JP6895010B2 - 炎を模した発光デバイス及び関連の方法 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、一般に発光デバイスに向けられる。特に、本明細書に開示される様々な発明的方法、デバイス及び装置は、発光デバイスを用いてキャンドルの炎の揺らめき効果を作り出すことに関する。

[0002] デジタル照明技術、即ち、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体光源に基づいた照明は、従来の蛍光、ＨＩＤ、及び白熱ランプに代わる実行可能な代替案を提供する。ＬＥＤの機能的利点及びメリットは、高いエネルギー変換及び光学効率、耐久性、より低い運転コスト、並びに多くの他のものを含む。ＬＥＤ技術における最近の進歩は、多くの適用例において様々な照明効果を可能にする効率的及びロバストなフルスペクトル照明源をもたらした。これらの照明源を組み入れた器具の幾つかは、例えば、赤、緑、及び青といった異なる色を生成可能な１つ又は複数のＬＥＤ、並びに、例えば、本明細書に援用される米国特許第６，０１６，０３８号及び６，２１１，６２６号に詳細に記載されるように、様々な色及び色が変化する照明効果を生み出すために、ＬＥＤの出力を独立して制御するプロセッサを含む照明モジュールを特徴とする。

[0003] ＬＥＤを用いて様々な度合いで再現することができる１つの美的照明効果は、キャンドル照明効果である。キャンドルの炎を正確に模倣しようと試みる既知のＬＥＤランプは、低レベル背景照明に使用されてきた。しかしながら、これらの種類のＬＥＤデバイスを主要照明に（例えば、大型のシャンデリア等において）使用することは、このようなＬＥＤデバイスの総合的効果が、キャンドルのような揺らめきとは対照的に、全光束の変動に見え得るので、比較的難しい。更に、キャンドルの炎を模倣するためにライトガイドの設計に頼るデバイスは、人がキャンドルの炎から期待する揺らめきではなく、きらめき効果を提供する傾向がある。

[0004] 従って、主要照明目的で全光束レベルを維持することができる、より正確なキャンドル揺らめき効果を提供する向上した発光デバイスに対するニーズが、当該技術分野に存在する。

[0005] 本開示は、キャンドルの炎を模するための発明的方法、デバイス及び装置に向けられる。例えば、キャンドルの揺らめきは、複数の分離ＬＥＤセットを用いて光出力をランダム化することによって、照明システムにおいて模することができる。具体的には、各分離セットは、ランダム化又は反復過程を用いて独立して制御することができる。ここでは、分離セットの照明素子は、揺らめき効果を最適化するための各セットにおける発光素子の幾何学的配置と共に、ランダム化又は反復過程を利用した制御アルゴリズムの使用により、時間的に変動する照明効果に加えて、空間的に変動する照明効果を作り出すために、互いに分散させることができる。ある有利な態様によれば、独立して生成された制御信号を用いた分離セットの使用は、システムの全光束が維持されることを確実にすることができる。この特徴は、照明システムが、主要照明目的で（例えば、シャンデリアの場合のように）用いられる場合に、特に望ましい。

[0006] 一般に、ある態様では、炎を模する発光システムは、複数の発光素子の分離セットを含む。発光素子の分離セットの所与のセットの発光素子は、それぞれの制御信号に従って、放射光の対応する強度を調整するように構成される。更に、それぞれの制御信号の少なくとも１つのパラメータは、分離セットの別のセットの発光素子が別の制御信号でそれぞれの放射光強度を調整するために用いる当該別の制御信号のそのパラメータに対して独立した変数である。発光素子を分離セットにグループ化すること、及び独立制御信号を用いて発光素子を制御することは、リアルな揺らめき照明効果を提供し、及びシステムが全光束レベルを維持することを可能にする。

[0007] ある実施形態によれば、所与のセット内の発光素子は、複数の発光信号の各発光信号の１つ又は複数のパラメータが、複数の発光信号の他の各々の発光信号の１つ又は複数の同じパラメータに対して従属した変数であるように、それぞれの制御信号に基づいた複数の発光信号に従って、放射光の対応する強度を調整する。所与のセット内の発光素子に関するパラメータ間の依存関係は、システムが、システムの全光束レベルを維持することを可能にし、それによって、揺らめきが、当惑させるような照明効果を成さないことを確実にする。この特徴は、システムが主要照明目的で用いられる場合に有益である。

[0008] ある実施形態では、所与のセットの発光素子の各々の対応する強度は、それを用いて、この所与のセットの少なくとも１つの他の発光素子の対応する強度が調整されるそれぞれの制御信号の位相とは異なる、それぞれの制御信号の位相を用いて調整される。このように異なる位相を使用することは、全光束レベルを維持するための優れた手段を提供する。従って、この特定の実施形態では、位相の各々は、所与のセットによって放射される光の全強度が本質的に一定であるように設定される。「本質的に一定」とは、強度が、セットによって放射される中央強度の＋／−１５％の範囲内で変動することを意味することが理解されるものとする。より好ましくは、強度は、セットによって放射される中央強度の＋／−１０％の範囲内で変動してもよく、及び更により好ましくは、強度は、セットによって放射される中央強度の＋／−５％の範囲内で変動してもよい。最も好ましくは、強度は、セットによって放射される中央強度の＋／−１％の範囲内で変動してもよい。

[0009] ある例示的実施形態によれば、発光システムは、基礎信号の１つ又は複数のパラメータを調整することによって、制御信号の各々を動的に生成するように構成されたコントローラを更に含む。この実施形態のあるバージョンでは、コントローラは、１つ又は複数のパラメータの一連の値を決定するためにランダム過程を用いることによって、制御信号の各々を生成するように構成される。この種の過程の利用は、照明効果がランダム化されることを可能にし、それによって、より上手く炎を模することができる。ある任意選択的特徴によれば、システムは、少なくとも１つの環境状態の尺度を取得するように構成されたセンサを更に含む。ここでは、コントローラは、１つ又は複数の環境状態の尺度に応じて、基礎信号の１つ又は複数のパラメータを更に調整することによって、制御信号の各々を動的に生成するように構成される。従って、例えばこのようにして、照明システムは、揺らめき効果を更に向上させ、それをよりリアルにする、例えば空気流、温度及び／又は動き等の環境要素に反応することができる。

[0010] ある例示的実施形態では、分離セットの発光素子は、所与のセット以外の分離セットの各々からの少なくとも１つの発光素子が、所与のセットの少なくとも２つの発光素子の間に配されるように空間的に分布される。分離セットの発光素子のこの空間的分布及び散在は、揺らめき効果を更にランダム化し、及び向上させる。

[0011] ある例示的実施形態によれば、システムは、複数のライトガイドを含むライトガイド構造を更に含んでもよく、ライトガイドの各々は、発光素子の分離セットの異なるセットから光を導出する。この実施形態のあるバージョンでは、複数のライトガイドは、ライトガイド構造において入れ子にされる。入れ子にされたライトガイド特徴は、キャンドルの揺らめきをより上手く模するために、水平方向の多様性に加えて、照明効果の垂直方向の多様性を可能にする。システムは、分離セットの各セットが、分離セットのその他のセットによって放射される光の色とは異なる色を有する光を放射する、別の任意選択的特徴を含んでもよい。このように入れ子にされたライトガイドの各々に異なる色を割り当てることは、キャンドルの炎の色の多様性のリアルな模擬を可能にする。好ましくは、色は、炎を正確に模倣するために、暖色系の白色から寒色系の白色に及ぶ。

[0012] 別の態様は、発光システムを用いて炎を模する方法に向けられる。この方法では、それぞれ複数の制御信号が、複数の発光素子の分離セットに対して生成される。更に、複数の分離セットの各セットにおいて、セットの発光素子の強度は、複数の制御信号のそれぞれの制御信号に従って調整され、セットの何れのセットに対するそれぞれの制御信号の少なくとも１つのパラメータも、分離セットの何れの他のセットに対するそれぞれの制御信号の１つ又は複数のパラメータに対しても独立した変数である。信号の１つ又は複数のパラメータは、周期、振幅及び／又は直流オフセットでもよい。上記の通り、発光素子を分離セットにグループ化すること、及び独立制御信号を用いて発光素子の強度を調整することは、リアルな揺らめき照明効果を提供し、及びシステムが全光束レベルを維持することを可能にする。

[0013] ある例示的実施形態では、対応するセットのそれぞれの制御信号に基づいたそれぞれの発光信号が、複数の分離セットの各対応するセット内の発光素子の各々に対して、対応するセットの各発光信号の１つ又は複数のパラメータが、対応するセットの他の各発光信号の１つ又は複数のパラメータに対して従属した変数であるように、生成される。更に、本方法は、それぞれの発光素子の発光信号に従って、対応するセットの各それぞれの発光素子の強度を調整することを更に含む。上述の通り、所与のセット内の発光素子のパラメータ間の依存関係は、システムが全光束レベルを維持することを可能にする。

