(57)【要約】  ＬＥＤ光源を使用した照明装置及び方法が記載されている。該ＬＥＤ光源は他の部品と共に照明装置又は他の汎用照明構造体の形態で一体化されている。該照明構造体の幾つかは、放物アルミニウム反射器（ＰＡＲ）照明器具として形成され、これら照明構造体が従来のソケットに挿入されるのを可能にしている。該照明構造体は、効率的動作、高い熱放散、高出力及び良好な色混合等の有益な動作特性を示す。
2011501351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ型光源と、
前記ＬＥＤ型光源に結合された光学系と、
前記ＬＥＤ型光源に結合されたヒートシンクと、
ソケットに機械的及び電気的に係合する口金と、
非導電性材料を有すると共に前記口金に機械的に結合されるハウジングと、
を有し、前記ＬＥＤ型光源、前記光学系及び前記ヒートシンクが前記ハウジング内に配置された照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記ＬＥＤ型光源が第１スペクトルを持つ第１放射を発生する少なくとも１つの第１ＬＥＤと、前記第１スペクトルとは異なる第２スペクトルを持つ第２放射を発生する少なくとも１つの第２ＬＥＤとを有する装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、前記少なくとも１つの第１ＬＥＤ及び前記少なくとも１つの第２ＬＥＤが第１ノードと第２ノードとの間に電気的に直列に接続され、前記第１ノードと前記第２ノードとの間に動作電圧が供給された場合に前記第１ノードと前記第２ノードとの間に直列電流が流れ、当該装置が、
温度信号を発生するために前記ＬＥＤ型光源の近傍に配置された温度センサと、
力率補正を行うと共に前記動作電圧を供給するスイッチング電源と、
を有し、該スイッチング電源は前記温度信号を入力すると共に、該温度信号に応答して、前記少なくとも１つの第１ＬＥＤ及び前記少なくとも１つの第２ＬＥＤの一方に並列に接続された少なくとも１つの可制御電流経路を制御して、前記直列電流を前記少なくとも１つの第１ＬＥＤ及び前記少なくとも１つの第２ＬＥＤの前記一方に対して少なくとも部分的に迂回させ、これにより前記少なくとも１つの第１ＬＥＤを経る第１電流と前記少なくとも１つの第２ＬＥＤを経る第２電流とが相違するようにする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、前記ハウジングがプラスチックを有すると共に、該ハウジングを介する空気の流れを促進する複数の孔を画定する装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、前記複数の孔の各々が、当該装置の電機部品と交差しないように向けられた対称軸を有する装置。
【請求項６】
請求項４に記載の装置において、前記複数の孔の少なくとも１つの寸法が、約２ｍｍ以下である装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、前記ハウジングがガラスから形成される装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、前記ハウジングに接続されたカバーレンズを更に有し、該カバーレンズ及び前記ハウジングが、組み合わせで、前記ＬＥＤ型光源、前記光学系及び前記ヒートシンクを実質的に取り囲む装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、前記光学系が前記ＬＥＤ型光源からの光が通過する出射開口を有し、当該装置が前記ハウジング内に前記出射開口にわたって配置される拡散器を更に有する装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、前記口金がエジソン型ネジ式口金である装置。
【請求項１１】
基板に結合された第１ダイ及び第２ダイを有するＬＥＤ型光源であって、前記第１ダイは第１スペクトルの放射を生成し、前記第２ダイは第２スペクトルの放射を生成し、当該ＬＥＤ型光源が少なくとも一部に第１テクスチャ化部分を備える一次光学系を更に有するようなＬＥＤ型光源と、
前記ＬＥＤ型光源に結合されると共に該ＬＥＤ型光源により生成される光を平行化させる二次光学系であって、光を受ける面の少なくとも一部に第２テクスチャ化部分を有するような二次光学系と、
を有する照明装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、前記一次光学系が前記基板より上に或る距離上昇された半球状レンズを有する装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の装置において、前記二次光学系は前記ＬＥＤ型光源により生成された光が通過する出射開口を形成し、該出射開口には拡散エレメントが存在しない装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の装置において、前記ＬＥＤ型光源に熱的に結合されるヒートシンクと、前記ヒートシンク内又は上に取り付けられた熱接続体とを更に有する装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、前記ヒートシンクに機械的に結合されると共に、前記ＬＥＤ型光源に電力を供給する電源回路を受け入れる空洞を備えるエレメントを更に有する装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、前記電源回路と、前記ＬＥＤ型光源及び該電源回路を相互接続するフレキシブル回路とを更に有する装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の装置において、非導電性材料から形成されたハウジングを更に有し、前記ＬＥＤ型光源、前記二次光学系及び前記ヒートシンクが前記エレメント内に配置される装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置において、前記ハウジングが熱放散を促進させる１以上の孔を画定する装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置において、前記ハウジングに結合されるカバーレンズを更に有し、該カバーレンズ及び前記ハウジングが、組み合わさって、前記ＬＥＤ型光源、前記二次光学系及び前記ヒートシンクを実質的に取り囲む装置。
【請求項２０】
請求項１４に記載の装置において、前記熱接続体が銅製プラグである装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置において、前記銅製プラグは前記ヒートシンクより上に上昇された第１面を有し、前記ＬＥＤ型光源が該銅製プラグの第１面に取り付けられる装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置において、前記ヒートシンク内又は該ヒートシンクの近傍に取り付けられると共に前記ＬＥＤ型光源に熱的に結合される温度センサを更に有する装置。
【請求項２３】
請求項１１に記載の装置において、前記二次光学系は出射開口を有し、当該装置が前記出射開口にわたって配置される拡散器を更に有する装置。
【請求項２４】
請求項１１に記載の装置において、前記ＬＥＤ型光源が取り付けられるセラミック製マウントを更に有すると共に、電気的相互接続を形成するために前記ＬＥＤ型光源がワイヤボンディングされるフレキシブル回路を更に有する装置。
【請求項２５】
放物アルミニウム反射器（ＰＡＲ）３８フォームファクタで構成される照明装置において、
第１スペクトルを持つ第１放射を発生する少なくとも１つの第１ＬＥＤと、
前記第１スペクトルとは異なる第２スペクトルを持つ第２放射を発生する少なくとも１つの第２ＬＥＤであって、当該装置により発生される実質的に白色の光が前記第１放射と前記第２放射との混合を含む、少なくとも１つの第２ＬＥＤと、
力率補正を行うと共に、前記少なくとも１つの第１ＬＥＤ及び前記少なくとも１つの第２ＬＥＤのための動作電圧、前記少なくとも１つの第１ＬＥＤのための第１電流、並びに前記少なくとも１つの第２ＬＥＤのための第２電流を供給するスイッチング電源と、
ソケットに機械的及び電気的に係合する口金と、
非導電材料から形成され、前記口金に機械的に結合され、且つ、前記ＰＡＲ３８フォームファクタで構成されたハウジングと、
を有し、
前記少なくとも１つの第１ＬＥＤ、前記少なくとも１つの第２ＬＥＤ及び前記スイッチング電源が前記ハウジング内に配置され、
前記スイッチング電源が前記第１電流及び前記第２電流を、当該装置により発生される前記実質的に白色の光が約２６００Ｋから３０００Ｋまでの範囲の色温度及び１０ワットで少なくとも約７００ルーメンの出力を有するように制御する装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の装置において、前記少なくとも１つの第１ＬＥＤの第１個数、前記少なくとも１つの第２ＬＥＤの第２個数、前記第１電流及び前記第２電流のうちの少なくとも１つが、当該装置により発生される前記実質的に白色の光が少なくとも９０の演色インデックス（ＣＲＩ）を持つように選択される装置。
【請求項２７】
請求項２５に記載の装置において、前記第１放射及び前記第２放射を受けるように配置された平行化光学系を更に有する装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の装置において、前記少なくとも１つの第１ＬＥＤ及び前記少なくとも１つの第２ＬＥＤの配置、並びに前記平行化光学系の少なくとも一方が、当該装置により発生される前記実質的に白色の光に対して約２５度の半値全幅ビーム角を形成するように構成される装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般照明用の一体型ＬＥＤ照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００７年１０月９日に出願された「一般照明用の一体型ＬＥＤ照明器具」なる名称の米国仮特許出願第６０／９７８６１２号の利益を主張するものであり、該出願は参照により全体として本明細書に組み込まれるものである。
【０００３】
本発明は、米国エネルギ省により授与された認可番号DE-DE-FC26-06NT42932での政府の支援によりなされたものである。米国政府は、本発明の特定の権利を有するものである。
【０００４】
シールドビーム電球は、遍在的なもので、種々の照明用途に使用されている。斯かる電球は、例えば、自動車用ヘッドライト、劇場用ライト、屋外建築用ライト、航空機着陸用ライト及びスポーツ用ライトとして採用されている。「シールドビーム電球」は、単一アセンブリとして製造された反射器及びフィラメントを含む形式の電球で、上記アセンブリ上には、通常は透明ガラスのフロントカバー又はレンズが永久的に取り付けられている。シールドビーム電球の通常のサイズは５６、ＰＡＲ３８及びＰＡＲ３０であり、ここで、「ＰＡＲ」は放物アルミニウム反射器（Parabolic Aluminum Reflector）の頭文字である。ＰＡＲは、１／８インチに等しい非ＳＩ測定単位として受け入れられてきている。例えば、ＰＡＲ３８電球は４.７５インチに等しい直径を持つ電球である。シールドビーム電球の通常の光ビームの広がりは、フラッドビーム、スポットビーム、狭スポットビーム又は極狭スポットビームである。
【０００５】
スポットライトは種々の商店、住宅及び建築の場面で毎日見られるものである。例えば、実質的に全てのスーパーマーケット、コンビニエンスストア、ドラッグストア、百貨店、宝石店、ディスカウントストア、自動車ディーラ及び専門アパレルストアがスポット照明を使用している。典型的には、従来の光源がスポット照明用途に使用されているが、多くの欠点を被っている。
【０００６】
特に、蛍光光源は、時には効率的であり安価ではあるが、スポット照明にとり効果的とするには過度に拡散的である。言い換えると、これらの光源は、指向された光を必要とする用途には余り適していない。劣った光出力分布に加えて、これらの光源の色温度は多くの用途には余り適さない。更に、ハロゲン電球は低い事前コスト、良好な演色及び良好なビーム制御を有する傾向があるものの、斯かる電球は典型的にスポットライト用途にとっては非常に非効率的であり、１０〜２０ルーメン／ワットの範囲の光出力効率しか有さない。スポット照明に典型的に使用される他のタイプの電球は、セラミックメタルハライド（ＣＭＨ）電球である。ＣＭＨ電球は良好なビーム制御及びエネルギ効率を提供することができるが、斯かる電球は典型的に高い初期費用を有すると共に、明る過ぎ得ると共に調光不可能であり、比較すると時には隣接する領域を暗く見えさせる。最後に、伝統的な白熱照明は、スポット照明用途にとっては非効率的過ぎる傾向がある。
【０００７】
スポット照明及び一般の他のタイプの照明が広く使用されているので、照明のエネルギ効率が性能を妥協することなく改善され得るならば、事業及び消費者ユーザ並びに環境の両方の利益のために大きなエネルギ節減を実現することができる。これらの可能性のあるエネルギ節減及び何年にもわたり世界中で続いている増大する環境問題意識にも拘わらず、依然として、大幅に改善されたエネルギ効率を持つシールドビーム電球に対する要求が存在する。特に、用途及び最終ユーザの期待に合致した一様なビームパターンの審美的に満足のゆく照明を提供することが可能な高度に効率的で、耐久性があり且つ相対的に安価なスポットライトに対する要求が存在する。
【０００８】
