡化されるように、前記１つ以上の低いそれぞれの出力効率を補償するように選択された１つ以上の発光要素を含んでおり、
    前記１つ以上の他の種類の前記１つ以上の発光クラスタの発光要素の組み合わせは、前記第１の種類の前記１つ以上の発光クラスタの発光要素の組み合わせとは異なる、
    光源。
18. 所与の色の複数の前記発光要素の、他の色の複数の前記発光要素に対する比が、所与の色の複数の前記発光要素及び前記他の色の複数の前記発光要素のそれぞれの出力効率に反比例している、請求項１７に記載の光源。
19. 所与の色の複数の前記発光要素の、他の色の複数の前記発光要素に対する比は、所与の色の複数の前記発光要素及び他の色の複数の前記発光要素の複数の前記発光要素のそれぞれの出力効率の逆比に略等しい、請求項１７に記載の光源。
20. 前記駆動要素に動作可能に結合されている制御要素であって、前記スペクトル出力を改善するために、前記第１の種類の前記１つ以上のクラスタの出力強度を前記１つ以上の他の種類のクラスタの１つ以上のクラスタの出力強度に対して制御する制御要素を更に有する、請求項１７に記載の光源。
21. 前記駆動要素に動作可能に結合されている制御要素であって、前記スペクトル出力を改善するために、前記発光要素の出力強度を互いに対して制御する制御要素を更に有する、請求項１７に記載の光源。
22. 前記制御要素は、前記スペクトル出力の微調整を提供し、前記スペクトル出力の粗い調整は、前記第１の種類の前記１つ以上のクラスタと前記１つ以上の他の種類の前記１つ以上のクラスタとの組み合わせによって提供されている、請求項２１に記載の光源。
23. 前記制御要素に動作可能に結合されている検知要素であって、前記光源の出力を検知し、前記光源の出力を表している信号を前記制御要素に伝達し、更に、前記光源の出力を表している信号に応答して前記クラスタの出力を制御する検知要素を更に有している、請求項２２に記載の光源。
24. 前記スペクトル出力は白色光を含んでいる、請求項１７に記載の光源。
25. 前記白色光は、予め選択されたしきい値よりも高い演色評価数によって規定されている、請求項２４に記載の光源。

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