(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合光を生成するためにフォワード電流によって駆動される１つ以上の発光要素を制御する方法であって、
ａ）前記混合光を表わすセンサデータを取得するステップと、
ｂ）所望な混合光を表わす設定点データを供給するステップと、
ｃ）前記センサデータを所定の色座標系の座標で表わされる第１データへ変換するステップと、
ｄ）前記設定点データを前記所定の色座標系の座標で表わされる第２データへ変換するステップと、
ｅ）前記第１及び第２データを比較して、前記第１及び第２データ間の差を決定するステップと、
ｆ）前記第１及び第２データ間の差を減少させるために、前記第１及び第２データ間の差に応答して前記フォワード電流を調整するステップと、
を有し、
更に、前記差の絶対値が所定のしきい値より下に下がるまで、ステップａ）からｆ）を繰り返すステップを有し、
前記センサデータが１つ以上の光学センサによって提供され、各光学センサは、対応する光学センサの所定の動作条件での応答性を提供し、各応答性は、前記所定の色座標系の１つの基礎関数を規定し、
前記ステップｃ）におけるセンサデータの第１データへの変換は、１つ以上の温度センサにより提供される前記光学センサの温度に関する情報、及び／又は、前記発光要素のフォワード電圧を感知する１つ以上の電圧センサによって提供される信号、に依存する、
方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記所定の色座標系が、CIExyY色度座標系に対応する、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記所定の色座標系が、CIEu'v'Y色度座標系に対応する、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記センサデータが、１つ以上の応答関数の重み付け平均を表わす情報を含む、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記設定点データが、ユーザインターフェイスを介して提供される、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記混合光の強度の線形的変化が、前記所定の色座標系で表わされる場合に、前記混合光のほぼ線形の知覚される強度変化に対応する、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記センサデータが、所定の数のセンサによって提供され、前記所定の数が、前記１つ以上の発光要素の異なる名目の色の数に対応する、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記センサデータを変換するステップが、第１の線形変換を実行するステップを含む、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記設定点データを変換するステップが、第２の線形変換を実行するステップを含む、方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法であって、フィードバック制御システムにおいて使用する、方法。
【請求項１１】
混合光を生成するためにフォワード電流によって駆動される１つ以上の発光要素（発光要素）を制御するシステムであって、
ａ）前記混合光を表わすセンサデータを取得する１つ以上の光学センサと、
ｂ）所望な混合光を表わす設定点データを供給するユーザインターフェイスと、
ｃ）前記センサデータを所定の色座標系の座標で表わされる第１データへ変換し、更に、前記設定点データを前記所定の色座標系の座標で表わされる第２データへ変換し、更に、前記第１及び第２データを比較して、前記第１及び第２データ間の差を決定し、更に、前記第１及び第２データ間の差に応答して前記フォワード電流を調整する、制御器と、
を含み、
前記制御器が、前記差の絶対値が所定のしきい値より下に下がるまで、前記第１及び第２データ間の差を減少させるように構成され、
前記１つ以上の光学センサのそれぞれが、所定の動作条件での応答性を提供し、各応答性は、前記所定の色座標系の１つの基礎関数を規定し、
前記ｃ）におけるセンサデータの第１データへの変換は、１つ以上の温度センサにより提供される前記光学センサの温度に関する情報、及び／又は、前記発光要素のフォワード電圧を感知する１つ以上の電圧センサによって提供される信号、に依存する、
システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムであって、前記所定の色座標系が、CIExyY色度座標系に対応する、システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載のシステムであって、前記所定の色座標系が、CIEu'v'Y色度座標系に対応する、システム。
【請求項１４】
請求項１１に記載のシステムであって、前記センサデータが、１つ以上の応答関数の重み付け平均を表わす情報を含む、システム。
【請求項１５】
請求項１１に記載のシステムであって、前記混合光の強度の線形的変化が、前記所定の色座標系で表わされる場合に、前記混合光のほぼ線形の知覚される強度変化に対応する、システム。
【請求項１６】
請求項１１に記載のシステムであって、前記センサデータが、所定の数のセンサによって提供され、前記所定の数が、前記１つ以上の発光要素の異なる名目の色の数に対応する、システム。
【請求項１７】
請求項１１に記載のシステムであって、前記センサデータを変換するステップが、第１の線形変換を実行するステップを含む、システム。
【請求項１８】
請求項１１に記載のシステムであって、前記設定点データを変換するステップが、第２の線形変換を実行するステップを含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明の分野に関し、特に、光源によって放射される光の色及び強度の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソリッドステート半導体及び有機発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光装置の輝度光束の開発及び改善における進歩は、これらの装置を、建築用、エンターテイメント用、及び道路用照明を含む一般照明応用例における使用に関して適するものにしてきた。発光ダイオードは、白熱灯、蛍光灯、及び高輝度放電灯などの光源に対して益々競争力を増してきている。
【０００３】
ソリッドステート照明における課題のうちの一つは、例えば、青色及び黄色、又は赤色、緑色及び青色のＬＥＤなどの複数の色によって放射される混合光の強度及び色度を設定及び維持し得るシステム及び／又は方法を設計することである。このことは、ＬＥＤによって放射される光がＬＥＤへ供給される電流以外に動作条件に依存して変化し得るので、困難であり得る。従来的には、この依存性を是正し得るシステムは、１つ以上の光学センサによって提供される信号に基づき光学的フィードバックを用いる。このセンサは、放射光の一部を感知し、感知された光の色度及び強度を決定するのに使用され得る。そして、色度及び強度に関する情報は、ＬＥＤの駆動電流を適宜調整するのに使用され得る。しかし、効果的なフィードバック制御を可能にするために、複数の効果が対処されなければならない。例えば、第１に、既知の費用効果的なＲＧＢ色センサのスペクトル応答性は、実用目的に関して、人間の目のスペクトル応答性を十分に詳しく再現しない。第２に、ＬＥＤのスペクトルパワー分布（ＳＰＤ）は、ＬＥＤ動作温度とともに変化し得る。    
【０００４】
例えば、図１は、ＣＩＥ色一致関数