[0014] ある例示的実施形態によれば、本方法は、複数の分離セットの各対応するセットにおいて、セットの何れの発光素子に付与される位相も、対応するセットの何れの他の発光素子に付与される位相とも異なるように、それぞれの制御信号の複数の位相を対応するセットの発光素子に付与することを含む。上記の通り、セットによって放射される光の全強度が本質的に一定であるように、異なる位相が構成されてもよい。

[0015] ある実施形態では、制御信号の各々は、基礎信号の１つ又は複数のパラメータを変調することによって、生成されてもよい。信号の１つ又は複数のパラメータは、周期、振幅及び／又は直流オフセットでもよい。この実施形態のあるバージョンでは、制御信号の各々は、１つ又は複数のパラメータの一連の値を決定することによって生成されてもよい。ここでは、一連の値は、ランダム過程に従って一連の状態を決定することによって計算される。上述の通り、このように照明効果をランダム化することは、向上した及びより正確なキャンドルの炎の模擬を提供する。任意選択的に、制御信号の各々は、少なくとも１つの環境状態の尺度を感知し、及び各制御信号に対して、１つ又は複数の環境状態の尺度に応じて基礎信号の１つ又は複数のパラメータを更に調整することによって生成される。上述の通り、照明効果は、揺らめき効果のリアルさを更に向上させるために、例えば空気流、温度及び／又は動き等の環境要素に適応することができる。この適応は、様々なやり方で行うことができる。例えば、それを用いて一連の値がフィルタリングされるローパスフィルタのフィルタパラメータが、尺度に応じて調整されてもよい。代替的に、例えばランダム過程がマルコフ過程である場合には、マルコフ過程で用いられる状態遷移確率行列の少なくとも１つの確率が、尺度に応じて調整されてもよい。

[0016] 本発明のある例示的態様によれば、発光システムは、少なくとも１つの発光素子及びコントローラを含んでもよい。ここでは、１つ又は複数の発光素子は、制御信号に応じて放射光の対応する強度を調整するように構成される。コントローラは、基礎信号の少なくとも１つのパラメータを調整することによって制御信号を生成し、遷移確率モデルを適用することによってその調整を行うように構成される。このモデルでは、１つ又は複数の発光素子が第１の状態セットのうちの状態を維持する第１の確率が、１つ又は複数の発光素子が第２の状態セットのうちの状態を維持する第２の確率とは異なり、第１の状態セットの１つ又は複数のパラメータの第１の値が、第２の状態セットの１つ又は複数のパラメータの第２の値とは異なる。遷移確率モデルのこの構成は、システムが、炎の揺らめきを正確に表現するように、システムの光強度を制御及び変更することを可能にすることができる。好ましくは、ある実施形態において、第１の確率は、第２の確率よりも高く、及びパラメータは、基礎信号の周期を含み、第２の値は、第１の値よりも小さい。これらの特徴は、キャンドルの炎の揺らめきのより正確な模擬である、模擬炎の大幅な動きの、長く比較的一定の状態及び短期間の状態を提供する。好ましくは、ある実施形態では、コントローラは、マルコフ過程に従って調整を行うように構成され、遷移確率モデルは、遷移確率行列である。

[0017] 上記の方法は、コンピュータ可読媒体に保存されたコンピュータ可読プログラムにおいて実施されてもよく、及びこの方法に従ってプログラムの命令を実行するコンピュータによって実施されてもよいことに留意されたい。

[0018] 本開示の目的で本明細書において使用される場合、「ＬＥＤ」との用語は、任意のエレクトロルミネセンスダイオード、又は、電気信号に呼応して放射を発生できる、その他のタイプのキャリア注入／接合ベースシステム（carrier injection/junction-based system）を含むものと理解すべきである。したがって、ＬＥＤとの用語は、次に限定されないが、電流に呼応して発光する様々な半導体ベースの構造体、発光ポリマー、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、エレクトロルミネセンスストリップ等を含む。特に、ＬＥＤとの用語は、赤外スペクトル、紫外スペクトル、及び（通常、約４００ナノメートルから約７００ナノメートルまでの放射波長を含む）可視スペクトルの様々な部分のうちの１つ又は複数における放射を発生させることができるすべてのタイプの発光ダイオード（半導体及び有機発光ダイオードを含む）を指す。ＬＥＤの幾つかの例としては、次に限定されないが、様々なタイプの赤外線ＬＥＤ、紫外線ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、アンバー色ＬＥＤ、橙色ＬＥＤ、及び白色ＬＥＤ（以下に詳しく述べる）がある。また、ＬＥＤは、所与のスペクトルに対して様々な帯域幅（例えば半波高全幅値（ＦＷＨＭ：full widths at half maximum））、及び所与の一般的な色分類内で様々な支配的波長を有する放射（例えば狭帯域幅、広帯域幅）を発生させるように構成及び／又は制御することができることを理解すべきである。

[0019] 例えば本質的に白色光を生成するＬＥＤ（例えば白色ＬＥＤ）の一実施態様は、それぞれ、組み合わされることで混合して本質的に白色光を形成する様々なスペクトルのエレクトロルミネセンスを放射する複数のダイを含む。別の実施態様では、白色光ＬＥＤは、第１のスペクトルを有するエレクトロルミネセンスを異なる第２のスペクトルに変換する蛍光体材料に関連付けられる。この実施態様の一例では、比較的短波長で狭帯域幅スペクトルを有するエレクトロルミネセンスが、蛍光体材料を「ポンピング（pumps）」して、当該蛍光体材料は、いくぶん広いスペクトルを有する長波長放射を放射する。

[0020] なお、ＬＥＤとの用語は、ＬＥＤの物理的及び／又は電気的なパッケージタイプを限定しないことを理解すべきである。例えば、上述した通り、ＬＥＤは、（例えば個々に制御可能であるか又は制御不能である）異なるスペクトルの放射をそれぞれ放射する複数のダイを有する単一の発光デバイスを指すこともある。また、ＬＥＤは、ＬＥＤ（例えばあるタイプの白色ＬＥＤ）の一体部分と見なされる蛍光体に関連付けられることもある。一般に、ＬＥＤとの用語は、パッケージＬＥＤ、非パッケージＬＥＤ、表面実装ＬＥＤ、チップ・オン・ボードＬＥＤ、ＴパッケージマウントＬＥＤ、ラジアルパッケージＬＥＤ、パワーパッケージＬＥＤ、あるタイプのケーシング及び／又は光学的要素（例えば拡散レンズ）を含むＬＥＤ等を指す。

[0021] 「光源」及び「発光素子」との用語は、次に限定されないが、ＬＥＤベース光源（上記に定義した１つ以上のＬＥＤを含む）、白熱光源（例えばフィラメント電灯、ハロゲン電灯）、蛍光光源、りん光性光源、高輝度放電光源（例えばナトリウム蒸気ランプ、水銀蒸気ランプ及びメタルハライドランプ）、レーザー、その他のタイプのエレクトロルミネセンス源、フォトルミネセンス源（例えばガス状放電光源）、電子飽和（electronic satiation）を使用する陰極発光源（cathode luminescent source）、ガルバノルミネセンス源、結晶発光（crystallo-luminescent）源、キネルミネセンス（kine-luminescent）源、熱ルミネセンス源、摩擦ルミネセンス（triboluminescent）源、音ルミネセンス（sonoluminescent）源、放射ルミネセンス（radioluminescent）源、及び発光ポリマー（luminescent polymers）を含む、様々な放射源のうちの任意の１つ以上を指すと理解すべきである。

[0022] 所与の光源は、可視スペクトル内、可視スペクトル外、又は両者の組合せでの電磁放射を発生する。したがって、「光」及び「放射」との用語は、本明細書では同義で使用される。さらに、光源は、一体構成要素として、１つ以上のフィルタ（例えばカラーフィルタ）、レンズ、又はその他の光学的構成要素を含んでもよい。また、光源は、次に限定されないが、指示、表示、及び／又は照明を含む様々な用途に対し構成されることを理解すべきである。「照明源」とは、内部空間又は外部空間を効果的に照射するのに十分な強度を有する放射を発生するように特に構成された光源である。このコンテキストにおいて、「十分な強度」とは、周囲照明（すなわち、間接的に知覚され、また、例えば、全体的に又は部分的に知覚される前に１つ以上の様々な介在面から反射される光）を提供するために空間又は環境において発生される可視スペクトルにおける十分な放射強度（放射強度又は「光束」に関して、全方向における光源からの全光出力を表すために、単位「ルーメン」がよく使用される）を指す。

[0023] 「スペクトル」との用語は、１つ以上の光源によって生成された放射の任意の１つ以上の周波数（又は波長）を指すものと理解すべきである。したがって、「スペクトル」との用語は、可視範囲内の周波数（又は波長）のみならず、赤外線、紫外線、及び電磁スペクトル全体の他の領域の周波数（又は波長）も指す。さらに、所与のスペクトルは、比較的狭い帯域幅（例えば、ＦＷＨＭは、基本的に、周波数又は波長成分をほとんど有さない）、又は、比較的広い帯域幅（様々な相対強度を有する幾つかの周波数又は波長成分）を有してよい。当然のことながら、所与のスペクトルは、２つ以上の他のスペクトルを混合（例えば、複数の光源からそれぞれ放射された放射を混合）した結果であってよい。

