JP5514896B2 - 光の特性を検知するための回路及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、光の特性を検知する回路に係る。

本発明は、更に、光の特性を検知する方法に係る。

光は、測定、試験又は較正のための様々なタイプのシステムにおいて使用され得る。例えば、欧州特許第１３４９４３２（Ａ１）号明細書（特許文献１）は、イメージングセンサの試験のための制御光源を提供する照明器について記載する。国際公開第９９／０１０１２（Ａ１）号パンフレット（特許文献２）は、インクジェット印刷メカニズムのカラー印刷品質をモニタするための光センサシステムにおける光の使用について記載する。米国特許出願公開第２００７／０３５７４０（Ａ１）号明細書（特許文献３）は、照射源のシステム応答を計算することを目的として、特定の色の光に合わせられたセンサ、又はセンサと測定される光との間に配置されるスペクトルフィルタ等のスペクトル測定部を有するスペクトルメータ又は比色計のための照射源を備えるシステムについて記載する。
色可変マルチＬＥＤ発光体又はマルチＬＥＤランプの分野において、色制御は、色点精度を達成し且つ保つために重要な題目である。色点（color points）、すなわち、より一般的には色は、色度座標によって定量化される。色度座標のうち最も広く使用されているものは、ＣＩＥ（Commission International de l’Eclairage）１９３１色度座標である。ここで、ｘ及びｙの組み合わせは色を定義し、Ｌは光の輝度、すなわち光度を定義する。このシステムは、平均的な観測者の目の応答に基づき、国際的に受け入れられている標準である。色点を制御すべき要件は、基本的に、そのような発光体において使用されるＬＥＤに関わる様々な固有の問題によって引き起こされる。例えば、個々のＬＥＤの光学特性は、温度、順方向電流、及びエージングに応じて変化する。更に、個々のＬＥＤの特性は、同じＬＥＤ製造プロセスに関してバッチごとに、更には製造者ごとに有意に変化する。従って、ＬＥＤ発光体によって生じる光の品質は有意に変化し、光の所望の色及び要求される輝度は、適切なフィードバックシステムによらなければ得られない。

そのようなフィードバックシステムは、通常は、少なくとも１つのセンサによって実現される。明らかに、センサのタイプの選択は、一方では、センサの要求される精度又は性能に大いに依存し、他方では、製造総額に対するセンサの価格の経済的影響に依存する。これに関連して、大きな課題の１つは、発光体によって発せられる光における波長ドリフトの影響を正確に表すことである。この課題は、人間の目の感度が、人間の目の色知覚を表す所謂マッチング関数（matching function）において有意なピークを示すという事実において、その原理を見出す。なお、ピークは、単純なフォトダイオードのスペクトル応答においては、センサの光感知要素として用いられる場合に、存在しない。従って、そのようなセンサは、国際公開第００／３７９０４（Ａ１）号パンフレット（特許文献４）において開示される、ＬＥＤと、高速をモニタするフォトダイオードとを有する発光体の場合のように、特定の原色の放射フラックスの正確な測定を可能にするとともに、ランプの放射フラックスを一定に保つことを可能にするが、依然として、観測者によって認知される発光の実際の色は、単純なフォトダイオードが温度変化又はエージングによって引き起こされる原色の波長ドリフトを追跡しないために、所望の色から外れうる。この現象を扱うために、エージング又は温度挙動を表す複雑なモデルが必要とされる。しかし、また、センサのフォトダイオードから完全にシールドされない周囲光がセンサの測定を妨げ、結果として、実際の色知覚と所望の色知覚との間のミスマッチを生じさせる。周囲光又は他の抗原からの寄与が単純なフォトダイオードによって得られる不可欠の測定に影響を及ぼす一方で、状況は、センサが一定の照度を達成するために使用される場合に、より一層悪化する。

他方で、単にフォトダイオードに基づくセンサに関して確認されている問題は、より進歩的なセンサ配置を用いることによって解消され得る。例えば、非常に高いスペクトル分解能を提供するスペクトロメータの使用は、ＬＥＤ発光体によって発せられる光のスペクトル特性の徹底的な分析を可能にする。しかし、ＬＥＤ発光体の価格目標は、そのようなスペクトルメータの使用を認めない。

後者の問題は、人間の目の色知覚を考慮するよう実現されるトゥルーカラー（true color）センサを適用することによって解消され得る。そのようなトゥルーカラーセンサは、通常は、少なくとも３つのフォトダイオードを有し、各フォトダイオードには色フィルタが設けられている。例えば、マルチフォトダイオード型トゥルーカラーセンサの形で光の特性を検知する回路は、米国特許第６６３０８０１（Ｂ２）号明細書（特許文献５）において開示されている。センサは第１の回路素子を実現し、フィルタ処理されたフォトダイオード及びフィルタ処理されていないフォトダイオードを有する。センサに結合される更なる回路素子は、フィルタ処理されたフォトダイオード及びフィルタ処理されていないフォトダイオードの出力信号を測定し、それらの読出を発光体の赤色、緑色及び青色ＬＥＤの夫々について色度座標と関連づける。この相関付けに基づき、発光体のＬＥＤを駆動する順方向電流は、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの夫々の色度座標と所望の混合色光の色度座標との間の差に従って調整される。この解決法は色制御に関して所望の結果を達成するが、その実現は、依然として、適切に実現され且つ製造されたフィルタを組み合わせてかなりの数のセンサ素子を必要とし、これは全体では費用効果及びコンパクト設計を可能にしない。