0005554992.tif 000002
によって表わされる標準的な人である観察者の正規化されたスペクトル応答性を、一般的に商業的に入手可能なＲＧＢ色センサの応答性とともに例証する。センサ特性が標準的な人である観察者の特性に厳密に一致しないことは明らかに確認され得る。スペクトルの不一致は、例示されるものよりも小さいものでも、フィードバック制御の多色ＬＥＤ型システムにおいて不所望な光効果を生じさせ得る。
【０００５】
当業分野においてよく知られるように、Φ(λ)によって記されるＳＰＤは、対応する色一致関数を用いて重み付けされたＳＰＤの平均を決定することによって、対応するＣＩＥ三刺激値へ変換され得る。このことは、上述のＣＩＥ色一致関数に関して以下の数式で表わされ得る。
【数１】
0005554992.tif 000003
【０００６】
不十分な精度の応答性を用いてＲＧＢ色センサによって供給される信号に基づき決定されるこのような三刺激値は、ＣＩＥ三刺激値の実用的に有用な指示を提供し得ない。よく知られるように、他の色一致関数も、対応する色空間における対応する刺激値を決定するのに使用され得る。
【０００７】
米国特許第6,507,159号に例示されるような知られる対処法は、特定の手法でフィードバック及び参照の両方の三刺激値を追跡するＲＧＢのＬＥＤに基づく照明器具を制御する方法及びシステムを開示する。ＬＥＤ照明器具を駆動させるフォワード電流は、フィードバック三刺激値と参照三刺激値との間の比較に基づき、比較値が２つの間で何の差も生じさせなくなるまで、調整される。三刺激値は、特定のフィルタセンサの組み合わせを用いて決定される。しかし、温度制御された実験室条件の下であっても、ＣＩＥ色一致関数を正確に再現するためにフィルタ及びセンサを一致させることは、複雑である。したがって、「G.P.Eppeldauer,  "A  Reference  Tristimulus  Colorimeter,"  Proceedings  of  the  Ninth  Congress  of  the  International  Color  Association  of  the  Optical  Engineering  Society,  SPIE  4421,  pp749-752,  (2002),  Bellingham,  WA,  USA」において説明される有用なフィルタセンサの組み合わせは高価であり得る。更に、ＣＩＥ三刺激値のみに基づくフィードバック制御は、強度から色度（すなわち色）を分離せず、したがって、多数の不所望な色度変動を抑制するのに効果的でないかもしれない。
【０００８】
B.T.Barnesは、「"A  Four-Filter  Photoelectric  Colorimeter,"  Journal  of  the  Optical  Society  of  America  29,  (10),  pp  448-452,  (1939)」において、色一致関数
0005554992.tif 000004
を波長範囲によって
0005554992.tif 000005
及び
0005554992.tif 000006
へ分割する方法、及び、このことがいかにＲＧＢセンサに関するスペクトル応答性要件を簡素化するかを説明している。Barnesは、
【数２】
0005554992.tif 000007
を規定し、ここで、l及びsは、長波長領域及び短波長領域を表わす。実験室品質の器具以外に関して、従来技術において、
0005554992.tif 000008
及び
0005554992.tif 000009
スペクトル応答性の両方を表わすために青色フィルタ検出器対応答の適切なスケールのものを使用することが通常の慣行である。しかし、この対処法は、動作時において、ＲＧＢセンサスペクトル応答性の不一致の不所望な効果を軽減させる方法を対処していない。
【０００９】
B.A.Wandell及びJ.E.Farrellは、「"Water  into  Wine:  Converting  Scanner  RGB  to  Tristimulus  XYZ"  Device-Independent  Color  Imaging  and  Imaging  Systems  Integration,  Proc.  SPIE  1909,  pp  92-101,  (1993)」において、ＲＧＢセンサデータを、較正ステップにおいて、最小二乗法から事前決定され得る変換行列を用いることによって、ＸＹＺ三刺激値へ変換する方法を説明する。較正ステップは、理想的なＣＩＥ色一致センサからのデータを活用し、非理想的なＲＧＢセンサからの較正データはセンサ毎の一群のＳＰＤの測定から得られる。しかし、Wandellは、リアルタイムフィードバック装置を用いた最小二乗法の使用、又は光源制御へのその適用を教示しない。変換は、画像の各画素の測定ＲＧＢ色センサデータへのみ適用される。
【００１０】
G.D.Finlayson及びM.S.Drewは、「"Constrained  Least-Squares  Regression  in  Color  Spaces,"  Journal  of  Electronic  Imaging  6,  (4),  pp  484-493,  (1997)」において、同一の制限を被る、上述のWandellらによる対処法に類似する方法を説明する。
【００１１】
図２は、２つの異なる動作温度で、しかしそれ以外は同一の静的動作条件で、ＲＧＢのＬＥＤモジュールによって放射される光のＳＰＤの例を示す。環境温度は、１つは25℃及びもう１つは75℃である。異なる動作温度の効果に加えて、異なる色ＬＥＤにおける異なるＬＥＤ駆動電流は、電力損失の異なる比率、そして結果として、異なるＬＥＤジャンクション温度を生じさせ得る。このことは、ＳＰＤを比較する場合に、異なるピーク波長がシフトし、そして異なるＳＰＤが異なって広がり、これにより、混合光の色度が各ＬＥＤの駆動電流及び動作温度に依存して非線形に変化することを生じさせ得ることを明らかにし得る。加えて、異なる色のＬＥＤ間の温度結合は、ＬＥＤジャンクション温度間の相互依存性を生じさせ得る。結果として、色追加性のよく知られるグラスマン(Grassman)の法則は、ＬＥＤ及び生成光を感知するために用いられるいずれかの光学センサの半分及びクロスの熱効果の考慮をすることなく、混合光の色の正確な記述を提供し得ない。したがって、照明器具フィードバック制御システムは、異なる感知性を有するＲＧＢセンサが同一のＳＰＤの光に異なった固有の応答を適用するという問題を含む多数の効果を被り得る。上述の色付ＬＥＤのＳＰＤにおける変化は、ＲＧＢセンサの応答における変動も生じさせ得る。したがって、ＳＰＤの変動に応答したＲＧＢセンサ信号の変動も固有であり得る。更に、理想的なセンサを近似するＲＧＢセンサは、同一のＳＰＤに応答して、理想的なセンサと比較されて、異なる信号を提供し得る。更に、ＲＧＢセンサの応答性は、その温度によっても変動し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、照明器具によって生成される光を効果的に制御し得る照明器具制御器システム及び方法に関する必要性が存在する。
【００１３】
この背景情報は、出願人によって、本発明に関連し得る情報を開示するために提供されている。上述の情報のいかなるものも本発明に対して先行技術を構成するということの何の承認も必ずしも意図されておらず、且つそう解釈されるべきでない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的は、照明制御システム及び方法を提供することである。本発明の一つの態様に従うと、混合光を生成するためにフォワード電流によって駆動される１つ以上の発光要素（発光要素）を制御する方法が提供される。当該方法は、前記混合光を表わすセンサデータを取得するステップと、所望な混合光を表わす設定点データを供給するステップと、前記センサデータを所定の色座標系の座標で表わされる第１データへ変換するステップと、前記設定点データを前記所定の色座標系の座標で表わされる第２データへ変換するステップと、前記第１及び第２データを比較して、前記第１及び第２データ間の差を決定するステップと、前記第１及び第２データ間の差を減少させるために、前記第１及び第２データ間の差に応答して前記フォワード電流を調整するステップと、を有する。
