(57)【要約】  照明システムは、照明モジュールと、該照明モジュールに電気的に接続され、照明モジュールを制御すべく配置されたマイクロコントローラと、照明モジュールに電気的に接続されたトランジスタとを備え、マイクロコントローラは、該マイクロコントローラがトランジスタまたは照明モジュールのうちのいずれか１つの電圧を監視することを可能にすべく配置されている。照明モジュールを制御する方法は、照明モジュールの電源を入れ、照明モジュールに電流を供給することを含み、該電流は、照明モジュール用のグローバル輝度設定によって決定される。また、本方法は、照明モジュールに供給される電圧を監視し、該電圧が所定のレベルに達した場合に、照明モジュールをシャットダウンすることを含んでいる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明モジュールと、
該照明モジュールに電気的に接続され、前記照明モジュールを制御すべく構成されたマイクロコントローラと、
前記照明モジュールに電気的に接続されたトランジスタとを備え、
前記マイクロコントローラは、該マイクロコントローラが前記トランジスタの接合電圧を監視することを可能にすべく構成されている照明システム。
【請求項２】
前記照明モジュールに熱結合された熱制御器をさらに備える請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記照明モジュールの制御を可能にすべく前記照明モジュールに電気的に接続されたグローバル輝度制御器をさらに備える請求項１記載のシステム。
【請求項４】
接合電圧に対応した温度を格納するメモリをさらに備える請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記メモリは、ルックアップ・テーブルを備える請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記ルックアップ・テーブルは、グローバル輝度制御器の設定によって体系化されている請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記マイクロコントローラは、前記接合電圧が所定のレベルに達した際に、前記照明モジュールをシャットダウンすべく構成されている請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記照明モジュールは、発光素子の少なくとも１つのアレイを備えている請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記発光素子は、発光ダイオードである請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
照明モジュールを制御する方法であって、
前記照明モジュールの電源を入れること、
前記照明モジュールに電流を供給することであって、該電流が、前記照明モジュール用のグローバル輝度設定によって決定されること、
前記照明モジュールに供給される電圧を監視すること、および
接合電圧が所定のレベルに達した場合に、前記照明モジュールをシャットダウンすることを含む方法。
【請求項１１】
前記グローバル輝度設定は、変更可能である請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記電圧を監視することは、前記照明モジュールに結合されたトランジスタの接合電圧を監視することを含んでいる請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記電圧を監視することは、前記照明モジュールに供給される前記電圧に関連づけた温度を決定すべく、ルックアップ・テーブルへのインデックスとして、前記グローバル輝度設定を使用することを含んでいる請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記電圧を監視することは、前記電圧が所定の温度を超える温度レベルに対応するか否かを判断することを含んでいる請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
紫外線（ＵＶ）硬化は、印刷、コーティング、および殺菌において多くの用途を有している。ＵＶ感応材料は、一般に、該材料内の、硬化処理（重合）を開始および保持するＵＶ光の形態をなした特定のエネルギ量に依存している。ＵＶランプとして一般に知られているＵＶ照明器具は、硬化用の材料にＵＶ光を提供する。
【０００２】
