JP6651103B2 - 動作調整可能な照明デバイス - Google Patents

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Description

発明の詳細な説明
[関連出願の相互参照]
本出願は、2015年6月11日に出願された米国特許仮出願第62/174,474号の優先権を主張するものである。
[技術分野]
本明細書における主題は、所望の効果を提供するように制御可能なエミッタまたは固体発光素子のグループを有するデバイスを含む照明デバイスに関し、そのようなデバイスを製造および使用する関連方法に関する。
[背景]
異なるスペクトルの光源を組み合わせることによって、照明デバイスは、所望のほぼどのようなエネルギー含量の光スペクトルをも発することが可能になる。たとえば、赤色光を不飽和緑色光と組み合わせ、付随的な青色光の量に応じて昼光に似た色または白熱光に似た色を表す光スペクトルを生み出すことができる。赤色光源、緑色光源、および青色光源を使用して、そのような光源からの色は、色域(gamut)の範囲内の任意の複合色を生み出すように任意の比率で組み合わせることができる。
色は、物体によって発せられた、透過された、または反射された光のスペクトル組成によって引き起こされる視覚的効果である。人間の視覚は主に、光源の色および輝度(コントラスト)、ならびに(反射光が存在する場合)照らされている物体から反射されたスペクトルに関連する。
加熱された物体が白熱状態になるにつれて、その物体は、最初は赤みを帯びるようになり、次いで黄色を帯びるようになり、次いで白色になり、最後に青みを帯びるようになる。したがって、白熱材料の見かけの色は、実際の温度(ケルビン(K)単位)に直接的に関連する。白熱する実際的な材料は、黒体源の色温度に直接的に関連する相関色温度(CCT)値を有すると言われる。CCTは、ケルビン(K)単位で測定され、「色度が光源の色度に最も近く似ている黒体の絶対温度」と(たとえば、北米照明学会:Illuminating Engineering Society of North America(IESNA)によって)定義されている。3200K未満のCCTを有する光は、特徴に関して黄色を帯びた白色であり、一般に、暖かい白色光であると考えられるが、3200Kから4000Kの間のCCTを有する光はニュートラルな白色光と考えられ、4000Kよりも上のCCTを有する光は、特徴に関して青みを帯びた白色であり、一般に、クールな白色光と考えられる。
本開示に関連する態様は、2つのCIEパラメータxおよびyに関する人間の色知覚をマップする1931 CIE(Commission International de l’Eclairage)色度図を参照して、より良く理解され得る。1931 CIE色度図は、図1に転載されている。スペクトル色は、人間の目によって知覚される色相のすべてを含む輪郭が示された空間の縁部の周りに分布する。境界線は、スペクトル色に対する最大飽和を表す。黒体軌跡(「BBL」)に沿って存在する色度座標(すなわち、カラーポイント)は、プランクの式Ε(λ)=Α λ−5/(eB/T−1)に従う。ここで、Eは発光強度、λは発光波長、Tは黒体の色温度、AおよびBは定数である。
高品質人工照明は一般に、自然光の特性を模倣しようと試みる。自然光源としては、比較的高いCCT(たとえば、−5000K)を有する昼光およびより低いCCT(たとえば、−2800K)を有する白熱灯がある。
LEDなどの固体発光素子は、一般には、狭い波長域を発する。そのようなエミッタは、エミッタによって発せられた第1のピーク波長を有する発光の一部分を吸収して第1のピーク波長と異なる第2のピーク波長を有する光を再度発するルミフォリック(lumiphoric)材料(ルミフォア(lumiphor)としても知られ、例としては、蛍光体、シンチレータ、およびルミフォリックインクがある)を含む、またはこれと組み合わせて使用可能である。
白色または白色に近いと知覚される光は、赤色、緑色、および青色(「RGB」)エミッタの組み合わせによって生成され得、または、青色LEDと黄色蛍光体などのルミフォアの組み合わされた発光(たとえば、YAG:CeまたはCe:YAG)によって生成され得る。後者の場合、青色LED発光の一部分は蛍光体を通過し、青色発光の別の部分は黄色にダウンコンバートされ、青色光と黄色光は、組み合わせると、白色と知覚される。
使用されるLEDおよび/またはルミフォアの組み合わせに応じて、固体デバイスの総発光は、スペクトルのいくつかの色で不飽和にされることもあれば、いくつかの色で過飽和されることもある。
色再現は一般に、演色評価数(CRI)または平均演色評価数(CRI Ra)を使用して測定される。CRIを計算するために、14の反射サンプルが参照放射体(発光物)および試験源によって照らされるとき、それらの色の見え方がシミュレーションされる。一般的演色評価数または平均演色評価数CRI Raは、最初の8つの指標を利用する修正された平均であり、これらの指標のすべては、低から中程度の色飽和を有するように着色されたパステルである(R9は、CRIを計算する際に使用されない6つの飽和試験色のうちの1つであり、R9は、大きな赤色成分を実施する)。CRIおよびCRI Raは、人工光源が同じCCTで自然光源の演色にどれくらい近似適合するかを決定するために使用される。昼光は高いCRI Ra(約100)を有し、白熱電球も比較的近く(CRI Raは95よりも大きい)、蛍光照明は精度が劣る(約70〜80の一般的なCRI Ra値を有する)。
CRI Ra(またはCRI)は、色識別(すなわち、色相の微妙な違いを知覚する)または色の好みを予測する能力をほとんどもたらさないので、それのみでは光源の利益の十分な尺度にならない。人間は自然に、より明るい色に引きつけられるように思われる。昼光は、人間の目が明るい色や鮮明な色を知覚することを可能にする光のスペクトルを提供し、これによって、微妙な色合いの違いがあったとしても物体を識別することが可能になる。したがって、一般に、昼光および黒体源は、色を強調および区別するのに、多数の人工光源より優れていると認識される。色を弁別する人間の視覚の能力は、同じCRI Raを提供するCCT条件下で異なる。そのような弁別は、照空灯のガマットに比例する。
光源のガマット領域(gamut area)は、試験光源によって照らされるときCRI Raを計算するために使用される8つの色標のCIE1976u’v’色空間内の色度によって画定された多角形内に囲まれた面積として計算可能である。ガマット領域指数(GAI)は、照射(illumination)によって物体がどのくらい飽和されているように見えるかを色度空間内で特徴づける便利な方法であり、GAIが大きいほど、物体の色は飽和されたように見える。GAIは、想像上の等エネルギースペクトル(放射電力は、すべての波長で等しい)が100と採点される相対的な数字である。試験源のGAIは、試験されている光の色空間エリアを想像上または理論上の等エネルギースペクトル(EES)源によって生じられる色空間エリアと比較することによって決定される。100の最大値を有するCRI Ra(またはCRI)とは異なり、GAIは100を超えることができ、これは、いくつかの光源は、等エネルギー源が色を飽和する働きをするよりも強く色を飽和することを意味する。
一般的な黒体様光源と一般的な昼光様光源は異なるガマット領域を有することがわかっている。低CCT供給源(たとえば、白熱エミッタ)は、約50%のGAI(すなわち、EES源のガマット領域の約半分)を有する。より高いCCT値を有する光源は、より大きなGAIを有する。たとえば、10000KのCCTを有する非常に青みを帯びた光は、140%のGAIを有することがある。
発光物によって物体がどのくらい飽和されているように見えるかを特徴づける別の方法は、関連ガマット領域すなわち「Qg」(「色質スケール(Color Quality Scale Qg)」すなわち「CQS Qg」とも呼ばれる)であり、これは、同じCCTにおいて参照発光物のガマット領域によって正規化され100によって乗算されたCIELAB内の15の試験色サンプルの(a,b)座標によって形成されるエリアである。GAIに同様のやり方で、Qg値は100を超えることができる。しかしながら、Qg値は、CCTに対する不変性のためにスケーリングされる。色順応のために、およびCCTは、環境の全体的な色調を照明設計プロセスの一部として設定するように選択されるので、Qgなどの可変参照尺度は、適用される照明設計に特に関連のあることがある。関連ガマットが参照ガマットよりも大きい場合、および照度が、昼光によって提供される照度よりも小さい場合、その同じCCTにおける参照に対して、好みおよび弁別の増加が予想され得る。反対に、関連ガマットが参照ガマットよりも小さい場合、その同じCCTにおける参照に対して、好みおよび弁別の減少が予想され得る。
少なくともいくつかの文脈では、いく人かの消費者が、著しく強化された鮮明さを有する光源を好むことがあると考えられる。強化された鮮明さを、高い視感度と組み合わせて、および適度に高い演色評価数値とさらに組み合わせて、提供することが難しい場合がある。
照明が、手元での作業に適切な強度であり、適切な演色特性も有することが重要である。大部分の昼間の作業のためには、光源(人工であろうと自然であろうと)は、高い強度と高い演色を有するべきである。逆に、睡眠のためには、光は、非常に低いレベルを有するべきである。夜間視力の色識別は非常に低い。
光は、人間の概日リズムに影響する。人間の生理は、いくつかの波長の存在または不存在に非視覚的に反応する。たとえば、青色光がメラトニンを抑制することが知られており、紫外線が皮膚にダメージを与えることが知られている。光の強度および光のスペクトル成分は、人間の概日リズムに対する強い影響を有する。これらの概日リズムは、自然光と同期するのが理想的である。
概日リズム障害は、夜行性活動の変化(たとえば、夜間シフトの労働者)、経度の変化(たとえば、時差ぼけ)、および/または光の持続時間の季節性変化(たとえば、うつ状態を含む症状を伴う季節性気分障害)と関連付けられることがある。2007年、世界保健機関は、深夜シフト労働を潜在的な発がん性因子と指定した。メラトニンは、酸化防止剤であり、腫瘍形成の抑制物質である。したがって、メラトニンレベルに対する干渉が、がんを成長させる可能性を増加させ得る。Czeislerらの米国特許出願公開第2006/0106437号に開示されているものなどの、(たとえば、周期をリセットするために)人間の概日周期の位相および振幅を修正するために人工光源を用いた刺激を含む方法が開発されている。
人工光は、夕刻、青色光を含みすぎることがあり、これによって、メラトニンが抑制され、穏やかな睡眠が妨げられる。夜間に人工光にさらされることによって、人が眠りにつくまたは眠りに戻ることが阻害されることがあり、夜間視力の一時的な喪失が引き起こされることもある。光の強度および露光の長さに比例してメラトニンを抑制し、概日時計を同期させるのは、主に青色光(たとえば、460から480nmの間のピーク波長値における青色光を含み、何らかの活動は約360nmから約600nmの間である)である。図2に示すように、メラトニン抑制のための作用スペクトル(黒四角として表される6つの個々のデータポイントを有する)は、暗順応応答曲線(実線で表される)および明順応応答曲線(破線で表される)の既知のスペクトル感度と非常に異なる短波長感度を示す。
自然光は、季節、緯度、高度、時刻、および気象条件に応じて、強度および/またはCCTに関して変化する。自然光はまた、強度およびCCTに関して毎日変化する。一日のうちの日光の変化するCCTは主に、黒体輻射の変化ではなく、光の散乱の結果である。気象条件の変化を無視すると、自然光の強度は一般に、日の出のときには低く、午前中を通じて増加し、正午に高いレベルに達し、次いで、午後半ばにおいて晩まで減少し、日没時には低いレベルに達する。CCTはまた、予測可能なように変化する。日の出および日没時に、CCTは約2,000Kである傾向が高い。約3,500Kの中間のCCT値は、日の出直後または日没直前に示される(太陽が空高くあるときと比較して、昼光は、より赤く、より柔らかい)。約5,400KのCCTは真昼前後に示される。さまざまな昼光源の色温度は、図3において表の形にされている。低い(または暖かい)CCT値は、青色成分の減少と一致し、より高い(またはクールな)CCT値は、青色成分の増加と一致する。
一般には、薄暗く、低い(暖かい)CCTを示す光が安らぎを促進し(たとえば、晩および睡眠前の夜間において望ましいことがある)、明るく、高い(クールな)CCTを示す光が注意力を促進する(午前中および日中に望ましいことがある)。非常に低い強度および非常に低いCCTを有する光は、人が夜中に目覚めた後に眠りに戻ることを妨げることが最も少ない。
色が変化する光は、当技術分野で知られている。色が変化する電球の一例は、赤色LED、青色LED、および青方偏移した緑色LEDのアレイを含むと理解される(各々が、非常に飽和した緑色を提供するために緑色蛍光体の発光を刺激するように配置された青色LEDを含む)Philipsの「Hue」電球(Koninklijke Philips N.V.、Eindhoven、the Netherlands)である。そのような電球によって、光のさまざまな色、CCT、および/または強度が、コンピュータまたはポータブル電子デバイスを介してユーザによって選択されることが可能になる。
色が変化するランプの有効性にもかかわらず、そのようなランプは、実用性を阻害する制限を有する。ユーザが、自然光の一時的な変化を考慮に入れた所望の照射条件を得るように照明デバイスをプログラムおよび/または動作させることが困難なことがある。知覚される光品質を過度に犠牲にすることなく概日リズムに対する潜在的な干渉を回避することは、別の懸念事項である。所望のカラーポイントにおける高い演色と組み合わせて鮮明な照射を提供することも困難なことがある。さらに別の懸念事項としては、さまざまな照射条件にわたって高い視感度を維持することがある。さらなる懸念事項としては、1つまたは複数のユーザによる制御の容易さがある。ユーザが、季節、緯度、時刻、および気象条件などの複数の要因に起因し得る自然光の変化を考慮に入れた所望の照射条件を得るように照明デバイスをプログラムすることも、困難なことがある。
当技術分野は、従来の照明デバイスおよび方法の制限に対処する改善された照明デバイスおよび方法を引き続き探求する。
[概要]
本開示は、異なる主波長の固体発光素子のグループであって複数の独立して制御可能なグループを利用する照明デバイスおよび照明方法に関し、固体発光素子のグループの動作は、所望の照射を提供するように少なくとも1つのプロセッサによって自動的に調整され、(少なくともいくつかの実施形態では)固体発光素子のグループの動作は、センサおよび/またはユーザ入力コマンド(たとえば、ユーザにより生成された音パターン、ユーザにより生成されたジェスチャパターン、またはユーザにより開始された信号送信(有線またはワイヤレス))によってさらに影響されやすい。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、周辺光または入射光の存在、不存在、強度、および/またはカラーポイントを補償するように調整されてもよい。固体発光素子の少なくとも5つのグループの存在は、広範囲のCCT値にわたって総発光の望ましい光束特性、カラーポイント特性、相関色温度(CCT)特性、演色評価数(CRI)特性、CRI R9特性、および視感度特性を提供してよく、総発光の選択されたカラーポイントまたはCCTのための鮮明さ(たとえば、Qg)特性および/またはメラトニン抑制特性の調整を可能にしてもよい。デジタル通信デバイスまたはデジタルコンピューティングデバイスと通信するように配置された第1のトランシーバを含み、他の照明デバイスと通信するように配置された第2のトランシーバを含む照明デバイスも提供される。さらに、照明デバイスの制御を容易にする方法も提供される。
一態様では、固体照明デバイスは、固体発光素子の複数のグループと、少なくとも1つのセンサと、メモリと、少なくとも1つの検出器と、少なくとも1つのプロセッサとを含む。固体発光素子の各グループは、固体発光素子の互いのグループによって生成される発光の主波長と異なる主波長を含む発光を生成するように配置される。固体発光素子の各グループは独立して制御可能であり、固体発光素子の各グループによって生成される発光は、組み合わされ、照明デバイスの総発光を作り出すように配置される。少なくとも1つのセンサは、環境条件を示す少なくとも1つの信号を受信または提供するように配置される。メモリは、少なくとも1つの動作命令セットを記憶するように配置される。少なくとも1つの検出器は、(i)ユーザコマンドを示す複数の異なるユーザにより生成された音パターン、(ii)ユーザコマンドを示す複数の異なるユーザにより生成されたジェスチャパターン、および(iii)少なくとも1つのユーザにより開始された信号(たとえば、有線またはワイヤレス)、のうちの1つまたは複数を検出し、そのような検出に応答して少なくとも1つの検出器出力信号を作り出すように配置される。少なくとも1つのプロセッサは、少なくとも1つの動作命令セットを利用して、(i)時間および(ii)環境条件を示す少なくとも1つの信号、のうちの少なくとも1つに応答して、(a)総発光の光束ならびに(b)総発光の相関色温度およびカラーポイント、のうちの少なくとも1つを暦日の異なる時間に自動的に調整するように配置される。少なくとも1つのプロセッサは、少なくとも1つの検出器出力信号に応答して、(a)総発光の光束ならびに(b)総発光の相関色温度およびカラーポイントのうちの少なくとも1つの自動調整を一時停止する、または変えるようにさらに配置される。いくつかの実施形態では、固体発光素子の少なくとも5つのグループが提供される。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサは、少なくとも1つの検出器出力信号に応答して、総計の(aggregated)発光の選択されたカラーポイントまたは相関色温度のために、(c)総発光の100ルーメンあたりミリワットのメラトニン抑制および(d)総発光の関連ガマット、のうちの少なくとも1つを調整するように配置される。いくつかの実施形態では、環境条件を示す少なくとも1つの信号を受信または提供するように配置された少なくとも1つのセンサは、湿度、空気圧、周辺音、ガス濃度、ガスの存在または不存在、微粒子濃度、微粒子の存在または不存在、温度、雲量、屋外周囲温度、屋外周辺光レベル、屋外CCT、降水(precipitation)の存在、降水のタイプ、UV指数、太陽輻射指数、月相、月光の光レベル、オーロラの存在、および体感温度のうちの1つまたは複数を感知するように配置される。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのセンサは、周辺光センサ、イメージセンサ、温度センサ、気圧センサ、湿度センサ、天気情報受信機、ガス検出器、および微粒子検出器を含む。
別の態様では、固体照明デバイスは、固体発光素子の複数のグループであって、固体発光素子の各グループは、固体発光素子の互いのグループによって生成される発光の主波長と異なる主波長を含む発光を生成するように配置され、固体発光素子の各グループは独立して制御可能であり、固体発光素子の各グループによって生成された発光は、組み合わされ、照明デバイスの総発光を作り出すように配置され、複数のグループは固体発光素子の少なくとも5つのグループを含む、固体発光素子の複数のグループと、環境条件を示す少なくとも1つの信号を受信または提供するように配置された少なくとも1つのセンサと、少なくとも1つの動作命令セットを記憶するメモリと、少なくとも1つの動作命令セットを利用して、(i)時間および(ii)環境条件を示す少なくとも1つの信号、のうちの少なくとも1つに応答して、(a)総発光の光束ならびに(b)総発光の相関色温度およびカラーポイント、のうちの少なくとも1つを暦日の異なる時間に自動的に調整するように配置された少なくとも1つのプロセッサとを備え、照明デバイスによって生成される総発光は、以下の特性(A)から(D)、すなわち、(A)少なくとも2700Kから9000Kに及ぶ相関色温度範囲にわたる少なくとも90のCRI値および少なくとも100のQg値、(B)少なくとも2700Kから9000Kに及ぶ相関色温度範囲にわたる少なくとも80のCRI R9値、(C)少なくとも2700Kから9000Kに及ぶ相関色温度範囲にわたる少なくとも600の光束値、および(D)少なくとも2700Kから5700Kに及ぶ相関色温度範囲にわたる少なくとも300の放射の視感度値、のうちの少なくとも2つを含む。
いくつかの態様では、固体照明デバイスは、固体発光素子の複数のグループであって、固体発光素子の各グループは、固体発光素子の互いのグループによって生成される発光の主波長と異なる主波長を含む発光を生成するように配置され、固体発光素子の各グループは独立して制御可能であり、固体発光素子の各グループによって生成された発光は、組み合わされ、照明デバイスの総発光を作り出すように配置され、複数のグループは固体発光素子の少なくとも5つのグループを含む、固体発光素子の複数のグループと、少なくとも1つの動作命令セットを記憶するメモリと、少なくとも1つの動作命令セットを利用して、(a)総発光の光束ならびに(b)総発光の相関色温度およびカラーポイントのうちの少なくとも1つを自動的に調整するように配置された少なくとも1つのプロセッサと、デジタル通信デバイスまたはデジタルコンピューティングデバイスから少なくとも1つの信号を受信するように配置された第1のワイヤレストランシーバとを備え、少なくとも1つのプロセッサは、受信された少なくとも1つの信号に応答して、総計の発光の選択されたカラーポイントまたは相関色温度のために、(c)総発光の数100ルーメンあたりミリワットのメラトニン抑制および(d)総発光の関連ガマット、のうちの少なくとも1つを調整するように配置される。
別の態様では、固体照明デバイスは、固体発光素子の複数のグループであって、固体発光素子の各グループは、固体発光素子の互いのグループによって生成される発光の主波長と異なる主波長を含む発光を生成するように配置され、固体発光素子の各グループは独立して制御可能であり、固体発光素子の各グループによって生成される発光は、組み合わされ、照明デバイスの総発光を作り出すように配置される、固体発光素子の複数のグループと、デジタル通信デバイスまたはデジタルコンピューティングデバイスと通信するように配置された第1のワイヤレストランシーバと、少なくとも1つの他の固体照明デバイスと通信するように配置された第2のワイヤレストランシーバと、少なくとも1つの動作命令セットを記憶するように配置されたメモリと、少なくとも1つの動作命令セットを利用して、(a)総発光の光束ならびに(b)総発光の相関色温度およびカラーポイントのうちの少なくとも1つを暦日の異なる時間に自動的に調整するように配置された少なくとも1つのプロセッサとを備え第1のワイヤレストランシーバは、少なくとも1つの動作命令セットを選択または修正するために、デジタル通信デバイスまたはデジタルコンピューティングデバイスから少なくとも1つの第1の信号を受信するように配置され、第2のワイヤレストランシーバは、少なくとも1つの第1の信号に応答して選択または修正された選択または修正された少なくとも1つの命令セットを示すまたは含む少なくとも1つの第2の信号を少なくとも1つの他の固体照明デバイスに送信するように配置される。
別の態様では、固体照明デバイスは、固体発光素子の複数のグループであって、固体発光素子の各グループは、固体発光素子の互いのグループによって生成される発光の主波長と異なる主波長を含む発光を生成するように配置され、固体発光素子の各グループは独立して制御可能であり、固体発光素子の各グループによって生成される発光は、組み合わされ、照明デバイスの総発光を作り出すように配置される、固体発光素子の複数のグループと、環境条件を示す少なくとも1つの信号を受信または提供するように配置された少なくとも1つのセンサと、少なくとも1つの動作命令セットを記憶するメモリと、少なくとも1つの動作命令セットを利用して、環境条件を示す少なくとも1つの信号に応答して、(a)総発光の光束ならびに(b)総発光の相関色温度およびカラーポイントのうちの少なくとも1つを自動的に調整するように配置された少なくとも1つのプロセッサと、本体構造であって、固体発光素子の複数のグループ、メモリ、および少なくとも1つのプロセッサが、本体構造内または本体構造上に配置される、本体構造とを備える。
