(57)【要約】      （修正有）【課題】機内環境光レベルに基づいて自動的に輝度レベルを調節する使用中表示灯を提供する【解決手段】ＬＥＤシステム２００は、電圧調整回路と、環境光センサ１０５と、ＬＥＤ１０９とを備える。ＬＥＤシステム２００は、周囲の環境光強度の低減に比例して、ＬＥＤ１０９の照明強度を低減させる。周囲の環境光強度は、環境光センサ１０５によって検出される。ＬＥＤシステム２００は、低照度環境光下において、低減された電力で自律的に動作する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を受け取るように構成される電力入力端子と、
環境光を計測するように構成される環境光センサと、
入力電圧抵抗と、
前記環境光センサに検出された環境光に応じて出力電圧を調整するように構成される出力電圧抵抗と、
照明の輝度を調整するように構成されるＬＥＤと、
を備え、
前記輝度は、前記調整された出力電圧に基づいて調整可能である、
自己調光ＬＥＤシステム。
【請求項２】
前記ＬＥＤシステムは自律的である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＬＥＤシステムは、照明強度の低減を提供するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記照明強度の低減は、周囲の環境光強度の低減に比例して提供される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記環境光センサは環境光状態を検出し、前記環境光状態に基づき、前記出力電圧抵抗によって電流を所望のレベルに調整するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記入力電圧抵抗からの低減された出力電流により、前記ＬＥＤシステムによる電力消費の低減を生じさせる、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記システムは、約５.５ｍｍの円筒形アセンブリとして提供される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記ＬＥＤは自己調光する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記電力入力端子は、ＤＣ電力を受け取るように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記環境光センサは、光強度の変化を検出するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
ＤＣ電源から電力を受け取る電力入力端子と、
前記電力入力端子からの電力レベルを制御する抵抗と、
環境光強度の変化を検出する環境光センサと、
ＬＥＤアレイと、
を備える、自己調光ＬＥＤシステム。
【請求項１２】
前記環境光センサは、環境光強度レベルを計測するように構成されるフォトトランジスタを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記環境光センサは、前記フォトトランジスタから出力される電力レベルを制御する抵抗を更に備え、
前記出力される電力レベルは、前記ＬＥＤアレイへ入力するために調整される、請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本開示の主題は、一般に照明システムに関し、より具体的には、自己調光発光ダイオード（ＬＥＤ）システムに関する。
［背景技術］
現在の照明システムにおけるＬＥＤ照明バルブの利点は、陸上用及び航空機用のいずれについても周知のものであり、文書化されている。現行デザインの調光可能なＬＥＤ照明バルブは、直流（ＤＣ）回路で動作する。ＬＥＤ照明バルブは、電圧変換装置を介して交流（ＡＣ）電力を受け取るようにも対応できることが知られている。これにより、ＬＥＤバルブにＤＣ電圧を供給することができる。
【０００２】
ＯＮ／ＯＦＦスイッチの操作、又は、ＷｉＦｉなどの無線制御方法によってＬＥＤの照明輝度設定を調節可能にするために、種々のスキームやシステムが利用されてきた。例えば、あるシステムにはＬＥＤに受信機が備えられ、受信機は、使用者が他機で出した指示を、ＷｉＦｉを介して受信し、ＬＥＤの照明輝度を下げる。