ＵＶ硬化における発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイを使用することは、より低い電力消費、より低いコスト、より低い動作温度などを含む、アークランプの使用に対する幾つかの利点を有している。一般に、このアレイは、基板上にＸＹグリッドに配置された個々のＬＥＤ要素からなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半導体光源は、一般に、従来のアークランプよりも低い温度で動作するが、熱管理の問題が幾つか存在する。典型的には、或る種類の熱スイッチが、半導体照明モジュールのパッケージに取り付けられることがある。モジュールの動作温度が或るレベルに達したときに、熱スイッチは、光低下、ならびにモジュール上の磨耗および割れを回避すべくモジュールをシャットダウンする。熱スイッチは、一般に、あまり速くは反応しないので、照明の重大な低下およびモジュール上の磨耗は、モジュールがシャットオフされる前に、依然として生じる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】照明システムの実施形態を示している。
【図２】時間に対する照明モジュールの接合部温度および電圧のグラフを示している。
【図３】時間に対する照明モジュールの接合部温度のグラフを示す。
【図４】電圧監視回路の実施形態の模式図を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
図１は、照明モジュール１２と、該照明モジュールに電気的に接続された制御器１８と、照明モジュールおよび制御器に電気的に接続された電圧センサ「Ｖ」２２とを備えた照明システム１０を示している。照明モジュールは、該照明モジュールに或る種の冷却機構を提供する、１４のような冷却水経路を有することが可能である。これらの機構は、空冷、水のような液冷、ヒートシンクなどを備えることも可能である。
【０００６】
照明モジュールは、温度があまりにも高くなったときに照明モジュールをシャットオフするように動作する、熱スイッチ１６をさらに有することが可能である。しかし、熱スイッチに対する応答時間は、過熱、ならびにその過熱の結果としての照明の低下および磨耗からの照明モジュールの良好な保護を提供するには、長過ぎるかまたは遅過ぎることがある。
【０００７】
本システムの制御器は、例えば、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、汎用プロセッサ、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ、特定用途向けＩＣ、これらのうちのいずれか１つで動作するファームウェアなどの任意の種類のプログラム可能なデバイスであることが可能である。制御器は、電源の制御と共に照明モジュールを動作させ、電圧センサ２２で電圧を監視し、メモリ２５に情報を格納する。メモリは、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、不揮発性メモリを含む任意の種類のメモリであることが可能であり、ルックアップ・テーブルに、または、データベースとして体系化されることが可能である。
【０００８】
図１のシステムでは、電圧モニタまたはセンサ２２は、照明モジュールに供給される電圧を監視し、電圧を検知し、それを制御器１８に報告すべく戻す。実験は、一定の電流で照明モジュールに供給される電圧が照明モジュールの温度に関係して変動することを示している。１つのそのような実験の出力グラフが図２に示されている。
【０００９】
実験では、水冷経路を有したフォセオン・テクノロジー社（Ｐｈｏｓｅｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．）のＳｉｌｉｃｏｎ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍａｔｒｉｘ（商標）などの発光ダイオードのアレイが使用された。ＬＥＤ、レーザ・ダイオードなどのような発光素子の任意の特定のアレイに対する限定はまったく意図されておらず、そのいずれも暗示されるものではない。照明モジュールの電源が入れられ、熱平衡に達するまで照明モジュールが監視された。照明モジュールに所望の電流が設定され、その電流に達するのに使用された電圧と電圧センサへの電圧とが監視された。
【００１０】
この例では、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）が電圧センサとして使用され、ＦＥＴの電圧が監視された。照明モジュールに供給される電圧と、ＦＥＴの接点の電圧とが、メータによって監視され、実際の電圧として記録された。ファームウェアによって報告されるような電圧もまた、報告された電圧として記録された。より多くのデータを収集すべく、照明モジュールを冷却するために使用される水流が調整され、報告された実際の電圧が照明モジュールの新しい温度で記録された。なお、対象の温度は、照明モジュールの温度であり、照明モジュールの接合部温度と称されることがある。これは、ＦＥＴの接合電圧と混同されるべきではない。
【００１１】
この実験では、照明モジュールは、接合部温度の変化に対応した電圧の明らかな応答を示している。ファームウェアは、接合部温度が３７℃から９５℃に変化する際に電圧が４Ｖから４．９Ｖに変化したことを報告した。その結果が図２に示されている。接合部温度は、左の軸上にあり、電圧は、右の軸上にあり、底軸は、時間である。濃い色の曲線は、照明モジュールの接合部温度であり、薄い色の曲線は、電圧である。この関係は、方程式によってより良く表現されることが可能である。
（Ｖｆ２−Ｖｆ１）／（Ｔ２−Ｔ１）＝ｍ