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く照明の出現は、伝統的な蛍光、ＨＩＤ及び白熱電球に対する成長可能な代替物を提供している。ＬＥＤの機能的利点及び有益性は、高いエネルギ変換及び光学的効率、強固さ、低稼働コスト並びに多くの他のものを含む。ＬＥＤの小さな寸法、長稼働寿命、低エネルギ消費及び耐久性は、これらＬＥＤを、種々の照明用途において重要な選択物にさせている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、高品質な照明を提供しながら従来の技術の欠点に対処するような、ＬＥＤ光源を使用した改善された照明器具を提供することが望ましい。所要の高い演色特性以外に、光の質の考慮事項は、当該照明の有効且つ適用可能な空間分布、並びに「ハロー」又は他のテクスチャ及びカラーアーチファクトを伴わない所望の色温度の白色発光等の幾つかの観察可能且つ測定可能な評価基準を含む。この照明器具にとっては、通常に見られる形状因子（フォームファクタ）を維持して、既存のハードウェア、ソケット及び電源接続を利用することができるようにし、これによりコストを低減すると共に設備改造に関連する無駄を低減し、且つ、該改善された照明器具の採用を促進することも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、広くは、既存の照明ハードウェアで使用することができるように標準のフォームファクタを有するエネルギ効率的なＬＥＤ型照明器具に関するものである。更に詳細には、本発明の種々の実施例は、従来の光源の置換に適した高出力照明システムに関するものである。ここに開示される種々の発明概念を実施化すると、これらのシステムは、高輝度ＬＥＤを駆動するための効率的且つ小型の電源及び制御部品を、温度管理及び光学システムと共に照明器具に組み込んで、通常の汎用白熱、蛍光及びハロゲン照明器具と等価な形状的及び機能的適合物を提供する。幾つかの実施例において、本発明はＬＥＤ型光源を使用して、ＰＡＲ３８スポットライト等のスポット照明に有用なビームの広がりを生成することが可能な一体型ＬＥＤ照明器具を想定する。
【００１１】
要約すると、本発明の一態様は照明装置に向けられたもので、該照明装置はＬＥＤ型光源、該ＬＥＤ型光源に結合された光学系、該ＬＥＤ型光源に結合されたヒートシンク、ソケットに機械的及び電気的に係合する口金（base）、並びに非導電性材料からなり上記口金に機械的に結合されるハウジングを使用し、その場合において、上記ＬＥＤ型光源、光学系及びヒートシンクは上記ハウジング内に配置される。
【００１２】
本発明の他の態様は、基板に結合された第１及び第２のダイを有するようなＬＥＤ型光源を使用する照明装置に向けられたものである。上記第１のダイは第１スペクトルの放射を生成するように構成され、上記第２のダイは第２スペクトルの放射を生成するように構成される。当該ＬＥＤ型光源は、該光源の少なくとも一部に第１テクスチャ化部分を有する一次光学系を更に使用すると共に、オプションとして、該ＬＥＤ型光源に結合され且つ該ＬＥＤ型光源により生成された光を平行化するように構成された二次光学系を使用し、該二次光学系は第２のテクスチャ化部分を有する。一実施例において、上記一次光学系は上記基板上に或る距離だけ上昇された半球状レンズを有する。
【００１３】
本発明の他の態様は、放物アルミニウム反射器（ＰＡＲ）３８のフォームファクタに構造化された照明装置に向けられたものである。該装置は、第１スペクトルを持つ第１放射を発生する少なくとも１つの第１ＬＥＤ及び該第１スペクトルとは異なる第２スペクトルを持つ第２放射を発生する少なくとも１つの第２ＬＥＤを使用し、その場合において、当該装置により発生される本質的に白色の光は上記第１放射及び第２放射の混合光を含む。該装置は、更に、力率補正を行い、上記少なくとも１つの第１ＬＥＤ及び少なくとも１つの第２ＬＥＤのための動作電圧を供給し、上記少なくとも１つの第１ＬＥＤのための第１電流を供給し、上記少なくとも１つの第２ＬＥＤのための第２電流を供給するためにスイッチング電源を使用する。該装置は、ソケットに機械的及び電気的に係合するための口金、並びに非導電性材料から形成され、上記口金に機械的に結合され、ＰＡＲ３８のフォームファクタに構造化されたハウジングを含み、その場合において、上記少なくとも１つの第１ＬＥＤ、上記少なくとも１つの第２ＬＥＤ及び上記スイッチング電源は該ハウジング内に配置される。該スイッチング電源は、上記第１電流及び第２電流を、当該装置により発生される本質的に白色の光が約２６００Ｋ〜３０００Ｋの範囲内の色温度を有すると共に、１０ワットにおいて約７００ルーメンの出力を持つように制御するよう構成される。
【００１４】
本発明の他の態様は、第１スペクトルを持つ第１放射を発生する少なくとも１つの第１ＬＥＤ、及び第１スペクトルとは異なる第２スペクトルを持つ第２放射を発生する少なくとも１つの第２ＬＥＤを使用するような照明装置に向けられたものである。上記少なくとも１つの第１ＬＥＤ及び少なくとも１つの第２ＬＥＤは、第１ノードと第２ノードとの間に電気的に直列に接続される。該第１ノードと第２ノードとの間に動作電圧が印加されると、第１ノードと第２ノードとの間に直列電流が流れる。スイッチング電源が力率補正を行うと共に上記動作電圧を供給する。該スイッチング電源は、上記少なくとも１つの第１ＬＥＤ及び少なくとも１つの第２ＬＥＤの一方に並列に接続された少なくとも１つの可制御電流経路を制御して、上記直列電流を上記少なくとも１つの第１ＬＥＤ及び少なくとも１つの第２ＬＥＤの上記一方から少なくとも部分的に迂回させ、かくして上記少なくとも１つの第１ＬＥＤを経る第１電流及び上記少なくとも１つの第２ＬＥＤを経る第２電流が異なるようにする。
【００１５】
本発明の他の態様は、熱過渡時に、ＬＥＤ型照明装置により発生される白色光の色温度を制御する方法に向けられたものである。該ＬＥＤ型照明装置は第１スペクトルを持つ第１放射を発生する少なくとも１つの第１ＬＥＤと、該第１スペクトルとは異なる第２スペクトルを持つ第２放射を発生する少なくとも１つの第２ＬＥＤとを含み、上記白色光は第１放射と第２放射との混合の結果である。上記少なくとも１つの第１ＬＥＤ及び少なくとも１つの第２ＬＥＤは、第１ノードと第２ノードとの間に電気的に直列に接続され、該第１ノードと第２ノードとの間に動作電圧が印加されると、第１ノードと第２ノードとの間に直列電流が流れる。当該方法は、上記少なくとも１つの第１ＬＥＤ及び少なくとも１つの第２ＬＥＤの近傍の温度を表す温度信号を発生するステップと、該温度信号に基づいて、上記少なくとも１つの第１ＬＥＤ及び少なくとも１つの第２ＬＥＤの一方に並列に接続された少なくとも１つの可制御電流経路を制御して、上記直列電流を上記少なくとも１つの第１ＬＥＤ及び少なくとも１つの第２ＬＥＤの上記一方から少なくとも部分的に迂回させ、かくして上記少なくとも１つの第１ＬＥＤを経る第１電流及び上記少なくとも１つの第２ＬＥＤを経る第２電流が異なるようにする。
【００１６】
本発明の他の態様は、熱過渡時に、ＬＥＤ型光源により発生される白色光の色温度を制御する装置に向けられたものである。上記ＬＥＤ型光源は熱伝導性基板に取り付けられ、該熱伝導性基板は上記ＬＥＤ型光源の近傍に形成された凹部を有している。当該装置は、上記熱伝導性基板に形成された凹部に挿入するためのタブを備える印刷回路基板を含んでいる。当該装置は、更に、上記印刷回路基板のタブ上に配置された温度センサを含み、かくして、該印刷回路基板が上記熱伝導性基板に形成された凹部に挿入された場合に、該温度センサが上記ＬＥＤ型光源の近傍で上記熱伝導性基板内に実質的に埋め込まれるようにする。また、当該装置は、上記印刷回路基板上に配置されて、力率補正を行うと共に上記ＬＥＤ型光源の動作電圧を供給するためのスイッチング電源を構成する複数の構成部品を含み、該スイッチング電源は少なくとも１つの集積回路（ＩＣ）コントローラを有する。
【００１７】
本開示の目的で使用される場合、"ＬＥＤ"なる用語は、電気信号に応答して放射を発生することが可能な如何なるエレクトロルミネッセントダイオード又は他の形式のキャリア注入／接合型システムをも含むものと理解されるべきである。このように、ＬＥＤなる用語は、これらに限定されるものではないが、電流に応答して光を放出する種々の半導体型構造、発光ポリマ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）及びエレクトロルミネッセントストリップ等を含む。特に、ＬＥＤなる用語は、赤外スペクトル、紫外スペクトル及び可視スペクトルの種々の部分（一般的に、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）の1以上で放射を発生するように構成することができる全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の幾つかの例は、これらに限定されるものではないが、種々のタイプの赤外ＬＥＤ、紫外ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、琥珀色ＬＥＤ、オレンジ色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤを含む（以下で更に説明する）。ＬＥＤは、所与のスペクトル（例えば、狭い帯域幅、広い帯域幅）に対して種々の帯域幅（例えば、半値全幅又はＦＷＨＭ）を、且つ、所与の一般的色分類内で種々の支配的波長を持つ放射を発生するように構成及び／又は制御することができると理解されたい。
【００１８】
"スペクトル"なる用語は、１以上の光源により生成された放射の何れかの１以上の周波数（又は波長）を指すものと理解されたい。従って、"スペクトル"なる用語は、可視範囲における周波数（又は波長）のみならず、赤外、紫外及び全体の電磁スペクトルの他の領域における周波数（又は波長）をも指す。また、或るスペクトルは、相対的に狭い帯域幅（例えば、実質的に僅かな周波数又は波長成分しか有さないＦＷＨＭ）又は相対的に広い帯域幅（種々の相対強度を持つ幾つかの周波数又は波長成分）を有することができる。或るスペクトルは２以上の他のスペクトルの混合（例えば、複数の光源から各々放出された放射の混合）の結果であり得ると理解されたい。
【００１９】
本開示の目的のため、"カラー（色）"なる用語は、"スペクトル"なる用語と互換可能に使用されている。しかしながら、"カラー"なる用語は、一般的に、観察者により知覚可能であるような放射の特性を主に指すように使用される（もっとも、この用い方は、この用語の範囲を限定する意図でない）。従って、"異なるカラー"なる用語は、異なる波長成分及び／又は帯域幅を持つ複数のスペクトルを黙示的に示す。また、"カラー"なる用語は、白色及び非白色光の両方との関連で使用することもできると理解されたい。
【００２０】
"色温度"なる用語は、通常、ここでは白色光との関連で使用されている。もっとも、このような使用は該用語の範囲を限定しようというものではない。色温度は、本質的に、白色光の特定の色含有量又は色合い（shade）を示す（例えば、赤みがかった、青みがかった等）。或る放射サンプルの色温度は、通常、実質的に当該放射サンプルと同一のスペクトルを放射する黒体放射体のケルビン度（Ｋ）での温度により特徴付けられる。黒体放射体の色温度は、通常、約７００度Ｋ（典型的には、人の目にとり最初に見えると考えられている）から１０,０００度Ｋを超えるまでの範囲内に入る。白色光は、通常、１５００〜２０００度Ｋより上の色温度で知覚される。
【００２１】
より低い色温度は、通常、一層顕著な赤成分又は"暖かい感じ"を持つ白色光を示す一方、より高い色温度は、通常、一層顕著な青成分又は"冷たい感じ"を持つ白色光を示す。例示として、火は約１,８００度Ｋの色温度を有し、通常の白熱電球は約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の色温度を持つ白色光の下で見られるカラー画像は相対的に赤みがかった色調を持つ一方、約１０,０００度Ｋの色温度を持つ白色光の下で見られる同じカラー画像は相対的に青みがかった色調を持つ。
【００２２】
コントローラ"なる用語は、ここでは、１以上の光源の動作に関係する種々の装置を広く記述するために使用されている。コントローラは、ここで述べる種々の機能を実行するために種々の態様で（例えば、専用のハードウェアによる等）実施化することができる。"プロセッサ"はコントローラの一例であり、ここで述べる種々の機能を果たすためにソフトウェア（例えば、マイクロコード）を用いてプログラムすることが可能な１以上のマイクロプロセッサを使用する。コントローラは、プロセッサを使用して又は使用しないで実施化することができ、幾つかの機能を実行する専用のハードウェアと他の機能を実行するためのプロセッサ（例えば、１以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連する回路）との組み合わせとして実施化することもできる。本開示の種々の実施例で使用することが可能なコントローラ部品の例は、これらに限定されるものではないが、通常のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む。
【００２３】
種々の実施例において、プロセッサ又はコントローラは１以上の記憶媒体（ここでは、汎用的に"メモリ"と称し、例えばＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びEEPROM等の揮発性及び不揮発性コンピュータメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、光ディスク並びに磁気テープ等である）と関連させることができる。幾つかの実施例において、上記記憶媒体は、１以上のプロセッサ及び／又はコントローラ上で実行された場合に、ここで述べる機能の少なくとも幾つかを実行する１以上のプログラムによりコード化することができる。種々の記憶媒体は、プロセッサ又はコントローラ内に固定することができるか、又は該記憶媒体上に記憶された１以上のプログラムを、ここで述べる本開示の種々の態様を実施化すべくプロセッサ又はコントローラにロードすることができるように移送可能とすることもできる。"プログラム"又は"コンピュータプログラム"なる用語は、ここでは、汎用的意味で使用され、１以上のプロセッサ又はコントローラをプログラムするために使用することが可能な如何なるタイプのコンピュータコード（例えば、ソフトウェア又はマイクロコード）をも示す。
【００２４】
上述した技術思想及び以下に詳細に説明する更なる技術思想の全ての組み合わせは（斯かる技術思想が相互に矛盾しない限り）、ここに開示される発明的主題の一部であると見なされると理解されるべきである。また、参照により組み込まれた如何なる開示内にも現れる、本明細書で明示的に使用される用語は、本明細書で開示される特定の概念と最も一貫性がある意味が付与されると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一実施例によるＬＥＤ型照明器具の前方からの斜視図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の一実施例によるＬＥＤ型照明器具の後方からの斜視図を示す。
