(57)【要約】      （修正有）【課題】色温度が調整可能である白色光源を提供する。【解決手段】白色光源は、第一及び第二の波長範囲の光を放出するように動作可能な第一のＬＥＤ装置２及び第二のＬＥＤ装置３を含み、第一のＬＥＤ装置及び第二のＬＥＤ装置は、それぞれ選択された波長範囲の励起エネルギー１１，１２を生成するＬＥＤ９，１０と、ＬＥＤから隔てて設けられており、それぞれ異なる波長範囲の光１３，１４を放出する蛍光体７，８を含み、白色光源よって放出される光は、第一のＬＥＤ装置により放出される温白色（ＷＷ）光４と、第二のＬＥＤ装置により放出される冷白色（ＣＷ）５と、を合わせた光を含み、その色温度は、それぞれ、ＬＥＤの駆動電流の相対的大きさ又はパルス幅変調駆動電流のデューティサイクルにより制御される。【選択図】図１ｂ
2014099633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の波長範囲の光を放出するように動作可能な第一の発光ダイオードＬＥＤ装置及び第二の波長範囲の光を放出するように動作可能な第二の発光ダイオードＬＥＤ装置を含み、
前記ＬＥＤ装置が、光源の出力を構成するそれらの合わさった光出力が白色に見えるように構成されており、
前記第一のＬＥＤ装置が蛍光体を含み、前記蛍光体が、選択された波長範囲の励起エネルギーを生成し、前記蛍光体に照射して異なる波長範囲の光を放出させるように動作可能な対応する第一のＬＥＤから隔てて設けられており、
前記第一のＬＥＤ装置によって放出される光が、前記第一のＬＥＤからの光及び前記蛍光体から放出される光を合わせて含み、
制御手段が、前記二つのＬＥＤ装置の相対光出力を制御することによって色温度を制御するように動作可能である色温度調整可能な白色光源。
【請求項２】
前記第二のＬＥＤ装置が各自の蛍光体を含み、前記蛍光体が、選択された波長範囲の励起エネルギーを生成し、前記蛍光体に照射して異なる波長範囲の光を放出させるように動作可能な対応する第二のＬＥＤから隔てて設けられており、
前記第二のＬＥＤ装置によって放出される光が、前記第二のＬＥＤからの光及び前記蛍光体から放出される光を合わせて含み、
前記制御手段が、前記蛍光体の相対照射を制御することによって色温度を制御するように動作可能である、請求項１記載の光源。
【請求項３】
前記制御手段が、それぞれのＬＥＤの駆動電流（ＩA，ＩB）の相対的大きさを制御することによって色温度を選択するように動作可能である、請求項１記載の光源。
【請求項４】
前記制御手段が、それぞれのＬＥＤの駆動電流（ＩA，ＩB）の相対的大きさを制御することによって色温度を選択するように動作可能である、請求項２記載の光源。
【請求項５】
前記制御手段が、パルス幅変調駆動電流を生成するように動作可能であり、それぞれのＬＥＤが前記駆動電流の逆位相で動作可能であり、前記駆動電流のデューティサイクルを制御することによって色温度が調整可能である、請求項１記載の光源。
【請求項６】
前記制御手段が、パルス幅変調駆動電流を生成するように動作可能であり、それぞれのＬＥＤが前記駆動電流の逆位相で動作可能であり、前記駆動電流のデューティサイクルを制御することによって色温度が調整可能である、請求項２記載の光源。
【請求項７】
前記蛍光体が緑色光を放出し、前記第二のＬＥＤ装置が赤色光を放出する、請求項１記載の光源。
【請求項８】
前記蛍光体が黄色光を放出し、前記第二のＬＥＤ装置が赤色光を放出する、請求項１記載の光源。
【請求項９】
前記第一のＬＥＤ装置によって放出される光が、２５００Ｋ〜４０００Ｋの範囲の色温度を有する温白色光を含み、
前記第二のＬＥＤ装置によって放出される光が、６０００Ｋ〜１０，０００Ｋの範囲の色温度を有する冷白色光を含む、請求項１記載の光源。
【請求項１０】
前記第二のＬＥＤ装置が、前記第一のＬＥＤから隔てて設けられた各自の蛍光体を含み、
前記第一のＬＥＤが、二つの蛍光体のための励起エネルギーを生成するように動作可能であり、さらに、
各蛍光体に対応する各自の光制御装置を含み、
前記制御手段が、前記光制御装置を制御して前記蛍光体の相対照射を制御することによって色温度を選択するように動作可能である、請求項１記載の光源。
【請求項１１】
前記光制御装置が液晶シャッタを含む、請求項１０記載の光源。
【請求項１２】
前記制御手段が、それぞれの光制御装置の相対駆動電圧を制御することによって色温度を選択するように動作可能である、請求項１０記載の光源。
【請求項１３】
前記制御手段が、パルス幅変調駆動電圧を生成するように動作可能であり、前記光制御装置が前記駆動電圧の逆位相で動作可能であり、前記駆動電圧のデューティサイクルを制御することによって色温度が調整可能である、請求項１０記載の光源。
【請求項１４】
第一の発光ダイオードＬＥＤ装置を提供し、それを作動させて第一の波長範囲の光を放出させ、