【００１５】
本発明の別の態様に従うと、混合光を生成するためにフォワード電流によって駆動される１つ以上の発光要素（発光要素）を制御するシステムが提供される。当該システムは、前記混合光を表わすセンサデータを取得する１つ以上の光学センサと、所望な混合光を表わす設定点データを供給するユーザインターフェイスと、前記センサデータを所定の色座標系の座標で表わされる第１データへ変換し、更に、前記設定点データを前記所定の色座標系の座標で表わされる第２データへ変換し、更に、前記第１及び第２データを比較して、前記第１及び第２データ間の差を決定し、更に、前記第１及び第２データ間の差を減少させるために、前記第１及び第２データ間の差に応答して前記フォワード電流を調整する、制御器と、を含み、前記制御器が、前記差の絶対値が所定のしきい値より下に下がるまで、前記第１及び第２データ間の差を減少させるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、ＣＩＥ色一致関数によって表わされる標準的な人である観察者の正規化されたスペクトル応答性、及び一般的に商業的に入手可能なＲＧＢ色センサの一群の応答性を示す。
【図２】図２は、25℃及び75℃の環境温度で動作された、ＲＧＢのＬＥＤモジュールに関する２つのＳＰＤの例を示す。
【図３】図３は、本発明に従う発光要素ベースの照明器具に関するフィードバック及び制御システムのアーキテクチャを示す。
【図４】図４は、本発明に従うＲＧＢ色空間の再帰的三角分割の例を示す。
【図５】図５は、本発明の実施例に従う例示的な発光要素動作温度補償方法のブロック図を示す。
【図６】図６は、本発明の実施例に従う例示的な白色モード変換に関する例示的な処理のブロック図を示す。
【図７】図７は、本発明の実施例に従う色度モード変換に関する例示的な色域マッピング処理のブロック図を示す。
【図８】図８は、本発明の実施例に従う例示的な共通変換方法に関するブロック図を示す。
【図９】図９は、本発明の実施例に従うＰＩ制御スキームを用いるフィードバック及び制御システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
定義
「発光要素」（発光要素）という用語は、両端に電位差を印加する又は電流を通すことなどによって活性化される場合に、例えば可視光領域、赤外線及び／又は紫外線領域などの電気磁気的スペクトルの領域又は領域の組み合わせにおいて放射物を発する装置である。したがって、発光要素は、単色、疑似単色、多色、又は広帯域スペクトル放射の特性を有し得る。発光要素の例は、当業者によって直ちに理解され得るように、半導体、有機若しくはポリマ／重合体発光ダイオード、光学的励起蛍光体被膜の発光ダイオード、光学的励起ナノ結晶発光ダイオード、又は他の類似の装置を含む。更に、発光要素という用語は、例えばＬＥＤダイなどの放射物を発する特定の装置を規定するように使用され、且つ、放射を発する特定の装置及び１つ又は複数の当該特定の装置が配置される筐体又はパッケージとの組み合わせを規定するようにも等しく使用され得る。
【００１８】
本文書で使用されるように、「おおよそ(about)」という用語は、定格値から+/-10%の変動を参照する。このような変動は、具体的に参照されるか否かに関わらず、本文書において提供されるいかなる値にも常に含まれることを理解されるべきである。
【００１９】
別段規定されない場合、本文書で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
【００２０】
本発明は、照明器具において１つ以上の発光要素へ供給される電流を制御するフィードバック及び制御システムを提供する。フィードバック及び制御システムは、発光要素によって発される光の一部を感知する光学センサと、ユーザ及び温度センサシステムとの情報交換用のユーザインターフェイスとを組み込み得る。温度センサシステムは、発光要素の温度を監視する発光要素ジャンクション温度センサシステム、及び、任意選択的に、光学センサの温度を監視するセンサ温度システムを更に有し得る。
【００２１】
本発明に従うと、フィードバック及び制御システムは、これらによって使用される特定の信号が、選択される所定の所望な色空間の座標における光の色及び強度と相関するように、構成され得る。相関性の程度は、直接的に線形比例であり得る。これらの信号は、システムの入力及び出力信号、並びに所定の所望な色空間への変換によりこれらの信号から導出される信号を含み得る。これらの信号は、システムの設定点を示す信号を含み得る。システムの設定点は、システムの所望な出力を記述し、動作時においてユーザによって変更され得、これにより、２つの所望な状態間でのトランジションをトリガし得る。システムは、多数の一般的な所定の手法でのトランジションを実行するように構成され得る。
【００２２】
フィードバック制御に関して、出力及び設定点信号は、２つの間の差を決定する目的で比較され得る。差は、通常、設定点からの出力の偏差として考慮される。各差は、この場合、照明器具の対応する瞬間的な出力及び所望な出力間の差を低減するのに必要とされる、発光要素の群毎の対応する電気駆動電流への変更を決定するのに使用される。したがって、設定信号若しくはセンサ信号又は両方において符号化される情報は、これらが比較され得る前に、共通色空間において利用可能である必要がある。したがって、信号のいずれか一つ又は両方は、選択された共通色空間へ変換される必要があり得る。本発明に従うと、共通色空間は、上述の所定の所望な色空間である。一般的に、制御器は、瞬間的な出力及び所望な出力の比較に応答して、発光要素への駆動電流を調整するように構成される。本発明の実施例に従うと、駆動電流は、瞬間的な出力を表わすフィードバックＲＧＢセンサデータと、所望な出力を記述する設定点ＲＧＢデータとの差を、差の絶対値が所望なしきい値より小さくなるまで、低減するように調整される。
【００２３】
本発明のある実施例に従うと、共通色空間は、光学センサの特定の所定の動作条件での、光学センサの応答性によって規定され得る。具体的には、応答性のそれぞれは、所定の所望な色空間を規定するために用いられる座標系の基礎関数として使用され得る。
上述の瞬間的な出力は、照明器具の発光要素によって放射される光が対応するセンサと相互作用していた時の出力を参照することを特記される。瞬間的な出力は、通常、後に処理され、遅延はフィードバックシステムの性質に依存する。知られるように、実際に処理される時のフィードバック信号の瞬間値は、通常、フィードバック及び制御システムによって処理されるまで、フィードバックシステムの一部分を通じて出力信号を伝播するのに掛かる時間に依存して、以前の出力に対応する。デジタル制御システムにおいて、追加的な遅延は、供給戻される出力信号のサンプルが間隔毎に又は特定の時間においてのみ取得され得るので、生じ得る。フィードバック及び制御システムにおける遅延は、処理されるまで記憶装置におけるサンプルされる信号からのデータを保持することからも生じ得る。
【００２４】