欧州特許第１３４９４３２（Ａ１）号明細書 国際公開第９９／０１０１２（Ａ１）号パンフレット 米国特許出願公開第２００７／０３５７４０（Ａ１）号明細書 国際公開第００／３７９０４（Ａ１）号パンフレット 米国特許第６６３０８０１（Ｂ２）号明細書

従って、本発明は、改善された且つより費用効率の高い回路設計を有する、光の特性を検知するための回路を提供することを目的とする。また、改善された性能を示しながら、同時に、より費用効率の高い実施が可能とされる、光の特性を検知する方法を提供することが望ましい。

上記の目的は、光の特性を検知する回路であって、光を感知して、測定期間中に出力信号を生成するよう実現される第１の回路素子と、前記測定期間に先行する加温期間中に前記第１の回路素子の温度を高めるよう実現される第２の回路素子とを有し、前記出力信号は、前記第１の回路素子が浴びる光と、前記第１の回路素子の温度とに従って生成される、回路によって達成される。

上記の目的は、また、第１の回路素子及び第２の回路素子を有する回路により光の特性を検知する方法であって、前記第１の回路素子に光を浴びせるステップと、測定期間に先行する加温期間中に前記第２の回路素子によって前記第１の回路素子の温度を上昇させるステップと、前記測定期間中に前記第１の回路素子によって出力信号を生成するステップとを有し、前記出力信号は、前記第１の回路素子が浴びる光と、前記第１の回路素子の温度とに従って生成される、方法によって達成される。

前記第１の回路素子に光を浴びせるステップと、前記第１の回路素子の温度を上昇させるステップとは、この順序で適用されても、あるいは、本発明の要旨から逸脱しない範囲で逆の順序で適用されてもよい。

上記の手段を提供することによって、ただ１つの簡単な且つ比較的安価な回路素子が、光の不可欠な特性、例えばフラックスのみならず、分光特性も検知するために使用され得ることが、有利に達成される。分光特性は、多数の光感知回路素子を適用し且つ夫々にフィルタを備えることに代えて、単一の、光を検知する前記第１の回路素子の温度依存性を使用することによって導出され得る。

加温期間及び測定期間のタイミングに関して、測定期間は通常、加温期間に続くと言うことができるが、これは、本発明の一態様が、第１の回路素子のクールダウン相の間に出力信号を測定するという見識において見出されるためである。しかし、第１の回路素子の温度に関する情報を取得することも確かに重要である。従って、測定期間及び加温期間を完全に又は部分的に重ね合わせ、一方で、測定期間が加温期間の終わりに続く時間スパンにおいて依然として延在することを確かにすることが実行可能である。測定期間中に行われるそのような信号の測定又は処理に関して、加温期間及び測定期間の共在の時間スパンは、第１の回路素子の温度に関する情報を取得するために使用されてよい。加温期間の終わりに続く測定期間の残りの時間スパンは、出力信号から光の光特性を導出するために使用されてよい。

従属請求項及び以下の記載は、本発明の特に有利な実施形態及び特徴を開示し、具体的に、本発明に従う方法は、回路に係る従属請求項に従って更に展開されてよい。

前記第１の回路素子は、例えば、フォトレジスタによって実現されてよい。しかし、本発明の好ましい実施形態に従って、前記第１の回路素子は、動作のために使用される抵抗及び増幅器等のような可能な他の回路素子の中で、フォトダイオード又はフォトトランジスタを有する。かかるフォトダイオード又はフォトトランジスタは、それが有意な温度感度を示す接合を有する半導体デバイスであるため、好ましい選択である。この特定の実施形態において、前記接合の温度感度は、フォトダイオード又はフォトトランジスタのスペクトル感度に作用するために使用される。結果として、動作の間、フォトダイオード又はフォトトランジスタのスペクトル感度の熱的に引き起こされる変化は、光の特性を評価するために使用され得る。動作の間にスペクトル感度のこのような変化を利用して、クールダウンの間に異なる接合温度での光電流（すなわち、出力信号）の読み取りを比較することが可能であり、光源の放射波長特性に関する何らかの情報を提供する。これらに基づき、例えばＬＥＤによって発せられた光の波長を読み取ることが計算可能であり、回路がＬＥＤ発光体におけるセンサとして用いられる場合には、計算の結果は、然るべく色点に作用するために使用され得る。