[0024] 本開示の目的で、「色」との用語は、「スペクトル」との用語と同義に使用される。しかし、「色」との用語は、通常、観察者によって知覚可能である放射の特性を主に指すために使用される（ただし、この使用は、当該用語の範囲を限定することを意図していない）。したがって、「様々な色」との用語は、様々な波長成分及び／又は帯域幅を有する複数のスペクトルを暗に指す。さらに、当然のことながら、「色」との用語は、白色光及び非白色光の両方との関連で使用されてもよい。

[0025] 「色温度」との用語は、本明細書では、通常、白色光に関連して使用されるが、その使用は、当該用語の範囲を限定することを意図していない。色温度は、基本的に、白色光の特定の色内容又は陰（例えば、赤みを帯びた、青みを帯びた）を指す。所与の放射サンプルの色温度は、従来から、問題とされている放射サンプルと同じスペクトルを基本的に放射する黒体放射体のケルビン度数（Ｋ）の温度に応じて特徴付けられている。黒体放射体の色温度は、通常、約７００度Ｋ（通常、人間の目に最初に可視となると考えられている）から１０，０００度Ｋ超の範囲内であり、白色光は、通常、約１５００〜２０００度Ｋより高い色温度において知覚される。

[0026] 低色温度は、通常、より顕著な赤色成分、すなわち、「温かい印象」を有する白色光を示す一方で、高色温度は、通常、より顕著な青色成分、すなわち、「冷たい印象」を有する白色光を示す。一例として、炎は約１，８００度Ｋの色温度を有し、従来の白熱電球は約２８４８度Ｋの色温度を有し、早朝の日光は約３，０００度Ｋの色温度を有し、曇った日の真昼の空は約１０，０００度Ｋの色温度を有する。約３，０００度Ｋの色温度を有する白色光の下で見られたカラー画像は、比較的赤みの帯びた色調を有する一方で、約１０，０００度Ｋの色温度を有する白色光の下で見られたカラー画像は、比較的青みの帯びた色調を有する。

[0027] 「照明固定具」、「照明器具」との用語は、本明細書では、特定の形状因子、アセンブリ又はパッケージの１つ以上の照明ユニットの実施態様又は配置を指すために使用される。「照明ユニット」との用語は、本明細書では、同じ又は異なるタイプの１つ以上の光源を含む装置を指して使用される。所与の照明ユニットは、様々な光源の取付け配置、筐体／ハウジング配置及び形状、並びに／又は、電気及び機械的接続構成の何れか１つを有してもよい。さらに、所与の照明ユニットは、光源の動作に関連する様々な他の構成要素（例えば制御回路）に任意選択的に関連付けられてもよい（例えば含む、結合される、及び／又は一緒にパッケージされる）。「ＬＥＤベースの照明ユニット」とは、上記した１つ以上のＬＥＤベースの光源を、単独で又はその他の非ＬＥＤベースの光源との組合せで含む照明ユニットを指す。「マルチチャネル」照明ユニットとは、それぞれ異なる放射スペクトルを発生する少なくとも２つの光源を含むＬＥＤベースの又は非ＬＥＤベースの照明ユニットを指すものであり、各異なる光源スペクトルは、マルチチャネル照明ユニットの「チャネル」と呼ばれる。

[0028] 「コントローラ」との用語は、本明細書では、一般に、１つ以上の光源の動作に関連する様々な装置を説明するために使用される。コントローラは、本明細書で説明した様々な機能を実行するように、数多くの方法（例えば専用ハードウエアを用いて）で実施できる。「プロセッサ」は、本明細書で説明した様々な機能を実行するように、ソフトウエア（例えばマイクロコード）を使用してプログラムすることのできる１つ以上のマイクロプロセッサを使用するコントローラの一例である。コントローラは、プロセッサを使用してもしなくても実施でき、また、幾つかの機能を実行する専用ハードウエアと、その他の機能を実行するプロセッサ（例えばプログラムされた１つ以上のマイクロプロセッサ及び関連回路）の組み合わせとして実施されてもよい。本開示の様々な実施態様において使用されてもよいコントローラ構成要素の例としては、次に限定されないが、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）がある。

[0029] 様々な実施態様において、プロセッサ又はコントローラは、１つ以上の記憶媒体（本明細書では総称的に「メモリ」と呼び、例えばＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、光学ディスク、磁気テープ等の揮発性及び不揮発性のコンピュータメモリ）と関連付けられる。幾つかの実施態様において、記憶媒体は、１つ以上のプロセッサ及び／又はコントローラ上で実行されると、本明細書で説明した機能の少なくとも幾つかを実行する１つ以上のプログラムによって、コード化されてもよい。様々な記憶媒体は、プロセッサ又はコントローラ内に固定されてもよいし、又は、その上に記憶された１つ以上のプログラムが、本明細書で説明した本発明の様々な態様を実施するように、プロセッサ又はコントローラにロードされるように可搬型であってもよい。「プログラム」又は「コンピュータプログラム」との用語は、本明細書では、一般的な意味で、１つ以上のプロセッサ又はコントローラをプログラムするように使用できる任意のタイプのコンピュータコード（例えばソフトウエア又はマイクロコード）を指して使用される。

[0030] 「アドレス可能」との用語は、本明細書では、自分自身を含む複数のデバイスに向けた情報（例えばデータ）を受信して、自分自身に向けられた特定の情報に選択的に応答するデバイス（例えば、光源全般、照明ユニット又は固定具、１つ以上の光源若しくは照明ユニットに関連付けられたコントローラ又はプロセッサ、他の非照明関連デバイス等）を指すために使用される。「アドレス可能」との用語は、多くの場合、ネットワークで結ばれた環境（すなわち、以下に詳細に説明される「ネットワーク」）に関連して使用され、ネットワークで結ばれた環境では、複数のデバイスが何らかの１つ以上の通信媒体を介して互いに結合されている。

[0031] １つのネットワーク実施態様では、ネットワークに結合された１つ以上のデバイスが、当該ネットワークに結合された１つ以上の他のデバイスのコントローラとしての機能を果たす（例えばマスタ／スレーブ関係において）。別の実施態様では、ネットワークで結ばれた環境は、当該ネットワークに結合されたデバイスのうちの１つ以上を制御する１つ以上の専用コントローラを含む。通常、ネットワークに結合された複数のデバイスは、それぞれ、１つ以上の通信媒体上にあるデータへのアクセスを有するが、所与のデバイスは、例えば、当該デバイスに割り当てられた１つ以上の特定の識別子（例えば「アドレス」）に基づいて、ネットワークとデータを選択的に交換する（すなわち、ネットワークからデータを受信する及び／又はネットワークにデータを送信する）点で、「アドレス可能」である。

[0032] 「ネットワーク」との用語は、本明細書において使用される場合、（コントローラ又はプロセッサを含む）任意の２つ以上のデバイス間及び／又はネットワークに結合された複数のデバイス間での（例えばデバイス制御、データ記憶、データ交換等のための）情報の転送を容易にする２つ以上のデバイスの任意の相互接続を指す。容易に理解されるように、複数のデバイスを相互接続するのに適したネットワークの様々な実施態様は、様々なネットワークトポロジのうちの何れかを含み、様々な通信プロトコルのうちの何れかを使用することができる。さらに、本開示による様々なネットワークにおいて、２つのデバイス間の接続はいずれも、２つのシステム間の専用接続を表わすか、又は、これに代えて非専用接続を表わしてもよい。２つのデバイス用の情報を担持することに加えて、当該非専用接続（例えばオープンネットワーク接続）は、必ずしも２つのデバイス用ではない情報を担持することがある。さらに、容易に理解されるように、本明細書で説明されたデバイスの様々なネットワークは、ネットワーク全体に亘る情報の転送を容易にするために、１つ以上のワイヤレス、ワイヤ／ケーブル、及び／又は光ファイバリンクのリンクを使用できる。

[0033] 「ユーザインターフェース」との用語は、本明細書において使用される場合、人間であるユーザ又はオペレータと、当該ユーザとデバイス間の通信を可能にする１つ以上のデバイスとの間のインターフェースを指す。本開示の様々な実施態様に使用されてもよいユーザインターフェースの例は、次に限定されないが、スイッチ、電位差計、ボタン、ダイアル、スライダ、マウス、キーボード、キーパッド、様々なタイプのゲームコントローラ（例えばジョイスティック）、トラックボール、ディスプレイスクリーン、様々なタイプのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）、タッチスクリーン、マイクロホン、及び、人間が生成した何らかの形の刺激を受信し、それに応答して信号を生成する他のタイプのセンサを含む。