本発明のある実施例に従うと、フィードバック及び制御システムは、ＲＧＢセンサデータを参照データの座標系へ変換し、この２つを比較する様に構成される。別の実施例に従うと、フィードバック及び制御システムは、参照データをＲＧＢセンサデータの座標系へ変換し、この２つを比較する様に構成される。別の実施例に従うと、フィードバック及び制御システムは、参照データ及びＲＧＢセンサデータを、参照データ及びＲＧＢセンサデータの両方の色空間とは異なる所定の色空間の座標へ変換するように構成される。一般的に、フィードバック及び制御システムは、ＲＧＢセンサデータ及び前記参照ＲＧＢデータの差を、この差の絶対値が所定のしきい値より下に下がるまで減少させるために、出力すなわちサンプル信号及び設定信号の比較に応答して、発光要素へのフォワード駆動電流を調整するように構成される。
【００２５】
フィードバック及び制御システムの制御方法及び動力学
本発明に従うと、例えば、フィードバック及び制御システムが、設定点からの出力の偏差を決定するなどのために、入力若しくは設定点、又は出力信号を処理する場合はいつでも、特定の動作条件及びシステムの動作モードに関する情報が、考慮される必要があり得る。システムは、ユーザに対して明らかであるシステムの入力及び出力パラメータは変化しない静的動作モードであり得る、又は、システムは、出力パラメータが入力パラメータへの変更の結果として変化するトランジションモードで動作し得る。入力及び出力パラメータは変化しないものの、システム又はそのコンポーネントの状態を記述する内部システムパラメータ及び変数は、変化し得る。トランジションモードは、例えば、照明器具によって発される光の色又は強度が初期値から所望のターゲット値へトランジションする場合等を含む。結果として、フィードバック及び制御システムは、トランジションモードが有効である場合にも、システム状態を検出し且つ適切に処理する必要がある。
【００２６】
本発明に従うと、例えば、デジタルフィードバック及び制御システムは、所定の出力が達成されるまで、所定の又は動的に決定されるサイズのインクリメンタルステップで、色若しくは色度又は両方を変化させる、ステップ的反復手法でトランジションを実行し得る。トランジションが進行中であり、且つ新しいトランジションを必要とするコマンドが受信される場合、フィードバック及び制御システムは、新しいトランジションを開始する前に、初期トランジションの完了を待機し得る。代替的に、システムは、初期トランジションが実行中に、トランジションパラメータを更新し、必要であれば、トランジションのタイミングを、それが所定の又は所望のスケジュールに従い達成され得るように、調整し得る。異なる実施例は、様々な組み合わせにおいてこれらの異なる対処法を活用し得る。
【００２７】
制御システムは、時間多重形式で重複トランジションをも実行し得、所定の形式で、実行中のトランジションの１つ又は複数のものを完了、更新又は中断さえもするように構成され得る。制御システムは、所望な発光効果を得るために、重複時間多重化トランジションを同期するようにも構成され得る。異なる実施例は、異なる比率又は周波数でステップ的なトランジションを実行するように構成され得る。例えば、ステップ的な強度調整は、50Hzで実行され得る。
【００２８】
フィードバック及び制御システムが照明器具の発光要素に関する新しい駆動電流を決定するので、フィードバック及び制御システムは、駆動電流が、その瞬間における照明器具を含む全体システムの設計及び動作条件に従い許容され得る最大駆動電流を越えないことも検証し得る。本発明の実施例に従うと、フィードバック及び制御システムは、照明器具を含むシステムコンポーネントにとって不所望な又は有害であり得る１つ以上の効果を防ぐために、駆動電流を初期決定値から縮小し得る。このような効果は、例えば、強度の増加が原因による、オーバーヒート、フリッカ、及び不所望なカラードリフトを含み得る。駆動電流は、軽減されるべき特定の原因又は効果に依存して異なり得る多数の異なる所定の手法で縮小され得る。このことは、１つ以上の発光要素に関する駆動電流が発光要素のオーバーヒートを防ぐために低減される必要があるので、発光要素自体はオーバーヒートをしていないかも知れないが、例えば、所望な色度を維持するために減光される必要がある減光を含み得る。
【００２９】
駆動電流は、例えば、アナログ又はパルス形式を含む多数の異なる形式で提供され得ることを特記される。パルス形式は、パルス幅変調、パルス符号変調、又はパルス密度変調の駆動電流を含み得る。パルス化スキームは、時間平均駆動電流解像度を向上させるため、低平均駆動電流での不所望なフリッカを抑制するため、又は例えば、駆動電流に応答して生成される光において追加的な情報を符号化するために、周波数、振幅又はパルス持続時間によって追加的に変調され得ることも特記される。したがって、駆動電流制御及びスケーリングは、例えば、駆動電流のパルス幅、パルス振幅、又はパルス密度などの調整の問題であり得る。異なる実施例は、これらの又は他のよく知られるデジタル及びアナログ駆動電流制御スキーム又はこれらの組み合わせのうちの一つを用い得ることを特記される。
【００３０】
システムは、例えば二乗法（square  law）又は対数減光（logarithmic  dimming）等を含む知覚的に線形な形式に基づき強度トランジションを実行し得る、又は、他の代替的な所望な所定の減光曲線が使用され得る。
【００３１】
改善される安定性及び応答時間に関して、フィードバック及び制御システムは、駆動電流の大きさ又はフィードバック又はセンサ信号の強さに依存する所定の手法で、ある数の内部制御パラメータを変更するように構成され得る。内部制御パラメータは、対応するＰＩＤ（proportional  integral  differential）信号、又はフィードバック及び制御システムの力学に影響を及ぼすために調整され得る他の知られるパラメータを決定する較正因数であり得る。この目的に関して、フィードバック及び制御システムは、特徴的な動作条件についてのデータを取得及び維持し得、このデータを自己較正目的及び制御の改善に関して活用し得る。異なる実施例は、このデータを不揮発性メモリに記憶し、例えば、所定の動作条件の範囲において又は所定の間隔若しくは周波数などで動作する場合などの、所定のスキームに基づき、自己温度評価を実行し得る。
【００３２】
フィードバック及び制御システムを用いる照明器具ベースのシステムのアーキテクチャ
【００３３】
図３は、本発明に従う発光要素ベースの照明器具に関するフィードバック及び制御システムのアーキテクチャを示す。照明器具は、光を生成するために、１つ又は複数の発光要素を含む。発光要素４０は、電流駆動装置３５を介して電源３０へ電気的に接続される。電源３０は、例えば、ＡＣ／ＤＣ又はＤＣ／ＡＣコンバータに基づき得る。多色の発光要素を含む照明器具は、各色に関して個別の電流駆動装置を含み得る。個別の電流駆動装置は、ある時点において、異なる色の発光要素へ異なるフォワード電流を供給するのに使用され得る。
【００３４】
照明器具によって発される光の輝度光束出力を感知するのに較正され得る１つ以上のＲＧＢセンサ５０が、設けられる。一つの実施例において、個別の光センサ５０が、発光要素４０の各色に関して設けられる。加えて、色フィルタは、１つ以上の色センサ５０と関連付けられ得る。各ＲＧＢセンサ５０は、感知信号を、制御システム６０によって処理され得る電気信号へ変換し得る増幅器／信号変換器５５へ電気的に接続される。
【００３５】
示されるように、制御システム６０は、増幅器／信号変換器５５の増幅及び統合制御信号を制御し得る。各ＲＧＢセンサ５０は、安定な光電流を供給するのに十分であり、適切な信号対雑音比率を有する信号を提供する輝度光束の量を検出し得ることを理解される。ＲＧＢセンサ５０は、漂遊又は環境光がこのセンサによって感知されるのを抑えるために、遮蔽され得る。しかし、代替的な実施例は、例えば、環境光を検出するように構成され得る。
【００３６】