【０００３】
従来のＬＥＤシステムには、電圧調整回路と、環境光センサと、ＬＥＤとが備えられる。航空機の座席に備えられるＵＳＢ充電器に採用されているものなどの、航空機内で現在採用されている使用中表示電源灯は、可変輝度レベルや環境光調整などの、調節可能な照明設定ができない。
【０００４】
使用中表示灯（ＩＵＬ）用などの小型のフォーマットサイズにおいては、現行のＬＥＤシステムは、周囲の環境光強度の低減に比例した照明強度の低減を提供するものではない。現行のＩＵＬの輝度は非可変であり、機内低照度環境に対して十分に暗い状態と、機内高照度環境に対して十分に明るい状態との間で妥協しなければならない。
【０００５】
したがって、機内環境光レベルに基づいて自動的に輝度レベルを調節する使用中表示灯（ＩＵＬ）を提供することが望ましい。また、このようなＩＵＬであって、小型のフォーマットサイズにおける可変輝度レベルを有するＩＵＬを提供することが、更に望ましい。
【０００６】
本開示の主題は、上述した問題の影響を解決すること、あるいは少なくとも低減させることを目的としている。
［発明の概要］
周囲の環境光強度の低減に比例してＬＥＤ照明の照明強度を低減させる、自己調光ＬＥＤシステムが開示される。照明強度の低減は、環境光センサによる検出に基づいて行われる。当該システムは、ＬＥＤの調光機能を提供するための外部配線又は無線制御スキームが不要な、小型のフォーマットサイズ（約５．５ミリメートル）の円筒形アセンブリを提供する。
【０００７】
本開示の主題は、従来提供されてきたシステム及び方法に対する有利な点を複数有する。
本開示の主題の利点のひとつは、低照度環境下において、ＬＥＤの電力消費を低減させることである。
【０００８】
本開示の主題の別の利点は、小型のフォーマットサイズの使用中表示灯を提供することである。
本開示の主題の更に別の利点は、外部配線のない自己調光ＬＥＤを提供することである。
【０００９】
本開示の主題の更に別の利点は、外部無線制御スキームが不要であり、ＬＥＤシステムが完全に自律的なことである。
本開示の主題の更に別の利点は、低環境光状態において、ＬＥＤの調光に対する外部干渉を除去することである。
【００１０】
本開示の主題の更に別の利点は、照明色及び照明レベルをカスタマイズできることである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
上述した本開示の主題の概要、好適な実施形態、及び他の局面については、後に述べる具体的な実施形態の詳細な説明を、添付の図面に照らして参照すると最もよく理解されるであろう。
【図１】自己調光ＬＥＤシステムを示す、本発明の一実施形態の図である。
【図２】自己調光ＬＥＤシステムを模式的に示す、本発明の一実施形態の図である。
【図３】自己調光ＬＥＤシステムを模式的に示す、本発明の別の実施形態の図である。
【図４】自己調光ＬＥＤシステムを模式的に示す、本発明の別の実施形態の図である。
【図５Ａ】本発明に係るＩＵＬの実施形態を示す。
【図５Ｂ】本発明に係るＩＵＬの別の実施形態を示す。
【図５Ｃ】本発明に係るＩＵＬの別の実施形態を示す。
【００１２】
異なる図における同様の参照符号や記号表示は、同様の要素を指し示す。模式図における矢印は、概して情報又は論理が流れる方向を示す論理経路を表すものであり、必ずしも伝統的な電気経路を示すものではないと理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、自己調光ＬＥＤシステムアセンブリ２００の一実施形態を示すブロック図である。本実施形態によれば、ＬＥＤの照明強度が低減される。照明は、環境光センサ１０５に検出される周囲の環境光強度に比例して低減される。
【００１４】
一実施形態によると、本ＬＥＤシステムは小型のフォーマットサイズの使用中表示灯（ＩＵＬ）を含む。例えば、本ＬＥＤシステムのフォームファクタは５．５ミリメートルでもよい。一実施形態では、本システムは、調光機能を提供するためのいかなる外部配線又は無線制御スキームも含まない。つまり、ＬＥＤシステムアセンブリ２００は自律的であり、低照度環境下において照明強度を低減することで電力消費を低減するアルゴリズムを利用しない。
【００１５】
一実施形態によると、自己調光ＬＥＤシステムアセンブリ２００は、電力入力端子１０１と、環境光センサ１０５と、入力電圧抵抗１０３と、出力電圧抵抗１０７と、ＬＥＤ１０９とを備える。