別の態様では、固体照明デバイスは、本体構造と、再プログラム可能なメモリと、少なくとも1つのプロセッサと、複数の固体発光素子と、通信インタフェースとを備え、固体発光素子によって生成される発光は、組み合わされ、照明デバイスの総発光を作り出すように配置され、メモリは、複数の固体発光素子の動作を制御するための異なる命令を各々が含む複数の選択可能なアルゴリズムを記憶するように配置され、少なくとも1つのプロセッサは、メモリと電気通信し、複数の選択可能なアルゴリズムのうちの少なくとも1つのアルゴリズムのステップを実行するように配置され、通信インタフェースは、複数の固体発光素子の動作を制御するための命令を含む追加アルゴリズムを受信するように配置され、メモリは、少なくとも1つのプロセッサが照明デバイスの動作を制御するために追加アルゴリズムのステップを実行することを可能にするために、通信インタフェースから受信された追加アルゴリズムを記憶するように配置される。いくつかの実施形態では、通信インタフェースはワイヤレス受信機またはワイヤレストランシーバを備え、このワイヤレス受信機またはワイヤレストランシーバは、デジタル通信デバイスまたはデジタルコンピューティングデバイスからワイヤレスに前記追加アルゴリズムを受信するように配置される。
別の態様では、方法は、メモリと固体発光素子の複数のグループとを備える照明デバイスの制御を容易にし、固体発光素子の各グループは、固体発光素子の互いのグループによって生成される発光の主波長と異なる主波長を含む発光を生成するように配置され、固体発光素子の各グループは独立して制御可能であり、固体発光素子の各グループによって生成される発光は、組み合わされ、照明デバイスの総発光を作り出すように配置され、方法は、照明デバイスの使用を検出することと、照明デバイスの検出された使用に関する情報を照明デバイスのメモリ内に記憶することであって、この記憶される情報は、時間に関する総発光のカラーポイントおよび光束を示す情報を含む、ことと、照明デバイスの使用の1つまたは複数の時間パターンを識別するために、記憶された情報を分析することと、使用の1つまたは複数の時間パターンの識別に応答して、提案された動作命令セットを生成することと、提案された動作命令セットを利用して、固体発光素子の複数のグループの動作を調整することとを含む。
別の態様では、方法は、本体構造とメモリとプロセッサと複数の固体発光素子を備える照明デバイスの制御を容易にし、メモリ、プロセッサ、および複数の固体発光素子は、本体構造内または本体構造上に配置され、メモリは、複数の固体発光素子の異なる動作の制御を可能にするように配置された複数の選択可能なアルゴリズムを記憶するように配置され、プロセッサは、複数の選択可能なアルゴリズムのうちの少なくとも1つのアルゴリズムのステップを実行するように配置され、固体発光素子によって生成される発光は、組み合わされ、照明デバイスの総発光を作り出すように配置され、方法は、複数の固体発光素子の動作の制御を可能にするように配置された追加の選択可能なアルゴリズムを通信ネットワークからダウンロードまたは取り出すことと、少なくとも1つの他の選択可能なアルゴリズムをメモリ内に維持しながら、追加の選択可能なアルゴリズムを照明デバイスのメモリ内に保存することとを含む。
いくつかの実施形態では、電球またはライト固定具は、本明細書で開示する少なくとも1つの照明デバイスを含んでよい。
いくつかの実施形態では、照明システムは、本明細書で開示する複数の照明デバイスを含んでもよい。いくつかの実施形態では、本明細書で開示する複数の照明デバイスは、互いにワイヤレス通信するように配置されてもよい。
別の態様では、本発明は、本明細書で説明する固体照明デバイスを利用して、物体、空間、または環境を照らすことを含む方法に関する。
別の態様では、前述の態様、ならびに/または本明細書で説明するさまざまな別個の態様および特徴のいずれも、さらなる利点のために組み合わされてもよい。本明細書で開示するさまざまな特徴および要素のいずれも、本明細書でそうでないと示されない限り、1つまたは複数の他の開示する特徴および要素と組み合わされてもよい。
本発明の他の態様、特徴、および実施形態は、以下の開示および添付の特許請求の範囲から、より十分に明らかになるであろう。
黒体軌跡の表現を含み、黒体軌跡を囲むほぼ白色のエリアをさらに示す、1931CIE色度図である。 %相対感度を波長の関数として示す、メラトニン作用スペクトルの可視光部分(左)、暗順応応答曲線(中央)、および明順応応答曲線(右)の重ね合わされたプロットを示す折れ線グラフである。 さまざまな昼光源のCCT値を提供する表である。 短波長の青色、赤色、長波長の青色(またはシアン)、緑色、および白色(または青方偏移した黄色)の光を発するように個別に配置された発光ダイオード(LED)の5つのグループ(文字列)を示す概略図である。 二次元配列として配置され基板に取り付けられたLEDの5つのグループを含むLEDモジュールを示す図であり、LEDのグループは、短波長の青色、赤色、長波長の青色(またはシアン)、緑色、および白色(または青方偏移した黄色)の光を発するように個別に配置される。 メラトニン作用スペクトル(相対単位)および対応する波長の値を含む表である。 図5Aに示された値を示すメラトニン作用スペクトルの折れ線グラフである。 さまざまな光源に関する相関色温度(CCT)、演色評価数(CRI)、および100ルーメンあたりミリワットのメラトニン抑制値を含む表である。 CCTの増加により100ルーメンあたりのミリワットの増加を示す、100ルーメンあたりミリワットのメラトニン抑制対黄色ルミフォアの発光を刺激するように配置された青色LEDを赤色LEDと組み合わせて含む固体光源をモデリングすることによって取得されるCCTのプロットである。 異なる時刻に関して、周辺光、所望の適性、ならびに本開示の少なくともいくつかの実施形態による照明デバイスおよびシステムとともに使用されるとき健康を促進し得る可能な人工光強度レベルおよびCCT値を識別する表である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による照明デバイスおよびシステムとともに使用されるとき健康を促進し得る、時刻の関数としての可能なCCT値および光束(輝度)値のオーバレイプロットである。 本開示の一実施形態による照明デバイスまたは照明システムを動作させるための命令を含むアルゴリズムに関するイベント名、システムステータス、行動、時間、CCT、および輝度設定を識別する表である。 本開示の一実施形態による照明デバイスまたは照明システムを動作させるための命令を含むアルゴリズムに関するイベント名、システムステータス、行動、時間、CCT、および輝度設定を識別する表である。 「高CRI」設定または命令セットによる16の異なるCCT値で動作されたLEDの5つのグループ(赤色、青方偏移した黄色(白色)、緑色、長波長の青色またはシアン、および短波長の青色)を含む照明デバイスに関するエミッタ制御ステップ(0から255の範囲内での)、輝度設定、視感度、CRI、関連ガマット領域(Qg)、最大ルーメン、ガマット領域指数(GAI)、および色品質スケール(CQS)値を識別する表である。 制御ステップ対図11AのLEDの5つのグループの各々に関するCCTのオーバレイプロットである。 「鮮やか」設定または命令セットによる16の異なるCCT値で動作されたLEDの5つのグループ(赤色、青方偏移した黄色(白色)、緑色、長波長の青色またはシアン、および短波長の青色)を含む照明デバイスに関するエミッタ制御ステップ(0から255の範囲内での)、輝度設定、視感度、CRI、Qg、最大ルーメン、GAI、およびCQS値を識別する表である。 制御ステップ対図12AのLEDの5つのグループの各々に関するCCTのオーバレイプロットである。 「非常に鮮やか」設定または命令セットによる10の異なるCCT値で動作されたLEDの5つのグループ(赤色、青方偏移した黄色(白色)、緑色、長波長の青色またはシアン、および短波長の青色)を含む照明デバイスに関するエミッタ制御ステップ(0から255の範囲内での)、輝度設定、視感度、CRI、Qg、最大ルーメン、GAI、およびCQS値を識別する表である。 制御ステップ対図13AのLEDの5つのグループの各々に関するCCTのオーバレイプロットである。 「鈍い」または「あまり鮮やかでない」設定または命令セットによる11の異なるCCT値で動作されたLEDの5つのグループ(赤色、青方偏移した黄色(白色)、緑色、長波長の青色またはシアン、および短波長の青色)を含む照明デバイスに関するエミッタ制御ステップ(0から255の範囲内での)、輝度設定、視感度、CRI、Qg、最大ルーメン、GAI、およびCQS値を識別する表である。 制御ステップ対図14AのLEDの5つのグループの各々に関するCCTのオーバレイプロットである。 少なくとも1つの照明デバイスが少なくとも1つの他の照明デバイスと双方向に通信するならびにデジタル通信デバイスまたはデジタルコンピューティングデバイスと通信するように構成される本開示の一実施形態による照明システムのブロック図である。 本開示の一実施形態によりLEDの5つの異なるグループを独立して制御するように配置された照明デバイスのさまざまな要素間の相互接続を識別するブロック図である。 本開示の一実施形態によりLEDの5つの異なるグループを独立して制御するように配置された照明デバイスのさまざまな要素のための回路図である。この回路図は、処理/通信モジュールと5つのドライバモジュールとを含む。 処理および通信モジュール要素を含む、図17の回路図の拡大された第1の部分である。 LEDの異なるグループを駆動するためのドライバモジュールを含む、図17の回路図の拡大された第2の部分を含む。 LEDの異なるグループを駆動するためのドライバモジュールを含む、図17の回路図の拡大された第3の部分を含む。 LEDの異なるグループを駆動するためのドライバモジュールを含む、図17の回路図の拡大された第4の部分を含む。 LEDの異なるグループを駆動するためのドライバモジュールを含む、図17の回路図の拡大された第5の部分を含む。 LEDの異なるグループを駆動するためのドライバモジュールを含む、図17の回路図の拡大された第6の部分を含む。 LEDの5つの異なるグループ(文字列)を含む、図17の回路図の拡大された第7の部分である。 本開示の一実施形態によるLEDの5つの異なるグループを独立して制御するように配置された照明デバイスの、処理および通信要素を含む、回路図の第1の部分である。 照明デバイスの制御のために図18Aの回路要素に関連して動作するように配置された音声認識要素を含む回路図の第2の部分である。 照明デバイスの制御のために図18A〜図18Bの回路要素に関連して動作するように配置された複数のドライバモジュールを含む回路図の第3の部分である。 照明デバイスの制御のために図18A〜図18Cの回路要素に関連して動作するように配置されたAC−DC電力変換要素を含む回路図の第4の部分である。 2300Kから9300Kに及ぶ複数のCCT値に対して高CRI(少なくとも90)と高Qg(100を超える)を同時に達成するように配置された命令セットにより16の異なるCCT値で動作されたLEDの5つのグループを含む本開示の一実施形態による照明デバイスに関するエミッタ制御ステップ(0から255の範囲内での)、総ルーメン、演色評価数(CRI)、色品質スケール(CQS)、関連ガマット領域(Qg)、ガマット領域指数(GAI)、放射の視感度(LER)、およびCRI R9を識別する表である。650〜700ルーメンの範囲内の総ルーメンは、2700Kから9300Kで取得された。 二次元配列として配置され、光反射材料でコーティングされた基板に取り付けられたLEDの5つのグループを含むLEDモジュールの写真である。LEDモジュールは、天井内取り付けのために意図された円筒状ダウンライト内で実施された照明デバイスの本体部分の外側に面する面に沿って取り付けられる。 図20Aの照明デバイスのLEDモジュールとともに使用するために配置されたドライバモジュールを含む第1の回路基板の写真である。第1の回路基板は、照明デバイスの本体部分の内側に面する面に沿って取り付けられるように配置される。 図20A〜図20Bの第1の回路基板およびLEDモジュールとともに使用するために配置された制御要素を含む第2の回路基板の写真である。第2の回路基板は第1の回路基板の上に重なる。 図20A〜図20Cに示されたLEDモジュールと本体部分と第1の回路基板と第2の回路基板を含む照明デバイスの写真である。照明デバイスは、動作の状態にあり、光を発する。 照明デバイスのLEDの5つのグループ(赤色、青方偏移した黄色、緑色、長波長の青色またはシアン、および短波長の青色)に対する制御ステップ(0〜255の範囲内の)、x色座標、y色座標、主波長、ピーク波長、中心波長、CCT、全幅半値、制御ステップあたりの放射束(ワット)、制御ステップあたりのルーメン、放射束(ワット)、パーセント放射束、ルーメン、パーセントルーメン、および放射の視感度を提供する表であり、各グループは最大電流で動作される。 最大電流で動作されたときの図21Aの照明デバイスのLEDの5つのグループに関するスペクトルパワー分布のオーバレイプロット(強度対波長)である。スペクトルパワー分布図のプロットは、照明デバイスの総発光に関するものである。 最小色合いのライン(または「白体ライン」)と重ね合わされた黒体軌跡を示すCIE1931色度図である。第1から第5のカラーポイントは図21A〜図21Bの照明デバイスのLEDの5つのグループの出力に対応し、複合カラーポイントはLEDの5つのグループの総発光に関する。 黒体軌跡を示し、2700Kから6500KのCCT値間に延びる最小色合いのライン(または「白体ライン」)を含む、CIE1931色度図の抜粋である。 天井内取り付けのために意図され、LEDの複数の(たとえば、5つ以上の)個別に制御可能なグループを含む、略円筒状ダウンライト内で実施された本開示の一実施形態による照明デバイスの側面図である。 図23Aの照明デバイスの断面図である。 図23A〜図23Bの照明デバイスの上側斜視図である。 図23A〜図23Cの照明デバイスの下側斜視図である。 壁または天井に取り付けられたトラックによって支持されることが意図され、LEDの複数の(たとえば、5つ以上の)個別に制御可能なグループを含む略円筒状トラックライト固定具内で実施された、本開示の一実施形態による照明デバイスの後立面図である。 図24Aの照明デバイスの前面斜視図である。 図24A〜図24Bの照明デバイスの断面図である。 本開示の一実施形態により二次元配列として配置されたLEDの複数の(たとえば、5つ以上の)個別に制御可能なグループを含む電球の上側斜視図である。 図25Aの電球の側面図である。 図25A〜図25Bの電球の第1の側断面図である。 図25A〜図25Cの電球の上面平面図である。 図25A〜図25Dの電球の第2の断面図である。 本開示の一実施形態により同一平面上にない5つのエミッタ支持面上に配置されたLEDの複数の(たとえば、5つ以上の)個別に制御可能なグループを含む電球の上側斜視図である。 図26Aの電球の側面図である。 図26A〜図26Bの電球の第1の側断面図である。 図26A〜図26Cの電球の上面平面図である。 図26A〜図26Dの電球の第2の側断面図である。 各々が一実施形態による電球の長手方向軸と略平行に配置された同一平面上にない6つの支持面上に配置されたLEDの複数の(たとえば、5つ以上の)個別に制御可能なグループを含む電球の第1の側面図である。 図27Aの電球の第1の側断面図である。 図27Aおよび図27Bの電球の第2の側面図である。 図27A〜図27Cの電球の上面平面図である。 図27A〜図27Dの電球の第2の側断面図である。 光がどのようにライト固定具のエミッタから生じ、照明固定具のレンズを透過されるように反射されるかを示す、本開示の一実施形態によるトロファベースの照明固定具の断面斜視図である。 本開示の一実施形態による、図28Aの照明固定具の電子機器ハウジング内に設けられた処理/制御モジュールおよび電子機器ハウジングの外部に結合された関連ハウジング内の通信モジュールを示す図である。 壁または天井に取り付けられたトラックによって支持され、第1の位置に配置されることが意図されたトラックライト固定具内で実施された、本開示の一実施形態による照明デバイスの上側斜視図である。 第1の位置にある図29Aの照明デバイスの下側斜視図である。 第2の位置にある図29Aおよび図29Bの照明デバイスの後面斜視図である。略円筒状光ハウジングは、ドライバボックスに対して枢動する。 第1の位置にある図29A〜図29Cの照明デバイスの側面図である。 第1の位置にある図29A〜図29Dの照明デバイスの上面平面図である。 第1の位置にある図29A〜図29Eの照明デバイスの底面平面図である。 第1の位置にある図29A〜図29Fの照明デバイスの正面図である。 図29Gに示される断面線A−Aに沿った、第1の位置にある図29A〜図29Gの照明デバイスの側断面図である。 高い平均演色評価数(CRI Ra)値を促進することを意図した第1の(たとえば、「自然」)動作モードで動作されたときのLEDの5つの異なるグループ(または文字列)(すなわち、短波長の青色、赤色、シアン(または長波長の青色)、緑色、および白色)を含む、図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施された照明デバイスの発光に関するルーメン対相関色温度(CCT)の折れ線グラフである。 高い演色(CRI Ra)値を促進することを意図した第1の動作モードで動作されたときのLEDの5つの異なるグループ(または文字列)(すなわち、短波長の青色、赤色、シアン(または長波長の青色)、緑色、および白色)を含む、図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施される照明デバイスの発光に対する関連ガマット領域(Qg)、平均演色評価数(CRI Ra)、および視感度(ワットあたりルーメンすなわちLPW)の各々対相関色温度(CCT)をプロットする折れ線グラフである。 強化されたQg値を促進することを意図した第2の(たとえば、「鮮明な」)動作モードで動作されたときのLEDの5つの異なるグループ(または文字列)(すなわち、短波長の青色、赤色、シアン(または長波長の青色)、緑色、および白色)を含む、図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施された照明デバイスの発光に関するルーメン対相関色温度(CCT)をプロットする折れ線グラフである。 強化されたQg値を促進することを意図した第2の動作モードで動作されたときのLEDの5つの異なるグループ(または文字列)(すなわち、短波長の青色、赤色、シアン(または長波長の青色)、緑色、および白色)を含む、図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施される照明デバイスの発光に対する関連ガマット領域(Qg)、平均演色評価数(CRI Ra)、および視感度(ワットあたりルーメンすなわちLPW)の各々対相関色温度(CCT)をプロットする折れ線グラフである。 最大可能輝度モードと高い平均CRI Raモードと高Qgモードとを含む3つの異なる動作モードにより図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施された照明デバイスに関するルーメン対相関色温度(CCT)をプロットする折れ線グラフである。ルーメンターゲット規格と最小ルーメン規格の比較を含む。 最大可能輝度モードと高い平均CRI Raモードと高Qgモードとを含む3つの異なる動作モードにより図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施された照明デバイスに関する視感度(ワットあたりルーメンすなわちLPW)対相関色温度(CCT)をプロットする折れ線グラフである。ワットあたりルーメンターゲット規格とワットあたり最小ルーメン規格の比較を含む。 強化されたQg値をさらに促進することを意図した第3の(たとえば、「非常に鮮明な」)動作モードで動作されたときのLEDの5つの異なるグループ(または文字列)(すなわち、短波長の青色、赤色、シアン(または長波長の青色)、緑色、および白色)を含む、図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施された照明デバイスの発光に関するルーメン対相関色温度(CCT)をプロットする折れ線グラフである。 さらに強化されたQg値を促進することを意図した第3の動作モードで動作されたときのLEDの5つの異なるグループ(または文字列)(すなわち、短波長の青色、赤色、シアン(または長波長の青色)、緑色、および白色)を含む、図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施される照明デバイスの発光に対する関連ガマット領域(Qg)、平均演色評価数(CRI Ra)、および視感度(ワットあたりルーメンすなわちLPW)の各々対相関色温度(CCT)をプロットする折れ線グラフである。 本開示の一実施形態による本明細書で説明する照明デバイスを制御するように配置された「CREE Smart」ユーザインタフェースアプリケーションの1つの画面を表示するポータブルデジタル通信デバイスの写真である。 本開示の一実施形態による本明細書で説明する照明デバイスを制御するように配置された「CREE Smart」ユーザインタフェースアプリケーションの別の画面を表示するポータブルデジタル通信デバイスの写真である。
[詳細な説明]
前述のように、本開示は、異なる主波長の固体発光素子の複数の独立して制御可能なグループを利用する照明デバイスおよび照明方法に関し、固体発光素子のグループの動作は、所望の照射を提供するように少なくとも1つのプロセッサによって自動的に調整され、(少なくともいくつかの実施形態では)固体発光素子のグループの動作は、センサおよび/またはユーザ入力コマンド(たとえば、ユーザにより生成された音パターン、ユーザにより生成されたジェスチャパターン、またはユーザにより開始された信号送信)によってさらに影響されやすい。固体発光素子の少なくとも5つのグループの存在は、広範囲の相関色温度(CCT)値にわたって望ましい関連ガマット領域(Qg)、演色評価数(CRI)特性、CRI R9特性、および視感度特性を提供してよく、総発光の選択されたカラーポイントまたはCCTのための鮮明さ(たとえば、Qg)特性および/またはメラトニン抑制特性の調整を可能にしてもよい。デジタル通信デバイスまたはデジタルコンピューティングデバイスと通信するように配置された第1のトランシーバを含み、他の照明デバイスと通信するように配置された第2のトランシーバを含む照明デバイスがさらに提供される。照明デバイスの複数の固体発光素子の動作を制御するために少なくとも1つのプロセッサによって使用可能な異なる命令を各々が含む複数の選択可能なアルゴリズムを記憶するように配置された再プログラム可能なメモリを含む照明デバイスであって、通信インタフェースが、照明デバイスの動作を制御するために少なくとも1つのプロセッサが追加アルゴリズムのステップを実行することを可能にするためにメモリによる記憶のために追加アルゴリズムを受信するように配置される、照明デバイスがさらに提供される。デバイスの使用を検出することと、検出された使用に関する情報を記憶することと、使用の時間パターンを識別するために記憶された情報を自動的に分析することと、動作命令の修正されたセットを生成および使用することとを含む、照明デバイスの制御を容易にするための方法がまたさらに提供される。
いくつかの実施形態では、強化された有効性は、可視スペクトルの有用なエリアにおいてより多くの光を作り出すことによって取得可能である。いくつかの実施形態では、面および物体のより鮮明でカラフルな表現が取得され得る。強化された色飽和は、物体を、見る人の大多数にとってより魅力的なものにすることがわかっている。いくつかの実施形態では、強化された色コントラストが取得されることがあり、これは、色の間の改善された識別可能性と物体の明瞭性を与える。いくつかの実施形態では、総発光は、50から100(またはその部分範囲)の範囲のCRI値、および/または50から150(またはその部分範囲)の範囲のQg値を提供するように制御されてもよい。