ユーザインターフェイス６５は、制御システム６０へ結合され、照明器具に関する所望な色温度、色度及び／又は所望な輝度光束出力に関する情報をユーザから、又は例えば、プログラマブル２４時間タイマ、劇場照明コンソール又は当業者によって直ちに理解され得るように他の適切な装置などの、他の制御装置から得るための手段を提供する。ユーザインターフェイスを含む全体システムは、１つ以上の照明器具によって発される光を制御する様々な手法を可能にする多数の様々な手法で構成され得る。可能なシステム構成は、ユーザに、放射光を直接変更させることから、システムによって自動的に所望な時間及び間隔などで実行され得る照明プログラムを事前プログラムするために情報を入力することに及ぶ能力を与え得る。
【００３７】
ユーザインターフェイスによって与えられる情報は、制御システム６０によって使用する適切な電気的参照信号へ変換される。制御システム６０は、これによって、照明器具によって生成される光の所望な輝度光束及び色度を得るために、電流駆動装置３５への伝送のための適切な制御信号を決定し得る。制御システム６０は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又は当業者によって直ちに理解されえる他のデジタル信号処理システムであり得る。
【００３８】
一つの実施例において、及び図３に示されるように、制御システム６０は、任意選択的に、１つ以上の発光要素温度センサ４５へ動作可能に結合され得る。発光要素温度センサ４５は、動作状況下における発光要素４０の温度に関する情報を提供する。この場合、発光要素４０の温度に関する情報は、温度誘因輝度光束変動及び特徴的な発光要素特定温度誘因ピークセンタ波長のシフトを補償するのに使用され得る。
【００３９】
例えば、発光要素４０の温度は、その発光要素フォワード電圧を測定することによって、発光要素と熱的接触するサーミスタの抵抗値を測定することによって、又は熱的結合の電圧を測定することによって、決定され得る。結果的に、制御システム６０は、フィードフォワード形式で発光要素４０の一群に関する駆動電流を適合させるように、電流駆動装置３５を制御し得る。
【００４０】
同様に、１つ以上の温度センサ要素４５は、光学ＲＧＢセンサの動作温度についての情報を提供し得る。この情報は、光学センサのスペクトル応答性への温度依存変化を考慮すること、及び不所望な対応効果を補償することのために使用され得る。
【００４１】
一つの実施例について、制御システム６０は、ＲＧＢセンサ５０及び温度センサ４５の両方からの信号に応答するが、その理由は、光センサ５０にのみ応答するデジタルフィードバック制御システム６０は、一定の輝度光束及び色度の維持において低い長期的安定性を呈し得るからである。
【００４２】
本発明の実施例に従うと、温度センサ要素は、フォワード電圧センサシステム、又は照明器具の発光要素の動作温度を決定する他の温度センサ要素であり得る。図３に示されるように、制御システムの実施例は、１つ以上の電圧センサ要素７０によって提供される信号を処理するように構成され得る。電圧センサ要素は、発光要素４０のフォワード電圧を感知するために、照明器具の発光要素へ動作可能に接続される。当業分野において知られ得るように、電圧センサ信号は、発光要素のジャンクション温度を決定するために、対応する発光要素の瞬間的な駆動電流に基づき処理される。例えば、電圧センサ信号は、ＡＣライン周波数の中心周波数の約２倍に等しい中心周波数を有するバンドパスフィルタでフィルタされ得る。制御システム６０は、任意選択的に、不完全電源フィルタリングから生じ得る残留リップル電流を測定するために電圧センサを継続的にサンプルし得、そして、発光要素４０からの輝度光束出力における不所望な効果を軽減させるために、駆動装置３５へのＰＷＭ駆動信号のデューティサイクルを調整し得る。電圧センサ信号のサンプリング周波数は、通常、視覚的フリッカを最小化するために、約300Hzより大きくなるように構成され得る。
【００４３】
本発明は、特定の例を参照にして以下に説明され得る。以下の例は、本発明の実施例を説明するように意図され、いかなるようにも本発明を制限するようには意図されないことを理解される。
【００４４】
例示
例１
第１の例において、制御システムは、ＲＧＢセンサデータ［R  G  B］を読み取り、そして、発光要素によって発される光のＣＩＥ三刺激値Ｘ、Ｙ及びＺの適切な値を導出するために、所定の変換を適用するように構成され得る。このことは、例えば、線形代数関係
【数３】
0005554992.tif 000010
及び、３×３の変換行列
【数４】
0005554992.tif 000011
を用いて制御システムをプログラミングすることによって実行され得る。NTは転置であり、N＋はNの偽逆数である。Mは理想的三刺激値Mijのn×3行列であり、Nは、n個のＳＰＤの同一セットに関するＲＧＢ色センサデータの対応するn×3行列である。M及びNは、n個のＳＰＤを活用する較正ステップにおいて決定され得、これらを、Ｎを決定するためにＲＧＢ色センサを用いて、及び、例えば、Ｍを決定するために正確に較正されたすスペクトロメータを用いて、特徴付け得る。Tは、その後、例えば、エラー関数
【数５】
0005554992.tif 000012
を最小化することによって、例えば最小二乗法などにより、決定され得る。この方法は、トレーニングセットのＳＰＤに関して測定された理想的なセンサデータと測定されたＲＧＢセンサデータとの間の三刺激値空間における平均ＲＭＳ値を抑制する手段を提供し得る。較正処理において得られたTを用いるＳＰＤの［R  G  B］から得られる［X  Y  Z］は、線形補間近似であることを特記される。
【００４５】
当業分野においてよく知られるように、
【数６】
0005554992.tif 000013
【数７】
0005554992.tif 000014
であり、強度は、ＣＩＥ三刺激値Ｙによって表わされる。一つの実施例において、制御器は、異なる所定の行列TxyYを用いて、［R  G  B］値を、直接色度座標x、y及び強度Yを有する座標空間［x  y  Y］へ変換するように構成され、この場合、
【数８】
0005554992.tif 000015
である。
【００４６】
ＲＧＢ値のそれぞれの群は特定の色度及び強度と関連付けられることを特記される。ＲＧＢセンサのゲインが、実用目的に関して、強度とともに十分線形にスケールされる場合、強度における所望な変化は、したがって、全てのＲＧＢ値を適切にスケールすることによって制御システムによって実現され得る。
【００４７】
加えて、数式５以外のエラー関数、例えば、絶対値差の合計も、使用され得る。更に、［X  Y  Z］及び／又は［R  G  B］行列における値のそれぞれは、異なる所望な制御効果を得るために、エラー関数において異なる重み付けを与えられ得る。
【００４８】
最小化処理は、［X  Y  Z］以外の座標空間を用い得る。ＣＩＥ１９３１色度座標x及びyは知覚的に非線形であり、そして、色フィードバックシステムが光源を制御する場合、知覚的な意味において、x及びyを線形化することは有利であり得ることを特記される。例えば、ＣＩＥ１９７６のＵＣＳ（Uniform  Chromaticity  Scale）色空間座標は、この形式の線形化を提供し、（ＣＩＥ２００４）によって
【数９】
0005554992.tif 000016
【数１０】
0005554992.tif 000017
として与えられる。
【００４９】
座標［u'  v'  Y］は、したがって、本発明の実施例において使用され得る。計測規準が色差
0005554992.tif 000018
であるＣＩＥＬＡＢなどの、他の知覚ＵＣＳへ変換することも可能であることを特記される。このことは、より複雑な処理を必要とし得る、三刺激値の非線形な変換を伴う。
【００５０】