前記第１の回路素子の温度を高めるために、例えば加熱抵抗から温風ファンまでに及ぶ様々な手段が適用されてよい。しかし、かかる手段は、前記第１の回路素子の外部から内部への熱の伝播しか可能にせず、従って、熱の発生とその影響との間の遅延が内在する。従って、本発明の好ましい実施形態において、前記第２の回路素子は、電流を前記第１の回路素子に印加するよう設計される電流源を有する。フォトダイオード又はフォトトランジスタの場合において、印加される電流は、フォトダイオード又はフォトトランジスタの接合の順方向電流である。（順方向）電流は、実際には、前記第１の回路素子を、電流フローが起こるその内部の温度検知構造で直接に温める。従って、それは、更に、光の特性を感知するために直接的に又は間接的に使用される前記第１の回路素子のその部分の温度のより良い制御を可能にする。前記第２の回路素子を介する外部からの前記第１の回路素子の内部構造の間接的な加熱と比較して、印加電流による直接加熱は、前記第１の回路素子の加熱部分の温度の制御も改善する。

本発明の好ましい実施形態に従って、光の特性は波長を有する。これは、フラックス、ルーメン等の他のパラメータの中で、前記第１の回路素子の温度依存性、いわば前記第１の回路素子のクールダウン挙動が、主として、前記第１の回路素子が浴びる光の波長を測定又は決定するために使用されることを意味する。表現「波長」は、通常は、単一の値を意味せず、むしろ、光のスペクトルの特定のバンド幅を示す点に留意すべきである。

本発明の更なる態様において、当該回路は、前記第１の回路素子と結合され、前記測定期間中に前記出力信号の変化を検出するよう実現される第３の回路素子を有する。前記第１の回路素子の所与の温度に関し、前記出力信号の変化は、前記第１の回路素子が浴びる光の波長に依存する。表現「出力信号の変化」は、例えば、測定期間の間の異なる時点で測定される出力信号の値間の差を有してよいが、例えば、出力信号を表す値の変化率、又は前記第１の回路素子のクールダウンの間の出力信号の他の何らかの差分表現を有してもよい。また、基準値に対するそのような値の正規化は、前記の表現の範囲内で考えられるべきである。

前記第１の回路素子の温度依存性の利用のために、前記第１の回路素子に関する情報を取得することが重要である。従って、前記第３の回路素子は、前記第１の回路素子の温度に関する情報を得、該得られた情報及び前記検出した出力信号の変化に基づき、前記光の特性を表す光特性信号を生成するよう実現されるならば、有利である。前記温度に関する情報は、前記第３の回路素子に記憶されている予めコンパイルされたルックアップテーブルを用いることによって導出されても、あるいは、加温期間中の出力信号に対する直接的なオンザフライの測定によって、例えば、温度に依存するフォトダイオード又はフォトトランジスタの順方向電圧を検知する手段によって、又は前記第１の回路素子の温度を適切に表す当該回路内の他の信号を測定又は観測することによって、導出されてもよい。しかし、より好ましくないモードにおいては、測定タイミングが前記第１の回路素子の構造における温度伝播を考慮するよう設定されるという条件で、前記第１の回路素子の外殻の温度の外部温度測定が使用されてもよい。

本発明の更なる態様に従って、前記第３の回路素子は、前記第２の回路素子と結合され、前記加温期間中に前記第１の回路素子の温度の上昇を達成するために前記第２の回路素子を制御するよう実現される。これは、固定タイミングを適用することによって実現されてよい。しかし、また、可変なタイミングの適用も、特に、前記第３の回路素子によって決定され、制御信号を用いて前記第２の回路素子に適用される固定又は可変の電流制御と組み合わされる場合に、前記第１の回路素子の所望の温度サイクルを達成しうる。このような電流制御は、前記第１の回路素子の実際及び／又は所望の温度に依存しうる。

特に、低出力信号駆動性能を有する第１の回路素子を用いる場合に、当該回路は、前記第１の回路素子と前記第３の回路素子との間にあり、前記第１の回路素子及び前記第３の回路素子を結合するよう実現され、且つ、前記第３の回路素子に供給される前記出力信号を表すものを生成するよう実現される第４の回路素子を有することが有利である。ここで、前記出力信号を表すものとは、前記第３の回路素子によって容易に使用／処理され得る信号パラメータを示す。前記第４の回路素子の実行可能な実現は、例えば、様々なインピーダンス・コンバータ、特にいわゆるトランスインピーダンス・コンバータを有してよい。

本発明の更なる態様は、前記第１の回路素子が浴びる光を生成する多数の光源と、検知された前記光の特性に依存して前記光源を駆動するよう実現されるドライバモジュールとを有するデバイスにおける本発明に従う光の特性を検知する回路の使用に係る。本発明の好ましい実施形態において、コントローラは、少なくとも前記ドライバモジュール及び当該回路の前記第３の回路素子を実現する。更なる実施形態において、コントローラは、特定用途向け集積回路へとリサイズされて、本発明に従う回路全体を有してよい。前記光源は、例えば、レーザ光源によって、又は蛍光ランプによって、実現されてよい。