ここで、Ｖｆ２は、照明モジュールが動作している際にファームウェアによって報告された順電圧であり、Ｖｆ１は、Ｖｆ＝ＡｅＢ＊（Ｐｏｔ  ０  Ｖａｌｕｅ）の関係の使用によって得られた順電圧である。Ｐｏｔ  ０  Ｖａｌｕｅは、より詳細に後で議論する、グローバル・ポジション制御上の輝度設定であり、それは、この実験では、電流（従って、照明モジュールの輝度）を制御するために使用される電位差計の形態をなしている。変数「ｍ」は、照明モジュールの確認中に到達する定数であり、Ｔ１は、確認の温度である。
【００１２】
そのときの動作中の温度を決定するには、下記のようなＴ２を求める式に整理し直すことができる。
Ｔ２＝（Ｖｆ２−Ｖｆ１）／ｍ＋Ｔ１
この関係は、センサの電圧を使用して、動作中の照明モジュールの温度を決定する。
【００１３】
図３は、輝度制御設定（この場合、グローバル電位差計）に対するセンサ電圧（この場合、ＦＥＴ）のグラフを示している。このデータは、動作中の制御器によって後にアクセスされるべく、輝度制御設定によって収集、格納、および参照される。
【００１４】
この関係を確立して、上記の実験におけるＦＥＴなどの電圧センサへの電圧を監視し、それを、様々な輝度で照明モジュールの温度に対応した既知の電圧値と比較することが可能である。電圧が或るレベルに達すると、制御器は、低下ならびに磨耗および割れを回避すべく照明モジュールをシャットダウンすることが可能である。これは、熱スイッチよりも強い信号およびより速い応答を提供する。
【００１５】
監視回路の実施形態が図３に示されている。図３では、電源２０は、照明モジュール１２に電力を供給する。照明モジュール１２は、ＸＹグリッドに配置された、照明素子の少なくとも１つのアレイからなることが可能である。図３に示される照明モジュールは、１つの光源として作用すべく１つの器具に設定された幾つかのアレイを有している。各アレイ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃなどは、自身の輝度制御器（ＩＮＴ）を有することが可能である。一般に、照明モジュールは、照明モジュールにおけるアレイのすべてへの電力を制御し、ここではグローバル輝度制御器と称される輝度制御器２４を有するであろう。モジュール中に１つのアレイだけがある場合、グローバル輝度制御器は、その１つのアレイ用の輝度制御器であることが可能である。
【００１６】
上記の実験中で使用される実施形態では、輝度制御器は、アレイへの電力を規制し、従って要素によって放射される結果として生じる光の輝度を規制するグローバル電位差計の形態をなしている。勿論、他のオプションも可能であり、輝度制御器の任意の特定の形態に対する限定はまったく意図されておらず、そのいずれも暗示されるものではない。
【００１７】
確認中にデータを収集し、対応する電圧および温度（使用される場合）をメモリに追加する際に、ルックアップ・テーブルまたはデータベースは、輝度制御設定に関して体系化されることが可能であり、それは本システムで使用される電圧に影響する。
【００１８】
図３に戻って、制御器１８は、電圧センサ２２（この実施形態では、ＦＥＴ）の電圧を監視する。制御器は、ルックアップ・テーブルまたは他のデータ構造にアクセスすることが可能であり、それによって検出した電圧に対応する温度を決定する。検出した電圧が、高過ぎる温度レベルに対応したレベルに達したときまたは達した場合には、制御器は、照明モジュールをシャットダウンする。これは、照明モジュールに起因する照明の低下、ならびに照明モジュールおよび素子の磨耗および割れを防止する。
【００１９】
要約すると、本発明の実施形態の実施は、照明モジュールに提供される電圧を制御器が監視することを可能にするために使用される、電圧センサまたは検出器をもたらす。照明モジュールの電圧と接合部温度との関係が決定され、この関係に対応したデータが格納される。そして、制御器は、電圧レベルを監視し、それが特定のレベルを超えたか否かを判断し、それによって、照明モジュールが過熱しており、シャットダウンされる必要があることを示すことができる。この信号は、殆どの熱スイッチによってなされる熱監視よりも強く、この熱監視よりも速い応答時間を有している。
【００２０】
このように、半導体照明モジュールの温度を追跡すべく電圧を監視する方法および装置に対する特定の実施形態がここまで記述されたが、そのような特定の参照が、次の特許請求の範囲で記述される以外には、本発明の範囲の限定と見なすことは意図されていない。
【図１】
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【図２】
2013513943.tif 000004
【図３】
2013513943.tif 000005
【図４】
2013513943.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月13日(2012.8.13)
【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】
照明モジュールと、
一定の電流として前記照明モジュールに電力を供給すべく電気的に接続された電源と、