第二の発光ダイオードＬＥＤ装置を提供し、それを作動させて第二の波長範囲の光を放出させることを含み、
前記ＬＥＤ装置が、それらの合わさった光出力が白色に見えるように構成されている、調整可能な色温度の白色光を生成する方法であって、
前記第一のＬＥＤ装置が蛍光体を含み、前記蛍光体が、選択された波長範囲の励起エネルギーを生成し、前記蛍光体に照射して異なる波長範囲の光を放出させるように動作可能な対応する第一のＬＥＤから隔てて設けられており、
前記第一のＬＥＤ装置によって放出される光が、前記第一のＬＥＤからの光及び前記蛍光体から放出される光を合わせて含み、
前記二つのＬＥＤ装置の相対光出力を制御することによって色温度を制御することを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記第二のＬＥＤ装置が各自の蛍光体を含み、前記蛍光体が、選択された波長範囲の励起エネルギーを生成し、前記蛍光体に照射して異なる波長範囲の光を放出させるように動作可能な対応する第二のＬＥＤから隔てて設けられており、
前記第二のＬＥＤ装置によって放出される光が、前記第二のＬＥＤからの光及び前記蛍光体から放出される光を合わせて含み、
前記蛍光体の相対照射を制御することによって色温度を制御する、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
それぞれのＬＥＤの駆動電流（ＩA，ＩB）の相対的大きさを制御することによって色温度を制御することを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
それぞれのＬＥＤの駆動電流（ＩA，ＩB）の相対的大きさを制御することによって色温度を制御することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
パルス幅変調駆動電流を生成し、前記駆動電流の逆位相でそれぞれのＬＥＤを作動させ、前記駆動電流のデューティサイクルを制御することによって色温度を制御することを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
パルス幅変調駆動電流を生成し、前記駆動電流の逆位相でそれぞれのＬＥＤを作動させ、前記駆動電流のデューティサイクルを制御することによって色温度を制御することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記第二のＬＥＤ装置が、前記第一のＬＥＤから隔てて設けられた各自の蛍光体を含み、
前記第一のＬＥＤが、前記二つの蛍光体のための励起エネルギーを生成するように動作可能であり、さらに、
各蛍光体に対応する各自の光制御装置を提供し、
前記光制御装置を制御して前記蛍光体の相対照射を制御することによって色温度を制御することを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２１】
前記光制御装置のパルス幅変調駆動電圧を生成し、
前記駆動電圧の逆位相でそれぞれの光制御装置を作動させ、前記電圧のデューティサイクルを制御することによって色温度を制御することを含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
第一の波長範囲の光を放出するように動作可能な第一の発光ダイオード装置及び第二の波長範囲の光を放出するように動作可能な第二の発光ダイオード装置を含み、
前記発光ダイオード装置が、光源の出力を構成するそれらの合わさった光出力が白色に見えるように構成されている色温度調整可能な白色光源であって、
前記光源が動作可能である大気環境中の水分の存在を検出するためのセンサ、及び
前記センサに応答して前記二つの発光ダイオード装置の相対光出力を制御して放出される白色光の選択された色温度を設定するように動作可能な制御手段を特徴とする色温度調整可能な白色光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色温度調整可能な白色光源に関し、特に、発光ダイオード装置に基づく光源に関する。そのうえ、本発明は、選択された色温度の白色光を生成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、白色光源の相関色温度（ＣＣＴ）は、その色相を理論的な加熱された黒体放射体と比較することによって測定される。ＣＣＴは、ケルビン（Ｋ）で指定され、光源として同じ色相の白色光を放射する黒体放射体の温度に対応する。今日、白色光源からの色温度は、主として、光を生成するために使用される機構によって測定される。たとえば、白熱光源は、「温白色」と呼ばれる、３０００Ｋ付近の比較的低い色温度を常に与える。逆に、蛍光灯は、「冷白色」と呼ばれる、７０００Ｋ付近のより高い色温度を与える。温白色又は冷白色の選択は、光源を購入する際又は建物の設計もしくは建築が完了したときに決定される。街路照明のような多くの状況において、温白色と冷白色とはいっしょに使用される。