[0034] 第１のパラメータは「に対して独立した変数」であるという文言は、第２のパラメータは、第１のパラメータの値を変えるとき、第２のパラメータの値を変えないこと、また逆も然りであるということに留意されたい。加えて、第１のパラメータは「に対して従属した変数」であるという文言は、第２のパラメータは、第１のパラメータを変えるとき、第２のパラメータの値を変えること、また逆も然りであるということに留意されたい。

[0035] なお、前述の概念及び以下でより詳しく説明する追加の概念のあらゆる組み合わせ（これらの概念が互いに矛盾しないものであることを条件とする）は、本明細書で開示される本発明の主題の一部をなすものと考えられることを理解すべきである。特に、本開示の終わりに登場するクレームされる主題のあらゆる組み合わせは、本明細書に開示される本発明の主題の一部であると考えられる。なお、参照により組み込まれる任意の開示内容にも登場する、本明細書にて明示的に使用される用語には、本明細書に開示される特定の概念と最も整合性のある意味が与えられるべきであることを理解すべきである。

[0036] 図面中、同様の参照符号は、全般的に様々な図を通して同じ部分を指している。さらに、図面は必ずしも縮尺通りではなく、重点は全体的に本発明の原理の説明に置かれている。

[0037] 本発明の例示的実施形態による発光素子の例示的配列の上面視の図を示す。 [0038] 本発明の例示的実施形態による発光素子の様々な配列と共に用いることができる、ある例示的ライトガイド構造の図を示す。 [0039] 本発明の例示的実施形態による発光素子の様々な配列と共に用いることができる代替的ライトガイド構造の図を示す。 [0039] 本発明の例示的実施形態による発光素子の様々な配列と共に用いることができる代替的ライトガイド構造の図を示す。 [0039] 本発明の例示的実施形態による発光素子の様々な配列と共に用いることができる代替的ライトガイド構造の図を示す。 [0040] 本発明の例示的実施形態による、垂直方向の揺らめき変動を提供するために用いることができる入れ子にされたライトガイドを含むライトガイド構造の図を示す。 [0040] 本発明の例示的実施形態による、垂直方向の揺らめき変動を提供するために用いることができる入れ子にされたライトガイドを含むライトガイド構造の図を示す。 [0041] 本発明の例示的実施形態による、キャンドルの炎を模する方法のブロック／フロー図を示す。 [0042] 本発明の例示的実施形態による、キャンドルの炎を模するシステムのブロック／フロー図を示す。 [0043] 本発明の例示的実施形態による垂直配列発光素子を用いた三次元配置を用いる発光システムの図を示す。

[0044] キャンドルの炎を模することを試みた現在のＬＥＤシステムは、一般に、それらが十分な度合いの空間的及び時間的変動の両方に欠けるので、正確な揺らめき効果を提供しない。出願人らは、炎の揺らめきをより上手く模倣するために、セット毎に独立した制御信号と共に発光素子の分離セットを用い、及び必要に応じて、主要照明の全光束を維持することが望ましいことを認識及び理解した。

[0045] 上記を鑑みて、本発明の様々な実施形態及び実施態様が、炎を模した発光システム、方法、装置及びデバイスに向けられる。好適な実施形態は、装飾用屋内及び屋外照明に使用されるＬＥＤベース製品において、従来のキャンドル及びトーチの自然の炎挙動を模倣する幾つかの方法及びシステムを含む。これらの実施形態は、複数のＬＥＤを個々に又はグループで制御することができ、並びに選択された幾何学的ＬＥＤ配列のためのＬＥＤ制御を最適化し、及び好ましくは全光束レベルを維持する制御アルゴリズムを使用することができる。自然の炎挙動を適切に模するためには、総合的３Ｄ照明挙動（ｘ、ｙ、及びｚ方向における）が炎を模するように、ＬＥＤが制御されてもよい。更に自然の炎挙動を模倣するためには、局所的空気流の方向及び／又は変化に模擬炎を動的に適応させるために流量センサが利用されてもよい。キャンドルの炎の形状を模することに加えて、炎の色変化も模倣するために、例えばオフホワイト及び赤色ＬＥＤ等のカラーＬＥＤが用いられてもよい。

[0046] 図１を参照して、発光素子の例示的配列１００及び１５０の上面図が、説明のために描かれている。図１の発光素子は、好ましくはＬＥＤであるが、上述のような様々な光源の何れでもよい。配列１００は、３つの発光素子の分離セット１２０、１３０、１４０を含む。具体的には、セット１２０は、縦線シェーディングによって示され、並びに発光素子１０１、１０４、１０７及び１１０を含むが、セット１３０は、横線シェーディングによって示され、並びに発光素子１０２、１０５、１０８及び１１１を含む。同様にして、セット１４０は、斜線シェーディングによって示され、並びに発光素子１０３、１０６、１０９及び１１２を含む。配列１００は、本明細書において以下により詳細に述べられるように、用いることができる様々なライトガイドの１つを一般的に示すライトガイド１１５内に配することができる。配列１００又は１５０における発光素子１０１〜１１２は、それらの出力が配列のライトガイド構造内に結合された状態で二次元基板上に、又は代替的にライトガイドを備えた若しくは備えない３Ｄ幾何学的配列に配置されてもよい。配列１００によって示されるように、分離セット１２０、１３０及び１４０の発光素子は、所与のセットに関して、他の分離セットのそれぞれからの少なくとも１つの発光素子が、この所与のセットの少なくとも２つの発光素子の間に配されるように空間的に分布される。例えば、配列１００において、セット１２０及び１３０それぞれからの発光素子１０１及び１０２が、セット１４０の発光素子１１２と１０３との間に配される。好ましくは、分離セットの照明素子は、配列１００に示されるように、セット１２０、１３０及び１４０からの複合照明効果を最適にランダム化し、及び正確にキャンドルの炎を模倣するために、最大限に散在される。本明細書に以下により詳細に述べられるように、セット１２０、１３０及び１４０の各々は、分離セットのＬＥＤの幾何学的配置を利用しながら、炎の揺らめきをリアルに模するために、それぞれ独立した制御信号を用いて制御することができる。

[0047] 上記の通り、光の空間多様性を向上させるには、配列１００は、ライトガイド１１５内に配されてもよい。図２は、ライトガイド１１５として実現することができる、１つの例示的ライトガイド２００を示す。ここでは、配列１００は、ライトガイド２００内のエリア２０４に配置されてもよく、並びに電力及び発光制御を目的として、二次元基板２０２に結合されてもよい。ライトガイド２００の上部は、ライトガイド２００内の各光チャネルの上部に山形リッジ２０６を含んでもよい。ライトガイド２００は、配列１００の発光素子の強度が、本明細書において以下に記載されるランダム化又は反復過程に従って制御される際に、揺らめき効果を提供するためにそこを通って光が様々な方向に導出される１つ又は複数の面２０８を更に含んでもよい。図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、ライトガイド１１５として実現することができる代替的ライトガイド３００を示す。この実施形態及び本明細書に記載されるその他の実施形態において、システムは、図３Ｃに示されるように、透明カバー３５０によって封入されてもよい。ライトガイド３００は、ライトガイド内の光チャネルの上部に曲線リッジ３０２を含み、及び上述の通り、揺らめき効果を模するためにそこを通して様々な方向に光を導出することができる面３０４を含む。図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに示されるこの特定の例では、ライトガイド３００は、好ましくは、上述の通り二次元回路基板上に配することができる９つの発光素子をエリア３０６に収容する。ここでは、発光素子は、図１の配列１００における発光素子の分布に見られるように最大限に分布される、３つの発光素子の３つの分離セットに分割することができる。但し、本明細書に記載される原理は、どのような数の発光素子及びどのような数の発光素子の分離セットにも適用することができることが理解されるものとする。

[0048] 図２及び図３Ａ〜Ｃに示されるライトガイドにおいて、光の大部分は、面２０８及び３０４を通ってライトガイドを離れる。より正確に炎を模倣するために、垂直方向の揺らめきも、ランプシステムによって模されてもよい。これは、ライトガイドの側面に沿って幾つかの好ましくは非回転対称の垂直配列導出構造を形成することによって実現されてもよい。好ましくは、これらの構造は、それらの各々が、図３Ａ〜Ｃに描かれる構造によって示されるように、１つ又は２つの発光素子からの光のみを導出するようにデザインされてもよい。

[0049] 代替的又は追加的に、ライトガイドは、発光素子の異なるセットの光を異なる高さで導出する別個の垂直部分に分割されてもよい。図４Ａ及び４Ｂは、そのようなライトガイド構造の例４００を示す。ここでは、ライトガイド構造４００は、配列の発光素子の分離セットをライトガイド構造４００のエリア４０８内に配することができる入れ子にされたライトガイド４０２及び４０４から構成される。上記の実施形態と同様に、この配列は、電力供給及び制御目的で、二次元回路基板上に配することができる。これらのライトガイドは、同等の「フィラメント」形状の構造で作られてもよい。