特定の実施形態に従って、前記デバイスは、多数の発光ダイオードを有する発光ダイオード発光体である。かかるＬＥＤは、通常、極めて狭いバンド幅のスペクトルを示し、従って、本願の以下の記載から明らかになるように、そのようなＬＥＤ発光体の色点を調整する、すなわち、波長ドリフトを補償する、のに適した本発明に従う回路によって実現されるスペクトルセンサを提供する。

本発明の他の目的及び特徴は、添付の図面に関連して検討される以下の詳細な記載から明らかになるであろう。なお、当然ながら、図面は、本発明の限定の定義としてではなく、単に例示のために設計されている。

本発明に従う回路の好ましい実施形態を有するＬＥＤ発光体を回路図の形で示す。 図１の光を検知する第１の回路素子に印加される加温電流パルスの略タイミングを示す。 加温電流パルスに依存した時間に対する第１の回路素子の温度挙動を図２ａと同じように示す。 第１の波長の光を浴びる場合に時間にわたって測定される第１の回路素子の光電流のグラフを示す。 第２の波長の光を浴びる場合に時間にわたって測定される第１の回路素子の光電流の挙動を図３と同じように示す。 ３つの異なる波長の光を浴びる場合に第１の回路素子によって生成され時間にわたって測定される３つの正規化された光電流に関するグラフを示す。 第１の回路素子の相対スペクトル応答の温度依存性を表すグラフを示す。 本発明に従う方法の実施形態をフローチャートの形で示す。

図面において、同じ参照符号は、全体を通して、同じ対象を参照する。図面中の対象は、必ずしも実寸通りではない。

図１は、光の特性を検知する回路１を示す。回路１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）発光体２において使用される。そのようなＬＥＤ発光体２は、ＬＥＤランプとも称されることがある。発光体２は、回路１に加えて、赤色光Ｒを放射するよう実現される第１のＬＥＤ４と、緑色光Ｇを放射するよう実現される第２のＬＥＤ５と、青色光Ｂを放射するよう実現される第３のＬＥＤ６とに接続されているドライバモジュール３ｂを有する。ドライバモジュール３ｂはコントローラ９に含まれている。コントローラ９は、本場合においては、信号処理、データ記憶、及びＬＥＤ駆動機能を備えるプログラム可能なデバイスを用いて実現される。これらのコントローラ機能に基づき、ドライバモジュール３ｂは、特定の強さを有して人間の目に特定の色印象を引き起こす光を生成するために、各々のＬＥＤ４、５及び６を夫々駆動する駆動電流ＩＲ、ＩＧ及びＩＢを生成するよう実現される。駆動電流ＩＲ、ＩＧ及びＩＢの設定は、回路１の検知応答に依存して決定される。これについては、以下で詳細に説明する。

発光体のＬＥＤ４、５及び６単独で、又はそれらを互いに組み合わせて生成される光の積分強さを検知するためだけでなく、回路１は、光を感知して出力信号を生成するよう実現される第１の回路素子を実現するフォトダイオード７を有する。フォトダイオード７は、図解的にＬＥＤ４、５及び６から離して描かれているが、当然ながら、フォトダイオード７の位置付けは、ＬＥＤ４、５及び６によって放射される光を受けられるようにされるべきである。フォトダイオード７の出力信号は、フォトダイオード７の光電流Ｉ１であり、フォトダイオード７が浴びる光に従って生成される。すなわち、言い換えると、光電流Ｉ１は、フォトダイオード７が浴びる光に依存する。しかし、光が光電流Ｉ１を決定するのみならず、フォトダイオード７の温度、特にその接合の温度も光電流Ｉ１に影響を及ぼす。

この温度依存性を利用するために、回路１は、フォトダイオード７に結合され、図２ａに示される時間マーカｔ１からｔ２の間の加温期間ΔｔＷの間に順方向電流Ｉ２によりフォトダイオード７を駆動するよう実現される電流源８を有する。図２ａにおいて、順方向電流Ｉ２は、時間ｔ１にわたってプロットされている。加温期間ΔｔＷの間、フォトダイオード７の接合は、図２ｂに示されるように温められる。図２ｂにおいて、接合温度Ｔは、時間ｔにわたってプロットされている。加温期間ΔｔＷの経過後、接合温度Ｔは下がり、加温期間ΔｔＷに続いて、光電流Ｉ１が測定期間ΔｔＭの間測定される。

光電流Ｉ１の測定は、回路１の第３の回路素子３ａによって行われて評価される。ドライバモジュール３ｂと同じく、第３の回路素子３ａは、コントローラ９を用いて、例えば、コントローラ９の入出力段及びコントローラ９によって実行されるソフトウェアによって、組み込まれて実現される。図解的に図１において表されているように、第３の回路素子３ａは、回路１の第４の回路素子を形成するトランスインピーダンス・コンバータ１０を介してフォトダイオード７と結合されている。コンバータ１０は、図１に従って互いに接続されている演算増幅器１１及び抵抗１２によって従来通りに実現され、その入力部でフォトダイオード７と、その出力部で第３の回路素子３ａと接続されている。コンバータ１０を用いて、光電流Ｉ１を表すものＵが生成される。Ｕは、第３の回路素子３ａによって処理可能である。