【００１６】
電力入力端子１０１は、ＡＣ／ＤＣ電力変換器又はＤＣ／ＤＣ電力変換器に由来するＤＣ電源（直流電源）から電力を受け取る。一実施形態では、システムに５ボルトの直流電圧が供給されてもよい。いかなる適切なＤＣ電源も電力供給可能であってよい。例えば、電源容量が２５〜５０ミリアンペアであり、ＤＣ定格電圧が４．５〜５．５ボルトのＤＣ電源を、本実施形態に従って使用してもよい。環境光センサ１０５は、環境光の変化を検出するセンサである。例えば、環境光センサ１０５は環境光の強度又は輝度の変化を検出してもよく、波長依存であってもよい。ＬＥＤアレイ１０９は、単一のＬＥＤでもよいし、複数のＬＥＤでもよい。
【００１７】
図２に示す、図１のＬＥＤシステムアセンブリ２００の模式図において、入力電圧抵抗１０３及び出力電圧抵抗１０７のいずれか一方、又は両方は抵抗値と関連付けられていてもよい。入力電圧抵抗１０３の抵抗値、及び出力電圧抵抗１０７の抵抗値は、所望するＬＥＤの照明強度に応じて変化させられてもよい。一実施形態では、抵抗値は所望の照明強度及び使用するＬＥＤの数に応じて、一般的に１５０〜２．５ｋΩの範囲に及び得る。一実施形態では、所与の照明強度に対する適切な抵抗値を決定するために、一般によく見られる回路シミュレータソフトウェアアプリケーション、例えばＰＳＰＩＣＥ（又は同等のもの）、を利用してＬＥＤシステム回路をモデル化してもよく、然るべき光強度出力が達成されるかどうかを確認するための検証試験を行ってもよい。
【００１８】
環境光センサ１０５は下記の式にしたがって可変電流源を供給する。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
ここで、ＩｓｏｕｒｃｅはＬＥＤあたりのソース電流であり、Ｖｓｏｕｒｃｅは入力電圧源であり、ＶｆＬＥＤはＬＥＤの順方向降下であり、ＶＣＥはフォトトランジスタのコレクタ−エミッタ間電圧であり、Ｒｉｎは入力抵抗値であり、Ｒｏｕｔは出力抵抗値であり、Ｎは並列のＬＥＤの数である。一実施形態では、ソース電流は、高輝度状態の５ｍＡから、低輝度の薄暗い状態の約０Ａまでのいかなる値にも変化することもできる。抵抗値は、入力電圧及びＬＥＤあたりの最大許容ソース電流（典型的には５ｍＡ）に基づいて定められる。電圧源用の抵抗値は典型的には１５０〜２．５ｋΩの範囲に及び、電圧源は５〜２８Ｖの範囲で変動して所望の最大ソース電流を達成する。最大ソース電流は、光センサが完全に飽和し、上述の式においてＶＣＥをデバイス飽和電圧に置き換えて（ＶＣＥ＝Ｖｓａｔ）ソース電流を計算できるときに発生する。可変電流源は、環境光状態に比例してもよい。したがって、環境光状態が低照度状態を含むと、環境光センサ１０５を介して供給される電流は低減する。環境光状態が高照度の場合、環境光センサ１０５を介して供給される電流は増大し、その結果、環境光センサ１０５は高位の電圧レベルをＬＥＤ１０９に出力する。
【００２１】
一実施形態によると、環境光センサ１０５は、低減された環境光下で電流の流れを低減させる。一実施形態では、環境光センサ１０５はフォトトランジスタであり、従って、自らのコンダクタンスを変化させる。別の実施形態では、環境光センサ１０５はフォトセルであり、従って、検出した光強度に比例して自らの抵抗を変化させる。
【００２２】
従来のフォトトランジスタが電圧レベル又は計測値を出力するスイッチとして利用される一方、本発明の環境光センサ１０５はこのようなタスクを行わず、代わりにセンサからの流れとして、より多いか又は少ない電流を供給する。
【００２３】
一実施形態によれば、ＬＥＤ１０９は、ＬＥＤ照明が他の構成部品によって妨げられず、システムの外部から視認できるように設けられる。つまり、フォトトランジスタは、環境光レベルの変化を正確に検出するために、システムの他の構成部品による環境光路の干渉を回避するように設置されてもよい。別の実施形態によれば、構成部品の設置の設計において、ＬＥＤがシステムの外側を照らすようにＬＥＤ１０９が設けられることが望ましい場合もある。
【００２４】
一実施形態によれば、環境光センサ１０５はフォトバイポーラトランジスタであってもよい。つまり、ベース−コレクタ接合において容易に環境光を受け取ることができるよう、トランジスタは透明なケースに収められたバイポーラトランジスタであってもよい。１つ以上の光子がベース−コレクタ接合に衝突してもよく、その結果、電子が発生し、発生した電子はベース−コレクタ接合に注入される。その後、電流はフォトトランジスタの電流利得βによって増幅される。
