(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つ以上の照明装置を操作するシステムであって、
フィードバック入力を有し、前記一つ以上の照明装置と電気通信を行う電圧レギュレータと、
前記一つ以上の照明装置の温度が上昇するほど当該一つ以上の照明装置に供給される電流が大きくなるように、前記一つ以上の照明装置に供給される電流に対して線形化補正を提供するための非一時的な命令を含むコントローラと、
を備えた、システム。
【請求項２】
前記線形化補正は、正規化された照明出力及び照明装置の温度に基づく補正である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記線形化補正は、スロープ及びオフセットに基づくものである、
請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記一つ以上の照明装置に供給される電流を前記線形化補正により分割するための追加の命令をさらに備えた、
請求項１〜３の何れかに記載のシステム。
【請求項５】
前記一つ以上の照明装置の温度変化に応じて前記線形化補正を修正するための追加の命令をさらに備えた、
請求項１〜３の何れかに記載のシステム。
【請求項６】
前記一つ以上の照明装置の温度が変化しないことに応じて、前記線形化補正を修正しないための追加の命令をさらに備えた、
請求項１〜３の何れかに記載のシステム。
【請求項７】
固定された時間間隔で線形化補正を修正するための追加の命令をさらに備えた、
請求項１〜３の何れかに記載のシステム。
【請求項８】
一つ以上の照明装置を操作する方法であって、
前記一つ以上の照明装置の所望の放射照度の出力の変化に応じて、前記一つ以上の照明装置の所望の放射照度の出力に対応する電流を選択し、
前記一つ以上の照明装置の温度が上昇するほど当該一つ以上の照明装置に供給される電流が大きくなるように、線形電流調整値により修正された電流を、前記一つ以上の照明装置に対して出力する、方法。
【請求項９】
前記線形電流調整値は、前記一つ以上の照明装置の温度に基づいている、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電流は、前記線形電流調整値により分割される、
請求項８及び９の何れかに記載の方法。
【請求項１１】
前記線形電流調整値は、スロープ及びオフセットに基づいている、
請求項８及び９の何れかに記載の方法。
【請求項１２】
前記スロープ及びオフセットは、前記一つ以上の照明装置の正規化された放射照度及び温度に基づいている、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
線形電流調整値により修正された電流を前記一つ以上の照明装置に供給するために、可変抵抗が調整される、
請求項８及び９の何れかに記載の方法。
【請求項１４】
前記変化は、段階的に増加する変化である、
請求項８及び９の何れかに記載の方法。
【請求項１５】
前記変化は、段階的に減少する変化である、
請求項８及び９の何れかに記載の方法。
【請求項１６】
一つ以上の照明装置を操作する方法であって、
前記一つ以上の照明装置の温度の変化が閾値よりも小さいことに応じて、前記一つ以上の照明装置の前記温度をモニタしつづけ、かつ、前記一つ以上の照明装置に供給される電流を修正せず、
前記一つ以上の照明装置の温度の変化が閾値よりも大きいことに応じて、前記一つ以上の照明装置の温度が上昇するほど当該一つ以上の照明装置に供給される電流が大きくなるように、前記一つ以上の照明装置に供給される電流を、温度を根拠にした線形電流調整値に基づいて修正する、方法。
【請求項１７】
前記閾値は、スロープに基づいている、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記スロープは、前記一つ以上の照明装置の放射照度と前記一つ以上の照明装置の温度との間の線形関係に基づいている、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記放射照度は、正規化されている、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記一つ以上の照明装置に供給される前記電流は、電流修正器により分割される、
請求項１６〜１９の何れかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本記載は、発光ダイオード（ＬＥＤ）の放射照度及び／又は照度の反応を改善するためのシステム及び方法に関する。特に、段階的な方法で出力することが求められる照明アレイでの利用に適したシステム及び方法に関する。
【０００２】
（関連出願）
この出願は、２０１４年６月１９日付けの「放射照明の段階的な応答出力のためのＬＥＤ駆動電流の調整」と題する米国特許出願第１４／３０９，７７２号に対し優先権を主張するものであり、全ての目的のためにこれらの出願の全てを参照することにより、これらそれぞれの全体の内容がここに組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
固体照明装置は、白熱照明と比較して、電力の消費量が大幅に少ない。また、それらは、異なる波長の光を出力するように設計されている。そのことが、固体照明装置を、住宅用及び商業用の用途の両方で魅力的にさせている。固体照明装置には、レーザダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）等のいくつかのタイプが含まれる。紫外線（ＵＶ）固体照明装置は、インク、接着剤、防腐剤等を含むコーティングのような感光性媒体を硬化させるために使用され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