【図２】図２は、図１Ａ〜１ＢのＬＥＤ型照明器具の分解図である。
【図３】図３は、図１Ａ〜１ＢのＬＥＤ型照明器具の断面図であり、本発明の一実施例による積層された電源を概略図示する。
【図４】図４は、図３に示すＬＥＤモジュール及び熱接続体の相対的配置を示す拡大図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例によるＬＥＤモジュールのＬＥＤダイの配置を概略図示する上面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の一実施例によるテクスチャ化部分を含むＬＥＤモジュールを示す側面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の他の実施例によるテクスチャ化部分を含むＬＥＤモジュールを示す側面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ａ〜６Ｂのレンズ２０３の一実施例を示す側面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図２〜３に示す反射器光学系の斜視図を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図２〜３に示す反射器光学系の断面図を示す。
【図８】図８は、本発明の一実施例によるＬＥＤ型照明器具のためのスポット照明適用例を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の一実施例によりＬＥＤ型照明器具の種々の部品を配置することが可能なハウジングの上面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の一実施例によりＬＥＤ型照明器具の種々の部品を配置することが可能なハウジングの側面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、本発明の一実施例によりＬＥＤ型照明器具の種々の部品を配置することが可能なハウジングの断面図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、図９Ａ〜９Ｃに示すものの代替となるハウジングを示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の他の実施例によるＬＥＤ型照明器具の分解図を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０ＡのＬＥＤ型照明器具のカバーレンズの上面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本発明の他の実施例によるＬＥＤ型照明器具の組立断面図を示す。
【図１１】図１１は、図１０ＡのＬＥＤモジュール及びヒートシンクの相対的配置を示す上面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、図１０ＡのＬＥＤモジュール及びリング状回路基板の側面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１０ＡのＬＥＤモジュール及びリング状回路基板の上面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の一実施例によるＬＥＤモジュール及びフレキシブル回路基板の代替構成を示す。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の他の実施例によるＬＥＤモジュール及びフレキシブル回路基板の代替構成を示す。
【図１４】図１４は、図１０Ａの照明器具の種々の部品の拡大図を示す。
【図１５】図１５は、本発明の一実施例による、複数の直列接続された負荷のための電源の種々の電気部品を示す一般化されたブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の一実施例による、図１５に示す電源の力率補正段を示す回路図である。
【図１７】図１７は、本発明の一実施例による、図１５に示す電源の力率補正段を関連するコントローラと共に示す回路図である。
【図１８】図１８は、本発明の一実施例による、図１５に示す電源の負荷制御段を示す回路図である。
【図１９】図１９は、本発明の一実施例による、図１５に示す電源の負荷制御段を関連するコントローラと共に示す回路図である。
【図２０】図２０は、本発明の一実施例による、負荷制御段を制御するために図１９のコントローラにより実施される温度補償方法を示すフローチャートを図示する。
【図２１】図２１は、本発明の一実施例による、図２０の温度補償方法に基づく、発生された光の色温度対時間の２つのプロットを示す。
【図２２】図２２は、本発明の一実施例による、図１５の電源が配置された印刷回路基板、及びＬＥＤ負荷を担持する基板に対する該印刷回路基板の連結部の例示的構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図面において、同様の符号は、異なる図を通して同様の構成部分を概ね示している。また、図面は、必ずしも寸法通りではなく、本発明の原理を示すに際して大体は代わりに強調がなされている。
【００２７】
以下、本発明の種々の実施例及び関係する発明思想を、ＰＡＲ３８照明器具に関連する実施例を含み説明する。しかしながら、本発明は如何なる特定の態様の実施例にも限定されるものではなく、ここで明示的に説明する種々の実施例は主に解説の目的のためのものであると理解されるべきである。例えば、ここで説明する種々の思想は、異なるフォームファクタ及び光出力を持つ種々の照明器具で好適に実施化することができる。
【００２８】
上述したように、ここで開示される本発明の幾つかの態様は、従来の光源の置換に適した高出力照明システムに関するものである。これらのシステムは、効率的且つ小型の電源及び高輝度ＬＥＤを駆動するための制御部品を、温度管理系及び光学系と一緒に照明器具に組み込み、通常の汎用白熱、蛍光及びハロゲン照明器具と等価な形態及び機能の適合物を提供するものである。出願人は、高性能ＬＥＤ型照明器具の部品又はサブシステムは個別では設計することができず、システム性能は相互に関係する技術的問題の結果であることを認識及び理解した。このように、当該システムの１つの領域における設計の選択の影響は、他の領域において望ましくない結果を持ち得る。例えば、ＬＥＤ光源から一層大きな出力を発生させようと試みることは、一層大きな電力密度の犠牲となり得、温度負荷を、従って全体のシステム効率を悪化させる。ダイ及びパッケージの制約を操作することは、光学系の注意深い考察により対処することが必要となるような下流側の影響を有し得る。従って、以下に詳述する方法は、種々のシステム設計関心事に関して、効率的な温度管理及び電力管理を含み、ＬＥＤ光源の効率及び幾何学構造を最適化することを追求するものである。
【００２９】
図１Ａ及び１Ｂは、本発明の一実施例によるＬＥＤ型照明器具１００の制限するものではない一例を示す。該照明器具１００は、以下に詳述する、ネジ式口金１１０、口金エンクロージャ１２０、ヒートシンク１３０、カバーレンズ１４０及び反射器光学系１６０を含んでいる。ネジ式口金１１０は、照明器具１００にＡＣ電源を供給するために標準の照明ソケットに螺入するように構成され、従ってエジソン型のネジ式口金又は如何なる他の好適なネジ式口金とすることもできる。口金エンクロージャ１２０は、金属又は例えばアクリロニトリルブタジェンスチレン（ＡＢＳ）等の耐衝撃性プラスチック材料から、射出成形等の何れかの従来の方法により形成することができる。本発明の種々の実施例において、口金エンクロージャ１２０はフィン１２１（図２に示され、後述する）等の熱放散凹凸構造を有し、これら構造は当該照明器具にわたり熱を伝導させ及び／又は冷却空気の流れを促進するのに有効である。該口金エンクロージャはヒートシンク１３０に例えばネジ１２５等の何らかの従来の固定手段によって接続される。
【００３０】
ヒートシンク１３０は、例えばアルミニウム等の熱伝導性材料から形成され、相対的に軽い重量を維持しながら熱放散を促進するように構成される。例えば、一実施例において、ヒートシンク１３０は、篭状の構造を有すると共に、分散された複数の放熱フィン１３５を含み、熱放散のための相当の表面積を設けている。ヒートシンク１３０は、例えばサンドブラスト処理により熱放散を促進するように処理することができる。
【００３１】
カバーレンズ１４０は、ガラス、アクリル又はポリカーボネイト等の如何なる既知の透明材料から形成することもできる。カバーレンズ１４０は、ヒートシンク１３０の着設部上に着座され、ネジ等の何らかの従来の固定具又は接続具により固定される。一実施例においては、図１Ａ〜１Ｂに図示されたように、ＬＥＤ型照明器具１００はＰＡＲ３８電球のフォームファクタを有するので、該照明器具の最大直径は４.７５インチである。他のフォームファクタも可能である。
【００３２】
ここで図２及び３を参照すると、照明器具１００の分解図及び断面図は、口金エンクロージャ１２０及びヒートシンク１３０内に収容された特徴的要素を示している。本発明の種々の実施例において、口金エンクロージャ１２０は、電源及び電子回路制御モジュール４１４（ここでは、単に"電源"とも称する）を収容し、該モジュールは、後に詳述するＬＥＤモジュール１５０内に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動及び制御するために配置された電源管理及び駆動回路部品（例えば、電源、コントローラ／プロセッサ及び／又はメモリ部品等）を有する1以上の印刷回路基板１７５を含んでいる。
【００３３】
電源４１４は、上記口金エンクロージャの空間の制限を考慮しながら自身の性能を最適化するために種々の構造を有することができる。例えば、図２及び３に示されたものと同様の一実施例において、該電源は、互いに積層されると共に所望の間隔で上記口金エンクロージャに固定される複数の印刷回路基板を含む。これら回路基板は、これらの間を走るワイヤにより電気的に接続される。本発明の他の実施例においては、連続した（例えば可撓性の）回路基板が、上記口金エンクロージャ内に設けられる空間内に、例えば巻き取る又は巻回することにより嵌め込まれる。更に他の実施例では、図１０Ａ及び１０Ｃに関して後述するように、単一の回路基板が上記ヒートシンクに対して垂直に取り付けられる。他の構成も可能である。
【００３４】
本開示による照明器具との関連で使用するのに適したＬＥＤ型照明ユニット及び斯かる照明ユニットを制御する方法の幾つかの一般例を、例えば米国特許第6,016,038号及び第6,211,626号で見付けることができる。また、本開示による照明器具との関連で使用するのに適したＬＥＤ照明器具内での電力及びデータ管理の統合並びにデジタル電力処理の幾つかの一般例を、例えば米国特許第7,233,115号、米国特許第7,256,554号及び米国特許出願第12/113,320号で見付けることができ、これら文献の各々は参照により本明細書に組み込まれるものとする。本発明の実施例による電源及び制御電子回路の幾つかの特定の例は、図１５〜２２に関連して後に詳述する。
【００３５】
電源４１４とＬＥＤモジュール１５０との間の電気的接続は、ヒートシンク１３０の基部の孔を介して等の、如何なる好適な態様でも設けることができる。他の形態の相互接続も可能である。
【００３６】
本発明の種々の実施例では、図３に図示されるように、熱接続体１９０がＬＥＤモジュール１５０とヒートシンク１３０との間に配置され、これらの間に熱伝導性を設けて熱放散を促進する。熱接続体１９０は、銅等の熱伝導性材料から形成されると共に、上記ＬＥＤモジュールの背部に誘導半田付け又は何らかの他の好適な方法により取り付けられる。この構成は、ＬＥＤモジュール１５０とヒートシンク１３０との間の熱的境界面の数を最小化し、かくして該ＬＥＤモジュールから見た熱抵抗を減少させる。熱接続体１９０は、図３に示されるように、上記ヒートシンクの空洞又は凹部に挿入されるプラグ（plug）若しくは金属片（slug）の形態をとることができるか、又は如何なる他の好適な形態をとることもできる。例えば、一実施例によれば、熱接続体１９０は、上記ヒートシンク上の薄い層として、又はヒートシンク１３０の表面の一部に形成された銅等の1以上の金属路（metallic traces）として形成することができる。この場合、上記ＬＥＤモジュールは該金属路に例えば誘導半田付け法を用いて半田付けすることができる。
【００３７】
図４は、熱接続体１９０、ＬＥＤモジュール１５０及びヒートシンク１３０の一部の拡大図であり、上記ヒートシンクの外縁は該ヒートシンクの一部のみが示されていることを示すために点線で示されている。図示のように、制限するものでない一実施例では、熱接続体１９０はヒートシンク１３０とは面一ではなく、ヒートシンク１３０の表面より上にＺ１だけ延びている。このように、ＬＥＤモジュール１５０は当該ヒートシンクより距離Ｚ１だけ上に配置されている。ＬＥＤモジュール１５０を当該ヒートシンクの表面より上に斯様に配置することにより、反射器光学系１６０（図３に示す）に対するＬＥＤモジュール１５０の位置を最適化することができる。このように、距離Ｚ１は、例えば０.５ｍｍ、１ｍｍ又は他の好適な値等の如何なる好適な値もとることができる。
【００３８】
ＬＥＤモジュール１５０は如何なる好適な形態もとることができる。というのは、本発明の種々の態様は、如何なる特定のタイプのＬＥＤ光源と共に使用するよう限定されるものではないからである。図5及び６Ａ〜６Ｃは、ＬＥＤモジュール１５０が含むことができる特徴的構造の例を示す。しかしながら、これらの特徴的構造はオプション的なものに過ぎず、ＬＥＤモジュール１５０の他の形態も可能であると理解されたい。
【００３９】
図５に示すように、一実施例によれば、ＬＥＤモジュール１５０は基板（例えば、印刷回路基板）２０６を含み、該基板上には複数のＬＥＤダイ２０２及び２０４が配置される。個々のＬＥＤダイの特性は、ＬＥＤ型照明器具１００に対し望まれる特定のタイプの光出力を供給するように選択される。例えば、種々の実施例において、第１のタイプのＬＥＤダイ２０２は第１スペクトルを持つ第１放射を発生する１以上のＬＥＤ接合を含むことができ、第２のタイプのＬＥＤダイ２０４は第１スペクトルとは異なる第２スペクトルを持つ第２放射を発生する１以上のＬＥＤ接合を含むことができる。当該照明器具に対し２つの異なるタイプのＬＥＤの一般例が示されたが、種々の異なるタイプのＬＥＤを種々の数／組み合わせで一緒に使用して、各々異なる光源スペクトルの混合に基づく結果的な光を供給することもできると理解されたい。