xyY又はu'v'Y座標を色フィードバック制御に関して使用することの有利な点は、色及び強度が個別に表わされることである。したがって、強度における所望な変化は、xy又はu'v'における追加的な計算を必要とすることなくＹをスケーリングすることによって実現され得る。実質的に別のものに影響を与えることのない、実用的に独立して変化され得る結合されていない色及び強度への分離は、デジタル処理における浮動点計算の量子化が原因である不所望な色度シフトを低減するのを助け得る。
【００５１】
例２
別の実施例において、フィードバック生ＲＧＢセンサデータを用いて直接制御システムを動作させることが、計算効率に関して、有利であり得る。このような実施例においては、制御システムが、ＲＧＢセンサデータを、それが共有される毎に、変換する必要はもはや無い。代わりに、ユーザ特定入力データが、例えば、制御システムがＲＧＢ色フィードバックデータと設定点を比較するなどのために、ＸＹＺ三刺激値又はxyY色度及び強度などの座標からＲＧＢセンサ座標へ変換される。このような実施例において、変換は、ユーザ特定入力データが変化する場合にのみ、発生する必要がある。この実施例において、制御システムは、所望な色度及び強度を設定及び維持するために、ＲＧＢセンサ座標において動作する。
【００５２】
所定の変換Tに関して、ターゲットＲＧＢ値は、
【数１１】
0005554992.tif 000019
から決定され得る。数式１１において使用される変換Tは、上述されるように決定されることを特記される。代替的に、T-1は、数式５において使用されるＲＧＢ色空間座標におけるＲＧＢ値よりむしろ、XYZ色空間座標において規定される対応する色関数を用いることを除いて、上述と同一な手法で直接決定され得る。
【００５３】
0≦RT≦Rmax、0≦GT≦Gmax、及び0≦BT≦Bmaxであり、且つ、Rmax、Gmax及びBmaxが、発光要素が全出力で動作される場合の対応するＲＧＢ色センサ出力に関する最大到達可能値である場合、ユーザ特定ＸＹＺ又は、他の、例えば、xyY値は、発光要素の色及び強度色域内にある。これらの条件のいずれかが満たされない場合、特定される色及び強度は、発光要素によって到達され得ない。
【００５４】
例３
この実施例において、制御器は、１つ以上の所定のＲＧＢセンサデータのうちのそれぞれを、例えばXYZデータなどの対応する所定の所望な色空間へ変換する一方で、ＲＧＢセンサデータのトレーニングセットの残りのものは、データの残りのものに関する平均最小二乗エラーが増加される場合であっても、上述されるように変換される。この実施例は、制御システムがこのような白色ＲＧＢセンサデータを維持する較正処理を実行し得ることを保証するために用いられ得る。
【００５５】
較正方法に関する追加的な制限は、Mw=NwTとして表わされ得、ここで、Nwは所定の「白色」ＳＰＤのＲＧＢセンサデータであり、Mwは、対応するXYZ三刺激値である。変換行列は、
【数１２】
0005554992.tif 000020
によって決定され、ここで、TjはTのj番目の列であり、MjはMのj番目の列であり、Mwは［1  1  1］である。
【００５６】
一つの実施例において、制御器は、ＣＩＥ三刺激値XYZを支持する、ＣＩＥ１９７６ＵＣＳ色空間座標u'及びv'、並びに強度Yを用いて構成される。
【００５７】
例４
本発明の実施例において、最小二乗法の形式が、色座標系間における変換に関して使用され得る。最小二乗法及び制限された最小二乗法は、両方とも、ＲＧＢ座標及びXYZ三刺激値座標間における線形アフィン変換である。このことは、黙示的に、ＬＥＤ駆動装置及びＲＧＢ色センサの非線形性が十分に小さいことを保証し、これにより、最大エラーが、
【数１３】
0005554992.tif 000021
であり、これが、この実施例に関する全ての実用目的及びＲＧＢセンサデータに関して許容可能に小さいようにされる。
【００５８】
例えば、ΔEmaxが所定のしきい値を超える場合、ＲＧＢ色空間座標におけるＲＧＢ発光要素の色域は、細分され得る。このことは、補間に関するサンプル点の数を増加させ、且つ、色空間のより細かいサンプルラスタを用いることによって促進され得る。このことは、例えば、図４に例示されるように促進され得る。図４は、ＲＧＢ色空間の再帰的三角細分の例を示す。各三角形tの頂点の、例えば、u'v'又はu'v'Y等の対応するターゲット座標は、この場合、各三角形tに関して、１つの変換行列Ttを計算するのに使用され得る。発光要素の色域内の一群のＲＧＢ色空間座標は、この場合、１つの特定の三角形内に含まれ得、この場合、この三角形に関して変換行列Ttを用いて変換され得る。
【００５９】
変換行列｛Tt｝を決定する場合に考慮する一つの態様は、これらの行列の隣接する対が、共通の縁及び頂点に沿ったデータを、２つの行列のうちの一つがＲＧＢベクタの変換において使用されているかにかかわらず、同一のターゲット座標へ変換することである。このことは、三角形化された格子に関して最小二乗法を決定する場合に適切な境界条件をエラー関数へ用いることによって促進され得る。
【００６０】
例えば、測定されたＲＧＢベクトルが与えられる場合、それがどの三角形を占めるのか、及びしたがってどの変換行列が適用されるべきであるのかを決定する必要がある。例示的な方法は、以下の：
Input:  R,  G,  B
const  n  =  4
Array:  M[n][n][n]
//ＲＧＢセンサ値を正規化する
Rnorm  =  R  /  Rmax
Gnorm  =  G  /  Gmax
Bnorm  =  B  /  Bmax
//アレイインデックスを決定する
x  =  R  *  n  /  (R  +  G  +  B)
y  =  G  *  n  /  (R  +  G  +  B)
z  =  B  *  n  /  (R  +  G  +  B)
//変換行列インデックスを決定する
t  =  M[x][y][z]
を含み、ここで、n=2s且つsは再帰的細分のレベルであり、Mは記憶された三角形インデックスを有する３次元アレイである。アレイ要素の約４分の３は無効であり得るが、その理由は、それらが、xyzによってインデックス化され得ないからである。メモリを節約する必要がある場合、Mは既知の計算機科学技術を用いてスパースアレイとして記憶され得る、又はアレイは、決定ツリーを用いてプログラム的に実施され得る。再帰的三角形対処法は、米国特許第7,140,752号においても記載され、一定輝度強度及び色度を表わす超平面を規定する多変数関数は、動径型の（radial）関数よりむしろ、区分的線形関数によって表わされる。
【００６１】
例５
上述の実施例において、制御システムは、温度補償方法を用いて任意選択的に組み合わせられ得る。特記されるように、発光要素のＳＰＤ、及びＲＧＢ色センサのチャネルゲインは、重大な温度依存性を呈し得る。結果的に、ＲＧＢ色センサデータは、発光要素の動作温度、及び場合によってはＲＧＢセンサの動作温度、に依存し得、この場合、これらの依存性は、上述の１つ以上の変換行列において識別され得る。
【００６２】
一つの実施例において、ＳＰＤ及びＲＧＢチャネルゲインの温度依存性は、動作温度の全範囲にわたり線形補間され得、制御システムは、所定の１つ以上の低動作温度に関する変換行列及び所定の１つ以上の高動作温度に関する別の１つ以上の変換行列を用いて構成され得る。この場合、ＲＧＢセンサデータを、例えば測定された１つ以上の温度でu'v'Y又はxyYなどに変換することは、高及び低温度変換の変換ＲＧＢセンサデータを線形に補間するという問題である。この実施例において、フィードバックシステムは、発光要素及び／又はＲＧＢセンサの温度を得る手段を具備され得る。これらの極値間の動作温度に関して、２つの群の色フィードバックシステムパラメータが、両方の行列を用いて決定され得、所望なパラメータは、各色チャネルに関するこれらの値の間において線形に補間され得る。
【００６３】