[0050] 分離セット１６０、１７０及び１８０を含む、図１に示される配列１５０は、入れ子にされたライトガイド構造内で用いることができる。具体的には、配列１５０は、好ましくは、３つの入れ子にされたライトガイドを含むライトガイド構造と共に用いられる。セット１６０は、斜線シェーディングによって示され、並びに発光素子１０３、１０６、１０９及び１１２を含むが、セット１７０は、縦線シェーディングによって示され、並びに発光素子１０１、１０４、１０７及び１１０を含む。更に、セット１８０は、横線シェーディングによって示され、並びに発光素子１０２、１０５、１０８及び１１１を含む。配列１５０に示されるように、セット１６０の発光素子は、ライトガイド１６２内に配され、セット１７０の発光素子は、ライトガイド１７２内に配され、及びセット１８０の発光素子は、ライトガイド１８２内に配される。ここでは、図示を簡単にするために、ライトガイド構造４００は、２つの入れ子にされたライトガイドを含む。照明システムにおいてセット１８０及び１７０のみが用いられる、ある例示的実施形態によれば、ライトガイド構造４００のライトガイド４０２及び４０４は、それぞれ、セット１８０がエリア４１０に配され、及びセット１７０がエリア４１２に配されるライトガイド１８２及び１７２として実現される。従って、ここでは、例えばセット１８０等の中央に配置された発光素子から放射された光、及び例えばセット１７０等の外側に配置された発光素子から放射された光は、それぞれライトガイド４０２及び４０４を通って異なる高さから発せられた光として見られる。ライトガイド構造が３つの入れ子にされたライトガイドを含む場合、追加の外側ライトガイドは、ライトガイド１７２及び１８２を図４に示される入れ子にされたライトガイドと同様の態様で入れ子にすることができる外側ライトガイド１６２として用いることができる。この例では、外側ライトガイド１６２は、ライトガイド１７２及び１８２から放射される光よりも高い高さから放射されると知覚される。

[0051] 垂直方向に変動する揺らめき効果を作り出すことに加えて、キャンドルの炎の色変動を模するために、垂直方向に分離したライトガイド構造を使用することもできる。例えば、配列１５０のセットは、上述のようなライトガイド構造４００又は類似の構造と共に用いられてもよい。しかしながら、ここでは、分離セット１６０、１７０及び１８０の各々が、異なる色の光を放射する。好ましくは、セット１８０によって放射される光は、比較的暖色系の白色光であり、セット１７０によって放射される光は、セット１８０によって放射される光よりも寒色の比較的寒色系の白色光であり、及びセット１６０によって放射される光は、セット１７０によって放射される光よりも寒色の比較的寒色系の白色光である。従って、複数の分離セット１６０、１７０及び１８０によって放射される光の色は、暖色系白色から寒色系白色に及ぶことができる。そのため、以下により詳細に記載される制御信号に応じて制御されると、配列１５０は、三次元揺らめき効果及びキャンドルの炎を模した色変動を提供することができる。

[0052] 本発明の代替的又は追加的な例示的態様によれば、ライトガイド構造は、図４Ａ〜Ｂのライトガイド４０２及び４０４によって示されるように、ライトガイドが発光素子と同じ平面で放射状にある別個の放射状部に分割されてもよい。ここでは、放射状部又はライトガイドは、異なるそれぞれのセグメントにおいて、異なる発光素子の光を導出する。代替的又は追加的に、ライトガイド構造は、そこを通って発光素子からの光が導出されるファセットを含んでもよい。更に、ライトガイド構造は、例えばレーザ又は塗料によって形成される、構造から外に透過される光の動的効果のコントラストを向上させる導出構造を含んでもよい。

[0053] 代替的又は追加的に、垂直方向の炎の揺らめき効果は、何等かの「隠蔽」光学系を有した又は有さない、むき出しの垂直配列発光素子の三次元配置を用いて向上させることができる。図７は、そのような垂直配列発光素子７０２を含む発光システム７００の一例、及びそのような垂直配列発光素子７０２を備えた隠蔽光学系７５２を用いた発光システム７５０の一例を示す。システム７００及び７５０の一方又は両方における発光素子は、個々に又はグループで制御することができる。更に、構造は、透明ヒートシンクを含んでもよい。

[0054] これより図５を参照して、本発明の様々な好適な実施形態による発光システムを用いて炎を模する方法５００の例示的ブロック／フロー図が、説明のために描かれる。方法５００は、配列１００及び／又は１５０を組み込んだシステムを含む、上記の発光システムの何れにも適用することができることが理解されるものとする。方法５００によれば、以下の効果：ランプ内の模擬炎の動き、きらめき、及び／又は炎の動的空間色分布の何れか１つ又は複数を模するために、発光素子の強度を個々に又はグループで制御することができる。

[0055] 説明のために、方法５００を行うように構成することができる例示的システム６００のブロック図を提供する図６も参照される。システム６００は、システム６００は、コントローラ又は制御モジュール６０２及び発光素子６０８_１〜６０８_ｎを含む。ここでは、発光素子６０８_１〜６０８_ｎは、配列１００の何れかのセット１２０、１３０若しくは１４０、配列１５０の何れかのセット１６０、１７０若しくは１８０、又はその他の適宜の配列のセットの発光素子でもよい。例えば、発光素子６０８_１〜６０８_ｎは、ｎ＝４の場合、セット１２０の発光素子１０１、１０４、１０７及び１１０でもよい。図示の明瞭さを維持するために、１つの発光素子の分離セットのみが図６に描かれていることに留意されたい。但し、ある配列における各分離セットは、そのセットのそれぞれの制御信号を用いて同様に動作することが理解されるものとする。制御モジュール又はコントローラ６０２は、方法５００を行うコンピュータ可読プログラムを実行するように構成されたマイクロコントローラでもよい。プログラムは、任意選択的なコンピュータ可読ストレージ媒体６０４上に保存されてもよく、このコンピュータ可読ストレージ媒体は、コントローラ６０２がそれに保存された方法５００の命令セットを実施するためのメモリを提供することができる。代替的に、コントローラは、上述のようなプログラム可能論理回路等の専用ハードウェアを用いて実現されてもよい。

[0056] 方法５００は、複数の発光素子セットに対して行われるものとして、本明細書において以下に説明されるが、方法５００は、各発光素子セットに対する言及が１つのセットにだけ当てはまる、たった１つのセット用のシステム６００によって行われてもよい。更に、１つ又は複数の例示的実施形態において、所与のセットは、たった１つの発光素子、２つの発光素子、３つの発光素子、５つの発光素子、又はその他の適宜の数の発光素子で構成されてもよい。

[0057] 方法５００は、コントローラ６０２が、複数の発光素子の分離セットの各分離セットに対して、周期基礎信号を変調することによって制御信号を生成することができるステップ５０２において開始してもよい。例えば、図１の配列１００の場合、コントローラ６０２は、セット１２０用に１つの制御信号、セット１３０用に別の制御信号、及びセット１４０用に更に別の制御信号を生成することができる。周期基礎信号は、正弦波信号でもよい。コントローラ６０２は、様々なやり方で、複数の発光素子の分離セットに対する複数の制御信号をそれぞれ動的に生成することができる。ある好適な実施形態では、コントローラ６０２は、基礎信号の少なくとも１つのパラメータを調整／変調することによって、各制御信号を動的に生成するように構成されてもよい。ここでは、１つ又は複数のパラメータは、例えば、１つ又は複数の信号の周期、振幅及び／又は直流オフセットでもよい。好ましくは、信号の周期は、炎の揺らめき照明効果を生じさせるために変調される。

[0058] 例えば、ステップ５０２を実施するために、コントローラ６０２は、ステップ５０４において、基礎信号に関する一連の炎を模するパラメータを決定してもよい。具体的には、コントローラ６０２は、一連の基礎信号の周期、振幅及び／又は直流オフセットを決定してもよい。例えば、ある実施形態では、ステップ５０４は、所定の反復過程が行われるブロック５０６に従って実施されてもよい。例えば、一連のパラメータは、リストを経る反復ループで出力される所定パラメータのリストでもよい。