【００４０】
本発明の一実施例において、上記ＬＥＤダイの発光特性は所望の色温度の白色光を供給するように各々選択される。例えば、本質的に白色の光を発生するように構成されたＬＥＤモジュールの一実施例は、組み合わせで本質的に白色の光を形成するように混ざるような異なるスペクトルのエレクトロルミネッセンスを各々放出する複数のダイを含むことができる。他の実施例において、白色光ＬＥＤは、第１スペクトルを持つエレクトロルミネッセンスを別の第２スペクトルに変換する蛍光材料に関連させることができる。この構成の一例において、相対的に短い波長及び狭い帯域幅のスペクトルを持つエレクトロルミネッセンスは、当該蛍光材料を"ポンピング"し、該蛍光材料は幾らか広いスペクトルを持つ長い波長の放射を放出する。
【００４１】
図５を参照すると、ＬＥＤモジュール１５０におけるＬＥＤダイ（又はパッケージ）の配置は、ＬＥＤ型照明器具１００にとり望まれるタイプの合成光を供給するように選定される。特定の実施例において、ＬＥＤ型照明器具１００は、所定の色温度又は所定の範囲の色温度の白色光を放出する。種々の実施例において、上記配置は、直接発光型ＬＥＤ（例えば、本質的に単色の又は狭い帯域幅の放射）と蛍光体変換型ＬＥＤ（例えば、相対的に広い帯域の放射）との組み合わせを含む。例えば、一実施例において、第１放射５０３を放出する複数の第１ＬＥＤ２０２は、第２放射５０５を放出する複数の第２ＬＥＤ２０４と組み合わされる。第１ＬＥＤ２０２は直接発光型のＬＥＤダイとすることができる一方、第２ＬＥＤ２０４は蛍光体変換ＬＥＤダイとすることができる。
【００４２】
一実施例において、図５に示された配置は、白色光を生成するために使用される。第１ＬＥＤ２０２は直接発光型ＬＥＤダイであり、第２ＬＥＤ２０４は蛍光体変換型ＬＥＤダイである。白色光の結果としての相関色温度（ＣＣＴ）は、青色発光ＬＥＤ（即ち、この限定しない例における第２ＬＥＤ２０４）に塗布される蛍光体材料の量、及び赤色直接発光型ＬＥＤ（即ち、この限定しない例における第１ＬＥＤ２０２）から到来する光の量に依存する。所望のカラーポイントを達成するために、例えば蛍光体変換型及び直接変換型ＬＥＤを独立にバイアスすることによって光源モジュールからの赤色発光の量を変化させることにより両パラメータが一緒に制御される。
【００４３】
約２８００ケルビンの相関色温度（ＣＣＴ）を持つ白色光を供給する一実施例においては、この例では各々が蛍光体変換型ＬＥＤダイである２０個の第２ＬＥＤ２０４と、この例では各々が直接発光型ＬＥＤダイである６個の第１ＬＥＤ２０２との混成が設けられるが、ダイの他の数及び組み合わせも可能である。第２ＬＥＤ２０４は、ノースカロライナ州、ダーハムのＣｒｅｅ社から入手可能な白色光を発生するための好適な蛍光体材料に結合された青色ＬＥＤを含む。第１ＬＥＤ２０２は、これもノースカロライナ州、ダーハムのＣｒｅｅ社から入手可能な赤色ＬＥＤを含む。本発明の特定の実施例では、直接発光型ＬＥＤダイ（例えば、第１ＬＥＤ２０２）の蛍光体変換型ＬＥＤダイ（例えば、第２ＬＥＤ２０４）に対する比は、約８５〜９０の範囲内又はそれ以上の高い演色インデックス（ＣＲＩ）及び約２８００ケルビンのＣＣＴを提供するように選択される。図５の実施例において、この比は、６個の直接発光型ＬＥＤ及び２０個の蛍光体変換型ＬＥＤの場合３／１０である。
【００４４】
一般的に、ＬＥＤモジュール内のＬＥＤの数は、好ましいドライバ効率及び視感度効率（luminous efficacy）を得るように選定される。種々の実施例において、より多くの一層小さいＬＥＤチップが使用される。ＬＥＤチップの寸法は当該照明器具のフォームファクタの制約内で（特に、反射器１６０の後部開口の直径に鑑みて）最適化され、パッケージ化コスト、基板及び光学系コスト、ダイ接着コスト、歩留まり等に対して釣り合いのとれた、好ましい光出力、温度特性及び電流密度を提供するようにする。幾つかの実施例においては、７００ミクロンの直径を持つ標準の市販のＬＥＤチップが使用される。他の実施例では、本発明は、所望のレベルの全体的性能を維持しながら、ＬＥＤモジュールのコストを更に低減するために特注のＬＥＤチップを使用することを想定する。特に、ＬＥＤの数又は密度を増加させることにより、光学的、電気的、熱的及びパッケージ化のコスト等の複数の利点並びにエネルギ効率の利点が達成される。第１に、ダイの一層密な配置は、一層均一な光出力を生成し、これにより色混合、グレアの問題及び輝度を改善する。第２に、直列に接続された場合、より多数のＬＥＤは一層小さな電流の使用を可能にし、斯かる電流は一層低価格のドライバにより供給することができる。第３に、より多数の一層小さなＬＥＤの電力密度は一層低くなり、全体の温度品質が改善される。電力の必要性は一層小さなダイ／パッケージを使用することにより減少されるので、パッケージ化コストも低下する。最後に、上記の組み合わされた電気的、熱的及び光学的利点は、全体の統合されたシステムの一層高い効率を生じさせる。
【００４５】
一般に、良好な色混合並びに色及び／又は色温度の改善された均一性を得るために種々のダイタイプの配置が選択され、かくして、照明器具１００の光出力の均一な視覚的見えを達成する、図５の実施例において、第１ＬＥＤ２０２（例えば、直接発光型ＬＥＤダイ）はＬＥＤモジュール１５０の幾らか縁に向かってではあるが、ランダムに分散された形態で配置されている。この構成は、照明器具１００の近く及び遠くの両位置において非常に均一なカラー分布を提供する。
【００４６】
種々の実施例において、個々に制御されたダイのタイプを経る電流は、ＬＥＤ型照明器具１００の所望の光束及び視感度効率を部分的に達成するよう選定される。例えば、約２８００ケルビンのＣＣＴ及び約６００ルーメンの光束を持つ照明器具１００からの白色光出力を達成するために、直列に接続された第２ＬＥＤ２０４を経る電流は約０.１４２アンペアとされ、これらの直列に接続された第１ＬＥＤ２０２を経る電流は約０.１２５アンペアとされる。このＰＡＲ３８の実施例の出力及び効率は、幾つかの既存のＰＡＲ３８電流の出力の約３倍及び効率の約２倍であり、従来の方法に対して著しい改善を示す。
【００４７】
図６Ａ及び６Ｂに示すように、種々の実施例において、ＬＥＤモジュール１５０は更に一次光学系を含む。図６Ａ及び６Ｂにおける該一次光学系は、１以上のＬＥＤダイを支持し得る基板２０６上に取り付けられたレンズ２０３である。該レンズ２０３は当該ＬＥＤダイを覆うシリコーンレンズとすることができる。幾つかの実施例によれば、ＬＥＤモジュール１５０の一次光学系は、該ＬＥＤモジュール１５０により生成される光の混合を促進するためにテクスチャ化部分を含むことができる。
【００４８】
例えば、図６Ａを参照すると、レンズ２０３は内側表面に隆起２０５の形態のテクスチャ化部分を含むことができる。如何なる好適な数の隆起２０５が存在してもよく、これら隆起は如何なる好適な形状及び寸法を有してもよい。更に、隆起２０５は、互いに如何なる好適な間隔をとってもよく、レンズ２０３の実質的に全内側表面にわたって、又はレンズ２０３の内側表面の一部のみにわたって形成することができる。
【００４９】
他の例として、図６Ｂに示すように、ＬＥＤモジュール１５０は、外側表面に隆起２０７により示されるようなテクスチャ化部分を持つようなレンズ２０３を含むこともできる。実施例６Ａに関連して説明した隆起２０５と同様に、隆起２０７は如何なる好適な形状、寸法及び間隔をとることができ、如何なる数の隆起２０７を含めることもできる。更に、図６Ａに示した隆起２０５及び図６Ｂに示した隆起２０７はレンズ２０３の一部を覆うのみでよく、必ずしも全レンズ２０３を覆う必要なないと理解されたい。更に、隆起２０５及び２０７は組み合わせで使用することができ、かくして、レンズ２０３は内側表面及び外側表面の両方にテクスチャ化部分を含むことができると理解されたい。更に、隆起２０５及び２０７は一次光学系のテクスチャ化部分の限定しない一例であり、窪み、畝、溝、格子又は何らかの他の好適なタイプのテクスチャ化部分等の他の形態のテクスチャ化部分を使用することもできると理解されたい。更に、レンズ２０３は、幾つかの実施例では、如何なるテクスチャ化部分も含まないことができると理解されたい。
【００５０】
更に、レンズ２０３は異なる形状をとることもできる。例えば、一実施例によれば、レンズ２０３は実質的に半球状である。しかしながら、種々の実施例において、レンズ２０３は、完全には半球状でない形状を持つように型形成される。むしろ、該半球体の中心は幾らかの距離だけ上昇される。図６Ｃが一例を示している。図示のように、レンズ２０３Ａは完全に半球状ではなく、むしろ、基板２０６より上に量Ｈ１だけ上昇された半球状部分を含んでいる。このように、該半球体の中心は、Ｐcenterとして示されるように、基板２０６より上に量Ｈ１だけ上昇され、第１ＬＥＤ２０２及び／又は第２ＬＥＤ２０４の上側表面と実質的に共面的とすることができる。このように、該ドームの輪郭形状は光が上記ダイに向かって再指向されて失われることを禁止し、カバーレンズ１４０等の二次光学系が該一次光学系から放出された光のより多くを捕捉することができるようにする。種々の実施例において、上記一次光学系により覆われる領域は、上記ＬＥＤダイの領域を超えて、該一次光学系の壁に対しての大きな角度による光の損失を低減又は除去する程度まで延在する。一実施例において、ＬＥＤモジュール１５０におけるＬＥＤダイのアレイの直径は約７ｍｍであり、上記一次光学系（例えば、レンズ２０３）の直径は約１１ｍｍである。
【００５１】
図１Ｂ、２及び３に図示されたように、ＬＥＤ型照明器具１００は反射器光学系１６０も含み、該反射器光学系はＬＥＤモジュール１５０により放出される光ビームを整形するためにヒートシンク１３０内に収容される。種々の実施例において、反射器光学系１６０は、アルミニウム等の反射性材料により被覆されたプラスチック材料から形成される。ＬＥＤモジュール１５０は、上記一次光学系（例えば、レンズ２０３）により放出された光が該反射器光学系１６０の後部開口（即ち、出射開口）を介して透過するように配置される。カバーレンズ１４０は、均一な光のビームを供給するように反射器光学系１６０上に配置される。種々の実施例において、例えば５°拡散器等の追加のホログラム拡散器（図示略）を上記二次光学系に追加して、光出力を更に均一化することができる。しかしながら、幾つかの実施例では、該反射器光学系により形成される出射開口上には拡散器が含まれないこともあると理解されたい。好ましくは、各々の異なるスペクトルのＬＥＤ光源（例えば、一実施例における青色及び赤色ＬＥＤ"チャンネル"）の照明出力の角度分布は、略等しいものとする。一実施例において、反射器光学系１６０の９０％の反射性表面を用いた場合、当該光学系の効率は、約２５°のＦＷＨＭのビーム角度で約８３％である。
【００５２】
反射器光学系１６０は、如何なる好適な形状をとることもできる。図７Ａに示すように、該反射器光学系１６０はファセット化された表面であるような外側表面１６１を含むことができる。しかしながら、幾つかの実施例では外側表面１６１は連続的なものとすることができると理解されたい。というのは、本発明の種々の態様は、この点で限定されるものではないからである。当該ＬＥＤモジュールは反射器光学系１６０の内部に配置されるので、上記外側表面１６１の形状は該反射器光学系の機能に影響を与え得るものではない。
【００５３】
反射器光学系１６０は内側表面１６３を含み、該内側表面は、図７ＡのＡ−Ａ線に沿って反射器光学系１６０を図示する図７Ｂに更に詳細に示されている。図７Ｂに示されたように、反射器光学系１６０の内側表面１６３はテクスチャ化部分を含むことができる。例えば、内側表面１６３は１以上の隆起１６７を含むことができ、これら隆起は如何なる好適な寸法及び形状をとることができる。このようなテクスチャ化部分は、ＬＥＤモジュール１５０等のＬＥＤ光源により生成される光の混合を促進することができる。このように、図７Ｂに図示されたテクスチャ化部分はオプション的なものであり、テクスチャ化部分が反射器光学系１６０の内側表面１６３上に含まれるような状況では、該テクスチャ化部分は如何なる好適な形状及びパターン化をとることができると理解されたい。例えば、反射器光学系１６０の内側表面１６３は、窪み、畝、ファセット、格子、幾何学的パターンで持ち上げられた表面又は如何なる他の好適なタイプのテクスチャ化部分の形態のテクスチャ化部分を含むことができる。
【００５４】
図６Ａ〜６Ｃ、７Ａ及び７Ｂに図示された特徴は、単独で又は組み合わせで使用することができると理解されたい。例えば、幾つかの実施例によれば、照明器具は、テクスチャ化部分を備えるＬＥＤモジュール及びテクスチャ化部分を備える反射器光学系を含むことができる。他の実施例によれば、一方又は他方のみがテクスチャ化される。幾つかの実施例によれば、ＬＥＤモジュール及び反射器光学系の何れもテクスチャ化されない。
【００５５】
次に、照明器具１００の種々の動作的特徴を説明する。例えば、一態様によれば、ここで説明した１以上の態様を実施化する照明器具は、約２７００〜２８００Ｋの色温度で動作することができる。該照明システムは、９０以上の又は、幾つかの実施例では、８５から９０までの範囲内のＣＲＩを更に示すことができる。更に、該照明システムは、ワット当たり７０ルーメンを出力することができ、１０ワットで７００ルーメンを供給することができる。更に、照明器具１００又は本明細書で述べた他の照明システムにより形成されるビーム角は、効果的な屋内又は屋外照明を行うのに十分であり得る。図８は一例を示す。
【００５６】
図８を参照すると、前述したように、スポット照明はＰＡＲ３８のフォームファクタを持つ当該ＬＥＤ型照明器具１００にとり１つの特に有効な適用例である。図８に示されるように、光ビーム３０２の空間分布は、約２５度のビーム角３０４が達成されるようなものである。更に、この特定の実施例において、照明器具１００の光出力は十分に均一であり、所与の天井の高さ及び照明角度に対して、スポットサイズは商品及び他の普通に展示される品目の良好な照明を形成するよう適切に寸法決めされる。
【００５７】