地理空間的場所または地理的場所(ならびに任意選択で、時間、時間帯、および/または日付などの追加情報)を示す情報を受信または決定し、異なる年間通算日に1つまたは複数の電気的に起動されたエミッタを異なるように動作させるためにそのような情報に少なくとも部分的に基づいて1つまたは複数の光出力パラメータを自動的に調整するように配置された照明デバイスおよび照明システムが本明細書でさらに開示される。地理空間位置の導出を示すまたは可能にする少なくとも1つの信号は、(a)ユーザ入力要素、(b)信号受信機、および(c)少なくとも1つのセンサから選択された少なくとも1つの要素によって取得または提供されてもよい。
用語を定義し、一般的な概念を導入した後、本発明のより具体的な態様について説明する。
以下に記載する実施形態は、当業者が実施形態を実施することを可能にするのに必要な情報を表し、実施形態を実施する最良の形態を示す。添付の図面に照らして以下の説明を読めば、当業者は、本開示の概念を理解し、本明細書で特に扱われないこれらの概念の適用例を認識するであろう。これらの概念および適用例が本開示および添付の特許請求の範囲に含まれることを理解されたい。
別段に定義されない限り、本明細書で使用する用語は、本発明が属する当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を有すると解釈されるべきである。本明細書で使用する用語は、本明細書の文脈および関連技術におけるそれらの意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書でそのように明確に定義されない限り、理想的な意味または過度に正式な意味で解釈されるべきではないことがさらに理解されよう。
第1の、第2の、などの用語が、本明細書でさまざまな要素について説明するために使用され得るが、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はないことが理解されよう。これらの用語は、1つの要素を他の要素と区別するためにのみ使用される。たとえば、本発明の範囲から逸脱することなく、第1の要素が第2の要素と呼ばれることがあり、同様に、第2の要素が第1の要素と呼ばれることがある。本明細書で使用されるとき、「および/または」という用語は、関連記載項目のうちの1つまたは複数のいかなるすべての組み合わせをも含む。
「よりも下」または「よりも上」または「上部」または「下部」または「水平」または「垂直」などの相対的な用語は、本明細書では、図に示す1つの要素、層、または領域と他の要素、層、または領域の関係について説明するために使用され得る。これらの用語および上記で説明された用語は、図に示す方向に加えてデバイスの異なる方向を包含することを意図することが理解されよう。
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態について説明することのみを目的とし、本開示の制限を意図するものではない。本明細書で使用するとき、単数形「a」、「an」、および「the」は、そうではないと文脈で明確に示されない限り、複数形も含むことを意図する。1つまたは複数の要素の不存在が具体的に記載されない限り、本明細書で使用する「備える(comprising)」、「含む(including)」、および「有する(having)」という用語は、1つまたは複数の要素の存在を排除しない非限定的な(open−ended)用語と解釈されるべきである。本明細書で使用するとき、「ように配置される(arranged to)」という句は、「ように構成される(configured to)」という句と同義である解釈されるべきであり、一般に、述べた目的、結果、または相互作用を達成するために意図的な配置を企図する。
「固体発光素子」または「固体発光素子」という用語(「電気的に起動された」として認定され得る)は、LED、レーザダイオード、有機発光ダイオード、および/または他の半導体デバイスを含んでよく、この半導体デバイスは、シリコン、炭化ケイ素、窒化ガリウム、および/または他の半導体材料を含んでよい1つもしくは複数の半導体層と、サファイア、シリコン、炭化ケイ素、および/または他のマイクロエレクトロニクス基板を含み得る基板と、ならびに金属および/または他の導電性材料を含み得る1つまたは複数のコンタクト層とを含む。
本明細書で使用される「主波長」という用語は、LEDダイまたは個々のランプを分類するために使用される参照条件における主波長を指し、一般には、任意の特定の実施形態の照明器具動作条件下で測定されるであろう主波長とは異なる。
本開示の実施形態による固体発光デバイスは、限定するものではないが、(たとえば)Durham、N.C.のCree,Inc.によって製造および販売されるデバイスを含む、シリコン、炭化ケイ素、サファイア、またはIII−V蔟窒化物成長基板上に製作されたIII−V蔟窒化物系LEDチップまたはレーザチップを含む。固体発光素子は、1つもしくは複数のピーク波長で光を生成するために1つもしくは複数のルミフォリック材料(たとえば、蛍光体、シンチレータ、ルミフォリックインク、量子ドット、昼間大気光テープなど)の発光、または少なくとも1つの所望の知覚される色(白色として知覚され得る色の組み合わせを含む)の発光を刺激する目的で、1つまたは複数のビームを発するために個々にまたはグループで使用されてもよい。ルミフォリック材料は、粒子、薄膜、またはシートの形で提供されてもよい。さまざまな色の量子ドット材料は、とりわけ、QD Vision,Inc.(Lexington、Massachusetts、USA)、Nanosys Inc.(Milpitas、California、USA)、およびNanoco Technologies Ltd.(Manchester、United Kingdom)から市販されている。
本明細書で説明する照明デバイス内のルミフォリック(「ルミネセンス」とも呼ばれる)材料の包含は、固体発光素子上での直接コーティング、固体発光素子を覆うように配置されたカプセル材料内の分散、ルミフォア支持要素上のコーティング(たとえば、粉末コーティング、インクジェット印刷などによる)、ディフューザまたはレンズへの組み込み、などを含む、任意の適切な手段によって成し遂げられてもよい。ルミフォリック材料の例は、たとえば、米国特許第6,600,175号および米国特許出願公開第2009/0184616号および第2012/0306355号に開示されており、蛍光体を用いて発光要素をコーティングするための方法は、米国特許出願公開第2008/0179611号に開示されており、前述の公報は参照により組み込まれる。いくつかの実施形態による使用され得る蛍光体の例としては、限定するものではないが、セリウム(III)ドープ・イットリウム・アルミニウム・ガーネット(Ce:YAGまたはYAG:Ce)、セリウム・イットリウム・アルミニウム・ガーネット(NYAG)をドープした酸化イットリウム・アルミニウム、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット(LuAG)、緑色アルミン酸(限定するものではないが、GAL535を含むGAL)、(Sr,Ba,Ca)−xSi0:Eu(たとえば(Ba,Sr)SiO:Eu2+を含む、BOSE黄色変種とBOSE緑色変種の両方を含むBOSE)、およびCASN(CaAlSiN:Eu2+)がある。
本明細書で使用される「照明デバイス」および「発光デバイス」という表現は、そのような要素が光を発することが可能であることを除いて、限定されない。すなわち、照明デバイスは、ある面積または体積、たとえば、構造、スイミングプールもしくはスパ、部屋、倉庫、インジケータ、道路、駐車場、または乗り物、看板、(たとえば、道路標識または広告板)、船、玩具、鏡、容器、電子デバイス、ボート、航空機、スタジアム、コンピュータ、リモートオーディオデバイス、リモートビデオデバイス、携帯電話、木、窓、LCDディスプレイ、洞窟、トンネル、庭、街灯を照らすデバイス、またはエンクロージャを照らすデバイスもしくはデバイスの配列、または縁もしくは背面の照明のために使用されるデバイス(たとえば、バックライトポスター、看板、LCDディスプレイ)、電球、電球の代替物(たとえば、AC白熱灯、低電圧灯、蛍光灯などを置き換えるための)、屋外照明、街路照明、保安照明、住宅外部照明(壁取り付け具、柱/支柱取り付け具)、天井固定具/壁張り出し電灯、キャビネット下照明、ランプ(床および/またはテーブルおよび/または机)、景観照明、トラック照明、作業用照明、特殊照明、シーリングファン照明、記録保管所/美術品展示用照明、高振動/衝撃照明−業務用照明など、鏡/洗面台照明、または他の任意の発光デバイスであってもよい。照らされる面積は、前述の項目のうちの少なくとも1つを含んでよい。いくつかの実施形態では、本明細書で開示する照明デバイスは、安定器内蔵形(self−ballasted)であってもよい。いくつかの実施形態では、発光デバイスは、電球またはライト固定具内で実施され得る。いくつかの実施形態では、「照明システム」は、1つの照明デバイスを含んでもよいし、複数の照明デバイスを含んでもよい。好ましい実施形態では、「固体照明デバイス」には、白熱発光要素がない。いくつかの実施形態では、本明細書で開示する照明デバイスまたは発光装置は、安定器内蔵形であってもよい。いくつかの実施形態では、発光装置は、ライト固定具内で実施されてもよい。
方法は、本明細書で開示する1つまたは複数の照明デバイスまたは照明システムを利用して、物体、空間、エリア、または環境を照らすことを含む。本明細書における主題は、いくつかの実施形態では、囲まれた空間と本明細書で開示する少なくとも1つの照明デバイスまたは発光装置とを含む照らされたエンクロージャ(その容積を均一または不均一に照らすことが可能である)にも関し、この少なくとも1つの照明デバイスまたは発光装置は、少なくともエンクロージャの一部分を(均一または不均一に)照らす。
本明細書における主題は、本明細書で説明する少なくとも1つの照明デバイスまたは発光装置がその中またはその上に取り付けられた、構造、スイミングプールもしくはスパ、部屋、倉庫、インジケータ、道路、駐車場、乗り物、看板(たとえば、道路標識)、広告板、船、玩具、鏡、容器、電子デバイス、ボート、航空機、スタジアム、コンピュータ、リモートオーディオデバイス、リモートビデオデバイス、携帯電話、木、窓、LCDディスプレイ、洞窟、トンネル、庭、街灯などからなるグループから選択された少なくとも1つの項目を含む照らされたエリアにさらに関する。方法は、本明細書で開示する1つまたは複数の照明デバイスまたは発光装置を利用して、物体、空間、または環境を照らすことを含む。いくつかの実施形態では、本明細書で開示する照明装置は、配列(たとえば、2次元配列)として配置された、固体発光素子の複数のグループ(たとえば、LED、1つまたは複数のLEDは任意選択で、1つまたは複数のルミフォアの発光を刺激するように配置される)を含む。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数の固体発光素子グループまたはセットの制御は、制御信号(任意選択で、電気的、光学的、および/または熱的な性質および/または環境条件を感知するように配置された少なくとも1つのセンサを含む)、タイマ信号もしくはクロック信号、および/または少なくとも1つのユーザ入力に応答してもよい。1つまたは複数の制御信号は、少なくとも1つの電流供給回路に提供されてもよい。さまざまな実施形態では、異なる回路または回路部分への電流は、あらかじめ設定されてもよいし、ユーザ定義されてもよいし、1つまたは複数の入力または他の制御パラメータに応答してもよい。
さまざまな基板は、その上に、その中に、またはそれを覆って複数の固体発光素子(たとえば、エミッタチップ)が配置または支持され(たとえば、取り付けられ)てもよい取り付け要素として使用されてもよい。適切な基板の例としては、その1つまたは複数の面の上に電気トレースを配置したプリント回路基板(限定するものではないが、金属コアプリント回路基板、フレキシブル回路基板、誘電体積層物などを含む)がある。基板、取り付けプレート、または他の支持要素としては、プリント回路基板(PCB)、金属コアプリント回路基板(MCPCB)、フレキシブルプリント回路基板、誘電体積層物(たとえば、当技術分野で知られているFR−4ボード)、またはLEDチップおよび/もしくはLEDパッケージを取り付けるための任意の適切な基板があり得る。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数のLED構成要素としては、互いに直列または並列に電気的に結合または接続され、基板の一部分の上に取り付け可能な、1つまたは複数の「チップオンボード」(COB)LEDチップおよび/またはパッケージ化されたLEDチップがある。いくつかの実施形態では、COB LEDチップは、さらなるパッケージングの必要なしに基板の一部分の上に直接的に取り付け可能である。
いくつかの実施形態は、固体発光素子パッケージの使用を含んでよい。固体発光素子パッケージは、環境保護、機械保護、色選択、および/または集光ユーティリティ、ならびに外部回路への電気接続を可能にする導線、コンタクト、および/またはトレースを提供するためにパッケージング要素で囲まれた少なくとも1つの固体発光素子チップ(より好ましくは、複数の固体発光素子チップ)を含んでよい。1つまたは複数のエミッタチップは、1つまたは複数の固体発光素子との受光関係でその上にコーティングされる、それを覆って配置される、または別の方法で配される、1つまたは複数のルミフォリック材料を刺激するように配置されてもよい。少なくとも1つのルミフォリック材料は、複数の固体発光素子の少なくともいくつかのエミッタの発光を受信し、それに応じてルミフォア発光を発するように配置されてもよい。ルミフォリック材料を任意選択で含むレンズ材料および/またはカプセル材料は、固体発光素子パッケージ内の固体発光素子、ルミフォリック材料、および/またはルミフォア含有層の上に配されてもよい。
いくつかの実施形態では、固体照明デバイス(たとえば、パッケージ)は、空洞を画定するリフレクタカップと、空洞内に配置された少なくとも1つの固体発光素子と、空洞内に配置されたカプセル材料とを含んでよい。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの固体発光素子は、基板の上に配置され、境界壁(任意選択で、エミッタから側方に離隔された少なくとも1つの分配された(dispensed)ダム(dam)材料を実施する)によって少なくとも部分的に囲まれてよく、カプセル材料は、エミッタの上に配置され、少なくとも1つの境界壁と接触する。
異なる主波長の固体発光素子(たとえば、LED)の複数の独立して制御可能なグループの動作調整可能な照明デバイスおよび照明システムであって、固体発光素子のグループの動作が、所望の照射を提供するように照明デバイスの少なくとも1つのプロセッサによって自動的に調整される、照明デバイスおよび照明システムが、本明細書で開示される。少なくともいくつかの実施形態では、固体発光素子のグループの動作は、さまざまなセンサおよび/またはユーザ入力コマンドによってさらに影響されやすい。固体発光素子またはそのグループの動作は、総発光の1つまたは(好ましくは)複数の光出力パラメータを調整するように変えられてもよい。調整され得る光出力パラメータの例としては、総発光のカラーポイント、総発光のCCT、総発光のスペクトル成分、発光の輝度または光束、および動作時間がある。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、異なるカラーポイントを有する複数の独立して制御可能なエミッタ(または固体発光素子のグループ)を含む。異なるカラーポイントを有する異なるエミッタまたはエミッタグループへの電流の比率を変えることによって、照明デバイスの動作は、広範囲の異なるカラーポイントおよび/またはCCT値を有する総発光の生産を含む複数の照明出力パラメータを調整するように調整されてもよい。いくつかの実施形態では、特定のカラーポイントまたはCCTにおける総発光のスペクトル成分は、飽和度/鮮明さ(たとえば、Qg)特性および/またはメラトニン抑制特性を変えるように調整されてもよい。
固体発光素子の複数の独立して制御可能なグループ
カラーポイントまたはCCTならびに総光束(輝度)の調整を可能にするために、3つの異なるように色づけられた光源(たとえば、赤色、緑色、および青色)によって出力される光の比率を調整することがよく知られている。しかしながら、総発光の所望のカラーポイントまたはCCTが達成されると、調整可能な唯一のパラメータは、カラーポイントをシフトさせない総光束(輝度)である。
いくつかの実施形態では、本明細書で開示する照明デバイスは、固体発光素子の少なくとも5つのグループを含んでよく、各グループは、互いのグループによって生成される発光の主波長と異なる主波長を含む発光を生成するように配置され、各グループは独立して制御可能であり、各グループによって生成される発光は、組み合わされ、照明デバイスの総発光を作り出すように配置される。いくつかの実施形態では、固体発光素子の少なくとも5つのグループは、赤色エミッタと、緑色エミッタと、短波長の青色エミッタと、長波長の青色(またはシアン)エミッタと、青方偏移した黄色(「白色」とも呼ばれる)エミッタとを個別に含む。いくつかの実施形態では、固体発光素子の少なくとも5つのグループは、591nmから650nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第1のグループと、506nmから560nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第2のグループと、390nmから460nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第3のグループと、461nmから505nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第4のグループと、430nmから480nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置され、530nmから590nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された黄色発光ルミフォリック材料または緑色発光ルミフォリック材料の発光を刺激するようにさらに配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第5のグループとを含む。
赤色エミッタ、緑色エミッタ、および青色エミッタのみからなるデバイスと比較すると、BSY(または「白色」)エミッタの追加によって、色度図の白色領域の全般的な近傍(general vicinity)で総カラーポイントのより高い視感度でより多くのルーメンを生成することが可能になる。赤色エミッタ、緑色エミッタ、および青色エミッタからBSYエミッタにルーメンを偏移させることによって、鮮明さ(たとえば、関連ガマット)および/またはメラトニン抑制効果などの光出力パラメータの調整に赤色エミッタ、緑色エミッタ、および青色エミッタをより多く使用することも可能になる。
さらに、赤色エミッタ、緑色エミッタ、および青色エミッタのみからなるデバイスと比較すると、短波長の青色固体発光素子と長波長の青色(またはシアン)固体発光素子の両方を提供することによって、メラトニン抑制効果を制御する、鮮明さを制御する、および/またはCRIを強化するための調整可能性が可能になる。いくつかの実施形態では、短波長の青色固体発光素子は、390nmから460nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置され(いくつかの実施形態では、390nmの下限は任意選択で、400nm、410nm、420nm、430nm、または440nmに置き換えられてもよい)、長波長の青色固体発光素子は、461nmから505nmの範囲の(または470nmから489nmの部分範囲の、または470nmから480nmの部分範囲の、または472nmから475nmの部分範囲の、または本明細書で指定する別の部分範囲)ピーク波長を含む発光を生成するように配置される。より大量のルーメンが、鮮明さを増加させるために必要に応じて短波長の青色によって提供されてもよいが、より大量のルーメンは、メラトニン抑制効果を増加させるために必要に応じてより長波長の青色によって提供されてもよい。
いくつかの実施形態では、鮮明さ(たとえば、関連ガマット)および/またはメラトニン抑制効果は、カラーポイントおよび/または光束を劇的に変更することなく−それによって、照らされる面および物体の色の鮮やかさを調整することが可能になるが、ビューアが(たとえば、カラーポイントまたは強度の知覚可能な変化によって)調整に合わせて変えられないようにして、変えられてもよい。関連ガマットを変えるように照明デバイスの動作を調整することによって、鮮明さの強化された光を用いた空間、物体、または面の選択的照射が可能になり得る。
いくつかの実施形態では、飽和または鮮明さの増加(限定するものではないが、Qgの増加を含む)は、長波長の赤色LEDを使用して達成または強化可能である。Qgに対する赤色固体発光素子波長の影響を考慮するために、さまざまな「BSY+R」デバイス(各々は、補足的な赤色LEDと組み合わせて黄色蛍光体または黄色−緑色蛍光体を刺激するように配置された青色LEDを含む)が構築された。6つのBSY+Rデバイスは各々、異なる主波長(すなわち、605nm、610nm、615nm、623nm、628nm、および633nm)のLEDの追加を伴う、LuAG/NYAG蛍光体の2:1の緑色:黄色混合を刺激するように配置された450nmの主波長の青色LEDを含む。そのようなデバイスを、黄色蛍光体と赤色蛍光体の混合をポンプするように配置された青色LEDを実施するベースライン90CRI Cree EZW XTEデバイスと比較した。6つの異なるタイプのBSY/G+R LED照明デバイスの色度特性、ガマット領域特性、演色特性、および視感度特性を、ベースラインBS(Y+R)LED照明デバイスと比較した。各デバイスは、3050Kの近くにCCTを持っており、BBLの近くにカラーポイントを持っていた(たとえば、±0.00051以下のDuv)。ベースラインBS(Y+R)デバイスは、455nmの青色ピーク波長および618nmの赤色ピーク波長を示した。各BSY/G+Rデバイスは、446nmまたは447nmの青色ピーク波長、ならびに612nm、619nm、623nm、627nm、642nm、および643nmの赤色ピーク波長(それぞれ605nm、610nm、615nm、623nm、628nm/633nmの混合、および633nmの主赤色波長に対応する)を示した。所見としては、Qgが赤色ピーク波長の増加に伴って増加した、CRI Raが619nmの赤色ピーク波長の近くで最大化し、より長い赤色ピーク波長では著しく減少した、CRI R9が623nmの赤色ピーク波長の近くで最大化し、より長い赤色ピーク波長では著しく減少した、があった。
いくつかの実施形態では、固体発光素子の複数のグループは、少なくとも固体発光素子の第6のグループを含む。
いくつかの実施形態では、固体発光素子の少なくとも6つのグループは、591nmから617nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第1のグループと、506nmから560nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第2のグループと、390nmから460nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第3のグループと、461nmから505nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第4のグループと、430nmから480nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置され、530nmから590nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された黄色発光ルミフォリック材料または緑色発光ルミフォリック材料の発光を刺激するようにさらに配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第5のグループと、618nmから650nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第6のグループとを含む。前述の固体発光素子の6つのグループは、(1)短波長の赤色、(2)緑色/黄色、(3)短波長の青色、(4)長波長の青色(またはシアン)、(5)青方偏移した黄色(「白色」とも呼ばれる)、および(6)長波長の赤色として説明され得るグループを含む。一般に、赤色範囲の異なる主波長を有する固体光源(たとえば、LED)は、一般に、主波長の増加に伴って視感度が低下し、したがって、著しくより多くの電流が、より短い主波長を有する赤色LEDからよりも、赤色範囲の長い主波長を有する赤色LEDから同じ数の赤色ルーメンを生成することが必要とされることがある。したがって、長波長の赤色と短波長の赤色の両方を提供することによって、鮮明さの増加が必要とされる(が、視感度を犠牲にする)ときに、より大量の長波長の赤色光を提供することが可能になり、飽和(鮮明さ)の増加が必要とされないときに、より大量の短波長の赤色光を提供し、それによって、視感度の減少を回避することが可能になる。