前記照明モジュールに電気的に接続され、前記照明モジュールを制御すべく構成されたマイクロコントローラと、
前記照明モジュールおよび前記電源に電気的に直列接続されたトランジスタとを備え、
前記トランジスタは、前記電源への接続部および前記照明モジュールへの接続部から離隔した出力を備え、それによって、前記マイクロコントローラが前記一定の電流によって生じた前記トランジスタまたは前記照明モジュールのいずれかの電圧を監視することを可能にした照明システム。
【請求項２】
前記照明モジュールに熱結合された熱スイッチをさらに備える請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記照明モジュールの制御を可能にすべく前記照明モジュールに電気的に接続されたグローバル輝度制御器をさらに備える請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記照明モジュールに関する特徴情報を格納するメモリをさらに備える請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記メモリは、ルックアップ・テーブルを備える請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記ルックアップ・テーブルは、グローバル輝度制御器の設定によって体系化されている請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記マイクロコントローラは、接合電圧が所定のレベルに達した際に、前記照明モジュールをシャットダウンすべく構成されている請求項１記載のシステム。
【請求項８】
照明モジュールを制御する方法であって、
前記照明モジュールの電源を入れること、
前記照明モジュールに一定の電流を供給することであって、該一定の電流が、前記照明モジュール中の発光ダイオードに電力を供給し、前記照明モジュール用のグローバル輝度設定によって決定されること、
前記一定の電流によって生じる、前記照明モジュールの電圧を監視すること、
前記電圧を温度に変換すること、および
前記温度が前記照明モジュールの閾値温度に対応するのに応答して、前記照明モジュールをシャットダウンすることを含む方法。
【請求項９】
前記グローバル輝度設定は、変更可能である請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記電圧を監視することは、前記照明モジュールと電源との間に直列結合されたトランジスタの電圧を監視することを含んでいる請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記電圧を監視することは、前記照明モジュールの電圧に関連づけた接合部温度を決定すべく、ルックアップ・テーブルへのインデックスとして、前記グローバル輝度設定を使用することを含んでいる請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記電圧を変換することは、前記電圧を電力接合部温度に変換することを含んでいる請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記電力接合部温度は、前記閾値温度と比較され、前記照明モジュールは、前記比較に基づいてシャットダウンされる請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記一定の電流は、発光ダイオードのアレイに電力を供給する請求項８記載の方法。
【請求項１５】
照明モジュールを制御する方法であって、
照明を生じさせるべく前記照明モジュールの発光ダイオードのアレイに電流を与えること、
該電流を介して照明モジュール接合部に電圧を生じさせること、
該電圧を接合部温度に変換すること、
該接合部温度を前記照明モジュールの閾値温度と比較すること、および
前記比較に応じて前記照明モジュールをシャットダウンすることを含む方法。
【請求項１６】
前記電流のレベルは、グローバル輝度設定に基づくものであり、前記電圧の前記接合部温度への変換は、前記グローバル輝度設定に基づくものである請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記電圧は、前記照明モジュールおよび電源に直列配置されたＦＥＴを介して監視される請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記ＦＥＴは、前記電源への電気的接続部と前記照明モジュールへの電気的接続部とを備え、前記ＦＥＴは、制御器への出力を備え、該出力は、前記照明モジュールへの前記電気的接続部と前記電源への前記電気的接続部とから離隔されている請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記照明モジュールは、冷却経路を備え、前記発光ダイオードのアレイは、グリッド・パターンに配置されている請求項１５記載の方法。
【国際調査報告】
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