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は当技術分野で公知であり、比較的最近の技術革新である。電磁スペクトルの青／紫部分で発光するＬＥＤが開発されてはじめて、ＬＥＤに基づく白色光源を開発することが現実的になった。周知のとおり、白色光生成ＬＥＤ（「白色ＬＥＤ」）は、ＬＥＤによって放出された放射線の一部分を吸収し、異なる色（波長）の放射線を再放出する一つの蛍光物質、すなわちフォトルミネセンス物質を含む。一般に、ＬＥＤダイ又はチップがスペクトルの可視部分で青色光を生成し、蛍光体が、黄色又は緑色と赤色光、緑色と黄色もしくは黄色と赤色光との組み合わせを再放出する。ＬＥＤによって生成される青色可視光のうち、蛍光体によって吸収されない部分が、放出された黄色の光と混合して、眼には白色に見える光を提供する。白色ＬＥＤのＣＣＴは、ＬＥＤに組み込まれた蛍光体組成によって決まる。
【０００４】
白色ＬＥＤは、潜在的には数十万時間にも及ぶその長い作動寿命及び低い電力消費の点での高い効率のおかげで、潜在的に白熱、蛍光及びネオン光源に取って代わると予想される。最近、従来の白色蛍光灯、水銀灯及びネオンライトに代えて高輝度白色ＬＥＤが使用されるようになった。他の光源と同様、白色ＬＥＤのＣＣＴは一定であり、ＬＥＤを製造するために使用される蛍光体組成によって決まる。
【０００５】
米国特許第７，０１４，３３６号は、高質な白色光、すなわち、人の眼の明順応（スペクトル移動機能）内で実質的に連続的なスペクトルを有する白色光を生成するためのシステム及び方法を開示している。眼の明順応は、眼が見ることができる限界の測度を与えるため、これは、波長範囲４００nm（紫外線）〜７００nm（赤外線）を有する高質な白色光に対する境界を設定する。白色光を創出するための一つのシステムは３００個のＬＥＤを含み、各ＬＥＤが狭いスペクトル幅及び４００〜７００nm波長範囲の所定部分に及ぶ最大スペクトルピークを有するものである。各ＬＥＤの強さを選択的に制御することにより、色温度（及び色）を制御することができる。さらなる照明器具は、波長範囲にわたって２５nmごとに離間した２５nmのスペクトル幅を有する９個のＬＥＤを含む。９個のＬＥＤの相対的強さを調節することにより、ＬＥＤのパワーを調節して一定範囲の色温度（及び色）を生成することができる。また、各ＬＥＤが、眼の明順応を満たす実質的に連続的なスペクトルを維持するための増大したスペクトル幅を有するならば、より少数のＬＥＤを使用して白色光を生成することが提案されている。もう一つの照明器具は、一つ以上の白色ＬＥＤを使用し、光学高域フィルタを設けて白色光の色温度を変化させることを含む。これは、一連の互換性フィルタを設けることにより、一つの照明器具が、様々なフィルタに関して一連の範囲を指定することにより、任意の温度の白色光を生成することを可能にする。
【０００６】
本発明は、色温度が少なくとも部分的に調整可能である白色光源を提供しようとする試みにおいて生まれた。
【発明の概要】
【０００７】
本発明にしたがって、色温度調整可能な白色光源は、第一の波長範囲の光を放出するように動作可能な第一の発光ダイオードＬＥＤ装置及び第二の波長範囲の光を放出するように動作可能な第二の発光ダイオードＬＥＤ装置を含み、ＬＥＤ装置が、光源の出力を構成するそれらの合わさった光出力が白色に見えるように構成されており、第一のＬＥＤ装置が蛍光体を含み、この蛍光体は、選択された波長範囲の励起エネルギーを生成し、蛍光体に照射して異なる波長範囲の光を放出させるように動作可能な対応する第一のＬＥＤから隔てて設けられており、第一のＬＥＤ装置によって放出される光が、第一のＬＥＤからの光及び蛍光体から放出される光を合わせて含み、制御手段が、二つのＬＥＤ装置の相対光出力を制御することによって色温度を制御するように動作可能であることを特徴とする。本特許出願に関連して、「隔てて」とは、ＬＥＤの製造中に蛍光体がＬＥＤ内に組み込まれないことをいう。
【０００８】
一つの態様において、第二のＬＥＤ装置はまた、各自の蛍光体を含み、この蛍光体は、選択された波長範囲の励起エネルギーを生成し、蛍光体に照射して異なる波長範囲の光を放出させるように動作可能な対応する第二のＬＥＤから隔てて設けられており、第二のＬＥＤ装置によって放出される光が、第二のＬＥＤからの光及び蛍光体から放出される光を合わせて含み、制御手段が、蛍光体の相対照射を制御することによって色温度を制御するように動作可能である。
【０００９】