フォトダイオード７の温度の上昇の適切なタイミング及び結果として加温期間ΔｔＷの終了時における適切な接合温度を達成するために、電流源８及び第３の回路素子３ａは協働するよう実現される。一方で、第３の回路素子３ａは、電流源８と結合され、制御信号ＣＳを用いて時間窓ｔ２−ｔ１の間の順方向電流Ｉ２の生成を制御するよう実現され、他方で、電流源８は、第３の回路素子３ａによって供給される制御信号ＣＳに従って動作するよう実現される。

ここで、フォトダイオード７を用いて光の特性を検知する場合の接合温度Ｔの有用性を説明するために、図３及び図４を参照する。図３及び図４において、フォトダイオード７の測定される光電流Ｉ１は、時間にわたってプロットされている。図３は、フォトダイオード７が浴びる光の波長が図４とは異なっている。図３に関し、青色ＬＥＤ６のみが使用され、一方、図４に関し、赤色ＬＥＤ４のみが使用された。時間マーカｔ１の前に、接合温度Ｔは室温まで下げられ、各々のＬＥＤ４又は６はフォトダイオード７を照射した。加温期間ΔｔＷの間、順方向電流Ｉ２がフォトダイオード７に供給され、結果として、光電流Ｉ１は飽和を示す。時間マーカｔ２の時点で、順方向電流Ｉ２はオフされた。その後に、光電流Ｉ１は、図３を図４と比較した場合に、接合温度Ｔの低下の間、時間にわたって全く異なる変化を示す。

図３及び図４を詳細に見ると、それは、光電流Ｉ１の絶対値ではなく、むしろ、光の特性を検知するときに本文脈中で関心が持たれている光電流Ｉ１の相対変化における相違であることが明らかになる。なお、関心をひく光の特性は波長である。この側面は、図５においてより詳細に描かれている。図５において、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂによって個々に引き起こされる正規化光電流Ｉ１は、接合温度Ｔの低下の間、時間にわたってプロットされている。正規化のために、別々の赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂの照射の下での光電流Ｉ１の事前の測定は、接合温度Ｔとして室温において実行される。特に、フォトダイオード７を青色光Ｂ及び赤色光Ｒに夫々さらす場合に、光電流Ｉ１の変化又は変化の割合は、接合のクールダウンの間、時間にわたって、互いと有意に相違する。明りょうさのために、順方向電流Ｉ２が印加される加温期間ΔｔＷは図５においては示されていない点に留意すべきである。

この効果は、この場合に、フォトダイオード７が浴びる光の（主）波長を測定するために利用される。測定の原理は、図６を用いて最も良く記載される。図６は、Ｉ１_２５、Ｉ１_４０、Ｉ１_６０、Ｉ１_８０、Ｉ１_１００及びＩ１_１２０と符号を付された６つの正規化光電流Ｉ１を示す。各々のインデックスは、摂氏での接合温度Ｔを示す。基準光電流Ｉ１_２５は、３６０ナノメートル（ｎｍ）（紫外線に近い）から７８０ｎｍ（赤）の間の波長λのスペクトル範囲にわたって、摂氏２５度の接合温度で測定される。基準光電流Ｉ１_２５と比較して、及び互いと比較して、残りの光電流Ｉ１_４０乃至Ｉ１_１２０は、スペクトル範囲全体にわたってより高い温度での信号レベルの低下を示す。

曲線の整列を確立した後、本発明は、フォトダイオード７が浴びる光の波長を検知するために、所与の波長λでの相対的な信号変化の知識を利用する。例えば、フォトダイオード７を４２０ｎｍから４９０ｎｍの範囲の主波長λを有する青色光Ｂにさらし、接合のクールダウンの間に光電流Ｉ１の値の信号変化Ｃ１（増大）を測定する場合に、測定される信号変化Ｃ１は、６５０ｎｍから７５０ｎｍの間の主波長λを有する赤色光Ｒに関して起こる信号変化Ｃ２よりも有意に大きい。

図１に示される回路において、第３の回路素子３ａは、時間ｔにわたる光電流Ｉ１の変化の測定を行う。また、フォトダイオード７の実際の接合温度Ｔを測定期間ΔｔＭの間に時間ｔにわたって行われる測定と関連づけるのも、第３の回路素子３ａである。動作の間、実際の接合温度Ｔは、動作パラメータ（加温期間ΔｔＷの存続期間、順方向電流Ｉ２の値又はこの値の変化、時間マーカｔ２の後に経過した時間、測定期間ΔｔＭの存続期間、環境温度、等）の組に依存して接合温度Ｔを表す機能記述（functional description）によって導出される。代替的に、接合温度Ｔの特有の知識が、また、接合温度Ｔ及び対応する動作パラメータが格納されているルックアップテーブルを用いて提供されてもよい。また、接合温度Ｔは、フォトダイオード７で検知される順方向電圧値を測定することによって直接的に得られてもよい。この測定は、加温期間ΔｔＷの間に、あるいは、加温期間ΔｔＷ及び／又は測定期間ΔｔＭの間に一時中断される順方向電圧検知インターバルにおいて、行われてよい。望ましくは、第３の回路素子３ａは、順方向電圧測定が行われている間、特定の検知電流レベルを生成するよう第２の回路素子８を設定する。通常、この検知電流は、加温期間ΔｔＷの間に印加される順方向（加熱）電流Ｉ２よりも低い。