いくつかの実施形態では、総光出力特性のさらなる調整が、独立して制御可能な緑色エミッタグループの追加を備えることがある。いくつかの実施形態では、固体発光素子の少なくとも6つのグループは、591nmから650nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第1のグループと、506nmから560nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第2のグループと、390nmから460nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第3のグループと、461nmから505nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第4のグループと、430nmから480nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置され、530nmから590nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された黄色発光ルミフォリック材料または緑色発光ルミフォリック材料の発光を刺激するようにさらに配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第5のグループと510nmから544nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも1つの固体発光素子を含む第6のグループ(たとえば、緑色出力を作り出すようにルミフォリック材料の発光を刺激するように配置された青色固体発光素子を含んでよいなど)とを含み、発光のピーク波長および全幅半値強度のうちの少なくとも1つが、第6のグループの少なくとも1つの固体発光素子と第2のグループの少なくとも1つの固体発光素子で異なる。前述の固体発光素子の6つのグループは、(1)赤色、(2)緑色/黄色、(3)短波長の青色、(4)長波長の青色(またはシアン)、(5)青方偏移した黄色(「白色」とも呼ばれる)、および(6)緑色として説明され得るグループを含む。ルミフォアが変換される固体発光素子が第6のグループに使用される場合、飽和緑色は好ましくは、主に蛍光体が変換される発光の出力を確実にするためにルミフォリック材料の量を増加させることによって提供される。いくつかの実施形態では、第6のグループは、ルミフォリック材料のない緑色LEDを含んでよい。しかしながら、ルミフォアが変換される発光は、視感度の強化を促進するために好ましいことがある。第2のグループのピーク波長と異なる緑色エミッタ(たとえば、510nmから544nm範囲のピーク波長を有する)を含むエミッタの第6の個別に制御可能なグループを提供することによって、総発光のさまざまな飽和特性または鮮明さ特性(たとえば、GAI、Qgなど)の調整可能性を強化することが可能になる。
いくつかの実施形態では、飽和の増加(限定するものではないが、Qgの増加を含む)は、比較的狭いスペクトル出力の緑色ルミフォアを使用して達成または強化可能である。そのような飽和の増加は、本明細書で先に説明した長波長LEDの代わりであってもよいし、これに加えてであってもよい。いくつかの実施形態では、比較的狭いスペクトルの黄色または緑色ルミフォアは、好ましくは510nmから570nm(または510nmから544nm)の範囲のピーク波長と、90nm未満の、80nm未満の、75nm未満の、70nm未満の、または65nm未満の全幅半値(FWHM)強度値とを含んでよい。いくつかの実施形態では、狭いスペクトルの緑色ルミフォアが好ましい。狭いスペクトル出力の緑色ルミフォアの一例は、GAL535(LuAG−タイプの緑色蛍光体)の場合の約100のFWHM強度値に対して、約526nmのピーク波長と約68のFWHM強度値とを有するBOSE(BG201B)蛍光体である。狭いスペクトル出力の緑色ルミフォアの別の例としては、発光半導体材料の小さい粒子またはナノ結晶である緑色量子ドットがある。
照明デバイスが固体発光素子の複数の個別に制御可能なグループを含むいくつかの実施形態では、各グループは、少なくとも1つの固体発光素子を含む。いくつかの実施形態では、各グループは、実質的に同じピーク波長を有する少なくとも2つの固体発光素子を含む。たとえば、図4Aは、それぞれR(赤色)、G(緑色)、B(短波長の青色)、W(白色)、およびCY(シアン、または長波長の青色)として示される、LED G1からG5の5つのグループを示す。いくつかの実施形態では、各グループは、実質的に同一のピーク波長(たとえば、±1%以内)および/または実質的に同一の全幅半値スペクトル出力(たとえば、±8%、±5%、±3%、±2%、または±1%以内)を有する複数の固体発光素子を含む。いくつかの実施形態では、85℃の動作温度におけるピーク波長のグループ内変化は、約±4nm未満の範囲内、または約±3nm未満の範囲内、または約±2nm未満の範囲内、または約±1nm未満の範囲内である。いくつかの実施形態では、異なるグループは、異なる数の固体発光素子を含んでもよいし、異なるグループは、同じ数の固体発光素子を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、固体発光素子の複数のグループが、(限定するものではないが)各エミッタが単一の基板もしくは支持面の上に配置される、または各エミッタが複数の実質的に同一平面上の基板もしくは支持面の上に配置されるなど、2次元配列として配置される。他の実施形態では、エミッタの複数のグループのサブセットが、互いに対して同一平面上にない異なる基板または支持面の上に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、固体発光素子の複数のグループが、複数の異なる基板または支持面(同一平面上にあってもなくてもよい)によって支持されるとき、各異なる基板または支持面は好ましくは、少なくとも2つの、少なくとも3つの、少なくとも4つの、少なくとも5つの、または少なくとも6つの異なるピーク波長の固体発光素子を含む。複数の基板または支持面が存在する場合、複数の異なる基板または支持面上に異なるピーク波長を有する複数の固体発光素子を提供することによって、色均一性の空間的差異が減少されてもよい。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、複数の基板または支持面と、固体発光素子の複数のグループとを含み、固体発光素子の異なるグループが、それぞれのグループ間で異なるピーク波長を有し、各基板または支持面が、固体発光素子の複数のグループの各グループの少なくとも1つの固体発光素子を含む。いくつかの実施形態では、基板または支持面は、所望の形状(たとえば、正方形、長方形、丸い、非正方形、丸くない、対称的、および/または非対称的)で、小さいまたは大きなフォームファクタで提供可能である。
図4Bは、LED G1〜G5の5つのグループを示し、5つのグループG1〜G5はそれぞれ、赤色LED、緑色LED、短波長の青色LED、白色LED、および長波長の青色(またはシアン)LEDを実施する。さまざまなグループG1〜G5のLEDは、光混合を促進するために互いに散在され、単一の基板6の上に2次元配列として取り付けられる。基板6は、拡散的な反射材料でコーティングされたプリント回路基板を実施してよく、取り付け穴7を含んでよい。第1のLEDグループG1は、線状パターンで配置された3つの赤色LEDを含み、第2のLEDグループG2は、赤色LEDのまわりに四角形パターンで配置された4つの緑色LEDを含み、第3のLEDグループG3は、それぞれの緑色LEDの間に配置された2つの短波長の青色LEDを含み、第4のLEDグループG4は、赤色LED、緑色LED、および短波長の青色緑色LEDのまわりに周辺的に配置された5つの白色LEDを含み、第5のLEDグループG5は、白色LEDの間に散在され、赤色LED、緑色LED、および短波長の青色LEDのまわりに周辺的に配置された3つの長波長の青色LEDを含む。
いくつかの実施形態では、固体発光素子の複数のグループは、メラトニン抑制効果に影響するために使用されてもよい。前述のように、図2は、メラトニン作用スペクトルの可視光部分(メラトニン影響領域としても知られる)に沿って6つのデータポイントを含む。メラトニン作用スペクトル内の光の量(ミリワット)を統合し、そのような値を明順応ルーメンの数で除算することによって、特定の光源のメラトニン抑制効果の相対的尺度が取得可能である。「100ルーメンあたりのミリワットのメラトニン抑制」を意味するスケーリングされた相対的尺度は、明順応ルーメンを100で除算することによって取得されてもよい。「100ルーメンあたりのミリワットのメラトニン抑制」という用語または「msm/100l」もしくは前述の計算方法と一致する「Mel mW/100ルーメン」という略語が、本出願および添付の図の他の場所で使用される。図5Aは、メラトニン作用スペクトル(相対単位)および対応する波長の値を含む表であり、図5Bは、図5Aに示された値を示すメラトニン作用スペクトルの折れ線グラフである。
図6は、さまざまな光源のCCT値、CRI値、およびmsm/100l値を含む表である。図6に示すように、白熱灯は、フル輝度では非常に高いCRI値(−100)を提供し、そのような状況では比較的低いmsm/100l値(−54)を提供するが、著しく暗いときは、かなり低いmsm/100l値(−25)を提供する。Cree TrueWhite(登録商標)LED CR6(赤色LEDと組み合わせて黄色蛍光体の発光を刺激するように配置された青色LEDを含む)は、白熱灯と同様に実行し、フル輝度でCRI値(−93)およびmsm/100l値(−46)を提供し、著しく暗いときは、msm/100l値は減少する(−27)。一般に、msm/100l値(丸括弧内に提供される)の増加は、以下のタイプの照明装置、すなわち、メタルハライド(72)、トリ蛍光体蛍光灯(66)、標準的な蛍光灯(80)、黄色蛍光体と赤色蛍光体の両方の発光を刺激するように配置された青色LEDを含むCree cool white EasyWhite(登録商標)LED(90)、白壁上の太陽(120)、昼光蛍光灯(125)、および青空(200)から得られる。図6は、CCTの増加により100ルーメンあたりのミリワットの増加を示す、100ルーメンあたりミリワットのメラトニン抑制対黄色ルミフォアの発光を刺激するように配置された青色LEDを赤色LEDと組み合わせて含む固体光源をモデリングすることによって取得されるCCTのプロットである。CCTを増加させることは青色成分の増加に相当し、メラトニン応答スペクトルは青色範囲の長波長部分(460〜480nm)にピーク値を有するので、図6および図7から明らかなように、msm/100l値は一般に、予想されるとおり、CCTの増加とともに増加する。図6は、msm/100l値は、異なるCCT値を有する光源を代わりにすることによって変えられ得ることを示しているが、図6で参照される個々の光源は一般に、実質的に一定のCCT値におけるmsm/100l値の調整を可能にすることは可能でない。
図6で参照される照明源または従来のRGB光源とは対照的に、異なるピーク波長の光を発するように配置された固体発光素子の4つ以上の(たとえば、好ましくは少なくとも5つの、または少なくとも6つの)グループを含む、本明細書におけるさまざまな実施形態による照明デバイスは、実質的に一定のカラーポイントまたはCCT値におけるmsm/100l値の調整を可能にする。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、調整可能なCCT出力を提供し、異なるCCT値において調整可能なmsm/100lをさらに提供してもよい。
前述の説明と一致して、いくつかの実施形態では、照明デバイスの少なくとも1つのプロセッサは、少なくとも1つの検出器出力信号に応答して、総計の発光の選択されたカラーポイントまたは相関色温度のために、(i)総発光の100ルーメンあたりミリワットのメラトニン抑制および(ii)総発光の関連ガマット、のうちの少なくとも1つを調整するように配置される。いくつかの実施形態では、そのような調整は、総発光をターゲットカラーポイントまたはCCT値において、またはその近くに(および/または、所望の光束において、もしくはその近くに)維持しながら、好ましくは総発光を所望の閾値よりも上に維持しながら、実行されてもよい。いくつかの実施形態では、照明デバイスの少なくとも1つのプロセッサは、以下の条件(iii)および(iv)のうちの少なくとも1つ(またはより好ましくは、両方)を維持しながら、(たとえば、ユーザコマンドまたは命令セットもしくはアルゴリズムのステップに応答して)以下の調整(i)および(ii)のうちの少なくとも1つを実行するように構成される、(i)総発光の100ルーメンあたりミリワットのメラトニン抑制を少なくとも10%(または少なくとも20%)調整する、および(ii)総発光の関連ガマットを少なくとも8%(または少なくとも15%)調整する、(iii)照明デバイスの総発光をターゲットCCT値の4つのマクアダム楕円内で維持する、および(iv)照明デバイスの総発光を少なくとも70の演色評価数(CRI)値以上に維持する。いくつかの実施形態では、ターゲットCCT値は、2700Kから9000Kの範囲から選択される。
メラトニン抑制効果の調整に関するさらなる詳細は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第9,039,746号に開示されている。
光出力パラメータの時間的な変化
いくつかの実施形態では、照明デバイスは、異なるカラーポイントを有する複数の独立して制御可能なエミッタ(または固体発光素子のグループ)を含み、それによって、さまざまな光出力パラメータの調整を可能にする。調整され得る光出力パラメータの例としては、総発光のカラーポイント、総発光のCCT、総発光のスペクトル成分、発光の輝度または光束、および動作時間がある。
いくつかの実施形態では、照明デバイスは、少なくとも1つの動作命令セットまたはアルゴリズムを利用して、暦日の異なる時間に1つまたは複数の光出力パラメータを自動的に調整するように配置されてもよい。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、時刻を知り、光出力パラメータ(たとえば、CCTおよび輝度)を適切に設定する。いくつかの実施形態では、そのような自動調整は、時間に、および/または環境条件を示す少なくとも1つの信号に応答してもよい。いくつかの実施形態では、そのような自動調整は、照明デバイスと関連付けられた少なくとも1つの検出器によって受信され得る少なくとも1つのユーザ入力信号に応答して、一時停止されてもよいし、変えられてもよい。いくつかの実施形態では、動作命令セットまたはアルゴリズムは、使用の1つまたは複数の時間パターンを考慮に入れて自動的に更新されてよく、この使用の1つまたは複数の時間パターンは、照明デバイスによって蓄積され、そのメモリに記憶される環境条件情報に相関されてもよい。
いくつかの実施形態では、照明デバイスの少なくとも1つのプロセッサによって実行される動作命令セットまたはアルゴリズムは、暦日の異なる時間における1つまたは複数の光出力パラメータの自動調整を可能にし、午前から午後への時間において注意力を促進する出力、午後中頃から晩の時間において注意力およびくつろぎを促進する出力、深夜から就寝の時間において、くつろぎおよび眠気を促進する出力、ならびに真夜中から夜明けの時間において睡眠を妨げず、および/または夜間視力を妨げない出力を提供することによって健康を促進するように構成される。図8は、異なる時刻に関して、周辺光、所望の適性、ならびに本開示の一実施形態による照明デバイスおよびシステムとともに使用されるとき健康を促進し得る可能な人工光強度レベルおよびCCT値を識別する表である。高い強度および高いCCTの光への露光が注意力を促進することが知られている。したがって、照明デバイスは、覚醒を促進するために、夜明けから午前半ばまで6000Kを超えるCCTの高強度発光を出力してもよい。一日が進むにつれて、照射は、屋外光に合致する傾向がある。持続する高い強度を有する、やや低いCCT(3500Kから5000K、または4000Kから5000Kの範囲にある)は、注意力を促進するために正午から午後まで出力されてもよい。晩へと進むと、照明デバイスは、メラトニン抑制を回避し、それによって、就寝時刻前のくつろぎを促進するために、青色スペクトル成分の減少した、より低い強度およびより低い(より暖かい)CCT(たとえば、2000Kから3000K)の発光を出力してもよい。夜中から夜明けにおいて、照明デバイスは、睡眠への妨害を回避し、人の睡眠が中断された場合に夜間視力の喪失を回避するために、非常に低いCCT(たとえば、1500K未満)を有する、非常に低い強度の発光を出力してもよい。強度およびCCTの前述の変化は、照明デバイスのメモリに記憶された少なくとも1つの動作命令セットまたはアルゴリズムを使用して制御される。
図9は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による照明デバイスおよびシステムとともに使用されるとき健康を促進し得る、時刻の関数としての可能なCCT値および光束(輝度)値のオーバレイプロットである。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つの動作命令セットまたはアルゴリズムは、1つまたは複数のユーザ入力要素を使用することなどによって、ユーザによって変えられてもよいし、プログラムされてもよい。たとえば、夜間に勤務し、日中に眠ることが必要とされるユーザが、ユーザが眠るために割り当てられた時間により低い強度およびより低いCCTに遷移し、ユーザが勤務している間に注意力を促進するために、夜間に高い強度および高いCCTを有する発光を出力するように動作命令セットまたはアルゴリズムを変えようまたは作成しようと努めることがある。いくつかの実施形態では、ユーザは、選択された起床時間、選択された就寝時間、および/または勤務もしくは注意力を必要とする他の活動のための選択された期間に基づいて、あらかじめ定義された動作命令セットに含まれるスケジュールを選択された時間の数だけシフトするだけでよい。
センサの利用
いくつかの実施形態では、照明デバイスまたは照明システムは、1つまたは複数の環境条件を示す少なくとも1つの信号を受信または提供するように配置された少なくとも1つのセンサを含み、照明デバイスの動作は、少なくとも1つのセンサから受信された信号に応答してもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの環境条件としては湿度、空気圧、周辺音、ガス濃度、ガスの存在または不存在、微粒子濃度、微粒子の存在または不存在、温度、雲量、屋外周囲温度、屋外周辺光レベル、屋外CCT、降水の存在、降水のタイプ、UV指数、太陽輻射指数、月相、月光レベル、オーロラの存在、および体感温度、のうちの任意の1つまたは複数があり得る。いくつかの実施形態では、環境条件を示す少なくとも1つの信号を受信または提供するように配置された少なくとも1つのセンサは、周辺光センサ、イメージセンサ、温度センサ、気圧センサ、湿度センサ、天気情報受信機、ガス検出器、および微粒子検出器のうちの1つまたは複数を含んでよい。
いくつかの実施形態では、照明デバイスは、少なくとも1つのセンサから受信された出力信号を利用して、自然周辺光の存在、不存在、強度、および/またはカラーポイントを補償してもよい。
いくつかの実施形態では、照明デバイスまたは照明システムは、周辺光(たとえば、昼光)もしくは他の入射光を受けるように配置された光センサを含む、またはこれと少なくとも断続的に通信して配置される。いくつかの実施形態では、光センサは、受けた光のスペクトル成分を分析してもよいし、これを検査してもよい。いくつかの実施形態では、そのような分析または検査は、受けた光の「自然さ」(たとえば、受けた光が、昼光と一致するスペクトル成分を実施するもしくは含むか、または受けた光が人工光を表すか)を決定することを含んでよい。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のセンサおよび/または検出器は、固体発光素子の複数の個別に制御可能なグループをさらに含み、好ましくはメモリと少なくとも1つのプロセッサも含む照明デバイスの本体構造内または本体構造上に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、追加または代替として、1つまたは複数のリモートセンサ(または他のリモート入力要素)と通信するように配置されてもよい。リモートセンサおよび/またはリモート入力要素は、有線手段または/ワイヤレス(たとえば、RF、超音波、赤外線、変調光)手段を介して1つまたは複数の照明デバイスと通信するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のリモートセンサからの信号は、1つまたは複数のワイドエリアネットワークまたはローカルエリアネットワークを介して照明デバイスに通信されてもよい。いくつかの実施形態では、リモートセンサとしては、遠隔の気象観測所またはリモート情報コンセントがあってよく、照明デバイスは、インターネット、セルラーネットワーク、または別の有線ネットワークおよび/もしくはワイヤレスネットワークを介して、その気象観測所または情報コンセントから環境情報を受信するように構成されてもよい。
提供される場合、周辺光センサは、異なる構成をとってもよい。第1の構成では、周辺光センサは、照明デバイスのエミッタから分離され、周辺光特性のモニタリングを容易にするために制御回路と関連付けられてもよい。周辺光センサは、周辺光に露光されたことに応答して周辺光特性を示す電流を生成するように構成された特別に構成された光センサまたは別のLEDであってもよい。複数のLEDが電流のパルスで駆動される場合、周辺光特性が、電流の任意の2つのパルスの間でモニタリングされてもよい。代替的に、1つまたは複数のメインLEDは、LED駆動電流の任意の2つのパルスの間で周辺光をモニタリングすることなどによって、周辺光特性をモニタリングするために制御回路によって使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、照明デバイスまたは照明システムは、照明デバイスに近接する面もしくは環境の1つもしくは複数の画像を定期的にキャプチャするように配置された、または照明デバイスによって照らされるように配置されたイメージセンサを含んでよく、それによって、1つまたは複数のキャプチャされた画像の使用は、照明デバイスの動作に影響を与えるために使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、照明デバイスまたは照明システムは、照明デバイスによって照らされるように配置された空間内などで1つまたは複数の音を受信するように配置された音センサ(たとえば、マイクロホン)を含んでよい。
提供される場合、占有センサ(たとえば、受けた電磁放射、光、音、振動、熱などに基づく)は、照射空間内での少なくとも1人の人の存在または不存在を示す条件を決定するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、照射空間が占有されていないことを示す条件の検出は、照明デバイスの動作を終えるまたは変えるために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、受動的赤外線センサが占有感知に使用されてもよい。