色温度は、たとえば分圧器装置を使用してそれぞれのＬＥＤの駆動電流の相対的大きさを制御することによって調整することができる。あるいはまた、駆動電流を動的に切り換えることができ、駆動電流のデューティサイクルを制御して各ＬＥＤが光を放出する時間の相対的割合を制御することによって色温度を調整することができる。このような態様において、制御手段は、所望の色温度を選択するために使用されるデューティサイクルを有するＰＷＭ駆動電流を生成するように動作可能であるパルス幅変調（ＰＷＭ）電源を含むことができる。好ましくは、発光ダイオードは、ＰＷＭ駆動電流の逆位相で駆動される。本発明の他ならぬ利点は、二つの相対駆動電流を制御することによって色温度を調整することを可能にし、これが、簡単で廉価な駆動回路を使用して容易に実現することができるため、二つのＬＥＤ装置しか使用しないことにある。
【００１０】
一つの態様において、第一及び第二のＬＥＤ装置は、合わさると白色に見える異なる色の光を放出する。白色光を生成するためのこのような態様の利点は、各ＬＥＤ装置が異なる色温度の白色光を生成する態様と比較した場合の、改善された性能、特に、より低い吸収である。一つのそのような態様において、蛍光体は緑色又は黄色光を放出し、第二のＬＥＤ装置は赤色光を放出する。好ましくは、蛍光体を励起するために使用される第一のＬＥＤは、波長範囲４４０〜４７０nmの光、すなわち青色光を放出するように動作可能である。
【００１１】
さらなる態様において、第一のＬＥＤ装置によって放出される光は、２５００Ｋ〜４０００Ｋの範囲の色温度を有する温白色（ＷＷ）光を含み、第二のＬＥＤ装置によって放出される光は、６０００Ｋ〜１０，０００Ｋの範囲の色温度を有する冷白色（ＣＷ）光を含む。好ましくは、ＷＷ光は、（０．４４，０．４４）の色度座標ＣＩＥ（ｘ，ｙ）を有し、ＣＷ光は、（０．３，０．３）の色度座標ＣＩＥ（ｘ，ｙ）を有する。
【００１２】
もう一つの態様において、第一の蛍光体は、（０．２２，０．２７５）の色度座標ＣＩＥ（ｘ，ｙ）を有する緑色光を放出し、第二の蛍光体は、（０．５４，０．４６）の色度座標ＣＩＥ（ｘ，ｙ）を有するオレンジ光を放出する。好ましくは、蛍光体を励起するために使用されるＬＥＤは、波長範囲４４０〜４７０nmの光を放出するように動作可能である。
【００１３】
さらなる態様において、蛍光体は、第二のＬＥＤ装置が、第一のＬＥＤから隔てて設けられた各自の蛍光体を含むような共通の励起源を共有し、第一のＬＥＤは、二つの蛍光体のための励起エネルギーを生成するように動作可能であり、励起源はさらに、各蛍光体に対応するそれぞれの光制御装置を含み、制御手段は、光制御装置を制御して蛍光体の相対照射を制御することによって色温度を選択するように動作可能である。好ましくは、光制御装置は、対応する蛍光体に達する励起エネルギーの強さを制御するための液晶シャッタを含む。ＬＣＤシャッタにより、制御手段は、有利には、各ＬＣＤシャッタの相対駆動電圧を制御することによって色温度を選択するように動作可能である。あるいはまた、制御手段は、ＬＣＤシャッタの駆動電圧を動的に切り換えるように動作可能であり、色温度は、電圧のデューティサイクルを制御することによって調整可能である。好ましくは、制御手段は、パルス幅変調駆動電圧を生成するように動作可能なパルス幅変調電源を含む。
【００１４】
光出力の強さを増すために、光源は、出力光の色均一さを改善するために、有利にはアレイ、たとえば正方形アレイの形態に構成された複数の第一及び第二のＬＥＤ装置を含む。
【００１５】
色温度が調整可能であるため、本発明の光源は、街路照明、車のヘッドライト／フォグランプ又はたとえば水分、霧もしくは煙によって視覚が損なわれる環境で光源が作動する用途で特に用途を見いだす。有利には、光源はさらに、光源が動作可能である大気環境中の水分の存在を検出するためのセンサを含み、制御手段はさらに、センサに応答して色温度を制御するように動作可能である。
【００１６】
本発明にしたがって、調整可能な色温度の白色光を生成する方法は、第一の発光ダイオードＬＥＤ装置を提供し、それを作動させて第一の波長範囲の光を放出させ、第二の発光ダイオードＬＥＤ装置を提供し、それを作動させて第二の波長範囲の光を放出させることを含み、ＬＥＤ装置が、それらの合わさった光出力が白色に見えるように構成されており、第一のＬＥＤ装置が蛍光体を含み、この蛍光体は、選択された波長範囲の励起エネルギーを生成し、蛍光体に照射して異なる波長範囲の光を放出させるように動作可能な対応する第一のＬＥＤから隔てて設けられており、第一のＬＥＤ装置によって放出される光が、第一のＬＥＤからの光及び蛍光体から放出される光を合わせて含み、二つのＬＥＤ装置の相対光出力を制御することによって色温度を制御することを特徴とする。
【００１７】