[0059] 代替的に又は好ましくは、ステップ５０４は、１つ又は複数のパラメータの一連の値を決定するためにランダム過程が実施されるブロック５０８に従って行われてもよい。ここでは、ブロック５０８を実施するために、ステップ５１０において、コントローラ６０２は、ランダム過程に応じて一連の状態を決定してもよい。ある好適な実施形態では、ランダム過程は、マルコフ連鎖又は過程である。マルコフ過程は、一連のランダム変数によって定義される確率過程Ｘ、即ちＸ＝｛Ｘ_ｔ｝_ｔ≧１＝｛Ｘ_１，Ｘ_２，...｝であり、式中、任意の時点ｔにおけるＸ_ｔの値は、この変数の直前の値、即ちＸ_ｔ−１にのみ依存する。ここでは、Ｘ_ｔは、基礎信号のパラメータを示すことができる。変数Ｘ_ｔは、状態の離散集合εの何れの値を取ることもでき、マルコフ過程の挙動は、条件付き確率Ｐ_ｉｊの遷移確率行列Ａ＝（Ｐ_ｉｊ）によって定義される。遷移確率行列の元Ｐ_ｉｊは、過程が時点ｔにおいて状態ｉにあったと仮定して、過程が時点ｔ＋１において状態ｊにある確率、即ちＰ_ｉｊ＝｛Ｘ_ｔ＋ｉ＝ｊ｜Ｘ_ｔ＝ｉ｝を提供する。状態遷移確率行列Ａ＝（Ｐ_ｉｊ）の好適な一例が、以下の表１に提供され、一方、信号の変調パラメータ（この場合、周期）の状態の集合εの好適な一例が、以下の表２に提供される。

[0060]

[0061]

[0062] 好ましくは、遷移確率行列は、少なくとも２つの状態の集合が、異なる、現在の状態を継続する平均確率を持つように構築される。例えば、表１及び２において、状態は、２つの状態の集合として描写することができ、第１の集合は、状態１〜４から成り、及び第２の集合は、状態５から成る。ここでは、システムが第１の集合の状態を維持する確率は、平均して、システムが第２の集合の状態を維持する確率よりもかなり高い。更に、状態の値も、好ましくは、２つの状態の集合間で異なる。例えば、制御パラメータが信号の周期である場合、第２の集合の周期は、第１の集合の周期よりも短い。例えば、表２において、第１の集合の平均周期は、約１秒であるが、０．２秒の第２の集合の平均周期は、第１の集合の平均周期よりも短い。遷移確率行列の好適な構成及び１つ又は複数の制御パラメータの値は、炎の揺らめきを正確に模する発光素子の強度の変動を提供する。

[0063] そのため、一般的に、コントローラ６０２は、ある発光素子セットの１つ又は複数の発光素子が、第１の状態の集合の１つの状態を維持する第１の確率が、１つ又は複数の発光素子が第２の状態の集合の１つの状態を維持する第２の確率よりも大きい遷移確率モデルを適用することができる。ここでは、第１の状態の集合の１つ又は複数の制御パラメータの第１の値は、第２の状態の集合の１つ又は複数のパラメータの第２の値とは異なる。上記の通り、遷移確率モデルは、好ましくは、マルコフ過程又はモデルの遷移確率行列であり、及び１つ又は複数の制御パラメータは、好ましくは基礎信号の周期を含み、第１の確率は、第２の確率よりも大きく、及び第２の値は、第１の値よりも小さい。

[0064] 周期に関する制御パラメータの記述は、周波数にも同等に適用できることに留意されたい。ここでは、周期（Ｔ）は、Ｔ＝１／ｆとして周波数（ｆ）に関連し、及び２つの状態の集合に対する上記の関係は、周期と周波数との間のこの逆相関に従って修正することができる。従って、制御パラメータとしての周波数の使用は、本明細書に記載される態様による制御パラメータとしての周期の使用と同等である。

[0065] 従って、ステップ５１０において、コントローラ６０２は、例えば表１に示される行列等の状態遷移確率行列Ａに従ってマルコフ連鎖６１０を用いて、一連の状態をパラメータモジュール６１２に提供してもよい。ステップ５１２において、コントローラ６０２のモジュール６１２は、状態を関連パラメータにマッピングすることによって、受信された各状態の関連パラメータを決定してもよい。例えば、マッピングは、パラメータが信号の周期である表２に従って行われてもよい。パラメータモジュール６１２は、次に、一連のパラメータ値をコントローラ６０２の関数発生器６１６に提供してもよい。任意選択的に、コントローラ６０２は、例えばローパスフィルタでもよい平滑フィルタ６１４を含んでもよい。ここでは、パラメータモジュール６１２は、一連のパラメータ値を平滑フィルタ６１４に提供することができ、平滑フィルタ６１４は、モジュール６１２から受信されたパラメータ値に平滑フィルタパラメータを適用し、及び結果として得られた、フィルタリングされたパラメータを関数発生器６１６に提供する。その後、ステップ５０２において引き続き、関数発生器６１６は、基礎信号が、パラメータモジュール６１２又はフィルタ６１４からのパラメータ値を有するように、例えば正弦波信号等の基礎周期信号を変調することによって、制御信号を生成してもよい。

[0066] 任意選択的に、ステップ５１４において、コントローラ６０２は、環境状態の尺度を感知し、及び感知された尺度に基づいて基礎信号を更に調整することができる。例えば、コントローラ６０２は、少なくとも１つの環境状態の尺度を取得するように構成された外界センサ６０６を含んでもよい。この場合、コントローラ６０２は、１つ又は複数の環境状態の尺度に応じて、基礎信号の１つ又は複数のパラメータを更に調整することによって、各制御信号を動的に生成するように構成されてもよい。このような外界センサの使用は、結果として生じる照明効果のリアルさを更に向上させることができる。例えば、センサ６０６は、空気流、温度及び／又は動きを感知するように構成されてもよい。ここでは、センサ６０６は、空気流を感知するためのマイクロホン、温度を感知するための温度計、及び／又は動きを感知するための加速度計を含んでもよい。従って、キャンドルの炎のよりリアルな模擬を提供するために、システムによって出力される光は、感知された環境状態の尺度に適応させることができる。例えば、空気流／動きが、増加する又は比較的高い場合、制御信号の周期／振幅は、減少させることができ、一方、空気流／動きが、減少する又は比較的低い場合、制御信号の周期／振幅は、増加させることができる。同様に、温度が増加する又は比較的高い場合、制御信号の周期／振幅は、増加させることができ、及び温度が減少する又は比較的低い場合、制御信号の周期／振幅は、減少させることができる。

[0067] システムは、様々なやり方で、感知された１つ又は複数の環境状態に応じて、１つ又は複数の制御信号を変調することができる。例えば、任意選択的に、ステップ５１６において、コントローラ６０２は、感知された１つ又は複数の尺度を、関数発生器６１６によって生成された制御信号に直接適用することによって、発光素子の分離セットに対するそれぞれの制御信号の各々を直接変調してもよい。例えば、関数発生器６１６は、システムによって変調された信号パラメータに対して、感知された尺度を増倍率として適用してもよい。より好ましくは、任意選択的ステップ５１８において、コントローラ６０２は、平滑フィルタ６１４のフィルタパラメータを調整してもよい。例えば、フィルタパラメータモジュール６２０は、センサ６０６によって出力されたセンサ値を適切に正規化して、関連フィルタパラメータを決定してもよい。ここでは、フィルタパラメータモジュール６２０は、センサ出力を適切に正規化し、それによってフィルタ６１４がパラメータモジュール６１２から受信された一連のパラメータ値を平滑化するフィルタ係数としてセンサ出力を適用することができる。関数発生器６１６は、次に、上記の通り、信号がフィルタ６１４によって提供されたパラメータ値を有するように、基礎信号を変調することによって制御信号を生成してもよい。

[0068] ステップ５１６又は５１８よりも好ましくは、任意選択的ステップ５２０において、コントローラ６０２は、１つ又は複数の感知された尺度に応じて、遷移確率行列Ａの１つ又は複数の確率値を調整してもよい。例えば、それに関してセンサが１つ又は複数の環境尺度を取得する１つ又は複数のランダム変数／１つ又は複数の信号パラメータのある現在の状態に関して、コントローラ６０２は、センサ値／尺度が、低い又は値／尺度の閾値よりも低い場合には、後続の時間間隔の間、パラメータが現在の状態を維持する確率を増加させることができる。例えば、空気流／温度／動作の尺度が、低い又は第１の閾値を下回る場合には、コントローラ６０２は、パラメータが現在の状態を維持する確率を増加させることができる。更に、コントローラ６０２は、センサ値／尺度が、高い又は値／尺度の第２の閾値（第１の閾値とは異なり得る）よりも大きい場合には、後続の時間間隔の間、パラメータが異なる状態に遷移する確率を増加させることができる。例えば、空気流／温度／動作の尺度が、高い又は閾値を超える場合には、コントローラ６０２は、パラメータが別の状態に遷移する確率を増加させることができる。確率行列に対する調整は、調整が一時的であり、及び確率行列が、短い時間間隔の後に元の構成に戻るように行われてもよい。代替的又は追加的に、確率行列モジュール６１８は、各時間間隔において、調整された遷移確率行列をマルコフ連鎖モジュール６１０に提供してもよい。従って、調整された確率行列を用いることによって、マルコフ連鎖６１０は、上述の通り、一連の状態を提供することができる。その後、ステップ５０２において引き続き、関数発生器６１６は、基礎信号が、感知された１つ又は複数の環境尺度に応じて調整された、パラメータモジュール６１２又はフィルタ６１４から受信されたパラメータ値を有するように、基礎周期信号を変調することによって制御信号を生成してもよい。