要約すると、照明器具１００は高効率で、耐久性があり、且つ、環境に優しいＬＥＤ型ランプであり、該ランプは標準の照明ハードウェアと互換性があり、均一な光分布を提供し、優れた熱放散及び演色特性を有する。例えば、本発明の一実施例によれば、定常状態においてワット当たり約５５ルーメンで約６００ルーメンの出力を達成することができ、他の実施例では、ワット当たり約７０ルーメンで７００ルーメンの出力を達成することができ、これにより、従来の光源に対して大幅な改善を得ることができた。
【００５８】
図１Ａ〜７Ｂは１つの例示的な照明器具の１以上のフィーチャの限定するものではない例を図示したが、他の構成及びフォームファクタも可能であると理解されたい。例えば、一態様によれば、照明器具は、当該照明器具の１以上の構成部品を配置することが可能なシュラウド又はハウジングを含むことができる。該シュラウドは、ポリカーボネイト又はＡＢＳ等のプラスチック又は如何なる他の好適な非導電性材料からも形成することができる。幾つかの実施例によれば、該シュラウドは熱放散を提供することが可能なガラスから形成することができる。該シュラウドは当該照明器具の電気的に活性な部品への外部からのアクセスを禁止し、かくしてショック又は火事の危険性を低減することができる。幾つかの実施例によれば、該シュラウドは当該照明器具の実質的に全ての部品を取り囲み、熱放散を容易にするために１以上の孔を含むことができる。
【００５９】
図９Ａ〜９Ｃは、一実施例による非導電性シュラウドの１つの限定するものでない例を示す。図９Ａはシュラウド４００の上面図を示し、該シュラウドは複数の孔４０２を含んでいる。図９Ａの限定するものでない例において、上記複数の孔４０２の各々は直径が２ｍｍ以下である。他のサイズも可能であると理解されたい。更に、図９Ａに図示した孔４０２のパターンは単なる一例である。というのは、如何なる数及び配置の孔４０２を含むこともできるからである。孔４０２の数及び配置は、当該シュラウドの内部から外部への熱放散を最適化し、これにより当該照明器具を過熱から防止するよう選定することができる。
【００６０】
図９Ｂは、図９Ａのシュラウド４００の側面図を示す。この図から、孔４０２の各々が、Ｙ−Ｙ線に沿って、言い換えると当該シュラウド４００の長さに沿って向けられていることが理解されよう。このように、孔の対称軸（例えば、Ｙ−Ｙ線は１つの孔の対称軸であり得る）は、当該照明器具の活性状態の電機部品と交差しないように配置することができる。この方向に孔４０２を向けることは、活性状態の電子部品にアクセスするのを禁止し、かくしてショック又は火事の危険性を低減することができる。しかしながら、孔４０２の他の向きも可能である。
【００６１】
図９Ｃは、図９Ｂに示したような切断線Ｂ−Ｂに沿うシュラウド４００の断面図を示す。この図から、シュラウド４００が空洞４０４を含むように形成することができることを理解することができ、該空洞は、後に詳述するように照明器具の電源、制御回路又は他の要素を保持するのに適したものとすることができる。
【００６２】
図９Ｄは、図９Ａ〜９Ｃに示したものの代替的シュラウド４００Ａを示す。該シュラウド４００Ａはガラスからなり、孔４０２を有していない。むしろ、該ガラス自体が十分な熱放散を提供することができる。しかしながら、シュラウド４００Ａの整形は、シュラウド４００の整形と類似又は実質的に同一であり得る。更に、幾つかの実施例によれば、シュラウド４００Ａはガラス製カバーレンズ１４０Ｂに如何なる好適な方法により接続することもできる。また、一実施例において、ガラス製シュラウド４００Ａは、該シュラウドの表面積を増加させ、かくして熱放散を促進するようにフィンを備えて形成することができる。
【００６３】
図１０Ａは、他の実施例による照明器具１００Ａの分解図を示す。該照明器具１００Ａは、図９Ａ、９Ｂ及び９Ｃに関連して上述したシュラウド４００を含み、該シュラウドは、この限定するものではない例では、ポリカーボネイト又はＡＢＳからなる。エジソン型ネジ式口金とすることが可能なネジ式口金１１０は、シュラウド４００に接続することができ、当該照明器具１００Ａを従来の照明ソケットにねじ込むことができるようにする。照明器具１００Ａは、更に、該照明器具１００Ａが組み立てられた場合に上記シュラウド４００の空洞４０４内に配置される電源及び制御電子回路４１４を含んでいる。また、後に更に詳述するように、サーミスタ等の温度センサ４１６も当該照明器具１００Ａの温度を監視するために含めることができる。前記照明器具１００と同様に、照明器具１００ＡはＬＥＤモジュール１５０を更に含み、このＬＥＤモジュールは、ヒートシンク１３０に埋め込まれ又は接続された熱接続体１９０に該ＬＥＤモジュール１５０を誘導的に半田付けすることにより該ヒートシンク１３０に取り付けることができる。
【００６４】
電源及び制御電子回路４１４とＬＥＤモジュール１５０との間の電気的接続は、如何なる好適な方法により設けることもできる。図１０Ａの限定をするものではない実施例によれば、リング状の回路基板４２４が設けられ、該回路基板は、図１２Ａ及び１２Ｂに詳細に示されるように、ＬＥＤモジュール１５０の周囲に配置されると共に１以上のワイヤ又は金属路により電源４１４に電気的に接続される。ＬＥＤモジュール１５０に対する電気的接続を設ける他の態様も可能である。
【００６５】
照明器具１００Ａは、反射器光学系１６０も含んでいる。反射器光学系１６０はヒートシンク１３０に対して、ＬＥＤモジュール１５０が該反射器光学系１６０内に配置され、これにより該ＬＥＤモジュール１５０から放出された光が反射器光学系１６０により反射され、平行化され及び／又は収束されるように、取り付けることができる。最後に、カバーレンズ１４０Ａを含めることができ、該カバーレンズはシュラウド４００に対して、例えばシュラウド４００にクリップ留めし、ネジにより固定し、接着剤により固定し又は何らかの他の好適な方法で固定する等の如何なる好適な方法によっても固定することができる。
【００６６】
カバーレンズ１４０Ａの上面図である図１０Ｂに示すように、該カバーレンズは中心部４３０を有することができ、該中心部はＬＥＤモジュール１５０により放出される光に対して実質的に透明とすることができるか、又は幾つかの実施例では拡散器とすることができる。中心部４３０は、寸法が上記反射器光学系１６０に実質的に相当する。更に、カバーレンズ１４０Ａは外側部分４３２を含むことができる。反射器光学系１６０は、ＬＥＤモジュール１５０から出射する光を、カバーレンズ１４０Ａの中心部４３０を介して出射するように制限することができる。従って、ＬＥＤモジュール１５０からの光は、カバーレンズ１４０Ａの外側部分４３２を通過することはない。しかしながら、カバーレンズ１４０Ａの外側部分４３２は、当該照明器具からの熱の放散を促進するために１以上の孔４３４を含むことができる。斯かる孔４３４は如何なる好適な数、形状及びパターンをとることもできる。例えば、幾つかの実施例によれば、斯かる孔４３４の各々は直径が約２ｍｍ以下である。
【００６７】
図１０Ｃは、組み立てられた場合の照明器具１００Ａの断面を示す。簡略化のため、図１０Ｃでは照明器具１００Ａの全部品に符号化が付されているわけではない。しかしながら、シュラウド４００がカバーレンズ１４０Ａ及びネジ式口金１１０に対して、当該照明器具の残りの部品が該シュラウド内に格納されるように固定されていることが分かる。また、電源及び制御電子回路４１４が、ヒートシンク１３０の基部に対して垂直に向けられた回路基板上に取り付けられていることが理解されよう。
【００６８】
次に、照明器具１００Ａの種々のフィーチャを更に詳細に図示及び説明する。例えば、図１１は、ＬＥＤモジュール１５０及びヒートシンク１３０の相対配置を示す。この上面図に示されるように、ヒートシンク１３０は熱放散を促進する複数のフィンを含んでいる。ＬＥＤモジュール１５０は該ヒートシンク１３０の中心に配置され、図１１では見えない熱接続体１９０上に取り付けることができる。ＬＥＤモジュール１５０のリング状回路基板４２４に対する及び／又は熱接続体１９０に対する半田付けを容易化するために、半田付けパッド４３６を含めることができる。
【００６９】
図１２Ａ及び１２Ｂは、リング状回路基板４２４とＬＥＤモジュール１５０との相対配置を示す。２つの図示された部品の側面図である図１２Ａに示されるように、リング状回路基板４２４はＬＥＤモジュール１５０に対して、該回路基板を図における矢印の方向に移動させることにより接触させることができる。図１１を参照して述べたように、ＬＥＤモジュール１５０は、リング状回路基板４２４の該ＬＥＤモジュール１５０への結合を容易にし得る１以上の半田付けパッド４３６を含むことができる。
【００７０】
図１２Ａの上面図である図１２Ｂに示されるように、リング状回路基板４２４はＬＥＤモジュール１５０の周囲に配置することができる。該リング状回路基板は、図１０Ａに示した電源及び制御電子回路４１４からの電気配線を収容することができる孔４３８及び４４０を含むことができ、ＬＥＤモジュール１５０と電源及び制御電子回路４１４との間の相互接続を形成するようにする。如何なる数の孔及び孔の相対配置も使用することができると共に、リング状回路基板４２４は適切な電気的機能を提供するために適宜１以上の金属路を含むことができると理解されたい。
【００７１】
図１２Ａ及び１２Ｂに図示した構成は、１つの限定するものでない例であると理解されたい。このように、他の形態の回路及びＬＥＤモジュールも使用することができる。例えば、図１３Ａに示されるように、リング状回路基板を使用することに対する代替構成は、ＬＥＤモジュールの一方の側に回路及び電気的接続部を配置する構成を含むことができる。図示されたように、ＬＥＤモジュール４４２は、１以上の電気接触点４４６を持つフレキシブル回路４４４に接続することができる。上記電気接触点４４６はＬＥＤモジュール４４２の単一の側に配置され、これはＬＥＤモジュール４４２と電源との間の電気的相互接続の形成を簡単にし得る。該ＬＥＤモジュールはフレキシブル回路４４４に対して、ダイボンディング（die bonding）又は如何なる他の好適な方法によっても接続することができる。
【００７２】
図１３Ｂは、フレキシブル回路４４８がセラミック製サブマウント４５０上に取り付けられるような代替構成を示す。この場合、ＬＥＤ４５２はフレキシブル回路４４８にダイボンディングされるか、又は上記セラミック製サブマウントに直接ダイボンディングされると共に、フレキシブル回路４４８に１以上のワイヤボンド４５４によりワイヤボンディングされて、電気的相互接続を形成することができる。次いで、セラミック製サブマウント４５０は、ヒートシンク１３０等のヒートシンクに又は熱接続体１９０等の熱接続体に誘導的に半田付けすることができる。他の構成も可能である。
【００７３】
一実施例によれば、当該照明器具の動作温度の測定を可能にするため、及び当該照明器具の制御を容易にするために、照明器具１００Ａ内に温度センサが設けられる。該温度センサ４１６は、図１０Ａに示されており、ヒートシンク１３０の開口又は凹部内に取り付けることができるか、ヒートシンク１３０の近傍に取り付けることができるか、温度接続体１９０の凹部内に配置することができるか、ＬＥＤモジュール１５０内に配置することができるか、又は当該照明器具１００Ａの温度の決定を可能にするような如何なる他の適切な位置に取り付けることができる。温度センサ４１６は、該温度センサに対する電気的接続を形成するために、前記電源及び制御電子回路４１４に接続することができる。
【００７４】
図１０Ａ及び１４は、照明器具１００Ａにおける上記温度センサの配置の１つの限定するものでない例を示している。図１０Ａに示されたように、温度センサ４１６は、電源及び制御電子回路４１４の種々の部品１８０を保持する回路基板１７５のタブ４５６の近傍又は該タブ上に、例えば電子部品４５８の隣に配置することができる。図１４は、組み立てられた場合のヒートシンク１３０、温度センサ４１６、電源及び制御電子回路４１４、熱接続体１９０、ＬＥＤモジュール１５０及びリング状回路基板４２４の拡大図を示している。
【００７５】
図１４に示されるように、温度センサ４１６は電源及び制御電子回路４１４のための回路基板上に取り付けることができ、次いでヒートシンク１３０の凹部内に挿入することができる。該温度センサは、ヒートシンク１３０の上記凹部内に、エポキシ又は何らかの他の好適な方法により固定することができる。このように、一実施例によれば、電源及び制御電子回路を保持する印刷回路基板は、ヒートシンク１３０の凹部内に挿入されるタブを含む。温度センサ４１６は、上記ヒートシンクに挿入される回路基板の上記タブ上に配置することができる。しかしながら、他の構成も可能であると理解されたい。例えば、温度センサ４１６は、電源及び制御電子回路４１４を保持する印刷回路基板と同一の印刷回路基板上にある必要はなく、別個とすることもできる。更に、温度センサ４１６は、サーミスタ等の如何なる好適なタイプの温度センサとすることもでき、又は如何なる他のタイプの温度センサとすることもできると理解されたい。
【００７６】
図１５は、種々の図に関連して前述した、種々の色及び／又は相関色温度を持つ有色及び／又は白色の光を供給する複数の直列接続されたＬＥＤ負荷を備える照明器具１００の種々の電気部品を示す一般化されたブロック図である。図１５に示す電気部品の幾つかはオプション的なものであり、本開示による方法及び装置の種々の発明的実施例では必ずしも全ての部品が存在する必要はない、と理解されたい。
【００７７】
図１５に示されるように、複数のＬＥＤ光源を含む照明器具１００は電源及び制御電子回路４１４を含み、該電子回路はＡＣ入力電圧５１４を受けると共に上記ＬＥＤ光源用の動作電圧５１６を供給する。図１５においては、複数の直列接続された負荷を構成する２つの異なるタイプのＬＥＤ光源、即ち第１スペクトルを持つ第１放射５０３を発生する１以上の第１ＬＥＤ２０２、及び該第１スペクトルとは異なる第２スペクトルを持つ第２放射５０５を発生する１以上の第２ＬＥＤ２０４が示されている（簡略化のため、図１５では、上記１以上の第１ＬＥＤはＬ１と符号化が付されたブロックで示され、上記１以上の第２ＬＥＤはＬ２と符号化が付されたブロックで示されている）。
【００７８】
限定するものではない実施例において、第１ＬＥＤ２０２は実質的に単色の赤色光を含む第１スペクトルの放射を発生する１以上の赤色ＬＥＤを含むことができ、第２ＬＥＤ２０４は相対的に広帯域の白色光を含む第２スペクトルの放射を発生する１以上の白色ＬＥＤ（例えば、蛍光体を照射する青色ＬＥＤ）を含むことができる。当該照明器具により発生される光は、両者が存在する場合、第１放射５０３及び第２放射５０５の混合から生じる。或る特定の例において、当該照明器具では相対的に少数（例えば、６個）の赤色ＬＥＤが、相対的に多数（例えば、２０個）の白色ＬＥＤと共に使用され、特定の相関色温度（例えば、約２８００〜３０００ケルビン）の白色光及び相対的に大きな演色インデックス（例えば、約８５〜９０のＣＲＩ）を得る。