本発明の光源に関して、第二のＬＥＤ装置は各自の蛍光体を含み、この蛍光体は、選択された波長範囲の励起エネルギーを生成し、蛍光体に照射して異なる波長範囲の光を放出させるように動作可能な対応する第二のＬＥＤから隔てて設けられており、第二のＬＥＤ装置によって放出される光は、第二のＬＥＤからの光及び蛍光体から放出される光を合わせて含み、蛍光体の相対照射を制御することによって色温度を制御する。
【００１８】
方法はさらに、それぞれのＬＥＤの駆動電流の相対的大きさを制御することによって色温度を制御することを含む。あるいはまた、各ＬＥＤの駆動電流を動的に切り換え、駆動電流のデューティサイクルを制御して色温度を制御することもできる。有利には、方法はさらに、パルス幅変調駆動電流を生成し、駆動電流の逆位相でそれぞれのＬＥＤを作動させることを含む。
【００１９】
第二のＬＥＤ装置が、第一のＬＥＤから隔てて設けられた各自の蛍光体を含み、第一のＬＥＤが、二つの蛍光体のための励起エネルギーを生成するように動作可能である場合、方法はさらに、各蛍光体に対応する各自の光制御装置を提供し、光制御装置を制御して蛍光体の相対照射を制御することによって色温度を制御することを含む。色温度は、それぞれの光制御装置の相対駆動電圧を制御することによって制御することができる。あるいはまた、光制御装置の駆動電圧を動的に切り換えることができ、電圧のデューティサイクルを制御することによって色温度を制御することができる。
【００２０】
本発明にしたがって、色温度調整可能な白色光源は、第一の波長範囲の光を放出するように動作可能な第一の発光ダイオード装置及び第二の波長範囲の光を放出するように動作可能な第二の発光ダイオード装置を含み、発光ダイオード装置が、光源の出力を構成するそれらの合わさった光出力が白色に見えるように構成されており、光源が動作可能である大気環境中の水分の存在を検出するためのセンサ、及びセンサに応答して二つの発光ダイオード装置の相対光出力を制御して放出される白色光の選択される色温度を設定するように動作可能な制御手段を特徴とする。
【００２１】
本発明のさらなる態様にしたがって、色温度調整可能な白色光源は、それぞれの蛍光体及び選択された波長範囲の励起エネルギーを生成し、蛍光体に照射してそれぞれ異なる波長範囲の光を放出させるように動作可能な少なくとも一つの発光ダイオードを含む第一及び第二の発光ダイオード装置を含み、各発光ダイオード装置によって放出される光が、それぞれ、発光ダイオードからの光及び蛍光体から放出される光を合わせて含み、発光ダイオード装置が、光源の出力を含むそれらの合わさった光出力が白色に見えるように構成されており、各蛍光体に対応し、蛍光体の相対照射を制御するように動作可能であるように制御可能な光制御装置及び光制御装置を制御することによって色温度を選択するように動作可能な制御手段を特徴とする。
【００２２】
本発明がより良く理解されるよう、以下、添付図面を参照しながら本発明の実施態様を例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１ａ】本発明の色温度調整可能な白色光源の略図である。
【図１ｂ】本発明の色温度調整可能な白色光源の略図である。
【図２】図１の光源を作動させるための駆動回路である。
【図３】図１の光源の選択された色温度の場合の出力光強さvs波長のプロットである。
【図４】様々な蛍光体の色度座標を示す国際照明委員会（ＣＩＥ）ｙｘ色度図である。
【図５】選択された色温度の場合の出力光強さvs波長のプロットである。
【図６】図１の光源を作動させるためのさらなる駆動回路である。
【図７】図１の光源を作動させるためのパルス幅変調駆動回路である。
【図８】本発明のさらなる色温度調整可能な白色光源の略図である。
【００２４】
発明の詳細な説明
図１ａを参照すると、第一の発光ダイオード（ＬＥＤ）装置２及び第二のＬＥＤ装置３のアレイを含む本発明の色温度調整可能（選択可能）な白色光源１の略図が示されている。この例において、アレイは、第一のＬＥＤ装置１３個及び第二のＬＥＤ装置１２個の２５個のＬＥＤ装置の規則的な正方形アレイを含む。本発明はＬＥＤ装置の特定の数又は特定の幾何学的レイアウトに限定されないことが理解されよう。第一のＬＥＤ装置２それぞれは、温白色（ＷＷ）光４を放出するように動作可能であり、第二のＬＥＤ装置３それぞれは、冷白色（ＣＷ）光５を放出するように動作可能である。本特許出願において、ＷＷ光とは、２５００Ｋ〜４０００Ｋの範囲の色温度を有する白色光であり、ＣＷ光とは、６０００Ｋ〜１００００Ｋの範囲の色温度を有する白色光である。ＬＥＤ装置２、３によって放出される合わさった光４、５が光源１の光出力６を構成し、白色に見える。記載されるように、出力光６の色温度はＣＷ及びＷＷの光の分担の相対的割合に依存する。各ＬＥＤ装置２、３は、対応するＬＥＤ９、１０から隔てて設けられた蛍光体７、８の領域を含む。ＬＥＤ９、１０は、選択された波長範囲の励起エネルギー１１、１２を生成し、蛍光体に照射して異なる波長範囲の光１３、１４を放出させるように動作可能であり、態様は、ＬＥＤ装置によって放出される光４、５が、ＬＥＤからの光１１、１２及び蛍光体から放出される光１３、１４とを合わせて含むように構成されている。一般に、ＬＥＤ９、１０は青／ＵＶのＬＥＤを含み、蛍光体領域７、８は、その光出力が白色に見えるような有色蛍光体の混合物を含む。