電気的に起動されたエミッタ(たとえば、LED)によって発せられる光の強度およびスペクトル出力は、温度によって影響され得る。いくつかの実施形態では、照明デバイスと関連付けられた温度センサは、1つまたは複数のエミッタの温度を感知するために使用されてよく、エミッタへの電流は、温度の影響を補償するために感知された温度に基づいて制御されてもよい。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数の温度センサは、照明デバイスの上に配置されてもよいし、照明デバイスからリモートに配置されてもよく、照明デバイスによって照らされるように配置された環境の周囲温度を感知するように配置されてもよい。照明デバイスから離れた周囲温度は、所与の時間期間に適切であり得る人工光の輝度および/またはカラーポイントに関する標識を提供し得る。たとえば、人々によって定期的に占有されやすい囲まれた空間内の低い温度は、空間の占有の標識を提供することがある。低い温度が感知された場合、そのことは、その空間が占有されていないという任意の標識を提供してもよい。
検出器の利用
前述のように、暦日内の1つまたは複数の光出力特性の自動調整は、照明デバイスと関連付けられた少なくとも1つの検出器によって受信され得る少なくとも1つのユーザ入力信号(たとえば、ユーザコマンド)に応答して、一時停止されてもよいし、変えられてもよい。いくつかの実施形態では、検出器は少なくとも1つの出力信号を作り出してよく、照明デバイスの動作は、少なくとも1つの出力信号に応答して、一時停止されてもよいし、変えられてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書で言及する1つまたは複数のセンサは検出器として使用されてよく、反対に、本明細書で言及する1つまたは複数の検出器はセンサとして使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、検出器は、少なくとも1つのユーザにより開始された(たとえば、有線またはワイヤレス)信号を検出するように配置されてもよい。そのような信号は、ユーザコマンドを示してもよい。いくつかの実施形態では、検出器は、無線周波数(RF)受信機もしくはトランシーバ(たとえば、ブルートゥース、ZigBee、WiFiなど)、変調光受信機、赤外線受信機、または音受信機を含んでよい。いくつかの実施形態では、検出器は、携帯電話、パーソナルコンピュータなどのデジタル通信デバイスまたはデジタルコンピューティングデバイスから信号(たとえば、有線信号またはワイヤレス信号)を受信するように配置されてもよい。いくつかの実施形態では、検出器は、専用リモートコントローラまたはワイヤレス通信ハブからワイヤレス信号を受信するように配置されてもよい。いくつかの実施形態では、検出器は、照明デバイスの本体構造内または本体構造上に配置されてもよい。
いくつかの実施形態では、検出器は、ユーザコマンドを示す複数の異なるユーザにより生成されたジェスチャパターンを検出するように配置されてもよい。たとえば、検出器としては、ユーザを撮像するように配置された視野を含むイメージセンサがあり得る。特定のジェスチャパターン(たとえば、前後運動、円形運動、拡散運動、収縮運動などで腕を振る)を受信すると、イメージセンサは、そのようなパターンを、あらかじめ定義されたまたはユーザにより定義されたジェスチャパターンセットと比較して、合致が識別されるかどうかを決定し、それに応じて、少なくとも1つのユーザコマンドを示す検出器出力信号を生成してもよい。
いくつかの実施形態では、検出器は、ユーザコマンドを示す複数の異なるユーザにより生成された音パターンを検出するように配置されてもよい。たとえば、検出器としては、クラッピングノイズ、スナッピングノイズ、発声、および/または他のユーザにより生成された音パターンを受信するように配置されたマイクロホンがあり得る。特定の音パターン(たとえば、指定時間期間内の1つまたは複数の拍手、または特定の単語、または他の音のパターン)を受信すると、受信された音は処置され(たとえば、フィルタリングされる、音声認識によって処理される、など)、あらかじめ定義されたまたはユーザにより定義された音パターンセットと比較され、合致が識別されるかどうかを決定し、それに応じて、少なくとも1つのユーザコマンドを示す検出器出力信号を生成してもよい。
いくつかの実施形態では、ユーザコマンドを示す検出器出力信号のプロセッサによる受信によって、プロセッサは、少なくとも1つの光出力パラメータを変える。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、受信された検出器出力信号のログを記憶するように配置されたメモリを含んでよく、そのようなログは、トラブルシューティングおよび/またはユーザ入力信号認識の精度の向上に有用であり得るような、ユーザによって取り出されてもよいし、ユーザに自動的に送信されてもよい。いくつかの実施形態では、ユーザコマンドを示す検出器出力信号のプロセッサによる受信によって、照明デバイスも、1つまたは複数の音を生成する、1つまたは複数のフラッシュ、点滅、または異なる色の光パターンを開始するなど、入力信号の受信および/または内容を認めるために1つまたは複数の行動を開始する。
ユーザ入力信号を検出すると変えられ得る光出力パラメータの例としては、限定するものではないが、照明デバイスを起動する、照明デバイスを停止させる、CCTを増加または減少させる、CCT減衰なしで照明デバイスを暗くする、CCT減衰ありで照明デバイスを暗くする、鮮明さ向上(鮮明さ減少)モードの開始または中止、色変更サイクルの開始または中止、音楽にリンクした色変更モードの開始または中止、および1つまたは複数の以前に定義された動作モードの選択がある。
図10A〜図10Bは、本開示の一実施形態による照明デバイスまたは照明システムを動作させるための命令を含むアルゴリズムに関するイベント名、システムステータス、行動、時間、CCT、および輝度設定を識別する表であり、いくつかのイベントは、ユーザ入力信号を検出すると変えられ得る光出力パラメータを可能にする。図10A最も左の列では、第1のイベントは、「電力を印加する」である。照明デバイスのクロックがまだ設定されていない場合、電力を照明デバイスに印加する信号(たとえば、壁スイッチ信号)を受信すると、固体発光素子がオンにされ(すなわち、光がオンにされ)、3000KのCCTおよび800ルーメンの輝度レベルを達成する。クロックが設定されると、「電力を印加する」機能が、日の出時に照明デバイスを3000のCCTおよび600の輝度で自動的にオンにする。照明デバイスの動作は、そのような自動動作が少なくとも1つのセンサから受信された信号によって、またはユーザ入力コマンドを示す検出された信号によって変えられない限り、図10Aに示す異なる時刻に自動的に変えられる(午後12:00(正午)におけるピークまでCCTおよび輝度を全般的に増加させ、それに続いて、午前1:00における最小値までCCTおよび輝度の全般的な減少)。たとえば、図10Aの最も左の列内の第2のイベントは「占有」であり、これは、占有センサの近くで動きが検出されない場合に光が15分後に自動的にオフになることを除いて、「電力を印加する」イベントと実質的に同一である。しかしながら、その後で動きが検出された場合、光が自動的にオンになり、「電力を印加する」イベントのスケジュールに従って動作を再開する。図10Aの最も左の列内の第3のイベントは「スリープ」コマンドであり、これは、照明デバイスに、(時刻に基づいて)CCTを減少させ、輝度を80%(50の最小値に)減少させ、次いで、所定の時間(たとえば、20分)後に光をオフにさせる。
時間による光出力パラメータの段階的な変化が図10Aに示されているが、いくつかの実施形態では、光出力パラメータの変化は、実質的に常にするなど、頻繁であってもよいことを了解されたい。
図10Bは、さまざまな異なる拍手コマンドイベントおよび音声コマンドイベントを略述したものである。図10Bの最も左側の列の第1の拍手コマンドイベントは拍手コマンドであり、このコマンドでは、光がオンのときの単一の拍手の検出によって、光は、減衰ありで暗くなり、それによって、「電力を印加する」表に示される現在の輝度の半分におけるCCT値に合致するようにCCTを減少させ、輝度を50%減少させる。図10Bの最も左の列の第2の拍手コマンドイベントは「2回拍手」コマンドであり、このコマンドでは、光がオンのときの2回拍手の検出によって、光は、減衰なしで0まで暗くなり、それによって、3秒以内に輝度を0に減少させる。図10Bの最も左の列の第3の拍手コマンドイベントは「拍手」コマンドであり、このコマンドでは、光がオフであるときの単一の拍手の検出によって、光は、現在の時間に対応する輝度およびCCTの「電力を印加する」イベント設定を使用する。図10Bの最も左の列の第4の拍手コマンドイベントは「2回拍手」コマンドであり、このコマンドでは、光がオフのときの2回拍手の検出によって、光は、輝度ありで作動され、電力は、停止前に使用中の以前の設定に戻される。
図10Bの最も左の列の第1の音声コマンドイベントは「点灯」コマンドであり、このコマンドでは、発声信号(たとえば、「点灯」という単語を話す)の検出によって、光は、現在の時間に対応する輝度およびCCTの「電力を印加する」イベント設定を使用するように適用する。図10Bの最も左の列の第2の音声コマンドイベントは「消灯」コマンドであり、このコマンドでは、発声信号(たとえば、「消灯」という単語を話す)の検出によって、光は、オフにされる。図10Bの最も左の列の第3の音声コマンドイベントは「光を暗くする」コマンドであり、このコマンドでは、発声信号(たとえば、「光を暗くする」という単語を話す)の検出によって、光は、コマンドの受信のときに使用中の輝度レベルの半分まで暗くなる。図10Bの最も左の列の第4の音声コマンドイベントは「光をクールにする」コマンドであり、このコマンドでは、発声信号(たとえば、「光をクールにする」という単語を話す)の検出によって、光は、CCTを、照明デバイスのメモリ内で設定された次のより高いCCT値まで増加させる。図10Bの最も左の列の第5の音声コマンドイベントは「光を暖かくする」コマンドであり、このコマンドでは、発声信号(たとえば、「光を暖かくする」という単語を話す)の検出によって、光は、CCTを、照明デバイスのメモリ内で設定された次のより低いCCT値まで減少させる。図10Bの最も左の列の第6の音声コマンドイベントは「光のダンス」コマンドであり、このコマンドでは、発声信号(たとえば、「光のダンス」という単語を話す)の検出によって、光は、照明デバイスの動作が照明デバイスによって受信された進行中の音(たとえば音楽)信号に従うカラフルモードを選択する(または、次のカラフルモードを選択する)。前述のコマンドは、本開示の実施形態による照明デバイスまたは照明システムによって実施可能なほんのいくつかの潜在的な行動を表す。
異なる演色/鮮明さモードおよび異なるCCTにおける動作
いくつかの実施形態では、本明細書で開示する照明デバイスまたは照明システムは、集合光の異なる演色または鮮明さ/飽和を提供するように構成された異なるモードで動作されてもよい。複数の異なるCCT値で動作されるLEDの5つのグループ(赤色、青方偏移した黄色、緑色、長波長の青色またはシアン、および短波長の青色)を含む照明デバイスの動作の4つの異なるモード(「高CRI」、「鮮やか」、「非常に鮮やか」、および「鈍い」と識別される)に関する表および対応するプロットがそれぞれ、図11A〜図11B、図12A〜図12B、図13A〜図13B、および図14A〜図14Bに提供されている。図11A、図12A、図13A、および図14Aの表は各々、照明デバイスに対するエミッタ制御ステップ(0から255の範囲内)、輝度設定、視感度、CRI、Qg、最大ルーメン、GAI、およびCQSを提供する。図11A(高CRI)および図12A(鮮やか)は、1200Kから9412Kの範囲に及ぶ16の異なるCCT値に関するデータを含み、図13A(非常に鮮やか)は、2732Kから6525Kの範囲に及ぶ10の異なるCCT値に関するデータを含み、図14A(鈍い)は、3045Kから9307Kの範囲に及ぶ11の異なるCCT値に関するデータを含む。図11A〜図11B(高CRI)に示すように、固体発光素子のすべての5つのグループは、4000Kにおいてまたはその前後において、すべてのCCT値で動作した。図12A〜図12Bおよび図13A〜図13B(鮮やかおよび非常に鮮やか)に示すように、長波長の青色エミッタはどのCCT値でも使用されないが、図14A〜図14Bは、長波長の青色エミッタはまったく使用されず、緑色エミッタは、非常に高いCCT値のみで使用されたことを示す。
照明デバイスとのおよび照明デバイス間の通信
いくつかの実施形態では、照明デバイスは、他の照明デバイスと、ならびに1つまたは複数のセンサおよびユーザ入力要素(たとえば、デジタル通信デバイスまたはデジタルコンピューティングデバイス)とも通信するように配置されてよく、複数の照明デバイスは組み合わせて、照明システムとして協働してもよい。図15は、少なくとも1つの照明デバイスが少なくとも1つの他の照明デバイスと双方向に通信するならびにデジタル通信デバイスまたはデジタルコンピューティングデバイスと通信するように構成される本開示の一実施形態による照明システム5のブロック図である。第1の照明デバイス10Aは、コントローラモジュール30Aと、1つまたは複数のセンサ40Aと、ユーザ入力要素15Aと、通信モジュール32Aと、トランシーバ18Aと、1つまたは複数のエミッタグループ20Aとを含む。第2の照明デバイス10Bは、コントローラモジュール30Bと、1つまたは複数のセンサ40Bと、ユーザ入力要素15Bと、通信モジュール32Bと、トランシーバ18Bと、1つまたは複数のエミッタグループ20Bとを含む。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のリモートセンサ41および1つまたは複数のリモート入力要素17は、照明デバイス10A、10Bのうちの1つまたは複数と少なくとも断続的に通信するように配置されてもよい。
各照明デバイス10A、10B内の、それぞれのエミッタグループ20A、20Bは、好ましくは、電気的に起動されたエミッタの複数のグループを含み、異なるグループは、好ましくは、グループ間で異なるカラーポイントを出力するように配置される。電流と異なるカラーポイントを有する異なるエミッタとの比率を変えることによって、照明デバイスは、異なるカラーポイントおよび/またはCCTの範囲の総発光、ならびに選択されたカラーポイントまたはCCTにおける異なるスペクトル成分を作り出すように調整されてもよい。各照明デバイス10A、10Bのコントローラモジュール30A、30Bは、それぞれの照明デバイス10A、10Bのエミッタグループ20A、20Bのエミッタを駆動するように配置される。いくつかの実施形態では、コントローラモジュール30A、30Bは、それぞれの照明デバイス10A、10Bにプライマリインテリジェンスを提供し、エミッタグループ20A、20Bのエミッタを所望の方式で駆動することが可能なドライバ回路を含んでもよいし、これと関連付けられてもよい。各コントローラモジュール30A、30Bは、必要に応じて、単一の統合モジュールとして実施されてもよいし、2つ以上のサブモジュールに分割されてもよい。各コントローラモジュール30A、30Bは、好ましくは、少なくとも1つのプロセッサ(たとえば、マイクロプロセッサ)と、メモリとを含む。
コントローラモジュール30A、30Bが、そのそれぞれの照明デバイス10A、10Bにプライマリインテリジェンスを提供するとき、通信モジュール32A、32Bは、コントローラモジュール30A、30Bと1つもしくは複数のリモートセンサ41および/または1つもしくは複数のリモート入力要素17との間の通信を容易にするためにインテリジェント通信インタフェースとして機能してもよい。リモートセンサ41および/またはリモート入力要素17は、1つまたは複数の照明デバイス10A、10Bと有線式またはワイヤレス式で通信するように構成されてもよい。
代替的に、各コントローラモジュール30A、30Bは、主に、それぞれの通信モジュール32A、32Bからの命令に基づいて、そのそれぞれのエミッタグループ20A、20Bのエミッタを駆動するように構成されてもよい。そのような一実施形態では、各照明デバイス10A、10Bのプライマリインテリジェンスは、それぞれの通信モジュール32A、32B内で提供されてよく、通信モジュール32A、32Bは、有線通信機能またはワイヤレス通信機能を有する全体制御モジュールを実施してもよい。各通信モジュール32A、32Bは、少なくとも1つのトランシーバ18A、18Bを含んでもよいし、それと関連付けられてもよく、各トランシーバ18A、18Bは、任意選択で、別個の送信機構成要素および受信機構成要素と置き換えられてもよい。各通信モジュール32A、32Bは、さまざまな照明デバイス10A、10Bおよび他のエンティティ間のインテリジェンスおよび信号の共有を容易にし得る。
いくつかの実施形態では、コントローラモジュール30A、30Bおよびトランシーバ18A、18Bの機能は、単一のモジュール(たとえば、ブルートゥースマイクロコントローラ)内で統合されてもよい。
いくつかの実施形態では、各通信モジュール32A、32Bは、それぞれのコントローラモジュール30A、30Bと関連付けられた回路基板とは別個のプリント回路基板(PCB)上で実施されてもよい。いくつかの実施形態では、通信モジュール32A、32Bおよび対応するコントローラモジュール30A、30B間の通信は、所望の通信インタフェースに準じたケーブルを介してなされてよく、任意選択で、1つまたは複数のインタフェースプラグを含む。いくつかの実施形態では、各照明デバイス10A、10Bは本体構造を含んでよく、それぞれの照明デバイス10A、10B のコントローラモジュール30A、30B、通信モジュール32A、32B、およびエミッタグループ20A、20Bは、本体構造内または本体構造上に配置されてもよい。
いくつかの実施形態では、各照明デバイス10A、10Bは、照明デバイス10A、10B間の通信を可能にするように配置された1つのトランシーバを含んでよく、照明デバイス10A、10Bと好ましくはデジタルコンピューティングデバイスまたはデジタル通信デバイスの形をしたリモート入力要素17との間の通信を可能にするように配置された別のトランシーバを含んでよい。
少なくとも5つのLEDグループを制御するデバイス実施形態
図16は、本開示の一実施形態によりLEDの5つの異なるグループ161〜165を独立して制御するように配置された照明デバイス110のさまざまな要素間の相互接続を識別するブロック図である。照明デバイス110は、好ましくは1つまたは複数のアルゴリズムまたは他のエミッタ動作命令セットを記憶するために使用されてもよい関連する再プログラム可能メモリ131を含むコントローラ130(好ましくは、マイクロコントローラまたは他のマイクロプロセッサ内で実施される)を含む。コントローラ130は、EEPROMなどの外部メモリ128と関連付けられてもよい。関連バッテリ135を有するリアルタイムクロック134(たとえば、計時チップ)は、リアルタイムクロック/カレンダーを含み、コントローラ130と通信してもよい。電源ユニット112は、AC−DC電力変換ユーティリティを提供する。各々アンテナ122、126を有する第1のトランシーバ120および第2のトランシーバ124はそれぞれ、(i)デジタル通信デバイスまたはデジタルコンピューティングデバイス、および(ii)別の照明デバイスと別個に通信するように配置されてもよい。マイクロホン144および関連音声認識集積回路145は、ユーザにより生成された音パターンを受信し、そのようなパターンがユーザコマンドを示すかどうかを決定するために使用されてもよい。マイクロホン144はさらに、照明デバイス110を音楽にリンクした色変更モードで動作させるためのベースとして音楽信号を受信するために使用されてもよい。受動的赤外線センサモジュール140は、動きを検出し、それによって、照明デバイス110に近接するエリアにおける占有を検出するために使用されてもよい。昼光センサ141は、周辺光または入射光を受けるために使用されてよく、照明デバイス110の動作は、周辺光または入射光の存在、不存在、強度、および/またはカラーポイントを補償するなどのために昼光センサ141から受信された信号に応答して制御されてもよい。コントローラ130は、5つのLEDグループ161〜165を駆動するために一定の電圧信号および可変の電流信号を生成するように構成された5つのLEDドライバモジュール151〜155に信号を送るように配置される。
動作時、照明デバイス110は、昼光センサ141を介して環境条件を示す少なくとも1つの信号を受信または提供するように構成される。メモリ131は、少なくとも1つのアルゴリズムまたは動作命令セットを記憶する。さまざまなユーザコマンドが、第1のトランシーバモジュール120またはマイクロホン144を介して受信され得る。コントローラ130は、少なくとも1つの動作命令セットを使用して、昼光センサ141から受信されたまたはこれによって提供される時間および/または信号に応答して、総発光の光束および/またはカラーポイント(またはCCT)を暦日の異なる時間に自動的に調整するように構成される。そのような調整は、いくつかの実施形態では集合的にLEDアレイ160を形成するLEDグループ161〜165に接続されたLEDドライバモジュール151〜155を制御することによって実行される。コントローラ130は、ユーザコマンドの検出に応答して、(a)総発光の光束および(b)総発光のCCTおよびカラーポイントのうちの少なくとも1つの自動調整を一時停止するまたは変えるように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ130は、照明デバイス110の総計の発光の選択されたカラーポイントまたはCCTに関する、(i)総発光の100ルーメンあたりのミリワットのメラトニン抑制および(ii)総発光の関連ガマットのうちの少なくとも1つを調整するようにさらに構成されてもよい。
図17は、本開示の一実施形態によりLEDの5つの異なるグループを独立して制御するように配置された照明デバイスのさまざまな要素のための回路図である。この回路図は、処理/通信モジュールと5つのドライバモジュールとを含む。図17のさまざまな拡大された部分が図17A〜図17Gに示されている。
図17Aは、処理および通信モジュール要素を含む、図17の回路図の拡大された第1の部分である。図17Aに示すように、統合されたブルートゥース4.0モジュールを有するマイクロコントローラBT01は、プロセッサとして働き、統合された再プログラム可能なメモリを含む。マイクロコントローラBT01は、は、電圧レギュレータU6(右上にある)から電流を受信するように配置される。端子ブロックJ3、J4、J6は、1つまたは複数のセンサまたは検出器からシリアル通信を受信するために、およびプログラミングインタフェースまたは問合せインタフェースとのシリアル通信のために、使用されてもよい。マイクロコントローラBT01は、ピン12、13、および15〜18を介して、5つのドライバモジュールにパルス幅変調出力信号を提供する。
図17B〜図17Fは、図17Gに示されるLEDの異なるグループを駆動するためのドライバモジュールを含む、図17の回路図の拡大された第2の部分から第6の部分を含む。各ドライバモジュールは、18VDCを受け、マイクロコントローラBT01(図17Aに示される)からのパルス幅変調(PWM)信号を受信して、対応するLEDグループの制御を可能にし、図17Gは、LEDの5つの異なるグループ(または文字列)−すなわち、短波長の青色、赤色、シアン(または長波長の青色)、緑色、および白色−を示す。
図18Aは、本開示の一実施形態によるLEDの5つの異なるグループを独立して制御するように配置された照明デバイスの、処理および通信要素を含む、回路図の第1の部分である。マイクロコントローラU8は、第1のブルートゥースワイヤレストランシーバBT01および第2のブルートゥースワイヤレストランシーバBT02と通信する。マイクロコントローラU8は、端子ブロックJ3(下部中央にある)を介してセンサ(マイクロコントローラピンP34と通信するように配置された調光センサおよびマイクロコントローラピンP36と通信するように配置された受動的赤外線センサを含む)から入力を受信するように配置される。マイクロコントローラU8は、プログラミングジャックJ10B(下部中央にある)を介してプログラミング入力を受信するようにさらに配置される。図18Aに示される各ワイヤレストランシーバBT01、BT02は、対応するプログラミングジャックJ6、J7を含む。