測定期間ΔｔＭの間の導出される接合温度Ｔ及び光電流Ｉ１の測定される変化に基づき、第３の回路素子３ａは、光の波長λ（特に、その値又は値の範囲）を表す光特性信号ＬＰＳを生成する。光特性信号ＬＰＳは、ＬＥＤ発光体２によって放射される光全体の所望の色点を設定するように、更に駆動電流ＩＲ、ＩＧ及びＩＢを調整するために使用される。これは、ドライバモジュール３ｂを用いて行われる。なお、第３の回路素子３ａ及びドライバモジュール３ｂは、ＬＥＤ発光体の動作の説明を簡単にするためにのみ、互いに分かれて描かれているが、第３の回路素子３ａ及びドライバモジュール３ｂは実際には結合されてよい点に留意すべきである。

以下で、回路１の動作について、図７において描かされている本発明に従う方法を用いて簡単に論じられる。この方法はブロック１３において開始する。フォトダイオード７の接合温度Ｔが第３の回路素子３ａに知られており、例えば２５℃に等しいとする。しかし、また、その他温度が、フォトダイオード７の場所及び／又はその環境内の熱源（例えば、ＬＥＤ４、５及び６）によって生成される熱にさらされることに依存して、動作の間に第３の回路素子３ａによって考えられてよい。フォトダイオード７のタイプは第３の回路素子３ａに知られている場合に、第３の回路素子３ａは、温度検出測定の間にこの温度を導出してよい。

ブロック１４で、赤色ＬＥＤ４はオンされ、順方向電流Ｉ２が加温期間ΔｔＷの間フォトダイオード７に供給される。加温期間ΔｔＷが経過した場合、順方向電流Ｉ２は止められ、僅かな遅延を有して、光電流Ｉ１の増大が測定期間ΔｔＭの間に測定される。第３の回路素子３ａは、測定期間ΔｔＭの間の接合温度Ｔを熟知しており、フォトダイオード７が浴びる光の主たる第１スペクトル成分を計算し、その主たる第１スペクトル成分の値を表すデータを記憶する。次に、ブロック１５で、緑色ＬＥＤ５はオンされ、測定期間ΔｔＭが後に続く加温期間ΔｔＷの間の上記の動作が繰り返され、フォトダイオード７が浴びる光の主たる第２スペクトル成分が計算され、更にデータが記憶される。最後に、ブロック１６で、青色ＬＥＤ６はオンされ、測定期間ΔｔＭが後に続く加温期間ΔｔＷの間の上記の動作が繰り返され、フォトダイオード７が浴びる光の主たる第３スペクトル成分が計算され、更にデータが記憶される。その後のブロック１７で、３つの記憶された主スペクトル成分は、所望の色点に一致するようにＬＥＤ発光体２の色点を調整するのに必要な３つの駆動電流ＩＲ、ＩＧ及びＩＢの調整を計算するモデルにおいて、その後に使用される。方法はブロック１８において終了する。

用途、すなわち、ＬＥＤの光スペクトルがどれくらい速く動作の間に変化すると期待されるのかに依存して、方法のステップは、より早く又はより遅く繰り返される。

更なる実施形態に従って、３つの個々の加温期間ΔｔＷが回避されてよく、ただ１つの共通する加温期間ΔｔＷのみが、光の特性が１つの共通する測定期間ΔｔＭの間に連続して各々のＬＥＤ４、５及び６について検知される前に使用されてよい。３つのＬＥＤは、共通の測定期間ΔｔＭの間に相次いでオンオフされる。

なお、本発明の更なる実施形態において、共通の測定期間ΔｔＭは、３つの個々の連続した測定期間ΔｔＭに、互いの間のブレイク期間の有無に関わらず分割されてよく、各測定期間ΔｔＭは、光の特性が検知されるＬＥＤ４、５及び６の各々と関連付けられる。