【００７９】
図１５において、第１ＬＥＤ２０２及び第２ＬＥＤ２０４は、第１ノード５１６Ａと第２ノード５１６Ｂとの間に電気的に直列に接続される。電源４１４が動作電圧５１６を供給した場合、上記第１ノードと第２ノードとの間には直列電流５５０（ＩＬ）が流れる。
【００８０】
図１５のブロック図に示されるように、電源４１４は、力率補正及び動作電圧５１６の両方を提供する多段スイッチング電源とすることができる。更に詳細には、電源４１４は、ブリッジ整流器５０６を介してＡＣ入力電圧５１４を受けると共に力率補正及び動作電圧５１６を提供する力率補正段５０２を含むことができる。該力率補正段５０２により提供される高い力率補正により、当該照明器具／装置１００は、供給される電圧５１４に対して実質的に抵抗性素子と見える。
【００８１】
電源４１４は、ノード５１６Ａと５１６Ｂとの間における直列電流５５０の流れを制御する負荷制御段５０４も含むことができる。特に、図１５に図示されたように、第１ＬＥＤ２０２と第２ＬＥＤ２０４との間のノード５２０に結合されると共に第２ＬＥＤ２０４に並列に接続されて、直列電流５５０を第２ＬＥＤ２０４に対して少なくとも部分的に迂回させる可制御電流経路５１８（スイッチ５６０を含む）を含んでいる。一態様において、電流経路５１８は、第１ＬＥＤを経る第１電流５５２（Ｉ１）と第２ＬＥＤを経る第２電流５５４（Ｉ２）とが相違するように、制御することができる。第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤを経る各電流Ｉ１及びＩ２の斯様な制御は、当該照明器具により発生される光の色又は色温度の設定及び調整を容易にする。後に詳述する実施例の一態様において、第２ＬＥＤを迂回された上記第２電流の一部は、"再生利用"されて上記第１電流に加算することができる。
【００８２】
図１５は第２ＬＥＤと並列な負荷制御段５０４の可制御電流経路５１８を特に示しているが、それにも拘わらず、第１ＬＥＤ２０２及び第２ＬＥＤ２０４の何れか又は両方に並列で、直列電流５５０の少なくとも一部を第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤの何れか又は両方を迂回させるような１以上の可制御電流経路を負荷制御段５０４に採用することもできると理解されたい。これも図１５に示されたように、負荷制御段５０４は、力率補正段５０２から動作電圧５１６とは異なる電圧５１７を受けて、後述するように可制御電流経路５１８におけるスイッチ５６０及び負荷制御段５０４における他の部品の制御を容易化することもできる。
【００８３】
図１５に示す実施例の他の態様において、当該装置／照明器具１００は、第１ＬＥＤ２０２及び第２ＬＥＤ２０４の近傍に配置されると共に、これらＬＥＤと熱伝達状態にある１以上の温度センサ（ＴＳ）４１６を更に含むことができる。更に、電源４１４は、少なくとも負荷制御段５０４と関連付けられた、上記温度センサ４１６により供給される温度信号５２６を受けるコントローラ５１０を含むことができる。図１５に示されたように、コントローラ５１０は、温度信号５２６の代わりに又は該温度信号に加えて１以上の外部信号５２４を入力することができる。一態様において、コントローラ５１０は、負荷制御段５０４に対して制御信号５２２を供給し、温度信号５２６及び／又は外部信号５２４に少なくとも部分的に基づいて可制御電流経路５１８を制御する（即ち、スイッチ５６０を制御する）。このようにして、第１電流５５２（第１ＬＥＤ２０２を経る）及び第２電流５５４（第２ＬＥＤを経る）の一方又は両方に対する制御は、上記ＬＥＤ光源の近傍における時間にわたる温度変化の（温度信号５２６による）、及び／又は幾つかの外部パラメータの（外部信号５２４による）関数となり得る。図１９に関連して後に更に詳述するように、上記第１及び第２電流の一方又は両方をＬＥＤ温度の関数として変化させる能力は、熱過渡時（例えば、ＬＥＤが当該照明器具の電源をオンしてから熱的定常状態まで幾らかの時間にわたって暖まる際）の間に当該照明器具により出力される光の色又は色温度の望ましくない変化を大幅に軽減する。
【００８４】
図１５に示す実施例の更に他の態様では、電源４１４は上記力率補正段５０２に結合された第２コントローラ５０８を含むことができる。コントローラ５０８は、制御信号５３２を力率補正段５０２に供給して、該力率補正段により供給される動作電圧５１６及び／又は電力を種々のパラメータの何れかに基づいて制御する。この目的のために、コントローラ５０８は、入力として、力率補正段５０２に関連する少なくとも１つの電圧又は電流を表す第１信号５２８、ＡＣ入力電圧５１４の周波数表す第２信号５３４又は外部信号５３０を受けることができる。特に、コントローラ５０８の内部タイミングは、上記第２信号５３４を介して"ライン駆動"することができる（５０Ｈｚ又は６０ＨｚのＡＣライン電圧基準の使用により正確なタイミング特性を可能にする）。
【００８５】
図１５の電源４１４には力率補正段５０２に関連するコントローラ５０８及び負荷制御段５０４に関連するコントローラ５１０の両方が示されているが、これらコントローラ５０８及び５１０の一方又は両方は、本開示による装置／照明器具１００の種々の実施例では存在する必要のないオプション的なフィーチャを構成する。更に、幾つかの発明的実施例においては、力率補正段５０２及び負荷制御段５０４の両方に１以上の制御信号を供給して、これら各段に関連して本明細書で説明する種々の機能を実施化するような単一のコントローラを採用することもできる。
【００８６】
図１６は、本発明の一実施例による図１５に示した電源４１４の力率補正段５０２の詳細を示す回路図である。図１６に示す回路の一般的アーキテクチャは、集積回路力率補正コントローラ６０２（Ｕ１）に基づくもので、このアーキテクチャに基づく種々の回路は、"高力率なＬＥＤに基づく照明装置及び方法"なる名称の２００８年５月１日に出願された米国非仮出願第12/113,320号に詳細に説明されている（この出願は、参照により本明細書に組み込まれるものとする）。
【００８７】
更に詳細には、力率補正段５０２は、ＳＴマイクロエレクトロニクスＬ６５６２コントローラにより例示される力率補正コントローラ６０２を使用する。幾つかの従来の用途において、上記Ｌ６５６２コントローラ及び関連するＳＴマイクロエレクトロニクスＬ６５６１コントローラは、相対的に小さな電力の用途において力率補正のために普通に使用される"遷移モード（ＴＭ）"技術（即ち、連続モードと不連続モードとの間の境界の周辺で動作させる）を利用する。Ｌ６５６１コントローラ及び遷移モード技術の詳細は、２００３年３月のClaudio AdragnaによるＳＴマイクロエレクトロニクス・アプリケーション・ノートＡＮ９６６の"Ｌ６５６１強化遷移モード力率補正器"に説明されており、該文献はhttp://www.st.comで入手可能であると共に参照により本明細書に組み込まれるものとする。Ｌ６５６１コントローラとＬ６５６２コントローラとの間の違いは、２００４年４月のLuca SalatiによるＳＴマイクロエレクトロニクス・アプリケーションノートＡＮ１７５７の"Ｌ６５６１からＬ６５６２への切り換え"に説明されており、該文献もhttp://www.st.comで入手可能であると共に参照により本明細書に組み込まれるものとする。本開示の目的で、これら２つのコントローラは類似の機能を有するものとして概略説明される。
【００８８】
力率補正を容易化することに加えて、ＳＴマイクロエレクトロニクスのＬ６５６１及びＬ６５６２コントローラは、代替的に、"標準的でない"構成においてフライバックＤＣ−ＤＣコンバータ構成におけるコントローラとして使用することができる。Ｌ６５６１／Ｌ６５６２コントローラの、この及び関連する代替的用途例の詳細は、２００３年１月のC. Adragna及びG. GarravarikによるＳＴマイクロエレクトロニクス・アプリケーションノートＡＮ１０６０の"Ｌ６５６１ＰＦＣコントローラを備えるフライバックコンバータ"、２００３年９月のClaudio AdragnaによるＳＴマイクロエレクトロニクス・アプリケーションノートＡＮ１０５９の"Ｌ６５６１に基づく高力率フライバックコンバータの設計式"、及び２００３年１０月のClaudio AdragnaによるＳＴマイクロエレクトロニクス・アプリケーションノートＡＮ１００７の"Ｌ６５６１に基づくスイッチャはシルバーボックス内のマグアンプを置換する"に説明されており、これら文献の各々はhttp://www.st.comから入手可能であり、以下で参照される。
【００８９】
詳細には、アプリケーションノートＡＮ１０５９及びＡＮ１０６０は、Ｌ６５６１に基づくフライバックコンバータ用の１つの例示的構成（高ＰＦフライバック構成）を説明したもので、該構成は遷移モードで動作すると共に、Ｌ６５６１コントローラの力率補正を行う能力を利用し、これにより相対的に低い負荷電力要件（例えば、約３０ワットまでの）に対して高力率の単一スイッチング段ＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。該フライバックコンバータ構成は電圧調整フィードバック制御ループを必要とし、該ループは入力として当該コンバータにより供給されるＤＣ出力電圧のサンプルを受けると共に、フィードバックとしてエラー信号を出力し、該エラー信号は当該Ｌ６５６１コントローラのＩＮＶ入力端子に供給される。
【００９０】
２００３年１１月のClaudio Adragnaによる"Ｌ６５６２による固定オフ時間制御されるＰＦＣ予備調整器の設計"なる題名のＳＴマイクロエレクトロニクス・アプリケーションノートＡＮ１７９２（http://www.st.comで入手可能であり、参照により本明細書に組み込まれるものとする）は、遷移モード方法及び固定周波数連続導通モード方法の代替として、力率補正器の予備調整器を制御する他の方法を開示している。即ち、例えば、"固定オフ時間（ＦＯＴ）"制御方法をＬ６５６２コントローラと共に使用することができ、該方法ではパルス幅変調された信号のオン時間のみが変調され、オフ時間は一定に保たれる（スイッチング周波数の変調となる）。遷移モード方法と同様に、従来Ｌ６５６２コントローラを使用することを想定した固定オフ時間（ＦＯＴ）制御方法は、同様に、電圧調整フィードバック制御ループを必要とする。
【００９１】
図１６から分かるように、上述したＬ６５６１及びＬ６５６２コントローラに対する従来の適用例とは異なり、力率補正段５０２は動作電圧５１６を調整するために如何なるフィードバック制御ループも必要とせず、これにより、従来の構成と比較して回路設計を簡略化する。特に、出願人は、実質的に一定の／安定した負荷電力要件を伴う構成に対しては、効果的な動作を達成するために電圧調整フィードバック制御ループは必要ではないことを認識及び理解した。即ち、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む負荷自体が、単一のＬＥＤ又は種々の直列、並列若しくは直列／並列構成で相互接続された複数のＬＥＤは当該負荷の両端間の特定の電圧を決定するという点で、本質的に調整装置である。従って、力率補正段５０２は、フィードバック制御ループを必要とすることなく、ＬＥＤ負荷に対して適切に安定した動作電圧５１６及び電力を供給するよう高い信頼度で構成することができる。
【００９２】
図１６の回路図において、力率補正段５０２はバック型コンバータ構成に基づくもので、該構成においては力率補正コントローラ６０２がスイッチ６０４（トランジスタＱ１により構成される）を制御し、該トランジスタがインダクタ（トランスＴ１の巻線の１つにより形成される）に対するエネルギ蓄積及び解放サイクルを決定する。更に詳細には、トランジスタスイッチ６０４が"オン"又は閉じている（即ち、当該インダクタとして作用する上記トランス巻線の両端間に電圧を印加する）期間の間においては、該インダクタを介して、印加された電圧に基づいて電流が流れ、該インダクタは自身の磁界にエネルギを蓄積する。上記スイッチが"オフ"又は開放された（即ち、上記インダクタから電圧が除去された）場合、該インダクタに蓄積されたエネルギはダイオードＤ９を介してフィルタコンデンサＣ７に転送され、該コンデンサの両端間に動作電圧５１６が形成される（即ち、該コンデンサはインダクタのエネルギ蓄積サイクルの間に実質的に連続的なエネルギを提供する）。
【００９３】
力率補正段５０２は、種々の回路部品の適切な選択に基づいて、種々の異なる入力電圧５１４、動作電圧５１６及び負荷の直列電流５５０（ＩＬ）のために構成することができる。特に、Ｒ１０及びＲ１１により形成される抵抗分圧回路網６０６は、当該負荷を構成する直列接続されたＬＥＤのタイプ及び数が目標動作電圧を決定する場合、該負荷を介する直列電流を実質的に決定する。図１６に示した特定の回路例において、該回路は１２０ボルトＲＭＳの入力電圧を受けると共に、１５０ミリアンペア程度の直列電流５５０で８０ボルト程度の動作電圧を供給するよう構成される。図１６に示した回路の一態様において、力率補正コントローラ６０２は、スイッチ６０４（Ｑ１）を制御するために固定オフ時間（ＦＯＴ）制御技術を使用するよう構成される。該ＦＯＴ制御技術は、当該バック構成に対して相対的に小さなトランスＴ１の使用を可能にする。このことは、該トランスが一層一定した周波数で動作されるのを可能にし、これは、所与のコア寸法の場合に一層大きな電力を負荷に供給することになる。
【００９４】
幾つかの例示的構成において、ＡＣ入力電圧５１４はＡＣ調光器（該調光器はＡＣライン電圧を入力として受ける）の出力から導出することができる。種々の態様において、斯かるＡＣ調光器により供給される電圧５１４は、例えば振幅制御された電圧又はデューティサイクル（位相）制御されたＡＣ電圧であり得る。一構成例においては、斯かるＡＣ調光器を介して電源４１４に供給されるＡＣ電圧５１４のＲＭＳ値を変化させることにより、動作電圧５１６（従って、直列電流５５０）も同様に変化させることができる。このように、ＡＣ調光器を、当該照明器具により発生される光の全体の輝度を変化させるために使用することができる。
【００９５】