図18Bは、照明デバイスの制御のために図18Aの回路要素に関連して動作するように配置された音声認識要素を含む回路図の第2の部分である。図18Bは、マイクロホンMIC1(右上にある)から入力信号を受信するように配置された音声認識集積回路U7(中央にある)を示す。図18Cは、照明デバイスの(LEDアレイ160を形成する)LEDの制御のために図18A〜図18Bの回路要素に関連して動作するように配置された複数のLEDドライバモジュール151〜155を含む回路図の第3の部分である。
図18Dは、照明デバイスの制御のために図18A〜図18Cの回路要素に関連して動作するように配置されたAC−DC電力変換要素を含む回路図の第4の部分である。変圧器TRN01および他の要素は、図18Cに示されるLEDアレイ160を集合的に形成するLEDのグループが使用するために端子P27、P28において18VDC信号を出力するように構成される。
図19は、2300Kから9300Kに及ぶ複数のCCT値に対して高CRI(少なくとも90)と高Qg(100を超える)を同時に達成するように配置された命令セットにより16の異なるCCT値で動作されたLEDの5つのグループ(赤色、緑色、長波長の青色、白色(BSY)、短波長の青色)を含む本開示の一実施形態による照明デバイスに関するエミッタ制御ステップ(0から255の範囲内での)、総ルーメン、演色評価数(CRI)、色品質スケール(CQS)、関連ガマット(Qg)、ガマット領域指数(GAI)、放射の視感度(LER)、およびCRI R9を識別する表である。650〜700ルーメンの範囲内の総ルーメンは、2700Kから9300Kで取得された。100を超えるQg値も、1200Kから9300Kの範囲内のすべてのCCT値に対して得られた。図19は、本明細書で開示する固体発光素子の少なくとも5つのグループを含む照明デバイスが、以下の特性(A)から(D)、すなわち(A)少なくとも2700Kから9000Kに及ぶCCT範囲にわたる少なくとも90のCRI値および少なくとも100のQg値、(B)少なくとも2700Kから9000Kに及ぶCCT範囲にわたる少なくとも80のCRI R9値、(C)少なくとも2700Kから9000Kに及ぶCCT範囲にわたる少なくとも600の光束値、および(D)少なくとも2700Kから5700Kに及ぶCCT範囲にわたる少なくとも300の放射の視感度値、の1つ、2つ、3つ、または4つすべてを含む総発光を作り出し得ることを示す。
プロトタイプ
図20Aは、二次元配列として配置され、光反射材料でコーティングされた基板に取り付けられたLEDの5つのグループを含むLEDモジュールの写真である。LEDモジュールは、天井内取り付けのために意図された円筒状ダウンライト内で実施された照明デバイスの本体部分の外側に面する面に沿って取り付けられる。LEDモジュールは、図4Bに示されるレイアウトと実質的に同様であり、短波長の青色、赤色、長波長の青色(またはシアン)、緑色、および白色(または青方偏移した黄色)光を発するように別個に配置されたLEDのグループを含む。
図20Bは、図20Aの照明デバイスのLEDモジュールとともに使用するために配置されたドライバモジュールを含む第1の回路基板の写真である。第1の回路基板は、照明デバイスの本体部分の内側に面する面に沿って取り付けられるように配置される。
図20Cは、図20A〜図20Bの第1の回路基板およびLEDモジュールとともに使用するために配置された制御要素を含む第2の回路基板の写真である。第2の回路基板は第1の回路基板の上に重なる。
図20Dは、図20A〜図20Cに示されたLEDモジュールと本体部分と第1の回路基板と第2の回路基板を含む照明デバイスの写真である。照明デバイスは、動作の状態にあり、光を発する。
図21Aは、照明デバイスのLEDの5つのグループ(赤色、青方偏移した黄色、緑色、長波長の青色またはシアン、および短波長の青色)に対する制御ステップ(0〜255の範囲内の)、x色座標、y色座標、主波長、ピーク波長、中心波長、CCT、全幅半値、制御ステップあたりの放射束(ワット)、制御ステップあたりのルーメン、放射束(ワット)、パーセント放射束、ルーメン、パーセントルーメン、および放射の視感度を提供する表であり、各グループは最大電流で動作される。総発光は、−0.0135のduv値によって示されるように、黒体軌跡の近くで7516KのCCTを有する。図21Bは、最大電流で動作されたときの図21Aの照明デバイスのLEDの5つのグループに関するスペクトルパワー分布のオーバレイプロット(強度対波長)である。スペクトルパワー分布のプロットは、照明デバイスの総発光に関するものである。
図21Cは、最小色合いのライン(または「白体ライン」)と重ね合わされた黒体軌跡を示すCIE1931色度図である。第1から第5のカラーポイントは図21A〜図21Bの照明デバイスのLEDの5つのグループの出力に対応し、複合カラーポイントはLEDの5つのグループの総発光に関する。図21Cに示すように、第1のカラーポイントから第5のカラーポイントは広く分離され、それによって、非常に多くの(たとえば、数百万の)総カラーポイントを取得することができる。総カラーポイントは、7516KのCCTを有するBBLに近接している。
図22は、黒体軌跡を示し、2700Kから6500KのCCT値間に延びる最小色合いのライン(または「白体ライン」)を含む、CIE1931色度図の抜粋である。研究者らは、人々の大半は、黒体輻射の同じCCTラインの照射源よりも「白体ライン」(WBL)上の照射源を好むと決定した(たとえば、Rea,M.S.およびFreyssinier,J.P.:White lighting for residential applications、Light Res. Tech.、45(3)、331〜344ページ(2013年)を参照されたい)。図2に示すように、約4000K未満のCCT値では、WBLは黒体曲線より下にあるが、より高いCCT値では、WBLは黒体曲線より上にある。いくつかの実施形態では、本明細書で開示する照明デバイスは、少なくとも2つのカラーポイントの間で移動するように固体照明デバイスの総計の発光を調整するように構成され、少なくとも2つのカラーポイントのうちの少なくとも第1のカラーポイントは、さらなる光の不存在下で、1931CIE色度図上の以下のx,y座標すなわち(0.3114,0.3386)から(0.3462,0.3631)、(0.3462,0.3631)から(0.3777,0.3790)、(0.3777,0.3790)から(0.3977,0.3707)、(0.3977,0.3707)から(0.4211,0.3713)、および(0.4211,0.3713)から(0.4437,0.3808)によって画定される区間を含むラインを実施する白体軌跡の7つのマクアダム楕円の上またはその中の点を定義する1931CIE色度図上の(x,y)座標を有する総計の発光を作り出す、第1の電気的に起動された固体発光素子および第2の電気的に起動された固体発光素子によって発せられた照明デバイスを出る光の組み合わせを実施する。このようにして、カラーポイントは、WBLに沿って(好ましくは、自動的に)調整されてもよい。好ましくは、第1のカラーポイントおよび第2のカラーポイントにおける総計の発光は、ワットあたり少なくとも60ルーメンの視感度をさらに有する。
制御要素と複数のエミッタグループとを有する照明デバイス構成
さまざまなタイプの照明デバイスおよびシステムが、本開示の実施形態により企図される。いくつかの実施形態は、照明固定具(天井内、凹部、吊り下げ式、トラックライト、および表面実装の変種を含む)、電球、街灯、屋内灯、屋外灯、電気スタンド、据置型ランプなどを対象とすることがある。
いくつかの実施形態では、固体発光素子の複数のグループは、照明デバイスの総発光を作り出すように配置される。いくつかの実施形態では、固体照明デバイスは、以下の特徴、すなわち、少なくとも固体発光素子の複数のグループのうちの各グループによって生成された発光の一部分を反射するように配置された単一のリフレクタ、少なくとも固体発光素子の複数のグループのうちの各グループによって生成された発光の一部分を透過するように配置された単一のレンズ、少なくとも固体発光素子の複数のグループのうちの各グループによって生成された発光の一部分を拡散するように配置された単一のディフューザ、固体発光素子の複数のグループのうちの各グループに電力を伝えるように配置された単一のリードフレーム、固体発光素子の複数のグループのうちの各グループを支持する単一の回路基板または取り付け要素、固体発光素子の複数のグループのうちの各グループによって生成された熱を放散させるように配置された単一のヒートシンク、固体発光素子の複数のグループのうちの各グループを含む単一の光学的空洞のうちの少なくとも1つまたは複数を含む。
図23A〜図23Dは、天井内取り付けのために意図され、LEDモジュール206(図20Aに示すモジュールなど)の一部としてLEDの複数の(たとえば、5つ以上の)個別に制御可能なグループを含む、略円筒状ダウンライト200内で実施された本開示の一実施形態による照明デバイスを示す。ダウンライト200は、組み合わせて本体構造を形成する、略円筒状ベースハウジング201とヒートシンクハウジング205とを含む。回転可能なスプリングタブなどの取り付け要素214は、ハウジング201の上面215に沿って配置される。ケーブル218は、ベースハウジング201と、ネジ付き外側コンタクト212および脚部コンタクト211を形成するエジソン(ネジ型)雄型コネクタとの間に延びる。ベースハウジング201は、電力変換器、コントローラモジュール(たとえば、少なくとも1つのプロセッサと、メモリとを含む)、1つまたは複数のトランシーバ(たとえば、ワイヤレストランシーバ)、LEDドライバモジュール、センサモジュール、検出器、音声認識回路などの動作可能要素を含むプリント回路基板203、204を含む内部ボリューム202を画定する。ヒートシンクハウジング205は、反射面201を含む内側空洞209を画定し、レンズおよび/またはディフューザなどの光透過性光学要素201によってさらに囲まれる。トリムベゼル(trim bezel)213は、ヒートシンクハウジングの開放端に近接して配置される。ダウンライト200は、本明細書で開示する任意の適切な特徴を含んでよく、好ましくは、本明細書で説明する任意の1つまたは複数の機能および/または方法ステップを実行するように配置される。
図24A〜図24Cは、壁または天井に取り付けられたトラック(図示せず)によって支持されることが意図され、LEDモジュール226に配置されてもよい、LEDの複数の(たとえば、5つ以上の)個別に制御可能なグループを含む略円筒状トラックライト固定220具内で実施された、本開示の一実施形態による照明デバイスを示す。固定具トラックライト固定具220は、本体構造221と、発光端223と、ベース端235と、取り付けブラケット236と、ワイヤ238と、トラックコネクタ237と、電気端子231とを含む。ベースハウジング222は、好ましくは、電力変換器、コントローラモジュール(たとえば、少なくとも1つのプロセッサと、メモリとを含む)、1つまたは複数のトランシーバ、LEDドライバモジュール、センサモジュール、検出器、音声認識回路などの動作可能要素を含む1つまたは複数の回路基板を含む。本体構造221は、ヒートシンク部分225を含んでよく、ファセットが作られてもよい反射面228によって囲まれた空洞229を含む。光混合チャンバ224は、LEDモジュール226と、混合チャンバ224と空洞229の間に配置された光透過性光学要素230(たとえば、ディフューザおよび/またはレンズ)との間に配置されてもよい。トラックライト220は、本明細書で開示する任意の適切な特徴を含んでよく、好ましくは、本明細書で説明する任意の1つまたは複数の機能および/または方法ステップを実行するように配置される。
図25A〜図25Eは、本開示の一実施形態による光透過性球またはレンズ250によって囲まれた空洞内の二次元配列として配置されたLED247の複数の(たとえば、5つ以上の)個別に制御可能なグループを含む電球240を示す。LED247は、単一の略平面状エミッタ支持面246の上に配置され、エミッタ支持面246は台254によって上昇され得る。電球240は、関連する外部ヒートシンク245を有する本体構造241を含む。ネジ付き外側コンタクト252と脚部コンタクト251とを含むエジソン(ネジ型)コネクタは、球250に対向する本体構造241の一端から延びる。本体構造241は、電力変換器、コントローラモジュール(たとえば、少なくとも1つのプロセッサと、メモリとを含む)、1つまたは複数のトランシーバ(たとえば、ワイヤレストランシーバ)、LEDドライバモジュール、センサモジュール、検出器、音声認識回路などの動作可能要素を含む少なくとも1つのプリント回路基板243を含む内部ボリューム242を画定する。電球240は、本明細書で開示する任意の適切な特徴を含んでよく、好ましくは、本明細書で説明する任意の1つまたは複数の機能および/または方法ステップを実行するように配置される。
図26A〜図26Eは、本開示の一実施形態により5つの同一平面上にないエミッタ支持面上に配置されたLEDの複数の(たとえば、5つ以上の)個別に制御可能なグループを含む電球を示す。LED267A〜267Eは、同一平面上にない5つのエミッタ支持面266A〜266Eの上に配置され、エミッタ支持面266A〜266Eは、電球260のヒートシンク265に対して上昇され得る。各エミッタ支持面266A〜266Eは、複数のLED267A〜267Eを含む。電球260は、関連する外部ヒートシンク265を有する本体構造261を含む。光透過性球またはレンズ270は、LED267A〜267Eを覆うように配置される。ネジ付き外側コンタクト272と脚部コンタクト271とを含むエジソン(ネジ型)コネクタは、球270に対向する本体構造261の一端から延びる。本体構造261は、電力変換器、コントローラモジュール(たとえば、少なくとも1つのプロセッサと、メモリとを含む)、1つまたは複数のトランシーバ(たとえば、ワイヤレストランシーバ)、LEDドライバモジュール、センサモジュール、検出器、音声認識回路などの動作可能要素を含む少なくとも1つのプリント回路基板263を含む内部ボリューム262を画定する。電球260は、本明細書で開示する任意の適切な特徴を含んでよく、好ましくは、本明細書で説明する任意の1つまたは複数の機能および/または方法ステップを実行するように配置される。
図27A〜図27Eは、各々が一実施形態による電球の長手方向軸と略平行に配置された同一平面上にない6つの支持面286A〜286Fの上に配置されたLED287A〜287Fの複数の(たとえば、5つ以上の)個別に制御可能なグループを含む電球280を示す。同一平面上にない6つのエミッタ支持面286A〜286Fは、台284から上方へ延び、電球280のヒートシンク285に対して上昇される。各エミッタ支持面286A〜286Fは、複数のLED287A〜287Fを含む。電球280は、関連する外部ヒートシンク285を有する本体構造281を含む。図示されていないが、光透過性球またはレンズは、ヒートシンク285の肩部分289に接合され、LED287A〜287Fおよびエミッタ支持面286A〜286Fを覆うように配置されてもよい。ネジ付き外側コンタクト292と脚部コンタクト291とを含むエジソン(ネジ型)コネクタは、本体構造281の一端から延びる。本体構造281は、電力変換器、コントローラモジュール(たとえば、少なくとも1つのプロセッサと、メモリとを含む)、1つまたは複数のトランシーバ(たとえば、ワイヤレストランシーバ)、LEDドライバモジュール、センサモジュール、検出器、音声認識回路などの動作可能要素を含む少なくとも1つのプリント回路基板283を含む内部ボリューム282を画定する。電球280は、本明細書で開示する任意の適切な特徴を含んでよく、好ましくは、本明細書で説明する任意の1つまたは複数の機能および/または方法ステップを実行するように配置される。
図28Aは、本開示の一実施形態によるトロファベースの照明固定具310の形をした照明デバイスの断面斜視図を提供する。この特定の照明固定具は、Durham、NCのCree,Inc.によって製造されるトロファタイプ照明固定具のCRシリーズおよびCSシリーズと実質的に同様である。開示の照明固定具310は、光が最初は光源から上方へ発せられ、次いで下方へ反射される間接照明構成を用いるが、直接照明構成を含む照明デバイスも本開示の範囲内である。
一般に、照明固定具310などのトロファタイプ照明固定具は、商業施設、教育施設、または政府施設の吊天井(図示せず)など、天井内、天井面、または天井から取り付けるように設計される。図28Aに示すように、照明固定具310は、正方形または長方形の外側フレーム312を含む。照明固定具310の中央部分は、2つの長方形レンズ314を含み、レンズ314は、一般に、透明、半透明、または不透明である。リフレクタ316は、外側フレーム312からレンズ314の外側縁まで延びる。レンズ314は、事実上、リフレクタ316の最も内側の部分同士の間で、細長いヒートシンク318まで延び、ヒートシンク318はレンズ314の内側縁に当接する。ヒートシンク318の上方へ向かう部分は、LEDアレイ320に取り付け構造を提供し、主に凹状カバー322に向かって上方へ光を発するように向けられた1つまたは複数の列のLEDを支持する。カバー322、レンズ314、およびヒートシンク318によって囲まれたボリュームは、混合チャンバ324を提供する。光は、図28Aに示すように、カバー322に向かってLEDアレイ320から上方へ生じ、それぞれのレンズ314を通って下方へ反射される。均一であることが望ましい光がそれぞれのレンズ314を通って発せられるように、いくつかの光線が混合チャンバ324内で複数回反射し、事実上、他の光線と混合される。
図28Bに示すように、電子機器ハウジング326は、LEDアレイ320を給電および制御するために使用されるいくつかまたはすべての電子機器を収容するために、照明固定具310の一端に取り付けられてもよい。これらの電子機器は、適切なケーブル328によってLEDアレイ320に結合される。電子機器ハウジング326内に設けられる電子機器は、ドライバモジュール330および通信モジュール332に分割されてもよい。通信モジュール332は、ユーザ入力要素336(任意選択で、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ワイヤレスリモートコントローラなどの内部で実施されてもよい)および1つまたは複数の他の照明デバイス(たとえば、固定具)310A〜310Nなどの1つまたは複数の外部デバイスと通信してもよい。通信モジュール332は、モジュール性、アップグレード性、および/または有用性を促進するために電子機器ハウジング326に機械的に結合可能なセカンダリハウジング334内に配置されてもよい。照明固定具310は、占有センサS、周辺光センサS、温度センサ、音センサ(マイクロホン)、画像(静止またはビデオ)センサなどの1つまたは複数のセンサを含むセンサモジュールをさらに含む。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のセンサは、照明デバイス310の外部に配置されてもよいし、これから遠くに配置されてもよい。さらに、1つまたは複数の有線ユーザ入力要素(図示せず)は、任意選択で、通信モジュール332および/またはドライバモジュール330と通信するように配置されてもよい。
図29A〜図29Hは、壁または天井に取り付けられたトラック(図示せず)によって支持されることが意図されたトラックライト固定具400内で実施された、本開示の一実施形態による照明デバイスを示す。トラックライト固定具400は、ピボット継手413を介してドライバボックス401に結合されたライトハウジング410を含む。ドライバボックス401に対して枢動するように配置されてもよいトラックアダプタ405は、ドライバボックス401の上に設置され、従来の壁または天井に取り付けられたトラックとインタフェースし、これから電流を受けるように構成された電気接点または端子408を有する突出部分406を含む。ドライバボックス401は、押し出し加工された金属または別の適切な材料から形成されてよく、上端キャップ402および下端キャップ403によって閉鎖される。ドライバボックス401は、電力変換器、コントローラモジュール(たとえば、少なくとも1つのプロセッサと、メモリとを含む)、1つまたは複数のトランシーバ(たとえば、ワイヤレストランシーバ)、LEDドライバモジュール、センサモジュール、検出器、音声認識回路などの動作可能要素を含む回路基板などの、1つまたは複数のLEDドライバ構成要素407(図29Hに示す)を含んでよい。ピボット継手413は、ドライバボックス401の側壁とライトハウジング410の外側部分との間に延びる。ライトハウジング410は、形状が略円筒状であってよく(たとえば、その上縁411に近接して、直径のわずかな減少を有する)、複数の長手方向に延びるピンフィン414が上縁411に近接して配置され、略円錐形リフレクタ416およびベゼル415が下縁412に近接して配置される。いくつかの実施形態では、リフレクタ416は、45度未満のビーム角を有する発光を出力するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ライトハウジング410は、ダイカストまたは当技術分野で知られている別のプロセスによって、金属(たとえば、アルミニウム)から形成されてもよい。
図29Fおよび図29Hに示すように、リフレクタ416およびディフューザレンズ418は、ライトハウジング410のベゼル415および下縁412を越えてハウジングを出るように光を方向付けるように、ライトハウジング410内に配置される。ディフューザレンズ418は、好ましくは、トラックライト固定具400によって出力される発光における任意の可視色帯の存在を排除し、性質が非常に均一な発光を促進する。リフレクタ416は、トラックライト固定具400の発光を成形するために、ファセットが作られてよく、および/または任意の所望の面特徴またはパターンを含んでよい。図29Hに示すように、ディフューザレンズ418は、任意選択で1つまたは複数の中間に配置された熱拡散要素419によって、ピンフィン414と導電性熱伝導する制御ボード422によって支持されたLED420から発光を受けるように配置される。ピンフィン414は、円筒形、円錐形、細長い台形などの任意の適切な形状で実施されてよく、任意選択で、性質として、テーパが付けられてもよい。LED420は、好ましくは、異なる出力特性または色(たとえば、短波長の青色、赤色、シアン(または長波長の青色)、緑色、および白色))のLEDの複数のグループ(または文字列)を含む。制御ボード422とリフレクタ416は両方とも、ライトハウジング410の内面によって画定された空洞417内に配置されてもよい。1つまたは複数のLEDドライバ構成要素(図示せず)は、任意選択で制御ボード422の上に配置されてよく、ドライバボックス401内に配置されたLEDドライバ構成要素407と協働してもよい。図29Hに示すように、ピンフィン414は、ピンフィン414の間または上で熱が逃げることができるように、ライトハウジング410の上部部分内に画定された中央空洞内に配置されてもよいが、各ピンフィン414の最も上の部分のみは、ライトハウジング410の側面図(図29Dおよび図29Gに示す)で見える。トラックライト固定具400は、本明細書で開示する任意の適切な特徴を含んでよく、好ましくは、本明細書で説明する任意の1つまたは複数の機能および/または方法ステップを実行するように配置される。
図30は、高い平均演色評価数(CRI Ra)値を促進することを意図した第1の(たとえば、「自然」)動作モードで動作されたときのLEDの5つの異なるグループ(または文字列)(すなわち、短波長の青色、赤色、シアン(または長波長の青色)、緑色、および白色)を含む、図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施された照明デバイスの発光に関するルーメン対相関色温度(CCT)の折れ線グラフである。ルーメン値の望ましい最小範囲(たとえば、約1800から約2200ルーメン)は、破線の水平線によって囲まれた範囲3101によって示される。図30に示すように、ルーメン値は、約2800Kから約8500Kの間のCCT値に対して比較的一定であり、望ましい最小範囲3101内のルーメン値は、約2500Kから少なくとも約10,000KのCCT値の場合に達成される。