【００２５】
図３は、環境光センサ１０５と出力電圧抵抗１０７との並列配置が可能な実施形態を示す。出力抵抗１０７を環境光センサ１０５と並列に配置することで、低照度の、つまり「薄暗い」状態におけるＬＥＤ１０９のバイアス電流に対する正確な制御が達成される。低照度状態においては、入力電圧抵抗１０３及び出力電圧抵抗１０７を介した電流路が存在するため、回路は環境光センサ１０５のパラメータの変動にそれほど依存しない。出力電圧抵抗１０７は入力電圧抵抗１０３よりも大幅に大きい必要がある。
【００２６】
次に、図５Ａから図５Ｃを参照する。ある実施形態によるプリント基板（ＰＣＢ）５０１は、種々の構成部品を含んでもよい。図５Ａに示すように、ＰＣＢ５０１は、円形平面状のフォーマット配置で示されるＬＥＤシステム２００（図示せず）の構成部品を備える。図５Ｂに示すように、別の実施形態では、２つなど複数のプリント配線板５０３が用いられてもよい。図５Ｂに示すように、２つの配線板５０３はコネクタ装置５０９を介して接続されてもよい。図５Ｃに示すコネクタ装置５０９は、ポゴピンとも呼ばれる。
【００２７】
追加の実施形態では、ＬＥＤシステムアセンブリ２００の全ての構成部品を１つの半導体基板上に統合してもよい。追加の実施形態では、ＬＥＤシステムアセンブリ２００で利用されるＬＥＤ調光システムは、アナログ−デジタル変換器、デジタル−アナログ変換器、及び／又は、マイクロコントローラを利用してもよい。更に別の実施形態では、図４に示すように、ダイナミックレンジ及び／又はＬＥＤ電流駆動能力を増大させるために、フォトトランジスタの後にダーリントン増幅を利用してもよい。
【００２８】
例示的なアセンブリは、自己調光ＬＥＤシステムを備えてもよい。自己調光ＬＥＤシステムは、電力入力端子を備えてもよい。電力入力端子は、ＤＣ電源などの任意の適切な電源から電力を受け取る。ＬＥＤシステムは、更に環境光センサを備える。環境光センサは、ＬＥＤの環境光強度の変化を検出するように構成される。環境光センサは、フォトトランジスタ、又は他の任意の適切な装置であってもよい。環境光センサは、フォトトランジスタから出力される電力レベルを制御するための抵抗を備えてもよい。出力されたレベルは、ＬＥＤに入力されてもよい。
【００２９】
一実施形態では、自己調光ＬＥＤシステムは更に抵抗を備えてもよい。抵抗は入力端子からの電力レベルを制御してもよい。ＬＥＤシステムは１つ以上の個別のＬＥＤアセンブリを備えてもよい。１つ以上のＬＥＤはそれぞれ、色、色調、強度、又は照明レベルが同じであっても異なっていてもよい。例えば、ＬＥＤシステムは、１つのＬＥＤを所定の環境光レベルで点灯し、次に、別のＬＥＤを別の色で点灯してもよい（あるいは、両方のＬＥＤを点灯して異なる色を作ってもよい）。更なる例では、航空機などの機内の客室エリア内に設けて、夕方又は昼間の照明スキームを再現してもよい。
【００３０】
更なる実施形態では、外部から回路を開閉するために、ＬＥＤとアース端子との間にスイッチ（バイポーラトランジスタ又は電界効果トランジスタ）を追加してもよい。更に別の実施形態では、外部からスイッチデューティサイクルを操作することで、スイッチが最大ＬＥＤ輝度を設定してもよい。
【００３１】
本開示の主題の種々の構成部品は様々な方法で互いに通信してもよいことが理解されるべきである。例えば、構成部品同士は有線又は無線で、電気信号又はデジタル情報を介して互いに通信してもよい。多くの実施形態における構成で、ＰＷＢが利用されてもよい。
【００３２】
本開示の主題をその実施形態に関して記載及び図示したが、本開示の実施形態の特徴は、本発明の範囲内において追加の実施形態を創出する目的での組み合わせや再構築などが可能であり、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、その他の種々の変更、省略、及び追加を行ってもよいことは、当業者には理解されるはずである。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【外国語明細書】
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