図１７は、本発明の他の実施例による、図１５に示した電源４１４の力率補正段５０２を、関連するコントローラ５０８と一緒に図示する回路図である。図１７に示す力率補正段５０２は、多くの重要な点で図１６に示したものと実質的に同様であるが、異なる動作パラメータ（例えば、入力電圧、動作電圧、電流等）の可能性を示すために幾つかの特定の部品値が相違し得る。図１５に関連して前述したように、力率補正段５０２に関連させてオプション的なコントローラ５０８を使用し、抵抗分圧器回路網６０６に印加される制御信号５３２を供給して、該力率補正段により供給される動作電圧５１６及び／又は直列電流５５０、従って電力を制御することができる。コントローラ５０８は、上記制御信号５３２を該コントローラ５０８に入力として供給される種々のパラメータの如何なるものに基づいても発生することができる。図１９に関連して更に後述するように、一構成例においては、コントローラ５０８により供給される制御信号５３２はパルス幅変調された（ＰＷＭ）制御信号とすることができ、該制御信号のデューティサイクルが抵抗分圧器回路網６０６により確立される電圧に影響を与える。従って、ＰＷＭ制御信号５３２のデューティサイクルを変化させることにより、当該力率補正段５０２により供給される動作電圧５１６及び／又は直列電流５５０を、該コントローラ５０８により変化させることができる。
【００９６】
コントローラ５０８が応答して制御信号５３２を変化させ得るパラメータに関しては、図１７に示すように、コントローラ５０８は、力率補正段５０２に関連する少なくとも１つの電圧又は電流を表す１以上の入力５２８を受けることができる（例えば、ＩＣ Ｕ３のピン６はスイッチＱ１を制御する信号を入力するように結合され、Ｕ３のピン２及び３は抵抗分圧器回路網６０６に関連する電圧に結合される）。このようにして、コントローラ５０８は、当該力率補正段５０２に関連する複数の監視された回路パラメータの何れかに応答して、フィードバック制御機能を果たし及び制御信号５３２を供給することができる。
【００９７】
コントローラ５０８は、ＡＣ入力電圧５１４の周波数を表す信号５３４も入力することができる（Ｒ１５、Ｒ１８及びＲ１９により形成される抵抗分圧器回路網を介してピン７に供給される）。特に、コントローラ５０８の内部タイミングを信号５３４を介して"ライン駆動"することができ、５０Ｈｚ又は６０ＨｚのＡＣライン電圧基準の使用により正確なタイミングフィーチャを可能にする。一適用例において、コントローラ５０８は、当該負荷を構成するＬＥＤ光源の"動作時間"に対する測定基準として、信号５３４を介してＡＣ入力電圧のサイクル計数を保持する（例えば、零交差を監視する）ことができる。これに対し、コントローラ５０８は、当該力率補正段の動作パラメータを、動作時間に基づく制御信号５３２により、ＬＥＤに関連する経時的影響を補償するように調整することができる（例えば、古くなったＬＥＤの低い効率／低下した光束を補償するために動作電圧５１６及び／又は直列電流５５０を増加させる）。経時的影響を補償するために当該力率補正段の動作パラメータを調整する代わりに又は斯かる調整に加えて、コントローラ５０８は、当該ＬＥＤ光源の"動作時間"に関連する情報を使用して、何らかの"残存ランプ寿命"の表示を提供することもできる。例えば、コントローラ５０８は、ＬＥＤ負荷に供給される電力を変調する制御信号５３２を供給して、発生される光に視覚的に影響を与え（例えば、光の輝度を意図的に点滅又は変調する）、これにより、意図的に変調された光を介して何らかの状況（例えば、ランプ寿命）に関係する情報を供給することができる。
【００９８】
更に、コントローラ５０８は、１以上の外部信号５３０を受けて（例えば、図１７の例におけるＩＣ Ｕ３のピン５に印加される）、当該力率補正段５０２の制御が広範囲の外部条件（例えば、温度条件、周囲の照明条件、他の環境条件、過電圧又は負荷故障条件、緊急条件、動き等）に基づくものとなり得るようにすることもできる。１以上の斯様な外部信号に応答して、上記コントローラは当該力率補正段の１以上の動作パラメータを調整する制御信号５３２を供給することができ、及び／又はＬＥＤ負荷に供給される電力を変調して、意図的に変調された光を介して上記外部信号により表される何らかの条件に関係する情報を提供することができる。
【００９９】
図１８は、本発明の一実施例による、図１５に示した電源４１４の負荷制御段５０４の詳細を示す回路図である。力率補正段５０２と同様に、図１８に示す負荷制御段５０４の全体的回路アーキテクチャは、固定オフ時間（ＦＯＴ）技術を使用すると共にバックコンバータ構成で実施化された、ＩＣ Ｕ４として示された、ＳＴマイクロエレクトロニクスのＬ６５６２集積回路コントローラに基づくものである。特に、Ｕ４により構成されるコントローラ５６２は、スイッチ５６０（トランジスタＱ６により構成される）を制御して電流経路５１８を制御し、該電流経路には当該バックコンバータ構成におけるエネルギ蓄積／解放デバイスとしてインダクタＬ３が配置されている。
【０１００】
図１５に関連して前述したように、図１８では、第１ＬＥＤ２０２及び第２ＬＥＤ２０４がノード５１６Ａと５１６Ｂとの間に直列に接続され、これらノードの間に動作電圧５１６が供給される。可制御電流経路５１８は、直列接続された第１ＬＥＤ２０２と第２ＬＥＤ２０４との間のノード５２０に結合されている。上記の直列接続されたＬＥＤ負荷の各々に対して、図１８では図示の目的で単一のＬＥＤのみが示されているが、前述したように、ＬＥＤ負荷２０２及び２０４の各々は、種々の直列、並列又は直列並列構成の何れかで接続された複数のＬＥＤ光源を含むことができると共に、異なる数の所与のタイプのＬＥＤを有することができる。ここで述べる一構成例において、第１ＬＥＤ２０２は６個程度の直列接続された赤色ＬＥＤを含むことができ、第２ＬＥＤ２０４は２０個程度の直列接続された白色ＬＥＤを含むことができる。赤色ＬＥＤに対して３.３ボルト程度の順方向動作電圧が、白色ＬＥＤに対して３ボルト程度の順方向動作電圧が与えられた場合、この例におけるノード５１６Ａと５１６Ｂとの間に印加される適切な動作電圧５１６は、８０ボルト程度であろう（即ち、［３.３ボルトｘ６］＋［３ボルトｘ２０］）。
【０１０１】
スイッチ５６０の、従って電流経路５１８の制御を介して、図１８の負荷制御段５０４は、ノード５１６Ａと５１６Ｂとの間の直列電流５５０の流れを制御する。特に、スイッチ５６０の動作を介して、直列電流５５０は第２ＬＥＤ２０４に対して少なくとも部分的に迂回され得、かくして第１ＬＥＤを経る第１電流５５２及び第２ＬＥＤを経る第２電流５５４が相違するようにすることができる。即ち、スイッチ５６０が"オン"又は導通している場合、インダクタＬ３が抵抗Ｒ３８を介して接地電位に接続され、これにより、ノード５１６Ａ及び５１６Ｂの間に代替電流経路を形成し、直列電流５５０の少なくとも幾らかが第２ＬＥＤ２０４を迂回するのを可能にする。図１８の回路において、ＩＣコントローラ５６２により制御されるスイッチ５６０のデューティサイクル、従って第１電流５５２と第２電流５５４との間の差は、Ｒ４１とＲ１６とにより構成される抵抗分圧器回路網６５２により設定される。図１８に示される特定の例において、１０ＫオームのＲ４１及び２０ＫオームのＲ１６の場合、約８０ボルトの動作電圧５１６及び約１５０ミリアンペアの直列電流５５０に基づけば、第１電流５５２は１８０ミリアンペア程度であり、第２電流５５４は１２０ミリアンペア程度となる。上記は、上記直列電流のうちの第２ＬＥＤを迂回される部分は、失われるのでなく、該電流部分が蓄積素子（インダクタＬ３）へ迂回されると共に第１ＬＥＤに最少の損失で戻される（当該サイクルの次の半分で）ことにより再生利用されることを示している（例えば、第２電流から３０ミリアンペアが差し引かれ、第１電流に加えられる）。
【０１０２】
第１電流５５２及び第２電流５５４は、第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤにより発生される第１放射５０３及び第２放射５０５の各量（光束）を概ね決定する。従って、図１８における抵抗Ｒ４１及びＲ１６の値の適切な選択により、及び第１ＬＥＤ２０２及び第２ＬＥＤ２０４の各々に使用されるＬＥＤのタイプ及び数に基づいて、発生される光（前記第１放射及び第２放射の混合に基づく）の色又は色温度を設定することができる。
【０１０３】
上記にも拘わらず、出願人は、異なるタイプのＬＥＤの電流対光束の関係は温度の関数として別々に変化することを認識及び理解した。この現象は、熱過渡状態が予測される複数の異なるタイプのＬＥＤが関わる幾つの応用例では問題となり得る。例えば、初期的に或る周囲温度にあり、動作のために電源投入されたシステムは、電流がＬＥＤを介して流れ始めると共に継続して流れる幾らかの熱過渡期間にわたり"暖まる"。各々の直列接続された負荷に関して赤色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤの両方を含む例示的構成に基づけば、当該システムが或る熱定常状態まで暖まり続けるにつれて、上記赤色ＬＥＤからの光束は、温度の関数として上記白色ＬＥＤからの光束とは異なる率で変化し、上記熱過渡期間の間に発生光の色温度の目立ったずれを生じる。更に詳細には、前記第１電流及び第２電流が各々一定の値の場合、当該システムが暖まるにつれて、上記赤色ＬＥＤからの光束は、上記白色ＬＥＤからの光束より速い率で減少する。例示として、初期電源投入に続く約２０分の熱過渡期間にわたり、発生光の色温度は、白色ＬＥＤと比較して赤色ＬＥＤからの光束の減少により、１００ケルビン程度ずれ（例えば、増加し）得る。幾つかの応用例では、このような効果は、特に人の目が色のずれに対して一層敏感な一層低い公称色温度においては望ましくない。
【０１０４】
上記に鑑み、本発明の他の実施例は、異なるタイプの複数の直列接続されたＬＥＤ光源を含む照明装置における熱過渡から生じる色及び／又は色温度のずれを補償する方法及び装置に向けられたものである。
【０１０５】
この目的のため、図１９は、本発明の他の実施例による、図１５に示した電源の負荷制御段５０４を関連するコントローラ５１０と一緒に示す回路図である。この実施例の一態様において、コントローラ５１０は、第１ＬＥＤ２０２及び第２ＬＥＤ２０４の近傍に配置されると共に斯かるＬＥＤと熱伝導状態にある温度センサ４１６から入力される温度信号５２６に応答して負荷制御段５０４を制御し、上述したよう温度補償機能を果たす。しかしながら、この温度補償機能は負荷制御段５０４の種々の側面を制御するためにコントローラ５１０をどの様に構成することができるかの単なる一例を構成するだけであり、当該ＬＥＤ光源の近傍の温度以外のパラメータ又は条件をコントローラ５１０により入力及び使用して、負荷制御段５０４の制御に影響を与えることもできると理解されたい（例えば、図１５に示した外部信号５２４に関連した前記説明を参照）。
【０１０６】
図１９に示すように、一構成例において、コントローラ５１０は、集積回路電圧調整器Ｕ２から動作電力を受ける集積回路マイクロコントローラＵ３を含んでいる。熱過渡状態の補償に関して、マイクロコントローラＵ３は、温度センサ４１６（Ｕ５）により出力される温度信号５２６を入力として受けると共に、出力として制御信号５２２を供給し、該制御信号５２２は負荷制御段５０４の抵抗回路網／フィルタ６５２に供給される。一構成例において、温度センサ４１６は低電力リニア能動サーミスタ集積回路とすることができ、斯かるサーミスタ集積回路の例は、マイクロチップテクノロジ社から入手可能なMCP9700/9700A及びMCP9701/9701Aファミリの集積回路を含む。
【０１０７】
一構成例において、コントローラ５１０は負荷制御段５０４に対して制御信号５２２をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号の形態で供給することができ、該制御信号のデューティサイクルは負荷制御段５０４の抵抗回路網／フィルタ６５２により確立される電圧に影響を与える。従って、ＰＷＭ制御信号５２２のデューティサイクルを変化させることにより、コントローラ５１０は、第１ＬＥＤ２０２を経る第１電流５５２と第２ＬＥＤ２０４を経る第２電流５５４との間の差分を変化させることができ、これにより、異なるＬＥＤタイプにより発生される各光束を変化させることができる。温度信号５２６に応答してＰＷＭ制御信号５２２のデューティサイクルを制御することにより、コントローラ５１０は、熱過渡の間における発生光の色又は色温度のずれ（例えば、異なるタイプのＬＥＤの異なる温度依存性電流対光束の関係による）を効果的に補償することができる。
【０１０８】
図２０は、本発明の一実施例による、温度信号５２６により表される温度変化に応答してＰＷＭ制御信号５２２のデューティサイクルを調整するためにコントローラ５１０により実施される方法７００を表すフローチャートを示す。該方法７００の一態様において、ブロック７０４に示すように、ＰＷＭ制御信号５２２のデューティサイクルを温度信号５２６により表される温度変化に関係付ける関係（例えば、方程式）が事前に定められる。このような関係が一旦定められたら、図２０に示すように、コントローラ５１０は、温度信号５２６により表される温度センサ４１６からの温度値を取得し（ブロック７０２）、デューティサイクルを、上記所定の関係／方程式（ブロック７０４）に基づいて、測定された温度の関数として計算する（ブロック７０６）。次いで、該コントローラ５１０は、ＰＷＭ制御信号５２２のデューティサイクルを該新たに計算された値に調整し（ブロック７０８）、当該方法は反復のためにブロック７０２に戻る。
【０１０９】
ＰＷＭ制御信号５２２に対しデューティサイクルを温度の関数として指定するブロック７０４の関係に関して言うと、この関係は校正手順の間に実験的に決定することができ、その一例を以下に詳述する。このような関係は、所与の用途に望まれる補償の程度に少なくとも部分的に依存して、線形な、断片的に線形な又は非線形な関係としてモデル化することができる。一つの例示的モデルにおいて、上記関係は、
PWM Duty Cycle = [Ambient Temp Duty Cycle] -
[(Temp Reading) - Ambient Temp)] * [Slope].               式１
により与えられる線形方程式（この方程式の種々のパラメータは実験的に決定される）により示される。式１において、"PWM Duty Cycle"は図２０のブロック７０６において計算された制御信号５２２のデューティサイクルを示し、"Ambient Temp Duty Cycle"はＬＥＤ２０２及び２０４が周囲温度にある場合に第１及び第２電流が発生光の所望の目標色温度を形成するような制御信号５２２のデューティサイクルであり、"Temp Reading"は温度信号５２６により表される温度であり（図２０のブロック７０２において取得された）、"Ambient Temp"は周囲温度（例えば、電源オンより前の）であり、"Slope"は温度の変化当たりのデューティサイクルの変化である。