図31は、図30に関して説明する第1の(たとえば、高い平均演色評価数)動作モードで動作されたときのLEDの5つの異なるグループ(または文字列)(すなわち、短波長の青色、赤色、シアン(または長波長の青色)、緑色、および白色)を含む、図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施される照明デバイスの発光に対する関連ガマット領域(Qg)、平均演色評価数(CRI Ra)、および視感度(ワットあたりルーメンすなわちLPW)の各々対相関色温度(CCT)をプロットする折れ線グラフである。Qg値の望ましい最小範囲(たとえば、約100から約110)は、破線の水平線の第1のペアによって囲まれた範囲3202によって示され、CRI Ra値の望ましい最小範囲(たとえば、約90から100)は、破線の水平線の第2のペアによって囲まれた範囲3203によって示され、ワットあたりルーメン値の望ましい最小範囲(たとえば、約75から約83)は、破線の水平線の第3のペアによって囲まれた範囲3204によって示される。図31に示すように、高いQg値は、低CCTの発光から取得され、より高いCCTの発光に対して、100から110の間の比較的一定の値に(たとえば、漸近的なように)低下する。図31にさらに示すように、より低いCRI Ra値は、低CCTの発光から取得され、より高いCCTの発光に対して、90から100の間の比較的一定の値に(たとえば、漸近的なように)上昇する。さらに図31に示すように、光束(ワットあたりルーメンすなわちLPW)値は、約2400Kから約3300Kの間のCCT値を有する発光に対して(約80LPWの値で)ピークに達し、より低いLPW値は、前述のCCT範囲より下および上のCCT値を有する発光の場合に得られる。
図32は、強化されたQg値を促進することを意図した第2の(たとえば、「鮮明な」)動作モードで動作されたときのLEDの5つの異なるグループ(または文字列)(すなわち、短波長の青色、赤色、シアン(または長波長の青色)、緑色、および白色)を含む、図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施された照明デバイスの発光に関するルーメン対相関色温度(CCT)をプロットする折れ線グラフである。ルーメン値の望ましい最小範囲(たとえば、約1800から約2200ルーメン)は、破線の水平線によって囲まれた範囲3301によって示される。図32に示すように、ルーメン値は、約3200KのCCT値を有する発光に対してピークに達し、より低いルーメン値は、前述のCCT範囲より下および上のCCT値を有する発光の場合に得られる。
図33は、図32に関して説明する第2の(強化されたQg)動作モードで動作されたときのLEDの5つの異なるグループ(または文字列)(すなわち、短波長の青色、赤色、シアン(または長波長の青色)、緑色、および白色)を含む、図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施される照明デバイスの発光に対する関連ガマット領域(Qg)、平均演色評価数(CRI Ra)、および視感度(ワットあたりルーメン)の各々対相関色温度をプロットする折れ線グラフである。強化されたQg値の望ましい最小範囲(たとえば、約115から約120)は、破線の水平線の第1のペアによって囲まれた範囲3402によって示され、CRI Ra値の望ましい最小範囲(たとえば、約75から約83)は、破線の水平線の第2のペアによって囲まれた範囲3403によって示され、ワットあたりルーメン値の望ましい最小範囲(たとえば、約70から約80)は、破線の水平線の第3のペアによって囲まれた範囲3404によって示される。図33に示すように、より高いQg値は、約2500Kより上および下のCCT値を有する発光の場合に得られる。図33にさらに示すように、CRI Ra値は、約2100KのCCT値を有する発光に対して(約80の値で)ピークに達し、約2100Kより上および下のCCT値を有する発光の場合は低くなる。さらに図33に示すように、光束(ワットあたりルーメンすなわちLPW)値は、約2100KのCCT値を有する発光に対して(約70LPWの値で)ピークに達し、約2100Kより上および下のCCT値を有する発光の場合は低くなる。
図34は、最大可能輝度モードと高い平均CRI Raモード(少なくとも95のCRI Ra値を有する)と高Qgモード(少なくとも120のQg値を有する)とを含む3つの異なる動作モードにより図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施された照明デバイスに関するルーメン対相関色温度をプロットする折れ線グラフである。ルーメンターゲット規格と最小ルーメン規格の比較を含む。図34に示すように、最大可能ルーメンは、約3800KのCCT値を有する発光の場合に得られる。高CRI Ra動作モードと高Qg動作モードの間のように、より高いルーメンは高CRI Ra動作モードの場合に得られ、局所的ピーク値は、約2800KのCCT値を有する発光の場合に達成され、別のわずかに高いピーク値は、約8500KのCCT値を有する発光の場合に達成され、ルーメンは、約2800Kより下および約8500Kより上のCCT値に対して低下する。高Qg動作モードの場合、最大ルーメンは、約3200KのCCT値を有する発光の場合に得られ、より低いルーメン値は、3200Kより上または下のCCT値を有する発光の場合に得られる。望ましいCCT値(たとえば、約2725Kから約7500K)は、破線の垂直線のペアによって囲まれた範囲3505によって示される。
図35は、最大可能輝度モードと高い平均CRI Raモードと高Qgモードとを含む3つの異なる動作モードにより図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施された照明デバイスに関する視感度(ワットあたりルーメン)対相関色温度をプロットする折れ線グラフである。ワットあたりルーメンターゲット規格とワットあたり最小ルーメン規格の比較を含む。図35に示すように、最大可能視感度は、約4200KのCCT値を有する発光の場合に得られるが、最大可能ルーメン値は、約3500Kから約4500KのCCT値を有する発光に対して比較的一定である。高CRI Ra動作モードと高Qg動作モードの間のように、より高い視感度は、高CRI Ra動作モードの場合に得られ、最大値は、約2500Kから約3200Kの範囲のCCT値を有する発光の場合に達成され、より低い視感度値は、前述の範囲の外側のCCT値の場合に達成される。高Qg動作モードの場合、最大視感度は、約2100KのCCT値を有する発光の場合に得られ、より低いルーメン値は、2100Kより上または下のCCT値を有する発光の場合に得られる。望ましいCCT値(たとえば、約2725Kから約7500K)は、破線の垂直線のペアによって囲まれた範囲3605によって示される。ワットあたり約60ルーメンの望ましい最小視感度は、破線の水平線によって示され、すべての高CRI Ra動作モード視感度値は、望ましいCCT値の範囲に対するこの閾値より上にあるが、2つの高Qg動作モード値のみが、ワットあたり60ルーメンの閾値以上である。
図36は、強化されたQg値をさらに促進することを意図した第3の(たとえば、「非常に鮮明な」)動作モードで動作されたときのLEDの5つの異なるグループ(または文字列)(すなわち、短波長の青色、赤色、シアン(または長波長の青色)、緑色、および白色)を含む、図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施された照明デバイスの発光に関するルーメン対相関色温度をプロットする折れ線グラフである。ルーメン値の望ましい最小範囲(たとえば、約1800から約2200ルーメン)は、破線の水平線によって囲まれた範囲3301によって示される。図36に示すように、ルーメン値は、約3700KのCCT値を有する発光の場合に最高であり、前述のCCT範囲より上および下のCCT値を有する発光の場合は低下する。
図37は、図36に関して説明する第3の(非常に鮮明なまたはさらに強化されたQg)動作モードで動作されたときのLEDの5つの異なるグループ(または文字列)(すなわち、短波長の青色、赤色、シアン(または長波長の青色)、緑色、および白色)を含む、図29A〜図29Hによるトラックライト固定具内で実施される照明デバイスの発光に対する関連ガマット領域(Qg)、平均演色評価数(CRI Ra)、および視感度(ワットあたりルーメン)の各々対相関色温度をプロットする折れ線グラフである。強化されたQg値の望ましい最小範囲(たとえば、約115から約120)は、破線の水平線の第1のペアによって囲まれた範囲3802によって示され、CRI Ra値の望ましい最小範囲(たとえば、約75から約85)は、破線の水平線の第2のペアによって囲まれた範囲3803によって示され、ワットあたりルーメン値の望ましい最小範囲(たとえば、約60から約80)は、破線の水平線の第3のペアによって囲まれた範囲3804によって示される。図37に示すように、Qg値は、約2500Kから約10,000KのCCT値を有する発光の場合は比較的一定である。図37にさらに示すように、CRI Ra値は、約3200KのCCT値を有する発光の場合は局所的ピーク(約86の値における)まで上昇し、次いで、わずかに下がり(約82以上を維持する間)、3200Kより高いCCT値を有する発光の場合は、CCTの増加に伴うわずかな増加を全般的に示す。さらに図33に示すように、光束(ワットあたりルーメンすなわちLPW)値は、約2100KのCCT値を有する発光に対して(約76LPWの値で)ピークに達し、約2100Kより上および下のCCT値を有する発光の場合は低くなる。
前述の折れ線グラフは、複数の(たとえば、5つの)LEDグループまたは文字列を有する照明デバイスが、比較的高い光束値と組み合わせて高い平均演色評価数値を有する発光を提供する第1の動作モードで動作されてもよいことを示す。同じ照明デバイスは、演色値、ルーメン出力値、および視感度値の減少を伴う強化されたQg値を有する発光を提供する第2の(「鮮明な」)動作モードで動作されてよく、演色値および視感度値のさらなる減少を伴うさらなる強化されたQg値を有する発光を提供する第3の(「非常に鮮明な」)動作モードで動作されてもよい。いくつかの照明環境では、これらの演色値、ルーメン出力値、および視感度値の減少は、鮮明さの向上した発光を得るための許容可能なトレードオフと考えられることがある。いくつかの実施形態では、エミッタの組み合わせは、最小閾値を超えるCRI Ra値またはQg値を有する発光を生成することがあり、動作モードは、ルーメンおよび視感度を増加させるために「過剰な」CRI Ra値またはQg値を減少または排除するように調整されてもよい。
いくつかの実施形態では、本明細書で開示する照明デバイスは、ユーザによって選択されてもよい複数のあらかじめ設定されたおよび/またはユーザにより定義された動作モードを含んでよい。いくつかの実施形態では、ユーザにより選択された複数の動作モードは、同様のまたは実質的に同じ輝度(たとえば、総ルーメン)を有する総発光を提供し得る。
ワイヤレスインタフェース
図38Aは、本開示の一実施形態による本明細書で説明する照明デバイスを制御するように配置された「CREE Smart」ユーザインタフェースアプリケーションの1つの画面を表示するポータブルデジタル通信デバイスの写真である。図38Aに示すように、固体発光素子の異なるグループは、さまざまな光出力パラメータの調整を可能にするために(たとえば、スライダバー、ダイアル、または他の手段を介して)ユーザによって別個に制御されてもよい。いくつかの実施形態では、総カラーポイントおよび/または個々の光源グループの色座標は、ユーザに表示されてよく、および/またはログ記録されてもよい。
図38は、本開示の一実施形態による本明細書で説明する照明デバイスを制御するように配置された「CREE Smart」ユーザインタフェースアプリケーションの別の画面を表示するポータブルデジタル通信デバイスの写真である。図38Bに示すように、ユーザインタフェースは、ユーザによる選択に利用可能な複数のあらかじめ定義された動作モードまたは動作命令セットを含んでよい。さらに、ユーザは、さまざまなプリセット(たとえば、アルゴリズム、動作モード、または動作命令セット)を修正または作成し、そのようなプリセットをデジタルコンピューティングデバイスまたはデジタル通信デバイス内にローカルに記憶する、および/またはそのようなプリセットを照明デバイスと関連付けられたメモリに記憶してもよい。いくつかの実施形態では、ユーザは、通信ネットワークを介して1つまたは複数のアルゴリズムを取り出し、1つまたは複数のアルゴリズムを照明デバイスのメモリに通信して、メモリにすでに記憶されている1つまたは複数のアルゴリズムを補足するかまたはこれに代わってもよい。
地理空間位置に基づいた光出力パラメータの自動調整
いくつかの実施形態では、照明デバイスおよび/または照明システムは、地理空間的場所または地理的場所(ならびに任意選択で、時間、時間帯、および/または日付などの追加情報)を示す情報を受信または決定し、異なる年間通算日に1つまたは複数の電気的に起動されたエミッタを異なるように動作させるためにそのような情報に少なくとも部分的に基づいて1つまたは複数の光出力パラメータを自動的に調整するように配置されてもよい。いくつかの実施形態により調整され得る光出力パラメータとしては、発光のカラーポイント、発光の色温度、発光のスペクトル成分、発光の光束、および動作時間がある。調整され得る発光のスペクトル成分としては、演色評価数(たとえば、CRI Ra、CRI R9、または別の値)、鮮明さ(たとえば、関連ガマットまたはガマット領域指数)、および総発光の選択されたカラーポイントもしくはCCTのメラトニン抑制特性のうちの1つまたは複数がある。いくつかの実施形態では、照明システムは、複数の照明デバイスを含んでよい。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、場所に適した(および好ましくは、時刻、曜日、および季節にも適した)輝度レベルおよびスペクトル成分(たとえば、カラーポイントおよび/または色温度)の光を提供してもよい。いくつかの実施形態では、照明デバイスまたは照明システムは、自然な周辺光の存在、不存在、強度、および/またはカラーポイントを補償するようにさらに調整されてもよい。
いくつかの実施形態では、一年の異なる日の地理空間位置に少なくとも部分的に基づいた1つまたは複数の光出力パラメータの調整としては、週ごとのスケジュールされた変化、月ごとの変化、および/または季節ごとの変化がある。いくつかの実施形態では、平日の動作状態と週末の動作状態単なる変化以外の光出力パラメータの変化、および夏時間の半年ごとの変化以外の光出力パラメータの変化が企図される。照明デバイスが、所与の地理空間位置にある状態を保つとき、照明デバイスのエミッタの動作に関する基本スケジュールは、1つまたは複数の電気的に起動されたエミッタが一年の異なる日に異なるように動作されるように、日ごと、週ごと、月ごと、または季節ごとに再確立または自動的に変えられてもよい。
さまざまな方法が、地理空間位置、日付、および/または時間を決定するために、本明細書で開示する1つまたは複数の照明デバイスに使用されてもよい。いくつかの実施形態では、照明デバイスまたは照明システムによって使用される、および地理空間位置を示す、またはこれの導出を可能にする信号は、ユーザ入力要素、信号受信機、および1つまたは複数のセンサのうちの少なくとも1つによって提供される。いくつかの実施形態では、ユーザ入力要素、信号受信機、および1つまたは複数のセンサのうちの任意の1つまたは複数は、照明デバイスの本体構造内に配置されても、本体構造上に配置されても、本体構造によって支持されてもよい。いくつかの実施形態では、ユーザ入力要素、信号受信機、および1つまたは複数のセンサのうちの任意の1つまたは複数は、照明デバイスのエミッタを含む本体構造から物理的に分離されてもよいが、ワイヤレス通信または有線通信を介して照明デバイスのドライバモジュールと通信するように配置されてもよい。
いくつかの実施形態では、照明デバイスまたは照明システムは、全地球測位座標(たとえば、緯度座標および/または経度座標)または地理空間位置を示す他の情報を受信するように配置される全地球測位システム(GPS)受信機を含む、またはこれと少なくとも断続的に通信するように配置される。GPS受信機は、照明デバイスまたは照明システムによって使用可能である正確な時間情報および日付情報も提供してもよい。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、場所感知機能を含む電子デバイスと通信するように配置されてよく、照明デバイスは、場所情報(ならびに/または日付情報および時間情報)を電子デバイスから取得してもよい。いくつかの実施形態では、そのような電子デバイスは、ポータブルデジタルデバイスに場所情報を提供する統合されたGPS、WiFi、および/またはセルラー機能を有するスマートフォンまたは他のポータブルデジタルデバイスを実施してよく、そのような場所情報は、ワイヤレス手段または有線手段のどちらかによって照明デバイスに通信されてもよい。いくつかの実施形態では、照明デバイスまたは照明システムは、地理空間位置ならびに/または時間情報および日付情報を少なくともほぼ決定するために信号を受信して1つまたは複数の近接するIP対応サーバ、ルータ、または他のデバイスから少なくとも1つのインターネットプロトコル(IP)アドレスを抽出するように配置された信号受信機を含む、またはこれと少なくとも断続的に通信するように配置される。いくつかの実施形態では、照明デバイスまたは照明システムは、ブロードキャスト無線信号および/またはブロードキャストテレビ信号の受信によって、地理空間位置、ならびに日付および/または時間情報を示す、またはその導出を可能にする、情報を受信してもよい。いくつかの実施形態では、照明デバイスまたは照明システムは、電力線上で符号化された信号を介して、地理空間位置、ならびに日付情報および/または時間情報を示す、またはその導出を可能にする、情報を受信してもよい。いくつかの実施形態では、照明デバイスまたは照明システムは、地理空間位置の決定を可能にするために周辺光(たとえば、昼光)を受けるように配置された光センサを含む、またはこれと少なくとも断続的に通信して配置される。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、周辺光信号を受信および記憶し、経時的に収集されたそのような情報を分析して、(少なくとも近似的な)地理空間位置を決定してもよい。いくつかの実施形態では、周辺光(または昼光)センサは、自然光がいつ最初に現れたか、自然光の存在の継続時間、および光が経時的にどのように変化するか(たとえば、日内と、日ごとおよび月ごとなどの長時間スケールの両方で)に基づいた地理空間位置の計算または推定を可能にしてもよい。
いくつかの実施形態では、照明デバイスまたは照明システムは、任意選択で少なくとも1つのトランシーバ内で実施され得るなどのような、少なくとも1つの信号送信機および/または受信機を含む。いくつかの実施形態では、送信機および/または受信機は、無線周波数信号を送信および/または受信するように配置されてもよい。
いくつかの実施形態では、照明デバイスは、デバイスが情報を共有することができるように、1つまたは複数の他の照明デバイスと通信してもよい。これは、第1の照明デバイスに、所望のGPS信号、ユーザ入力、他の外部信号、または他の感覚入力へのクリアな接続が欠如しているが、第2の照明デバイスがGPS信号へのクリアな接続を有するときに、有用であることがある。そのような例では、第2の照明デバイスは、GPS衛星、ユーザ入力デバイス、RF受信機、または1つもしくは複数のセンサから信号を受信してよく、第2の照明デバイスは、第1の照明デバイスが適切な行動を講じる(たとえば、地理空間位置を更新する、時間/日付を更新する、基本スケジュールを調整する、および/または動作状態を調整する)ために、受信した情報を第1の照明デバイスに送信してもよい。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、電力線上で符号化された信号を介して互いと通信してもよい。したがって、有線通信またはワイヤレス通信のどちらかを介して、ある照明デバイスは、1つまたは複数の他の照明デバイスに情報を伝搬させておき、共有情報は、照明デバイスに、一年の異なる日に異なるように1つまたは複数の電気的に起動されたエミッタを動作させるように、1つまたは複数の光出力パラメータを自動的に調整するために使用されてもよい。
前述のように、照明デバイスの1つまたは複数の光出力パラメータは、地理空間または地理的場所を示す情報、ならびに任意選択で時間、時間帯、および/または日付などの追加情報に基づいて、少なくとも部分的に調整されてもよい。調整され得る光出力パラメータの例としては、発光のカラーポイント、発光の色温度、発光のスペクトル成分、発光の強度または光束、および動作時間がある。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、異なるカラーポイントを有する複数の独立して制御可能なエミッタ(またはエミッタのグループ)を含む。電流と異なるカラーポイントを有する異なるエミッタとの比率を変えることによって、照明デバイスは、異なる色および/または色温度の範囲の総発光を作り出すように調整されてもよい。いくつかの実施形態では、照明デバイスの基本スケジュールは、午前から午後の時間において注意力を促進する出力、午後半ばから晩の時間において注意力およびくつろぎを促進する出力、深夜から就寝の時間においてくつろぎおよび眠気を促進する出力、ならびに真夜中から夜明けの時間において睡眠を妨げず、および/または夜間視力を妨げない出力を提供することによって健康を促進するように構成されてもよい。
いくつかの実施形態では、照明デバイスまたは照明システムの動作の基本スケジュールは、1つまたは複数のユーザ入力要素を使用することなどによって、ユーザによって変えられてもよいし、プログラムされてもよい。たとえば、夜間に勤務し、日中に眠ることが必要とされるユーザが、ユーザが眠るために割り当てられた時間により低い強度およびより低い色温度に遷移し、ユーザが勤務している間に注意力を促進するために、夜間に高い強度および高い色温度を有する発光を出力するように照明デバイスをプログラムすることがある。いくつかの実施形態では、ユーザは、選択された起床時間、選択された就寝時間、および/または勤務もしくは注意力を必要とする他の活動のための選択された期間に基づいて、基本スケジュールを選択された時間の数だけシフトするだけでよい。
いくつかの実施形態では、照明デバイスは、行動を開始するためにユーザ入力を受け入れる、照明デバイスの応答を時刻に調整するためにユーザ入力を受け入れる、および/または周辺照明条件への応答を調整するためにユーザ入力を受け入れるように構成されてもよい。
いくつかの実施形態では、照明デバイスの色温度は、地理的場所または地理空間位置、時刻、および年間通算日に対する周辺光色温度の局所的変化に同期されてもよい。たとえば、照明デバイスは、夜明け時、夕暮れ時、および正午のときの、自然屋外光レベルおよび色スペクトル成分をエミュレートしてよく、そのようなエミュレーションは、照明デバイスの地理空間位置または地理的場所に合致する。
他の実施形態では、少なくともいくつかの時間の間に光の強度および/または色温度の増加を提供することによって季節性気分障害の症状を軽減するために、照明デバイスの基本スケジュールが修正されてもよいし、代替基本スケジュールが選択されてもよい。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、季節性気分障害の発生率の増加に一致する地理的場所または地理空間位置にあることを検出し、季節性気分障害の症状を軽減するのに適した基本スケジュールを選択するようにユーザに促してもよいし、その動作を自動的に開始してもよい。
[さらなるデバイスおよび方法]
いくつかの実施形態では、本明細書で開示される固体照明デバイスは、照明デバイスの複数の固体発光素子の動作を制御するために少なくとも1つのプロセッサによって使用可能な異なる命令を各々が含む複数の選択可能なアルゴリズムを記憶するように配置された再プログラム可能なメモリを含んでよく、通信インタフェースは、照明デバイスの動作を制御するために少なくとも1つのプロセッサが追加アルゴリズムのステップを実行することを可能にするためにメモリによる記憶のために追加アルゴリズムを受信するように配置される。一実施形態では、ユーザは、新しいアルゴリズムを取得し(たとえば、インターネットまたは他のネットワークを介した取り出し)、次いで、その新しいアルゴリズムを照明デバイスにアップロードしてもよい。