別の実施例において、制御システムは、それぞれの一群の所定の隣接動作温度間隔内において区分的に線形に補間するように構成され得る。動作温度間隔は、動作温度の完全な所望な範囲を覆い得る。このことは、１つの間隔のみを用いて動作温度の完全な範囲にわたり線形補間することによって生じさせられる知覚可能な照明アーチファクトの生成を軽減する助けになり得る。
【００６４】
図５は、本発明の実施例に従う例示的な発光要素動作温度補償方法のブロック図を示す。第１のステップにおいて、例えば、温度センサ又はフォワード電圧センサから得られる信号に基づき、発光要素動作温度が決定される。デジタル処理に関して、センサ信号は、アナログからデジタルへの形式変換がされ得ることを特記される。対応する数のセンサを有するＲＧＢ型発光要素照明器具に関する発光要素動作温度は、以下のテーブルに従い決定され得る。
【表１】
0005554992.tif 000022
【００６５】
白色光に関して、更なる温度補正因数が計算され得る。この補正因数は、黒体軌跡における２つの点における温度較正からなり得る。これらの定数は、この場合、電流ターゲットＣＣＴのミレック(mirek)入力に基づき軌跡にわたり線形に変化され得る。この計算の例示的な実施例は、以下の表に示される。
【表２】
0005554992.tif 000023
【００６６】
所与のCCT又はミレック値に関して概して計算される、白色光に関する上述の補正因数は、この場合、本発明の実施例に従い以下のテーブルにおける公式を用いて適切な発光要素温度補正を計算するために適用され得る。
【表３】
0005554992.tif 000024
【００６７】
当業者に明らかであるように、同様な計算が色付の光に関しても実行され得る。
【００６８】
同様に、センサ信号の温度補償は、本発明の実施例において用いられ得る。Ａ／Ｄコンバータを用いてアナログからデジタルへ変換され得る信号は、複数の異なる温度センサから獲得され得る。以下のテーブルは、本発明の実施例に従い、温度補正センサ信号の使用の実施例を提供する。
【表４】
0005554992.tif 000025
【００６９】
本発明の別の実施例において、センサ信号の温度補償は、実際の瞬間的なセンサ信号の代わりに、設定点S(R,G,B)に基づき近似され得る。この実施例において、センサ温度補償は、以下の：
PTC(R,G,B)=TPHD×S(R,G,B)×TPK(R,G,B)-Dk(R,G,B)
のように規定され得る。
【００７０】
この実施例において、PTC(R,G,B)定数は、この定数が、瞬間的な信号よりむしろ設定点に基づくものであるので、より素早く更新され得る。
【００７１】
例６
光強度における変化に対する人間の目の感応性は非線形であることはよく知られている。言い換えると、強度における相対的変化は、明るさにおける同一の相対変化として知覚されない。Rea,M.,Ed.2000は、「"The  IESNA  Lighting  Handbook",  Ninth  Edition.  New  York,  NY:  Illuminating  Engineering  Society  of  North  America,  p.  27-4」において、線形明るさ減光に対して二乗法の減光を用いる方法を記載している。知られるように、知覚的線形減光は、正規化しそして所望な強度を二乗することによって達成され得る。知覚的線形減光を、例えばＲＧＢのＬＥＤベース照明器具などの多色光源を用いて達成するために、初めに色強度の初期比率を決定し、そして、所望な新しい強度における同一の色度を維持することも可能にするために、これらの比率を減光の間において維持する必要がある。一つの実施例において、制御システムは、以下の処理を用いて二乗法の減光に関して構成され得る。
Input:  Rt,  Gt,  Bt
//ＲＧＢターゲット値を正規化する
Rnorm  =  Rt  /  Rmax
Gnorm  =  Gt  /  Gmax
Bnorm  =  Bt  /  Bmax
//最大値を見つける
max  =  Rnorm
IF  Gnorm  >  max
max  =  Gnorm
ENDIF
IF  Bnorm  >  max
max  =  Bnorm
ENDIF
//ＲＧＢ正規化値を二乗する
Rnorm  =  Rnorm  *  max
Gnorm  =  Gnorm  *  max
Bnorm  =  Bnorm  *  max
//二乗ＲＧＢ値を出力する
R  =  Rnorm  *  Rmax
G  =  Gnorm  *  Gmax
B  =  Bnorm  *  Bmax
【００７２】
例７
良く知られるように、色の加法性のグラスマンの法則は、例えば、ＣＩＥ１９１３色度、ＣＩＥ１９７６ＵＣＳ、又は照明器具特有のＲＧＢ等の、いかなる線形色空間においても満たされる。したがって、２つのユーザ特定色間においてスムースにフェードするために、２つの特定される色の間における直線に沿って線形的に色度を補間することで十分である。しかし、このことは、マイクロコントローラ又は同様の処理システムにおいて実行される場合に浮動点命令を必要とし得、制御システムの性能を遅くさせ得る。初期及び所望なターゲット色及び強度の間でフェードする実時間に関して、したがって、例えば、Ashdownによる「"Radiosity:  A  Programmer's  Perspective",  New  York,  NY:  John  Wiley  &  Sons,  pp.  200-202,  (1994)」などに記載される差分デジタルアナライザアルゴリズムを用いて、直線に沿って補間することが有用である。
【００７３】
例８
白色光の生成を必要とする応用例などに適した別の実施例において、制御システムは、所望な色温度の範囲を覆う黒体軌跡の区分毎線形化された間隔の隣接する一群を用いて構成され得る。この場合、２つのユーザ特定色温度（ＣＴ）間においてフェードするスムースな白色光は、２つのユーザ特定色温度ＣＴ間における区分的に線形化された黒体軌跡に沿って色度を線形補間することによって、実行される。一つの実施例において、黒体軌跡に沿ったＣＴ間隔は、逆数色温度で均一に間隔を開けられる。当業分野において通常使用される単位は10-6K-1であり、（microreciprocal  Kelvin）又はミレック（mirek）単位とも称される。この場合、ＣＩＥ１９７６ＵＣＳ色空間における線形補間は、逆ＣＴにおける線形補間と近似的に等価であり、システムは、例えば、便宜的にミレックで定量化されるなど、実用的な関連対処法を使用するために較正され得る。
【００７４】
例９
照明器具からのほぼ最大の輝度光束出力を必要とする応用例に関して、以下の方法が使用され得る。
Input:  Rt,  Gt  and  Bt
const  Rmax,  Gmax,  Bmax
var  Rnorm,  Gnorm,  Bnorm
var  scale
var  max
//最大ターゲットＲＧＢ値を決定する
max  =  Rt
IF  max  <  Gt
max  =  Gt
ENDIF
IF  max  <  Bt
max  =  Bt
ENDIF
//ＲＧＢ値を正規化する
Rnorm  =  Rt  /  max
Gnorm  =  Gt  /  max
Bnorm  =  Bt  /  max
//スケーリング因数を決定する
scale  =  Rnorm  /  Rmax
IF  scale  <  Gnorm  /  Gmax
scale  =  Gnorm  /  Gmax
ENDIF
IF  scale  <  Bnorm  /  Bmax
scale  =  Bnorm  /  Bmax
ENDIF
//ＲＧＢターゲット値を最大化する
Rt  =  Rnorm  /  scale