【００２５】
図２を参照すると、図１の光源を作動させるための駆動回路２０の略図が示されている。駆動回路２０は、第一及び第二のＬＥＤ装置２、３への相対駆動電流ＩA及びＩBを制御するための可変抵抗器２１Ｒwを含む。各ＬＥＤ装置２、３のＬＥＤ９、１０は直列に接続され、ＬＥＤ装置は可変抵抗器２１に並列に接続されている。可変抵抗器２１は分圧器として構成され、選択された相関色温度（ＣＣＴ）を達成するための相対駆動電流ＩA及びＩBを選択するために使用される。
【００２６】
図３は、選択されたＣＣＴ２６００〜７８００Ｋの場合の図１の光源の出力光強さ（任意単位）vs波長（nm）のプロットである。異なる色温度の白色光は、駆動電流ＩA及びＩBの相対的大きさを変化させることによって生成される。表１は、選択された駆動電流比ＩA／ＩB及び色温度ＣＣＴ（Ｋ）に関する色度座標ＣＩＥ（ｘ，ｙ）を示す。
【００２７】
【表１】
2014099633.tif 000003
【００２８】
代替光源において、第一及び第二のＬＥＤ装置２、３は、合わさると眼には白色に見える光を構成する異なる色の光４、５（白以外）を放出するように動作可能である。一つのそのような光源において、第一のＬＥＤ装置は、（０．２２，０．２７５）の色度座標ＣＩＥ（ｘ，ｙ）を有する青緑色光を放出するＬＥＤ装置を含み、第二のＬＥＤ装置は、（０．５４，０．４６）の色度座標ＣＩＥ（ｘ，ｙ）を有するオレンジ色光を放出するＬＥＤを含む。ここでもまた、出力白色光の色温度は、ＬＥＤ装置への駆動電流の相対的大きさを制御することによって調整される。図４は、第一及び第二のＬＥＤ装置それぞれの色度座標４０、４１を示す、そのような光源に関する国際照明委員会（ＣＩＥ）１９３１ｙｘ色度図である。二つの点４０、４１をつなぐ線４２が、駆動電流ＩA及びＩBの相対的大きさを変化させることによって光源が生成することができる出力光の可能な色温度を表す。同じく図４には、米国カリフォルニア州FremontのIntematix Corporationによって製造される蛍光体の色度座標が示されている。図５は、第一のＬＥＤが（０．２２，０．２７５）の色度座標ＣＩＥ（ｘ，ｙ）を有する青緑色光を放出し、第二のＬＥＤが（０．５４，０．４６）の色度座標ＣＩＥ（ｘ，ｙ）を有するオレンジ色光を放出する光源に関する、選択された色温度の場合の出力光強さvs波長のプロットである。二つの異なる色のＬＥＤ装置を使用して白色光を生成する利点は、二つの白色ＬＥＤ装置を使用する場合に比べて改善された性能、特により低い吸収である。表２は、オレンジ色及び青緑色ＬＥＤを含む光源の場合の、選択された時間の駆動電流比ＩA／ＩB及び色温度ＣＣＴ（Ｋ）に関する色度座標ＣＩＥ（ｘ，ｙ）を示す。
【００２９】
【表２】
2014099633.tif 000004
【００３０】
もう一つの実施態様において、第一のＬＥＤ装置は、４４０nm〜４７０nmの波長範囲の青色光を放射するＬＥＤ９によってアクティブ化される黄緑色蛍光体７を含み、第二のＬＥＤ装置は、６２０nm〜６４０nmの波長範囲の赤色光を放射するＬＥＤを含む。このような態様においては、蛍光体領域８の必要がないことが理解されよう。
【００３１】
図６は、図１の光源を作動させるためのさらなる駆動回路６０を示す。駆動回路６０は、各ＬＥＤ装置２、３を作動させるためのそれぞれのバイポーラ接合トランジスタＪＢＴ１、ＪＢＴ２（６１，６２）及びトランジスタ６１、６２のＤＣ動作条件を設定するための抵抗器Ｒ1〜Ｒ6（それぞれ６３〜６８で示される）を含むバイアスネットワークを含む。トランジスタ６１、６２は、接地されたエミッタｅの構成の電子スイッチとして構成されている。第一及び第二のＬＥＤ装置は、電源Ｖccとそれぞれのトランジスタのコレクタ端子ｃとの間で直列に接続されている。可変抵抗器Ｒw７が両トランジスタのベース端子ｂの間に接続され、第一及び第二のＬＥＤ装置２、３の相対駆動電流ＩA及びＩB（ＩA＝ＢＪＴ１のＩce、ＩB＝ＢＪＴ２のＩce）を設定し、ひいては、トランジスタのベースの相対電圧Ｖb1及びＶb2を設定することによって光源の色温度を設定するために使用される。制御電圧Ｖb1及びＶb2は以下の関係によって求められる。
【００３２】
【数１】
2014099633.tif 000005
【００３３】