[0069] 上記の通り、コントローラ６０２は、システム内の各発光素子の分離セットに対してそれぞれの制御信号を生成するステップ５０２を行うことができる。例えば、コントローラ６０２が、配列１５０に対して方法５００を行う場合、コントローラ６０２は、３つの独立した同時スレッドとして、ステップ５０２及びそれのコンポーネントステップを行い、セット１６０用に第１の制御信号、セット１７０用に第２の制御信号、及びセット１８０用に第３の制御信号を生成し、制御信号の各々は、その他の制御信号の各々から完全に独立している。コントローラ６０２は、配列１００に対しても、ステップ５０２及びそれのコンポーネントステップを行うことができ、コントローラ６０２は、セット１２０用に第１の制御信号、セット１３０用に第２の制御信号、及びセット１４０用に第３の制御信号を独立して生成する。勿論、方法５００は、どのような数の分離セットに対しても、対応する制御信号を生成するように行うことができる。従って、変調パラメータが周期である場合、何れの分離セットに関するそれぞれの制御信号の周期も、分離セットの何れの他のセットのそれぞれの制御信号の周期に対しても独立した変数である。例えば、セット１２０の周期は、セット１２０の周期の値の変更が、セット１３０の周期の値を変更しない、及び逆の場合も同じであるので、セット１３０の周期に対して独立した変数である。

[0070] ステップ５２２において、各発光素子の分離セットに対して、システムは、セット内の各発光素子に対して、発光信号を生成してもよい。ここでは、発光信号は、コントローラ６０２及び／又は発光素子６０８_１〜６０８_ｎによって生成することができる。上記の通り、発光素子６０８_１〜６０８_ｎは、ある発光素子の分離セット内の発光素子でもよい。ステップ５２２を実施するために、システムは、ブロック５２４において、配列の発光素子の分離セットの所与のセットに対する制御信号の複数の位相を生成してもよい。例えば、配列１００におけるセット１２０用の第１の制御信号の場合、関数発生器６１６は、各発光信号が第１の制御信号の異なる位相シフト形態であるように、発光信号を形成してもよい。例えば、関数発生器６１６は、発光素子６０８_１に対して位相φ_１分だけ制御信号をシフトさせることによって第１の発光信号を形成し、発光素子６０８_２に対して位相φ_２分だけ制御信号をシフトさせることによって第２の発光信号を形成し、…及び発光素子６０８_ｎに対して位相φ_ｎ分だけ制御信号をシフトさせることによってｎ番目の発光信号を形成することができ、各位相は、その他の位相の何れとも異なる。コントローラ６０２は、他の分離セットの各々に対して、対応するセットのそれぞれの制御信号を用いて、同じやり方で発光信号を形成することができる。代替的に、発光素子６０８_１〜６０８_ｎの各々は、それのセットに対する制御信号を受信し、並びにそれ自体のそれぞれの位相を制御信号に付与し、及びそれによってそれ自体の発光信号を生成することができる。例えば、発光素子６０８_１は、位相φ_１分だけ制御信号を位相シフトさせることによって第１の発光信号を形成することができ、発光素子６０８_２は、位相φ_２分だけ制御信号を位相シフトさせることによって第２の発光信号を形成することができる等である。同様に、他の分離セットの各々の発光素子は、それら自体のそれぞれの発光信号を、それのセットに対するそれぞれの制御信号を用いて、同じやり方で形成することができる。ここでは、１つ又は複数の制御パラメータが、例えば信号の周期である場合には、ある分離セットのある発光信号の周期は、このセットのある発光信号の周期の値の変更が、このセットの別の発光信号の周期の値を変更するので、この分離セットのその他の発光信号の周期に対して従属した変数である。これは、本実施形態では、発光信号が、そのセットに対する制御信号の位相シフト形態であるからである。位相φ_１〜φ_ｎの何れか１つは、本明細書に記載される実施形態において、ゼロ度でもよいことに留意されたい。

[0071] ステップ５２６において、発光素子は、それらの対応するセットのそれぞれの制御信号に基づいた、それらの発光信号に従って、それらの放射光の強度を制御／調整してもよい。従って、発光素子は、それらの対応するセットのそれぞれの制御信号に従って、それらの放射光の強度を制御／調整することもできる。例えば、ある発光素子によって放射される光の強度は、その素子のそれぞれの発光信号の振幅に比例してもよい。ここでは、発光素子６０８_１は、位相φ_１分だけシフトされた、対応する分離セットの位相シフト制御信号である第１の発光信号に応じて、それの放射光の強度を調整することができ、発光素子６０８_２は、位相φ_２分だけシフトされた、対応する分離セットの位相シフト制御信号である第２の発光信号に応じて、それの放射光の強度を調整することができる等である。同様に、他の分離セットの各々の発光素子が、それらのそれぞれの発光信号を用いて同じやり方で、それら自体のそれぞれの発光強度を調整することができる。従って、所与のセットの発光素子の各々の対応する強度は、それを用いて当該セットの少なくとも１つの他の発光素子の対応する強度が調整されるそれぞれの制御信号の位相とは異なるそれぞれの制御信号の位相を用いて調整することができる。好ましくは、上記の通り、所与のセットの発光素子に付与される位相の全てが異なる。

[0072] ある例示的実施形態によれば、配列における１つ又は複数の分離セットの何れの発光信号も、セットによって放射される光の全強度が本質的に一定であるように構成される。例えば、ある発光素子セットの制御信号に付与される位相シフトは、セットによって放射される光の全強度を維持するように構成されてもよい。例えば、所与のセット内に２つの発光素子を備えた正弦波制御信号の場合、位相は、第１の発光信号に対してゼロ度となり、及び第２の発光信号に対してπ度となるように選択されてもよい。一般に、セット内にｎ個の発光素子を備えた正弦波制御信号の場合、位相は、２π／ｎの整数の倍数となるように選択されてもよい。上記の通り、このようにして全光束／強度を維持することは、例えば、照明システムが、シャンデリア等において、主要照明源として使用される場合に重要である。主要光源において変動する全光束は、これらの状況下ではユーザが物体に焦点を合わせる又は読むことが難しいので、多くの場合、煩わしいと知覚されることから、全光束を維持することが望ましい。

[0073] 上記の様々な幾何学的配列で発光素子の分離セットを用いることは、キャンドルの炎を正確に模倣する照明システムの能力を向上させる。分離セットの発光素子の散在及び上記の分離セットと共に独立した制御信号を使用することは、炎をリアルに模すると同時に、システムが全光束を維持することを可能にしながら、照明効果をランダム化する。揺らめきの模擬は、上記のような様々なライトガイド、並びにカラー発光素子及び配列の使用によって、更に向上させることができる。

[0074] 幾つかの発明実施形態を本明細書に説明し例示したが、当業者であれば、本明細書にて説明した機能を実行するための、並びに／又は、本明細書にて説明した結果及び／若しくは１つ以上の利点を得るための様々な他の手段及び／若しくは構造体を容易に想到できよう。また、このような変更及び／又は改良の各々は、本明細書に説明される発明実施形態の範囲内であるとみなす。より一般的には、当業者であれば、本明細書にて説明されるすべてのパラメータ、寸法、材料、及び構成は例示のためであり、実際のパラメータ、寸法、材料、及び／又は構成は、発明教示内容が用いられる１つ以上の特定用途に依存することを容易に理解できよう。当業者であれば、本明細書にて説明した特定の発明実施形態の多くの等価物を、単に所定の実験を用いて認識又は確認できよう。例えば、分離セットを行う代わりに、方法５００及びシステム６００は、システム内の各発光素子に対してランダム制御信号を形成するように行うことができる。例えば、ステップ５０２は、各発光素子が異なる独立した制御信号で制御されるように、各発光素子に対して独立して行われる。この場合、ステップ５２２は、発光素子がそれらの個別の制御信号に基づいてそれらのそれぞれの強度を制御できるので、行われる必要はない。したがって、上記実施形態は、ほんの一例として提示されたものであり、添付の請求項及びその等価物の範囲内であり、発明実施形態は、具体的に説明された又はクレームされた以外に実施可能であることを理解されるべきである。本開示の発明実施形態は、本明細書にて説明される個々の特徴、システム、品物、材料、キット、及び／又は方法に関する。さらに、２つ以上のこのような特徴、システム、品物、材料、キット、及び／又は方法の任意の組み合わせも、当該特徴、システム、品物、材料、キット、及び／又は方法が相互に矛盾していなければ、本開示の本発明の範囲内に含まれる。

[0075] 本明細書にて定義されかつ用いられた定義はすべて、辞書の定義、参照することにより組み込まれた文献における定義、及び／又は、定義された用語の通常の意味に優先されて理解されるべきである。

[0076] 本明細書及び特許請求の範囲にて使用される「ａ」及び「ａｎ」の不定冠詞は、特に明記されない限り、「少なくとも１つ」を意味するものと理解されるべきである。