Gt  =  Gnorm  /  scale
Bt  =  Bnorm  /  scale
ここで、Rt、Gt及びBtは、強度減光が適用される前のターゲットＲＧＢ値である。このアルゴリズムは、強度減光がない場合に、赤、緑及び青色ＬＥＤがほぼ最大の強度及びユーザ特定色で動作されることを保証し得る。
【００７５】
ターゲットＲＧＢ値は、上述の発光要素駆動装置、又は等価的に、アナログ発光要素駆動装置に関する電流乗算器、に関するパルス幅変調デューティ因数Dへ変換される必要がある。このことは、
【数１４】
0005554992.tif 000026
を計算することによって達成され得、ここで、
【数１５】
0005554992.tif 000027
であり、各行列要素は、赤、緑及び青色発光要素が全強度で動作される場合に関する生成される対応ＲＧＢセンサ値に対応する。
【００７６】
本発明の実施例に従うと、動作温度により入力強度スケーリングが、２つの異なる理由により必要とされ得る。一般的に、強度は、２つの得られる制限のうちの低い方に制限される。第１の強度スケーリングは、制限される発光要素動作温度から生じる。実施例に従うと、発光要素温度が、例えば９０℃などの所定の最大発光要素動作温度を超える場合、最大許容強度は、所定の温度低減テーブルに従いスケールを縮小される。例示的なテーブルが以下に与えられる。これは、発光要素温度が、色度又は強度設定点に関わらず、最大発光要素温度を超えないことを保証する。実用的な目的に関して、発光ジャンクション温度は、特定のオフセット温度、例えば約１０℃などの以上に、近傍に位置される専用温度センサから推測される温度を超え得ないことを特記される。したがって、温度低減(de-rating)テーブルは、約８０℃に制限され得る。しかし、発光要素のジャンクション温度は、フォワード電圧から直接推測され得、このことは、フィードバック制御システムの構成における温度オフセットを考慮することを不必要にし得る。
【００７７】
ＰＷＭ制御の実施例において、第２の強度スケーリングアルゴリズムは、ＰＷＭチャネルのうちの１つがその最大値に達する場合において一定色度を保証し得る。一つの実施例において、最大許容強度は、ＰＷＭレベルが第１しきい値に達する場合に、デクリメントされる。最大強度は、最大ＰＷＭ値が第２しきい値より下に落ちる場合及び時に、インクリメントし得る。
【００７８】
一般的に、上述されるように、システムは、通常、上述の２つの許容可能強度値のうちの低い方の強度値を使用し得る。以下のテーブルは、強度低減を概説し、本発明の実施例に従う例示的なしきい値及びスケーリング値を提供する。
【表５】
0005554992.tif 000028
【００７９】
例１０
上述されるように、様々なデータ及びパラメータが、フィードバック制御システムによって扱われる。図６、７及び８は、本発明のデータ変換、表現及び変形の実施例の一つの態様に関して更なる詳細を提供する。使用される方法の概略的に示される実施例は、ローカルパラメータ、持続属性及びグローバル変数を含む３つの異なる種類のデータを含む。ローカルパラメータは、実線矢印で示され、所与の関数においてのみ使用するために渡される関数呼び出しパラメータを表わす。持続属性は、点線矢印で示され、個別の制御管理ファームウェアモジュールによって管理され、そして不揮発性記憶装置に維持される。グローバル変数は、太線矢印で示され、様々なファームウェアモジュールにおいて必要とされるグローバル範囲の一時的変数を含む。これらの実施例は、ファームウェアで実施化され得る。
【００８０】
図６は、白色光を生成するのに使用される方法の一部として使用される、白色モード変換に関する例示的な処理のブロック図を示す。この方法は、ＣＣＴ（相関化色温度）色域低減処理及びＣＣＴ補間処理を含む。処理は、照明器具の色域を超える入力ＣＣＴ又は色度を対応する達成可能なＣＣＴ及び色度へマッピングして戻すように使用され得る。
【００８１】
ＣＣＴ色域低減処理は、要求されたＣＣＴが照明器具によって支持され得る範囲内にあることを保証する。データは、ミレックで較正され、以下のテーブルにおいて記載されるように実施化され得る。
【表６】
0005554992.tif 000029
【００８２】
一つの実施例に従うと、ＣＣＴ補間処理は、入力ＣＣＴ値を、１つ以上の光学センサに関する設定値へマッピングするように使用される。以下のテーブルにおいて概略される補間処理は、したがって、ターゲット色空間におけるターゲットセンサ信号を計算するために、例えば、ＲＧＢベース照明器具に関しては３回など、各色チャネルに関して実行される。
【表７】
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【００８３】
図７は、色空間における所望な色度の色付き光を生成するのに使用される方法の一部として使用される、色度モード変換に関する例示的な色域マッピング処理のブロック図を示す。色度モード変換は、図６において示されるＣＣＴ変換に類似する。色域マッピング処理は、照明器具の色域の外側にある入力色度を、色域内の近接する色度へマッピングして戻す／低減するのに使用される。u'v'色度座標を使用する例示的な実施例は、以下のテーブルに示される。
【表８】
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【００８４】
図７に示される色補間モジュールは、例えばRtGtBtなどのターゲット色点を出力するのに使用され、ある実施例において、以下のテーブルにおいて説明されるように実施化され得る。
【表９】
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【００８５】
図８は、記載される色及び白色の両方の変換モード方法において使用される、例示的な共通変換方法に関するブロック図を示す。以下のテーブルは、共通変換方法の各サブモジュールの例示的な実施例を提供する。
【００８６】
強度トランジションは、以下のテーブルにおいて説明されるように実行及び実施化され得る。
【表１０】
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【００８７】
色度トランジションは、以下のテーブルにおいて説明されるように実行及び実施化され得る。
【表１１】
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【００８８】
RtGtBtスケーリングは、以下のテーブルにおいて説明されるように実行及び実施化され得る。
【表１２】
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【００８９】
例１１
ＰＩ（proportional-integral）フィードバック制御スキームを用いるフィードバック及び制御システムの例示的な実施例が図９に示される。例は、以下のテーブルにおいて提供される数式を用いて実施化され得る。例示されるように、この実施例は、設定点及び瞬間的な出力間における差信号から導関数（Ｄ）を導出しない。複数の代替P、Ｉ又はD制御要素の組み合わせが存在することは直ちに理解され得る。
【表１３】
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【００９０】
本発明の上述の実施例は例示であり、多くの手法で変更され得ることは明らかである。このような現在の又は将来の変更態様は、本発明の精神及び範囲から逸脱するものとしては見なされるべきでなく、当業者にとって明らかである全てのこのような修正態様は、添付の請求項の範囲に含まれるように意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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