ＬＥＤ装置をＤＣ駆動電流ＩA、ＩBで駆動し、駆動電流の相対的大きさを設定して色を設定する代わりとして、パルス幅変調（ＰＷＭ）駆動電流ｉA、ｉBによってＬＥＤ装置を動的に駆動することもできる。図７は、二つのＬＥＤ装置２、３をＰＷＭ駆動電流の逆位相
【数２】
2014099633.tif 000006
で駆動するように動作可能なＰＷＭ駆動回路７０を示す。ＰＷＭ駆動電流のデューティサイクルは、一つの完全なサイクル（期間Ｔ）のうち出力が高である部分（マーク時Ｔm）であり、第一のＬＥＤ装置がその期間内でどれくらいの長さ動作可能であるのかを決定する。逆に、一つの完全な期間のうち出力が低である部分（スペース時Ｔs）は、第二のＬＥＤ装置が動作可能である時間の長さを決定する。ＬＥＤ装置を動的に駆動する利点は、光出力のちらつきを防ぐためと、二つのＬＥＤ装置によって放出される光が、観測者が見た場合、合わさって白色に見える光を与えることを保証するために選択される必要がある期間中の各ＬＥＤ装置が最適な駆動電流で作動するということである。
【００３４】
駆動回路７０は、非安定（フリーラン）動作で構成されたタイマ回路７１、たとえばＮＥ５５５を含み、そのデューティサイクルは、抵抗器Ｒ1、Ｒw、Ｒ2及びキャパシタＣ１を含む分圧装置ならびに低電圧単極双投接点（ＳＰＤＴ）アナログスイッチ７２、たとえばFairchild Semiconductor（商標）FSA3157によって設定される。ＰＷＭ駆動電圧を構成するタイマ７３の出力は、ＳＰＤＴアナログスイッチ７２の動作を制御するために使用される。電源７４がスイッチのA極に接続され、ＬＥＤ装置２、３が、スイッチの各出力Ｂ0、Ｂ1とアースとの間に接続されている。一般に、マーク時Ｔmはスペース時Ｔsよりも大きく、その結果、デューティサイクルは５０％未満であり、以下によって求められる。
【００３５】
【数３】
2014099633.tif 000007
【００３６】
式中、Ｔm＝０．７（ＲC＋ＲD）Ｃ１であり、Ｔs＝０．７ＲCＣ１であり、Ｔ＝０．７（ＲC＋２ＲD）Ｃ１である。
【００３７】
５０％未満のデューティサイクルを得るためには、シグナルダイオードＤ1を抵抗ＲDと並列に加えて、タイマサイクルの充電（マーク）部分の間にＲDをバイパスすることができる。そのような構成において、マーク時間はＲC及びＣ１のみに依存し（Ｔm＝０．７ＲCＣ１）、したがって、デューティサイクルは以下によって求められる。
【００３８】
【数４】
2014099633.tif 000008
【００３９】
当業者には、本発明の範囲を逸することなく、開示された光源に改変を加えることができることが理解されよう。たとえば、例示的な態様において、各ＬＥＤ装置は、各ＬＥＤダイから隔てられたそれぞれの区域として設けられた蛍光体を含むものとして記載されるが、他の態様においては、図８に示すように、一つのＬＥＤ８０を使用して二つの異なる蛍光体７、８に励起エネルギー８１を照射することが考えられる。そのような態様においては、ＬＥＤの駆動電流を制御することによって光源の色温度を制御することはできず、各ＬＥＤ装置からの相対光出力を制御するためにそれぞれの光制御装置８２、８３が設けられる。一つの態様において、光制御装置８２、８３はそれぞれのＬＣＤシャッタを含み、ＬＣＤシャッタは、シャッタの駆動電圧を制御するための記載された駆動回路を使用して制御することができる。そのうえ、ＬＣＤシャッタは、有利には、アレイとして製造され、蛍光体は、アレイのＬＣＤシャッタそれぞれ一つを覆う、アレイのＬＣＤシャッタの表面上の各領域として設けられる。
【００４０】
本発明の色温度調整可能な白色光源は、業務用及び家庭用照明用途のための照明装置において特に用途を見いだす。色温度が調整可能であるため、本発明の白色光源は、街路照明又は車のヘッドライトに使用される場合に特に有利である。周知のとおり、より低い色温度を有する白色光は、比較的温かい色温度を有する白色光よりも良好に霧を透過する。そのような用途においては、霧、水分の存在を検出する、及び／又はその密度を計測するためのセンサが設けられ、霧への透過を最適化するために色温度が相応に調整される。
【図１ａ】
2014099633.tif 000009
【図１ｂ】
2014099633.tif 000010
【図２】
2014099633.tif 000011
【図４】
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【図５】
2014099633.tif 000013
【図７】
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【図８】