【０１１０】
一構成例において、式１で表される値の全ては０と２５５との間の二進値に変換される（これら値の各々を、コントローラ５１０のマイクロコントローラＵ３により８ビットデータワードとして処理することができるように）。デューティサイクル値に関しては、２５５の二進値が１００％を表す（即ち、１２８の二進値は約５０％のデューティサイクルを表す）。"Temp Reading"及び"Ambient Temp"なるパラメータに関しては、一例において、摂氏での温度は、floor([(Temperature [°C]*0.01+0.414)/5]*255)に従い変換される。
【０１１１】
式１の種々のパラメータの決定を容易化する例示的校正手順において、該手順の一態様は、ＰＷＭ制御信号５２２のデューティサイクルを或る例示的範囲にわたり変化させ、第１電流５５２及び第２電流５５４を測定するステップを含む。下記表１は、このような測定の一例を示す。
【表１】
2011501351.tif 000003
【０１１２】
上記校正手順の他の態様は、発生された光の色温度を、第１及び第２ＬＥＤの各々に供給される種々の第１及び第２電流の関数として測定するステップを含む。この処理は一連の"瞬時オン"測光テストを含み、該テストでは２つの別々の既知の電流源が第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤの各々に相対的に短い期間にわたり接続され、発生される光の色温度が、電流が供給されている数秒内に測定される。次いで、斯かる電流は即座に、且つ、これらＬＥＤが次の対の電流が供給される前に周囲温度の定常状態に維持されるように十分に長くオフされる。第１ＬＥＤとして赤色ＬＥＤが使用され、第２ＬＥＤとして白色ＬＥＤが使用されるような一構成例においては、赤の光束が白の光束より多く変化すると仮定することができ、従って、第１電流が変化される間に、第２電流に関しては公称値を選択することができる。下記の表２は、このような測定処理の一例を示す。
【表２】
2011501351.tif 000004
【０１１３】
表２に例示された測定処理に基づいて、発生される光に対して公称目標動作色温度を選択することができる。この目標色温度に基づいて、（表２から）必要とされる対応する第１及び第２電流が、表１の同様の第１及び第２電流と突き合わされ、式１のための"Ambient Temp Duty Cycle"を決定する。例えば、目標色温度が３０００ケルビンである場合、表２からは、これは周囲温度において１５０ｍＡの第１電流及び１３０ｍＡの第２電流に対応し、これは、表１からは６２.５％のＰＷＭ制御信号５２２のデューティサイクルに対応する。このように、この例の式１のための"Ambient Temp Duty Cycle"は、６２.５％(２５５)＝１５９なる二進値を有するであろう。
【０１１４】
式１の種々のパラメータの決定を容易化する校正手順の最後の態様は、"Slope"項の決定に関わるものである。ここでも、"Slope"項は、電源オンに続く暖機期間等の熱過度の間において発生光の十分に安定した色及び／又は色温度を維持するために必要とされる、温度の変化当たりのデューティサイクルの変化を表す。一例において、適切なslope項の決定は、該"Slope"項に対する初期シード値を選択するステップ、方法７００を推定される熱過渡期間（例えば、２０〜３０分）にわたり反復するステップ、発生される光の色温度の周期的測定（例えば、３０秒毎）を行うステップ、及びこれらの色温度測定値を時間に対してプロットするステップを含むことができる。このような処理は、一番平らな色温度対時間のプロットが得られる適切な値が見つかるまで、該"Slope"項に対し異なる値を用いて繰り返すことができる。
【０１１５】
図２１は、１５９なる"Ambient Temp Duty Cycle"二進値（３０００ケルビンの目標色温度を表す）及び３８なる"Ambient Temp"二進値（摂氏２５度の周囲温度を表す）に基づいた２つの斯様な例示的プロットを示す。第１のプロット８００は４なる二進値を持つ"Slope"項を用いて発生され、第２のプロット８０２は６なる二進値を持つ"Slope"項を用いて発生されている。図２１から、この例では、６なる二進値を持つ"Slope"項の方が、熱過渡期間において大幅に平らな色温度対時間のプロットを生じることが容易に分かるであろう。このように、図２０に示した方法７００のブロック７０４において、
PWM Duty Cycle = [159] - [(Temp Reading) - 38)] * [6]
なる方程式を使用することにより、この特定の例では、該方法７００を実施するコントローラ５１０は熱過渡を効果的に補償すると共に、斯かる熱過渡（例えば、"暖機"）期間全体にわたって約３０００ケルビンの安定した色温度を提供する。
【０１１６】
上述した校正手順の概要は、図１９に示したコントローラ５１０の温度補償機能を効果的に実施するために他のタイプのＬＥＤ光源及び／又は他の関心色温度範囲に対しても適用することができると理解されたい。特に、幾つかの事例では、正確に同じハードウェアを用いて、２つの同一の照明器具を、単に上記式１の"Ambient Temp Duty Cycle"項に対して異なる値を選択することにより、大幅に異なる色及び／又は白色光の色温度を得るように構成することができると理解されたい。更に、式１の"Ambient Temp Duty Cycle"項は、幾つかの構成例では、所定の時間の関数とすることができる（例えば、ＬＥＤの徐々の経年変化及び時間にわたる光束の低下を補償するために）。更に、前述したように、図２０に示した方法７００のブロック７０４で使用される特定の関係は、所与の用途に対して望まれる補償の程度に少なくとも部分的に依存して、上述した式１におけるように線形な関係として、又は、代わりに断片的に線形な若しくは非線形な関係としてモデル化することができる。
【０１１７】
図２２は、本発明の一実施例による、電源４１４を構成する複数の部品１８０が温度センサ４１６と共に配置された印刷回路基板１７５の例示的構成を示す。また、図２２は、第１ＬＥＤ２０２及び第２ＬＥＤ２０４を担持する基板４２０（例えば、先の図で示したヒートシンク）も示している。図２２に示した配置は、温度センサ４１６と上記ＬＥＤとの間の熱接続を、従ってＬＥＤ温度の効率的な追跡を容易にする（例えば、熱過渡の間における色及び／又は色温度の安定を得る目的で）。特に、第１ＬＥＤ２０２及び第２ＬＥＤ２０４は熱伝導性の基板４２０に取り付けられ、該基板は、これらＬＥＤ２０２及び２０４の近傍に形成された凹部４５７を有している。印刷回路基板１７５は上記凹部４７５に挿入するためのタブ４５６を有している。この目的のために、図２２の特定の図は概ね長方形のタブ及び長方形の凹部を示しているが、タブ４５６は種々の形状及び寸法の何れかを有することができる一方、凹部４５７は該タブを収容するように相補的に形成することができると理解されたい。温度センサ４１６は上記印刷回路基板のタブ上に配置され、かくして、該印刷回路基板１７５が凹部４５７に挿入されると、上記温度センサは上記ＬＥＤの近傍で上記熱伝導性基板に実質的に埋め込まれることなる。図１５ないし１９に関連して前述したように、電源４１４は複数の遷移モードコントローラに基づく複数の段を含むことができ、該電源４１４を構成する複数の回路部品は該印刷回路基板１７５上に適切に配置することができる。
【０１１８】
以上、ここでは種々の発明的実施例を説明及び図示したが、当業者であれば、ここでのべた機能を実行し、及び／又はここで述べた結果及び／又は利点の１以上を得るための種々の他の手段及び／又は構成を容易に思いつくであろう。そして、このような変形例及び／又は改変例の各々は、ここで述べた発明的実施例の範囲に入ると見なされるものである。もっと一般的には、当業者であれば、ここで述べた全てのパラメータ、寸法、材料及び構造は例示的なものを意味するもので、実際のパラメータ、寸法、材料及び／又は構造は本発明的教示が使用される特定の用途に依存することが分かるであろう。また、当業者であれば、ここで述べた固有の発明的実施例の多くの均等物を認識し、又は通常の実験だけを用いて確認することができるであろう。従って、上述した実施例は例示としてのみ示されたもので、添付請求項の及びその均等物の範囲内において発明的実施例は、解説され及び請求項に記載されたもの以外で実施することができると理解されるべきである。本開示の発明的実施例は、ここで述べた個々のフィーチャ、システム、物品、材料、キット及び／又は方法に関するものである。更に、２以上の斯様なフィーチャ、システム、物品、材料、キット及び／又は方法の如何なる組み合わせも、これらのフィーチャ、システム、物品、材料、キット及び／又は方法が相互に矛盾しないなら、本開示の発明的範囲内に含まれるものである。
【０１１９】
ここで規定及び使用された全ての定義は、辞書の定義、参照により本明細書に組み込まれた文献での定義、及び／又は定義された用語の通常の意味を規制すると理解されるべきである。
【０１２０】
明細書及び特許請求の範囲で使用された単数形の表現は、特に明示的にそうでないと示されない限り、"少なくとも１つの"を意味すると理解されたい。
【０１２１】
明細書及び特許請求の範囲で使用された"及び／又は"なる表現は、そのように結合された要素の"何れか一方又は両方"（即ち、幾つかの場合には接続的に、他の場合には離接的に存在する要素）を意味すると理解されたい。"及び／又は"で列記された複数の要素は、同様に、即ちその様に結合された要素の"１以上"と見なされるべきである。"及び／又は"なる表現により特に識別される要素以外に、他の要素も、上記特に識別された要素に関係があるか関係がないかに拘わらず、オプションとして存在し得る。このように、限定するものではない例として、"Ａ及び／又はＢ"なる言及は、"有する"等の非制限的表現と一緒に使用された場合、一実施例ではＡのみを示し（オプションとしてＢ以外の要素を含む）、他の実施例ではＢのみを示し（オプションとしてＡ以外の要素を含む）、更に他の実施例ではＡ及びＢの両方を示し（オプションとして他の要素を含む）、等々となる。
【０１２２】
明細書及び特許請求の範囲で使用された場合、"又は"は上述した"及び／又は"と同じ意味を有すると理解されたい。例えば、リスト内で項目を分ける場合、"又は"又は"及び／又は"は包括的であると、即ち複数の要素又は要素のリストにおける少なくとも１つを含むのみならず、２以上を含み、オプションとして追加の掲載されていない要素も含む、と解釈されるべきである。"のうちの１つのみ"若しくは"のうちの正確に１つ"又は請求項で使用された場合の"からなる"等の、明らかにそうでないと示される用語だけは、複数の要素又は要素のリストのうちの正確に１つの要素を含むことを示す。一般的に、ここで使用される"又は"なる用語は、"何れか"、"のうちの１つ"、"のうちの１つのみ"又は"のうちの正確に１つ"等の排他性の用語が先行した場合のみ、排他的代替物（即ち、"両方ではなく一方又は他方"）を示すと解釈されるべきである。"から本質的になる"は、請求項で使用された場合、特許法の分野で使用される通常の意味を有する。
【０１２３】
明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、１以上の要素のリストに関連した"少なくとも１つ"なる表現は、該要素のリストにおける要素の何れか１以上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されるべきであり、必ずしも該要素のリスト内に特別に掲げられた各々の全ての要素の少なくとも１つを含むものではなく、該要素のリストにおける要素の如何なる組み合わせも排除するものではない。この定義は、該"少なくとも１つ"なる表現が参照する当該要素のリスト内で特別に識別される要素以外に要素が、特別に識別された要素に関係するか関係しないかに拘わらず、オプションとして存在することも許容する。このように、限定しない例として、"Ａ及びＢの少なくとも１つ"（又は等価的に"Ａ又はＢの少なくとも一方"、又は等価的に"Ａ及び／又はＢの少なくとも１つ"）は、一実施例においては、Ｂは存在せず（オプションとして、Ｂ以外の要素を含む）に、少なくとも１つの（オプションとして２以上を含む）Ａを示すことができ、他の実施例では、Ａは存在せずに（オプションとして、Ａ以外の要素を含む）、少なくとも１つの（オプションとして２以上を含む）Ｂを示すことができ、更に他の実施例では、少なくとも１つの（オプションとして２以上を含む）Ａ及び少なくとも１つの（オプションとして２以上を含む）Ｂ（オプションとして他の要素を含む）を示すことができる等となる。
【０１２４】
また、明瞭にそうでないと示さない限り、２以上のステップ又は作用を含む請求項の如何なる方法においても、該方法の上記ステップ又は作用の順序は、必ずしも、該方法のステップ又は作用が記載された順序に限定されるものではないと理解されるべきである。
【０１２５】
請求項及び明細書において、"有する"、"含む"、"担持する"、"持つ"、"含む"、"関わる"、"保持する"、"を含む"等の全ての移行句は、非制限的である、即ち含むが、限定されるものではない、ことを意味すると理解されるべきである。"からなる"及び"から本質的になる"なる移行句のみが、米国特許庁の特許審査手順マニュアル、セクション2111.03に記載されたように、各々、制限的又は準制限的な句である。
【図１Ａ】
2011501351.tif 000005
【図１Ｂ】
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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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
2011501351.tif 000023
【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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