[0077] 本明細書及び特許請求の範囲にて使用される「及び／又は」との表現は、等位結合された要素の「いずれか又は両方」を意味すると理解すべきである。すなわち、要素は、ある場合は接続的に存在し、その他の場合は離接的に存在する。「及び／又は」を用いて列挙される複数の要素も同様に解釈されるべきであり、すなわち、要素のうちの「１つ以上」が等位結合される。「及び／又は」節によって具体的に特定された要素以外の他の要素も、それが具体的に特定された要素に関連していても関連していなくても、任意選択的に存在してよい。したがって、非限定的な例として、「Ａ及び／又はＢ」との参照は、「含む」といった非制限的言語と共に用いられた場合、一実施形態では、Ａのみ（任意選択的にＢ以外の要素を含む）を指し、別の実施形態では、Ｂのみ（任意選択的にＡ以外の要素を含む）を指し、さらに別の実施形態では、Ａ及びＢの両方（任意選択的にその他の要素を含む）を指す。

[0078] 本明細書及び特許請求の範囲に用いられるように、「又は」は、上に定義したような「及び／又は」と同じ意味を有すると理解すべきである。例えば、リストにおけるアイテムを分ける場合、「又は」、又は、「及び／又は」は包括的と解釈される。すなわち、多数の要素又は要素のリストのうちの少なくとも１つを含むが、２つ以上の要素も含み、また、任意選択的に、リストにないアイテムを含むと解釈される。「〜のうちの１つのみ」又は「ちょうど１つの」といった反対を明らかに示す用語、又は、特許請求の範囲に用いられる場合は、「〜からなる」という用語だけが、多数の要素又は要素のリストのうちのまさに１つの要素が含まれることを指す。一般的に、本明細書にて使用される「又は」との用語は、「いずれか」、「〜のうちの１つの」、「〜のうちの１つのみ」、又は「〜のうちのちょうど１つのみ」といった排他的な用語が先行する場合にのみ、排他的な代替（すなわち「一方又は他方であるが、両方ではない」）を示すと解釈される。「本質的に〜からなる」は、特許請求の範囲に用いられる場合、特許法の分野にて用いられる通常の意味を有する。

[0079] 本明細書及び特許請求の範囲に用いられるように、１つ以上の要素を含むリストを参照した際の「少なくとも１つ」との表現は、要素のリストにおける任意の１つ以上の要素から選択された少なくとも１つの要素を意味すると理解すべきであるが、要素のリストに具体的に列挙された各要素の少なくとも１つを必ずしも含むわけではなく、要素のリストにおける要素の任意の組み合わせを排除するものではない。この定義は、「少なくとも１つの」との表現が指す要素のリストの中で具体的に特定された要素以外の要素が、それが具体的に特定された要素に関係していても関連していなくても、任意選択的に存在してもよいことを可能にする。したがって、非限定的な例として、「Ａ及びＢの少なくとも１つ」（又は、同等に「Ａ又はＢの少なくとも１つ」、又は、同等に「Ａ及び／又はＢの少なくとも１つ」）は、一実施形態では、少なくとも１つのＡ（任意選択的に２つ以上のＡを含む）であって、Ｂがない（任意選択的にＢ以外の要素を含む）ことを指し、別の実施形態では、少なくとも１つのＢ（任意選択的に２つ以上のＢを含む）であって、Ａがない（任意選択的にＡ以外の要素を含む）ことを指し、さらに別の実施形態では、少なくとも１つのＡ（任意選択的に２つ以上のＡを含む）と、少なくとも１つのＢ（任意選択的に２つ以上のＢを含む）を指す（任意選択的に他の要素を含む）。

[0080] さらに、特に明記されない限り、本明細書に記載された２つ以上のステップ又は動作を含むどの方法においても、当該方法のステップ又は動作の順番は、記載された方法のステップ又は動作の順序に必ずしも限定されないことを理解すべきである。

[0081] 特許請求の範囲においても上記明細書においても、「備える」、「含む」、「担持する」、「有する」、「含有する」、「関与する」、「保持する」、「〜から構成される」等といったあらゆる移行句は、非制限的、すなわち、含むがそれに限定されないことを意味すると理解すべきである。米国特許庁特許審査手続便覧の第２１１１．０３項に記載される通り、「〜からなる」及び「本質的に〜からなる」といった移行句のみが、制限又は半制限移行句である。

Claims (12)

1. 複数の発光素子の分離セットと、
   複数の制御信号を動的に生成するコントローラと、
   を含む、炎を模する発光システムであって、
   前記発光素子の分離セットの所与のセットの発光素子は、前記複数の制御信号のうちのそれぞれの制御信号に従って、放射光の対応する強度を調整し、
   前記それぞれの制御信号の少なくとも１つのパラメータは、前記分離セットの別のセットの発光素子が別の制御信号でそれぞれの放射光強度を調整する当該別の制御信号の少なくとも１つのパラメータに対して独立した変数であり、
   前記所与のセット内の前記発光素子は、複数の発光信号の各発光信号の少なくとも１つのパラメータが、前記複数の発光信号の他の各々の発光信号の少なくとも１つのパラメータに対して従属した変数であるように、前記それぞれの制御信号に基づいた前記複数の発光信号に従って、前記放射光の前記対応する強度を調整する、
   発光システム。
2. 前記所与のセットの前記発光素子の各々の前記対応する強度は、前記所与のセットの少なくとも１つの他の発光素子の前記対応する強度を調整する前記それぞれの制御信号の位相とは異なる、前記制御信号の位相を用いて調整され、前記位相の各々は、前記所与のセットによって放射される光の全強度が本質的に一定であるように設定される、請求項１に記載の発光システム。
3. 前記コントローラは、基礎信号の少なくとも１つのパラメータを調整することによって、前記制御信号の各々を動的に生成し、前記少なくとも１つのパラメータの一連の値を決定するためにランダム過程が用いられる、請求項１に記載の発光システム。
4. 前記コントローラは、少なくとも１つの環境状態の尺度を取得するセンサを更に含み、前記コントローラは、前記少なくとも１つの環境状態の前記尺度に応じて、前記基礎信号の前記少なくとも１つのパラメータを更に調整することによって、前記制御信号の各々を動的に生成する、請求項３に記載の発光システム。
5. 前記分離セットの発光素子は、前記所与のセット以外の分離セットの各々からの少なくとも１つの発光素子が、前記所与のセットの少なくとも２つの発光素子の間に配置されるように空間的に分布される、請求項１に記載の発光システム。
6. 発光システムを用いて炎を模する方法であって、
   それぞれ複数の発光素子の分離セットに対して複数の制御信号を生成するステップと、複数の分離セットの各セットにおいて、前記セットの発光素子の強度を、前記複数の制御信号のそれぞれの制御信号に従って調整するステップと、を含み、
   前記セットの何れのセットに対する前記それぞれの制御信号の少なくとも１つのパラメータも、前記分離セットの何れの他のセットに対する前記それぞれの制御信号の前記少なくとも１つのパラメータに対しても独立した変数であり、
   前記複数の分離セットの各対応するセット内の発光素子の各々に対して、前記対応するセットの各発光信号の少なくとも１つのパラメータが、前記対応するセットの他の各発光信号の少なくとも１つのパラメータに対して従属した変数であるように、前記対応するセットのそれぞれの制御信号に基づいたそれぞれの発光信号を生成するステップを含み、前記調整するステップは、前記それぞれの発光素子の前記発光信号に従って、前記対応するセットの各前記それぞれの発光素子の強度を調整するステップを更に含む、方法。
7. 前記調整するステップは、前記複数の分離セットの各対応するセットにおいて、前記セットの何れの発光素子に付与される位相も、前記対応するセットの何れの他の発光素子に付与される位相とも異なるように、前記それぞれの制御信号の複数の位相を前記対応するセットの発光素子に付与するステップを更に含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記付与するステップは、前記対応するセットによって放射される光の全強度が本質的に一定であるように行われる、請求項７に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つのパラメータは、周期、振幅及び／又は直流オフセットである、請求項６に記載の方法。
10. 前記生成するステップは、前記複数の制御信号のうちの制御信号の各々に対して、基礎信号の少なくとも１つのパラメータを変調するステップを含み、前記生成するステップは、前記複数の制御信号のうちの前記制御信号の各々に対して、ランダム過程に従って一連の状態を決定することによって前記少なくとも１つのパラメータの一連の値を決定するステップを更に含む、請求項６に記載の方法。
11. 前記生成するステップは、少なくとも１つの環境状態の尺度を感知するステップと、前記複数の制御信号の内の前記制御信号の各々に対して、前記少なくとも１つの環境状態の前記尺度に応じて前記基礎信号の少なくとも１つのパラメータを更に調整するステップと、を含み、前記感知するステップは空気流、温度及び／又は動きを感知するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記更に調整するステップは、前記尺度に応じて一連の値をフィルタリングするローパスフィルタのフィルタパラメータを調整するステップを含む、請求項１１に記載の方法。

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