更なる実施形態において、室温（２５℃）での光電流Ｉ１の最初の基準測定は、３つのＬＥＤ４、５及び６の夫々について行われてよく、それらの夫々は、正規化のための基準値となる。その後、測定期間ΔｔＭの間、３つのＬＥＤ４、５及び６は、接合のクールダウンの間に何度も（複数サイクルにおいて）相次いでオンオフされる。例えば、第１サイクルの間、赤色ＬＥＤ４によって引き起こされる光電流Ｉ１は１２０℃で測定され、緑色ＬＥＤ５によって引き起こされる光電流Ｉ１は１１２℃で測定され、青色ＬＥＤ６によって引き起こされる光電流Ｉ１は１０５℃で測定される。その後、第２サイクルの間、赤色ＬＥＤ４によって引き起こされる光電流Ｉ１は９９℃で測定され、緑色ＬＥＤ５によって引き起こされる光電流Ｉ１は９３℃で測定され、青色ＬＥＤ６によって引き起こされる光電流Ｉ１は８８℃で測定される。更なるサイクルがクールダウンの間に適用され、オンライで、又は全ての測定が完了次第、ＬＥＤ４、５及び６の各色ごとに基準測定に対して正規化された光電流Ｉ１の測定が、測定期間ΔｔＭの間の光電流Ｉ１の変化を決定するために使用される。

本発明は、また、周囲光を判断するためにも使用されてよい。この目的のために、全てのＬＥＤはオフされ、周囲光の主スペクトル成分が決定される。日光のスペクトル組成は、一般的に、蛍光ランプと比較して赤色スペクトル範囲においてより強い寄与を示すという事実により、人工的な室内光条件と自然の屋外光条件とを区別することが可能である。

本発明の更なる応用は、例えば、光が有効な暖赤色成分を示す夕刻におけるような特定の時点での、周囲光を再現する分野において見出される。従って、周囲光のスペクトル組成は、複数の測定の間に評価され、ＬＥＤ４、５及び６の現在の設定は、例えば、ＬＥＤ発光体２によって放射される光のスペクトル組成が所望の日光条件と同じになるまで、繰り返し調整される。

しかし、また、実際の周囲光知覚を所望の光知覚へと補償することは、本発明を用いることによって達成可能である。そのような補償を達成するために、環境光が評価され、所望のスペクトル組成からのそのスペクトル偏差が計算され、ＬＥＤ発光体２のＬＥＤ４、５及び６についての必要とされる電流設定が、ＬＥＤ発光体２の光と周囲光との組み合わせの所望のスペクトル組成を達成するために設定される。この機能は、専用のモデルに基づいてよく、あるいは、その実現は、ＬＥＤ電流設定の繰り返しにより達成されてよい。

要約すると、しかし、包括的ではなく、本発明は、例えば、ＬＥＤランプの色制御及び／又はエージング補償において、その応用の分野を見出す。それは、例えば、接続されているＬＥＤ（の色）を自動検出すること、所望の色設定からの色偏差を検出すること、スペクトルの日光分析／検知及びスペクトルの周囲光補償等のために、色コントローラにおいて、より一般的な状況おいてさえ適用されてよい。

特に、接続されているＬＥＤを検出することとの関連で本発明を提供する場合に、方法は、フォトダイオード７と結合される第３の回路素子３ａを用いて測定期間ΔｔＭの間に出力信号Ｉ１の変化を検出することを有する。フォトダイオード７の温度Ｔに関する情報は、第３の回路素子３ａによって導出され、導出された温度Ｔ及び出力信号Ｉ１の検出された変化に基づき、光の特性を表す光特性信号ＬＰＳが第３の回路素子３ａによって生成される。これは、光を生成するために使用される光源、例えばＬＥＤ４、５及び６に色制御ストラテジ（color control strategy）を適用する方法であって、光源４乃至６をアクティブにするステップと、本発明に従う方法を用いて光特性信号ＬＰＳを生成するステップと、光特性信号ＬＰＳに基づき光源４乃至６を制御する色制御ストラテジを選択するステップとを有する方法の実施を可能にする。制御は、通常、ＬＥＤの駆動電流を調整することを有する。色制御ストラテジは、ＬＥＤを制御するためのパラメータの組を有してよく、そのパラメータの組は、ＬＥＤ発光体に、例えば、コントローラ９に、又はＬＥＤの光生成を制御するために使用される何らかのデバイスに、アップロードされる。光源４乃至６をアクティブにすることは、グループごと又は個別に実現されてよい。

結果として、接続されるＬＥＤ（の色）を検出するために本発明を用いる場合に、第３の回路素子３ａは、ランプに存在する異なるＬＥＤを（例えば、工場におけるプログラミング又は初期化によって）熟知している必要はない。始動時に、第３の回路素子３ａは、異なるＬＥＤをアクティブにし、光特性を測定する。光特性信号ＬＰＳに基づき、例えば、赤、緑及び青の組、又は琥珀色、温白色及び冷白色の組のＬＥＤがランプに存在するかどうかを検出することが可能である。この検出に基づき、異なる色制御ストラテジが、例えば、幅広い色域のためのより良いサポートを有するために、又は白色光に関して高い色表現品質へ最適化するために、使用され得る。

一般的に、本発明の最後に述べた態様にのみ焦点を当てるのではなく、３よりも多い色がランプに存在する場合、原色の主は長に関する知っておくことは重要な特徴である。これは、本発明によって容易に提供され得る。