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【図３】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年1月24日(2014.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の色の光（４）を放出するように動作可能な第一のＬＥＤ装置（２）及び第二の色の光（５）を放出するように動作可能な第二のＬＥＤ装置（３）を含む光源（１）であって、前記光源の光出力（６）は白色に見え、前記第一と第二のＬＥＤ装置からの光を組み合わせた光を含み、
前記第一のＬＥＤ装置は、蛍光体（７）と少なくとも一つの第一のＬＥＤ（９）を含み、前記蛍光体（７）は、前記蛍光体と関連付けられた前記少なくとも一つの第一のＬＥＤ（９）から隔てて設けられており、前記少なくとも一つの第一のＬＥＤは、第一の波長範囲の励起光（１１）を生成し、異なる波長の光（１３）を放出する前記蛍光体を照射するように動作可能であり、
前記第一のＬＥＤ装置によって放出される光が、前記蛍光体を透過した前記少なくとも一つの第一のＬＥＤからの光及び前記蛍光体から放出される光を組み合わせた光を含み、前記第一のＬＥＤ装置（２）により放出される光は、温白色光を含み、
前記第二のＬＥＤ装置は、少なくとも一つの第二のＬＥＤ（１０）を含み、前記蛍光体は、前記少なくとも一つの第二のＬＥＤではなく、前記少なくとも一つの第一のＬＥＤによって励起され、前記第二のＬＥＤ装置（３）により放出された光は、冷白色光を含み、
制御回路（２０：６０：７０）が、前記少なくとも一つの第一と第二のＬＥＤを動作させるための電力を生成するように動作可能であり、
前記光源による光出力の色温度は、前記少なくとも一つの第一と第二のＬＥＤに供給するそれぞれの電力に依存して選択可能である、色温度調整可能な白色光源（１）。
【請求項２】
請求項１記載の光源であって、前記温白色光が、２５００Ｋ〜４０００Ｋの範囲の色温度を有する光源。
【請求項３】
請求項１記載の光源であって、前記冷白色光が、６０００Ｋ〜１０，０００Ｋの範囲の色温度を有する光源。
【請求項４】
請求項１記載の光源であって、前記第二のＬＥＤ装置（３）が各自の第二の蛍光体（８）を含み、該蛍光体は、前記少なくとも一つの第二のＬＥＤ（１０）と隔てて設けられるとともに関連付けられており、前記少なくとも一つの第二のＬＥＤ（１０）は、第二の波長範囲の励起光（１２）を生成し、前記第二の蛍光体（８）に照射して異なる波長範囲の光（１４）を放出させるように動作可能であり、
前記第二のＬＥＤ装置によって放出される光が、前記第二の蛍光体を透過する前記少なくとも一つの第二のＬＥＤ（１０）からの光（１２）及び前記第二の蛍光体から放出される光（１４）を組み合わせた光を含む、光源。
【請求項５】
請求項１記載の光源であって、前記制御回路（２０：６０：７０）が、前記少なくとも一つの第一と第二のＬＥＤに供給する電力の比を制御することによって光の色温度出力を選択するように動作可能である、光源。
【請求項６】
請求項１記載の光源であって、前記制御回路（２０：６０：７０）が、前記少なくとも一つの第一と第二のＬＥＤ（９，１０）の駆動電流及び／又は駆動電圧の相対的大きさを制御することによって光の色温度出力を選択するように動作可能である、光源。
【請求項７】
請求項１記載の光源であって、前記制御回路（２０：６０：７０）が、前記少なくとも一つの第一と第二のＬＥＤ（９，１０）の駆動電力を、動的に切り替えるように動作可能であり、前記駆動電力のデューティサイクルを制御することによって色温度が選択可能である、光源。
【請求項８】
請求項７記載の光源であって、前記制御回路（２０：６０：７０）が、前記少なくとも一つの第一と第二のＬＥＤ（９，１０）を作動するためのパルス幅変調駆動電力を生成できるように動作可能であるパルス幅変調電源を含む、光源。
【請求項９】
請求項８記載の光源であって、前記少なくとも一つの第一と第二のＬＥＤ（９，１０）が、前記パルス幅変調駆動電力の逆位相で動作される、光源。
【請求項１０】
請求項１記載の光源であって、前記第一のＬＥＤ装置は複数の第一のＬＥＤ（９）を含み、及び／又は、前記第二のＬＥＤ装置は複数の第二のＬＥＤ（１０）を含む、光源。
【請求項１１】
請求項１記載の光源であって、前記蛍光体（７）が緑色光を放出し、前記第二のＬＥＤ装置（３）が赤色光を放出する、光源。
【請求項１２】
請求項１記載の光源であって、前記蛍光体（７）が黄色光を放出し、前記第二のＬＥＤ装置（３）が赤色光を放出する、光源。
【請求項１３】
請求項１記載の光源であって、複数の第一のＬＥＤ装置（２）及び／又は第二のＬＥＤ装置（３）から構成され、ＬＥＤ装置のそれぞれは、第一の色又は第二の色のどちらかの光を放出するように動作可能である、光源。
【請求項１４】
請求項１記載の光源であって、前記第一及び第二のＬＥＤ装置（２，３）は、それらの光放出が互いに分離するように構成される、光源。
【外国語明細書】
2014099633000001.pdf