いくつかの実施形態では、通信インタフェースはワイヤレス受信機またはワイヤレストランシーバを備え、このワイヤレス受信機またはワイヤレストランシーバは、デジタル通信デバイスまたはデジタルコンピューティングデバイスからワイヤレスに追加アルゴリズムを受信するように配置される。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、少なくとも1つの他の固体照明デバイスと通信するように配置された少なくとも1つのトランシーバをさらに備える。いくつかの実施形態では、固体発光素子の複数のグループが提供され、固体発光素子の各グループは、固体発光素子の各他のグループによって生成される発光の主波長と異なる主波長を含む発光を生成するように配置され、固体発光素子の各グループは独立して制御可能であり、固体発光素子の各グループによって生成される発光は、組み合わされ、照明デバイスの総発光を作り出すように配置される。
いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサは、(a)総発光の光束および(b)総発光のCCTおよびカラーポイントのうちの少なくとも1つを暦日の異なる時間に自動的に調整するために、少なくとも1つの命令セットを利用するおよび/または複数の選択可能なアルゴリズムのうちの少なくとも1つのアルゴリズム(または追加アルゴリズム)のステップを実行するように配置される。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのセンサは、環境条件を示す少なくとも1つの信号を受信または提供するように配置され、少なくとも1つのプロセッサは、(i)時間および(ii)環境条件を示す少なくとも1つの信号のうちの少なくとも1つに応答して、(a)総発光の光束および(b)総発光のCCTおよびカラーポイントのうちの少なくとも1つを暦日の異なる時間に自動的に調整するために、複数の選択可能なアルゴリズムのうちの少なくとも1つのアルゴリズムまたは追加アルゴリズムのステップを実行するように配置される。いくつかの実施形態では、環境条件を示す少なくとも1つの信号を受信または提供するように配置された少なくとも1つのセンサは、周辺光センサ、イメージセンサ、温度センサ、気圧センサ、湿度センサ、天気情報受信機、ガス検出器、および微粒子検出器のうちの1つまたは複数を含む。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサは、総計の発光の選択されたカラーポイントまたはCCTのために、(c)総発光のメラトニン抑制100ルーメンあたりミリワットおよび(d)総発光の関連ガマットのうちの少なくとも1つを暦日の異なる時間に自動的に調整するために、複数の選択可能なアルゴリズムのうちの少なくとも1つのアルゴリズムまたは追加アルゴリズムのステップを実行するように配置される。いくつかの実施形態では、固体発光素子の複数のグループは、固体発光素子の少なくとも5つのグループを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの検出器は、(i)ユーザコマンドを示す複数の異なるユーザにより生成された音パターン、(ii)ユーザコマンドを示す複数の異なるユーザにより生成されたジェスチャパターン、および(iii)少なくとも1つのユーザにより開始された(たとえば、有線またはワイヤレス)信号、のうちの1つまたは複数を検出し、そのような検出に応答して少なくとも1つの検出器出力信号を作り出すように配置され、少なくとも1つのプロセッサは、少なくとも1つの検出器出力信号に応答して、(a)総発光の光束ならびに(b)総発光の相関色温度およびカラーポイントのうちの少なくとも1つの自動調整を一時停止する、または変えるようにさらに配置される。
いくつかの実施形態では、照明デバイスの制御を容易にする方法は、照明デバイスの検出された使用に関する記憶された情報の自動分析と、記憶された情報を自動的に分析して使用の時間パターンを識別することと、照明デバイスを動作させるためにプロセッサによって使用される動作命令の修正されたセットを生成することとを含む。
いくつかの実施形態では、方法は、メモリと固体発光素子の複数のグループとを備える照明デバイスの制御を容易にし、固体発光素子の各グループは、固体発光素子の各他のグループによって生成される発光の主波長と異なる主波長を含む発光を生成するように配置され、固体発光素子の各グループは独立して制御可能であり、固体発光素子の各グループによって生成される発光は、組み合わされ、照明デバイスの総発光を作り出すように配置される。この方法は、照明デバイスの使用を検出することと、照明デバイスの検出された使用に関する情報を照明デバイスのメモリ内に記憶することであって、記憶される情報は、時間に関する総発光のカラーポイントおよび光束を示す情報を含む、記憶することと、記憶された情報を分析して照明デバイスの使用の1つまたは複数の時間パターンを識別することと、使用の1つまたは複数の時間パターンの識別に応答して、提案された動作命令セットを生成することと、提案された動作命令セットを利用して、固体発光素子の複数のグループの動作を調整することとを含む。いくつかの実施形態では、分析するステップ、生成するステップ、および調整するステップは、照明デバイスの少なくとも1つのプロセッサによって実行される。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、環境条件を示す少なくとも1つの信号を受信または提供するように配置された少なくとも1つのセンサを備える。いくつかの実施形態では、方法は、照明デバイスの検出された使用に対応する時間期間にわたって少なくとも1つの信号を組み込んだまたはこれから導出された環境条件情報を照明デバイスのメモリ内に記憶することをさらに含む。いくつかの実施形態では、照明デバイスの使用の1つまたは複数の時間パターンを識別するための記憶された情報の分析は、(i)照明デバイスの検出された使用および(ii)環境条件情報に関する情報を分析することを含み、使用の1つまたは複数の時間パターンは環境条件情報に相関される。いくつかの実施形態では、提案された動作命令セットは、少なくとも1つのセンサによって受信または提供された少なくとも1つの信号に応答して固体発光素子の複数のグループを動作させるように配置される。いくつかの実施形態では、方法は、提案された動作命令セットを利用して固体発光素子の複数のグループの動作を調整する前にユーザによる提案された動作命令セットの承認を引き出すことをさらに含む。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのプロセッサは、少なくとも1つの検出器出力信号に応答して、総計の発光の選択されたカラーポイントまたはCCTのために、(c)総発光のメラトニン抑制100ルーメンあたりミリワットおよび(d)総発光の関連ガマットのうちの少なくとも1つを調整するように配置される。
一実施形態では、方法は、本体構造とメモリとプロセッサと複数の固体発光素子を備える照明デバイスの制御を容易にし、メモリ、プロセッサ、および複数の固体発光素子は、本体構造内または本体構造上に配置され、メモリは、複数の固体発光素子の異なる動作の制御を可能にするように配置された複数の選択可能なアルゴリズムを記憶するように配置され、プロセッサは、複数の選択可能なアルゴリズムのうちの少なくとも1つのアルゴリズムのステップを実行するように配置され、固体発光素子によって生成される発光は、組み合わされ、照明デバイスの総発光を作り出すように配置される。照明デバイスの制御を容易にする方法は、複数の固体発光素子の動作の制御を可能にするように配置された追加の選択可能なアルゴリズムを通信ネットワークからダウンロードまたは取り出すことと、少なくとも1つの他の選択可能なアルゴリズムをメモリ内に維持しながら、追加の選択可能なアルゴリズムを照明デバイスのメモリ内に保存することとを含む。いくつかの実施形態では、方法は、照明デバイスと関連付けられた少なくとも1つの検出器を利用して、(i)ユーザコマンドを示すユーザにより生成された音パターン、(ii)ユーザコマンドを示すユーザにより生成されたジェスチャパターン、および(iii)少なくとも1つのユーザにより開始された(たとえば、有線またはワイヤレス)信号、のうちの1つまたは複数を検出することと、照明デバイスの制御のためのプロセッサによるさらに選択可能なアルゴリズムのステップの実行を開始するために検出に応答して照明デバイスのメモリ内に保存された追加の選択可能なアルゴリズムを選択することとをさらに含む。
本明細書で開示する実施形態は、以下の有益な技術的効果、すなわち、照明デバイスの発光の制御可能性を強化すること、照明デバイスによって表される色の鮮明さを強化すること、メラトニン抑制特性の制御を強化すること、照明デバイスを動作させる際の柔軟性を強化すること、および照明デバイスに対する動作命令を更新する機能を単純化すること、のうちの1つまたは複数を提供してもよい。
当業者は、本開示の好ましい実施形態に対する改善点および修正形態を認識するであろう。すべてのそのような改善点および修正形態は、本明細書で開示する概念および以下の特許請求の範囲内であると考えられる。本明細書で説明する構造のさまざまな組み合わせおよび副組み合わせが企図され、本開示の知識を有する当業者には明らかであろう。本明細書で開示するさまざまな特徴および要素のいずれも、本明細書でそうでないと示されない限り、1つまたは複数の他の開示する特徴および要素と組み合わされてもよい。したがって、以下で特許請求する本発明は、すべてのそのような変形形態、修正形態、および代替実施形態をその範囲に含み、請求項の均等物を含むものと広義に解釈されることを意図したものである。

Claims (22)

  1. 固体照明デバイス用の制御モジュールであって、
    前記固体照明デバイスは、固体発光素子の複数のグループを含み、前記固体発光素子の複数のグループの固体発光素子の各グループは独立して制御可能であり、固体発光素子の各他のグループが生成する発光の主波長とは異なる主波長を含む発光を生成するように配置され、固体発光素子の各グループによって生成される発光が組み合わされて前記固体照明デバイスの総発光を作り出すように配置され、
    前記制御モジュールは、
    少なくとも一つの動作命令セットを記憶するメモリと、
    少なくとも一つの前記動作命令セットを利用して、(i)時間および(ii)環境条件を示す少なくとも一つの信号、のうちの少なくとも一つに応答して、(a)前記総発光の光束ならびに(b)前記総発光の相関色温度およびカラーポイントのうちの少なくとも一つ、を暦日の異なる時間に自動的に調整するように構成された少なくとも一つのプロセッサと、
    を備え、
    少なくとも一つの前記プロセッサはさらに、少なくとも一つの前記動作命令セットを利用して、前記総発光の選択されたカラーポイントまたは相関色温度のために、(c)前記総発光の100ルーメンあたりミリワットのメラトニン抑制および(d)前記総発光の関連ガマット、のうちの少なくとも一つを暦日の異なる時間に自動的に調整するように構成される、
    固体照明デバイス用の制御モジュール。
  2. 少なくとも一つの前記プロセッサが、以下の条件(iii)および(iv)の両方を維持しながら、以下の調整(i)および(ii)のうちの少なくとも一つを実行するように構成される、
    (i)前記総発光の100ルーメンあたりミリワットのメラトニン抑制を少なくとも10%調整する、および
    (ii)前記総発光の関連ガマットを少なくとも8%調整する、
    (iii)前記固体照明デバイスの総発光をターゲット相関色温度値の4つのマクアダム楕円内で維持する、および
    (iv)前記固体照明デバイスの総発光を少なくとも70の演色評価数(CRI)値以上に維持する、
    請求項1に記載の制御モジュール。
  3. 少なくとも一つの前記プロセッサが、以下の条件(iii)および(iv)の両方を維持しながら、以下の調整(i)および(ii)のうちの少なくとも一つを実行するように構成される、
    (i)前記総発光の100ルーメンあたりミリワットのメラトニン抑制を少なくとも20%調整する、および
    (ii)前記総発光の関連ガマットを少なくとも15%調整する、
    (iii)前記固体照明デバイスの総発光をターゲット相関色温度値の4つのマクアダム楕円内で維持する、および
    (iv)前記固体照明デバイスの総発光を少なくとも70の演色評価数(CRI)値以上に維持する、
    請求項1に記載の制御モジュール。
  4. 前記固体照明デバイスの使用を検出し、
    前記固体照明デバイスの検出された使用に関する情報を前記制御モジュールの前記メモリ内に記憶し、記憶される前記情報が、時間に対する総発光のカラーポイントおよび光束を示す情報を含むようにし、
    少なくとも一つの前記プロセッサを利用して、記憶された前記情報を自動的に分析して前記固体照明デバイスの使用の一つまたは複数の時間パターンを識別し、
    少なくとも一つの前記プロセッサを利用して、識別された前記使用の一つまたは複数の時間パターンに応答して、提案された動作命令セットを生成し、
    提案された前記動作命令セットを利用して、前記固体発光素子の複数のグループの動作を調整する、ように構成される、
    請求項1に記載の制御モジュール。
  5. 少なくとも一つの前記プロセッサはさらに、(iii)ユーザコマンドを示す、ユーザにより生成された複数の異なる音パターンおよび(iv)ユーザコマンドを示す、ユーザにより生成された複数の異なるジェスチャパターンのうちの一つまたは複数を検出するように構成された検出器の出力信号に応答して、(a)前記総発光の光束または(b)前記総発光の相関色温度およびカラーポイントのうちの少なくとも一つ、の自動調整を一時停止するかまたは変更するように構成される、
    請求項1に記載の制御モジュール。
  6. 少なくとも一つの前記プロセッサはさらに、地理空間位置を示すかまたはその導出を可能にする少なくとも一つの信号を利用して、(a)前記総発光の光束ならびに(b)前記総発光の相関色温度およびカラーポイントのうちの少なくとも一つ、を暦日の異なる時間に自動的に調整するように構成される、請求項1に記載の制御モジュール。
  7. 環境条件を示す少なくとも一つの信号を受信または提供するように配置された少なくとも一つのセンサをさらに備える、請求項1に記載の制御モジュール。
  8. 周辺光センサ、イメージセンサ、温度センサ、気圧センサ、湿度センサ、天気情報受信機、ガス検出器、音検出器、および微粒子検出器、のうちの一つまたは複数をさらに備える、請求項1に記載の制御モジュール。
  9. 前記固体発光素子の複数のグループに接続される複数のLEDドライバモジュールと動作可能に接続される、請求項1に記載の制御モジュール。
  10. 少なくとも一つの前記動作命令セットを修正するために、デジタル通信デバイスまたはデジタルコンピューティングデバイスから少なくとも一つの第1の信号を受信するように構成されたワイヤレストランシーバをさらに備える、請求項1に記載の制御モジュール。
  11. 請求項1に記載の前記制御モジュールと、
    前記固体発光素子の複数のグループと、を備える固体照明デバイス。
  12. 前記固体発光素子の複数のグループが、
    591nmから650nmの範囲内のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも一つの固体発光素子を含む第1のグループと、
    506nmから560nmの範囲内のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも一つの固体発光素子を含む第2のグループと、
    390nmから460nmの範囲内のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも一つの固体発光素子を含む第3のグループと、
    461nmから505nmの範囲内のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも一つの固体発光素子を含む第4のグループと、
    430nmから480nmの範囲内のピーク波長を含む発光を生成するように配置され、さらに、530nmから590nmの範囲内のピーク波長を含む発光を生成するように配置された黄色発光ルミフォリック材料または緑色発光ルミフォリック材料の発光を刺激するように配置された少なくとも一つの固体発光素子を含む第5のグループと、
    を備える、請求項11に記載の固体照明デバイス。
  13. 前記固体照明デバイスが生成する前記総発光が、以下の特性(A)から(D)、すなわち、
    (A)少なくとも2700Kから9000Kの範囲に及ぶ相関色温度範囲にわたる少なくとも90の演色評価数(CRI)値および少なくとも100の関連ガマット(Qg)値、
    (B)少なくとも2700Kから9000Kの範囲に及ぶ相関色温度範囲にわたる少なくとも80の演色評価数R9値、
    (C)少なくとも2700Kから9000Kの範囲に及ぶ相関色温度範囲にわたる少なくとも600の光束値、および
    (D)少なくとも2700Kから5700Kの範囲に及ぶ相関色温度範囲にわたる少なくとも300の放射の視感度値、
    のうちの少なくとも一つを含む、請求項12に記載の固体照明デバイス。
  14. 固体照明デバイスであって、
    固体発光素子の複数のグループであって、前記固体発光素子の複数のグループの固体発光素子の各グループは、固体発光素子の各他のグループが生成する発光の主波長とは異なる主波長を含む発光を生成するように配置され、固体発光素子の各グループは独立して制御可能であり、固体発光素子の各グループによって生成された発光が組み合わされて前記固体照明デバイスの総発光を作り出すように配置され、前記固体発光素子の複数のグループは固体発光素子の少なくとも五つのグループを含む、固体発光素子の複数のグループと、
    少なくとも一つの動作命令セットを記憶するメモリと、
    少なくとも一つの前記動作命令セットを利用して、(a)前記総発光の光束ならびに(b)前記総発光の相関色温度およびカラーポイントのうちの少なくとも一つ、を自動的に調整するように配置された少なくとも一つのプロセッサと、
    デジタル通信デバイスまたはデジタルコンピューティングデバイスから少なくとも一つの第1の信号を受信するように配置された第1のワイヤレストランシーバと、
    を備え、
    少なくとも一つの前記プロセッサが、受信された少なくとも一つの前記第1の信号に応答して、前記総発光の選択されたカラーポイントまたは相関色温度のために、(c)前記総発光の100ルーメンあたりミリワットのメラトニン抑制および(d)前記総発光の関連ガマット、のうちの少なくとも一つを調整するように配置される、
    固体照明デバイス。
  15. 少なくとも一つの前記プロセッサが、以下の条件(iii)および(iv)のうちの少なくとも一つを維持しながら、以下の調整(i)および(ii)のうちの少なくとも一つを実行するように配置される、
    (i)前記総発光の100ルーメンあたりミリワットのメラトニン抑制を少なくとも10%調整する、および
    (ii)前記総発光の関連ガマットを少なくとも8%調整する、
    (iii)前記固体照明デバイスの総発光をターゲット相関色温度値の4つのマクアダム楕円内で維持する、および
    (iv)前記固体照明デバイスの総発光を少なくとも70の演色評価数(CRI)値以上に維持する、
    請求項14に記載の固体照明デバイス。
  16. 前記固体発光素子の少なくとも五つのグループが、
    591nmから650nmの範囲内のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも一つの固体発光素子を含む第1のグループと、
    506nmから560nmの範囲内のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも一つの固体発光素子を含む第2のグループと、
    390nmから460nmの範囲内のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも一つの固体発光素子を含む第3のグループと、
    461nmから505nmの範囲内のピーク波長を含む発光を生成するように配置された少なくとも一つの固体発光素子を含む第4のグループと、
    430nmから480nmの範囲内のピーク波長を含む発光を生成するように配置され、さらに、530nmから590nmの範囲のピーク波長を含む発光を生成するように配置された黄色発光ルミフォリック材料または緑色発光ルミフォリック材料の発光を刺激するように配置された少なくとも一つの固体発光素子を含む第5のグループと、
    を含む、請求項14に記載の固体照明デバイス。
  17. 前記固体照明デバイスが生成する前記総発光が、以下の特性(A)から(D)、すなわち、
    (A)少なくとも2700Kから9000Kに及ぶ相関色温度範囲にわたる少なくとも90の演色評価数(CRI)値および少なくとも100の関連ガマット(Qg)値、
    (B)少なくとも2700Kから9000Kに及ぶ相関色温度範囲にわたる少なくとも80の演色評価数R9値、
    (C)少なくとも2700Kから9000Kに及ぶ相関色温度範囲にわたる少なくとも600の光束値、および
    (D)少なくとも2700Kから5700Kに及ぶ相関色温度範囲にわたる少なくとも300の放射の視感度値、
    のうちの少なくとも一つを含む、請求項14に記載の固体照明デバイス。
  18. (i)ユーザコマンドを示す、ユーザにより生成された複数の異なる音パターン、(ii)ユーザコマンドを示す、ユーザにより生成された複数の異なるジェスチャパターン、および(iii)ユーザにより開始された少なくとも一つの信号、のうちの一つまたは複数を検出し、そのような検出に応答して少なくとも一つの検出器出力信号を作り出すように配置された少なくとも一つの検出器をさらに備え、
    少なくとも一つの前記プロセッサはさらに、少なくとも一つの前記検出器出力信号に応答して、(a)前記総発光の光束ならびに(b)前記総発光の相関色温度およびカラーポイントのうちの少なくとも一つ、の自動調整を一時停止するかまたは変更するように配置される、
    請求項14に記載の固体照明デバイス。
  19. 少なくとも一つの他の固体照明デバイスに少なくとも一つの第2の信号を送信するように配置された第2のワイヤレストランシーバをさらに備え、
    少なくとも一つの前記第2の信号が、少なくとも一つの前記第1の信号の受信に応答して少なくとも一つの前記プロセッサによって作り出された信号を示すかまたは含む、
    請求項14に記載の固体照明デバイス。
  20. 前記固体発光素子の複数のグループ、前記メモリ、少なくとも一つの前記プロセッサ、および前記第1のワイヤレストランシーバが、単一の本体構造内または単一の本体構造上に配置される、請求項14に記載の固体照明デバイス。
  21. 環境条件を示す少なくとも一つの信号を受信するかまたは提供するように配置される少なくとも一つのセンサをさらに備え、
    少なくとも一つの前記プロセッサはさらに、(i)時間および(ii)環境条件を示す少なくとも一つの前記信号、のうちの少なくとも一つに応答して、(a)前記総発光の光束ならびに(b)前記総発光の相関色温度およびカラーポイントのうちの少なくとも一つ、を暦日の異なる時間に自動的に調整するように配置される、
    請求項14に記載の固体照明デバイス。
  22. 少なくとも一つの前記環境条件が、湿度、気圧、周辺音、ガス濃度、ガスの存在または不存在、微粒子濃度、微粒子の存在または不存在、温度、雲量、屋外周囲温度、屋外周辺光レベル、屋外相関色温度、降水の存在、降水のタイプ、UV指数、太陽輻射指数、月相、月光レベル、オーロラの存在、および体感温度のうちの少なくとも一つを含む、請求項21に記載の固体照明デバイス。
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