本発明又はその部分は、複数の個別素子を有するハードウェアによって、及び／又は適切にプログラムされたプロセッサによって、実施されてよい。最後に述べた場合において、少なくとも、データ及び／又は信号の処理に関する本発明のその部分は、コンピュータプログラムプロダクトによって実現されてもよい。コンピュータプログラムプロダクトは、デバイスの、例えばコントローラ９の、メモリにあり、そのデバイスのプロセッサによって実行されても、あるいは、コンピュータ読出可能な媒体、例えば、ソリッドステートメモリデバイス、若しくはＣＤ、ＤＶＤ等の光学データ媒体、又はネットワークに基づくサーバ等にあり、コンピュータ読出可能な媒体からデバイス、例えばコンピュータ若しくはラップトップ又は他の適切なデバイスにロードされて、そのデバイスにおいて実行されてもよい。

上記の実施形態は、本発明を限定するものではなく、当業者は、添付の特許請求の範囲の適用範囲を逸脱しない範囲で多数の代替の実施形態を設計することができる点に留意すべきである。特許請求の範囲において、括弧内の如何なる参照符号も、特許請求の範囲を限定すると解されるべきではない。語「有する（comprising）」は、請求項に挙げられている以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素の前の語「１つの（a又はan）」は、その要素の複数個の存在を除外するものではない。複数の要素を列挙するデバイスクレームにおいて、それらの要素の幾つかは、ハードウェアの同一の項目によって、又は多数の個々の項目によって、具現されてよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項において挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すわけではない。

Claims (9)

1. 光の特性を検知する回路であって、
   光を感知して、測定期間中に出力信号を生成するよう構成される第１の回路素子と、
   前記測定期間に先行する加温期間中に前記第１の回路素子の温度を高めるように電流を前記第１の回路素子に印加するよう構成される第２の回路素子と、
   前記第２の回路素子と結合され、該第２の回路素子によって前記第１の回路素子に印加される電流の生成を制御するよう構成され、且つ、前記第１の回路素子と結合され、前記測定期間中に前記出力信号の変化を検出するよう構成される第３の回路素子と
   を有し、
   前記出力信号は、前記第１の回路素子が浴びる光と、前記第１の回路素子の温度とに従って生成され、
   前記第３の回路素子は、前記加温期間の存続期間、前記第２の回路素子によって前記第１の回路素子に印加される電流の値、前記加温期間後の経過時間、及び前記測定期間の存続期間のうちの２又はそれ以上に基づき前記第１の回路素子の温度に関する情報を導出し、該導出された情報及び前記検出された出力信号の変化に基づき、前記光の特性を表す光特性信号を生成するよう構成される、回路。
2. 前記第１の回路素子は、接合を有するフォトトランジスタ又はフォトダイオードを有する、
   請求項１に記載の回路。
3. 前記光の特性は、波長を有する、
   請求項１又は２に記載の回路。
4. 前記第１の回路素子及び前記第３の回路素子を結合するよう実現され、前記第３の回路素子に供給される前記出力信号を表すものを生成するよう実現される第４の回路素子
   を有する請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の回路。
5. 請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の回路を有するデバイスであって、
   前記第１の回路素子が浴びる光を生成する多数の光源、及び
   検知された前記光の特性に依存して前記光源を駆動するよう実現されるドライバモジュール
   を有するデバイス。
6. 前記光源として多数の発光ダイオードを有する発光ダイオード発光体である請求項５に記載のデバイス。
7. 第１の回路素子と、第２の回路素子と、前記第１の回路素子及び前記第２の回路素子へ結合される第３の回路素子とを有する回路により光の特性を検知する方法であって：
   前記第１の回路素子に光を浴びせるステップと、
   前記第３の回路素子が前記第２の回路素子によって前記第１の回路素子に印加される電流の生成を制御することによって、測定期間に先行する加温期間中に前記第２の回路素子によって前記第１の回路素子の温度を上昇させるステップと、
   前記測定期間中に前記第１の回路素子によって出力信号を生成するステップと、
   前記第３の回路素子によって、前記加温期間の存続期間、前記第２の回路素子によって前記第１の回路素子に印加される電流の値、前記加温期間後の経過時間、及び前記測定期間の存続期間のうちの２又はそれ以上に基づき、前記第１の回路素子の温度に関する情報を導出するステップと、
   前記第３の回路素子によって、前記測定期間中に前記出力信号の変化を検出するステップと、
   前記第３の回路素子によって、前記導出された情報及び前記検出された出力信号の変化に基づき、前記光の特性を表す光特性信号を生成するステップと
   を有し、
   前記出力信号は、前記第１の回路素子が浴びる光と、前記第１の回路素子の温度とに従って生成される、方法。
8. 前記出力信号は、接合を有するフォトトランジスタ又はフォトダイオードによって生成される、
   請求項７に記載の方法。
9. 光を生成するために使用される光源に色制御ストラテジを適用する方法であって：
   前記光源をアクティブにするステップ、及び
   請求項７に記載の方法を用いて、前記光の特性を表す光特性信号を生成するステップ、及び
   前記光特性信号に基づき、前記光源を制御するための色制御ストラテジを選択するステップ
   を有する方法。

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