いくつかの用途では、製造工程の一部として、単体の照明アレイから異なるレベルの放射照度を供給することが望まれている。例えば、ある製造工程では、ＬＥＤが一時的に１００％の能力で光を出力し、その後、被加工物を仕上げるための残りの硬化期間に、ＬＥＤの出力を６０％の能力に減らすことが望まれている。別の例では、単体のＬＥＤアレイによる異なる照明強度の硬化が必要とされる２つの異なる被加工物、を提供することによる生産柔軟性が増大している。２つの異なる被加工物は、被加工物の種類に応じてＬＥＤアレイの出力を調整することによりＬＥＤアレイによって、個別に硬化され得る。しかしながら、ＬＥＤアレイの放射照度は、異なる放射照度の出力レベル間に変更する場合において常に一貫性があるわけではない。そのため、異なる放射照度の出力レベル間を切り替える場合において、ＬＥＤアレイからより一貫性がありかつ均一な出力を供給することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者らは、本明細書において所望の照明出力を提供する課題を認識し、そして、１個以上の照明装置を制御するための方法を開発し、前記方法は、一つ以上の照明装置の所望の放射照度の出力の変化に応じて、当該一つ以上の照明装置の所望の放射照度の出力に対応する電流を選択し、一つ以上の照明装置に対する線形電流調整値により修正された電流を出力する。
【０００６】
線形電流調整値によって一つ以上の照明装置に供給される電流を修正又は調整することにより、所望の放射照度の変化に応じて照明システムの放射照度を調整した後、実質的に一定の放射照度を供給することができる。例えば、オペレータ又はコントローラは、照明アレイにより供給される放射照度の段階的な増加又は減少を要求し得る。そのアレイに供給される電流は、新たな放射照度（例えば放射照度の段階的な増加）のレベルを供給するために、放射照度のレベルをほとんど変動させることなく、線形電流調整値によって調整され得る。このように、段階的な増加が実行された後に放射照度の大きな変動なしに、ある放射照度のレベルから次の放射照度のレベルに変更することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本実施形態は、いくつかの利点を提供することができる。特に、本提案は、照明システムの出力の安定性を改善し得る。また、本提案は、照明システムの計算過程を簡略化し得る。さらに、本提案は、異なる照明の出力のレベル間の速やかかつ正確な変更を提供し得る。
【０００８】
上記の利点および他の利点、及び、本明細書の特徴は、単独で、又は、添付の図面に関連付けられて、以下の詳細な説明から、容易に明らかになるであろう。
【０００９】
上記の概要は、詳細な説明でさらに記載されている概念の選択を簡略化した形態で紹介するために、提供されていると理解されるべきである。これは、請求される主題の重要なまたは本質的な特徴を特定するものではなく、その範囲は、詳細な説明に準じた特許請求の範囲によって一意に定義されている。さらに、特許請求の範囲に記載された対象は、上記または本開示の任意の部分で述べた任意の欠点を解決する実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、照明システムを示す概略図である。
【図２】図２は、図１に示す照明システムの電流制御システムの例を示す概略図である。
【図３】図３は、図１に示す照明システムの電流制御システムの例を示す概略図である。
【図４】図４は、照明装置の放射照度と電流との間の線形関係を示している。
【図５】図５は、正規化された照明装置の出力と照明装置の温度との間の線形関係を示している。
【図６】図６は、図１〜３に示す照明システムのシミュレーション反応のプロット例を示している。
【図７】図７は、照明システムの出力を制御する方法の例を示している。
【図８】図８は、照明システムの出力を制御する方法の例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書は、複数のレベルで出力される放射照度を持つ照明システムに関する。図１は、規制された可変電流制御の機能を備えた、照明システムの一例を示している。照明電流制御の機能は、図２及び図３に示すような回路例に従って設けられる。照明システムの電流調整値は、図４及び図６に示す線形関係に基づいて提供される。ここに記載されるように制御される照明システムの電流は、図６に示すような照明反応を示す。
照明システムは、図７及び図８の方法に従って動作され得る。様々な電気回路図におけるコンポーネント間に示された電気的相互接続は、図示されたデバイス間の電流経路を表している。
【００１２】
図１を参照すると、本明細書に記載されたシステムと方法とに従った光反応システム１０のブロック図が示されている。この例では、光反応システム１０は、照明サブシステム１００、コントローラ１０８、電源１０２、冷却サブシステム１８を含む。
【００１３】
照明サブシステム１００は、複数の照明装置１１０を含んでいてもよい。照明装置１１０は、例えば、ＬＥＤである。選択された複数の照明装置１１０は、放射出力２４を提供するために実装されている。放射出力２４は、被加工物２６に向けられている。反射光２８は、（例えば、放射出力２４の反射によって）被加工物２６から照明サブシステム１００に対して向けられ得る。
【００１４】
放射出力２４は、結合した光学素子３０を介して被加工物２６に向けられ得る。結合した光学素子３０は、使用される場合、様々に実装されてもよい。一例として、結合した光学素子は、被加工物２６と放射出力２４を提供する照明装置１１０との間に介在する１個以上の層、材料または他の構造を含んでいてもよい。一例として、結合した光学素子３０は、放射出力２４の質または有効な量の収集、集光、照準あるいはその他を強化するために、マイクロレンズアレイを含んでもよい。別の例として、結合した光学素子３０は、マイクロリフレクタアレイを含んでもよい。このようなマイクロリフレクタアレイの使用の際に、放射出力２４を提供する各半導体装置は、それぞれのマイクロリフレクタ内に、一対一で配置されていてもよい。
【００１５】
層、材料または他の構造体の各々は、選択された屈折率を有していてもよい。適切にそれぞれの屈折率を選択することにより、放射出力２４（および反射放射２８またはいずれか一方）の経路内の層、材料および他の構造物の間の境界での反射は、選択的に制御され得る。一例として、被加工物２６と半導体素子との間に配置された選択された境界でそのような屈折率の差を制御することにより、被加工物２６への最終的な放射のために、その境界での反射は、その境界での放射出力の伝達を向上させるべく、低減され、排除され、あるいは最小化され得る。
【００１６】
結合した光学素子３０は、様々な目的のために使用され得る。例示の目的は、とりわけ、照明装置１１０を保護するため、冷却サブシステム１８に関連した冷却液を保持するため、放射出力２４を収集し、集光し、または照準し、あるいはそのいずれかを行うため、反射放射２８を収集し、あるいは直接的に除くため、または他の目的のために、単独あるいはそれらの組み合わせを含む。さらなる例として、光反応システム１０は、放射出力２４の効果的な品質または量を強化するように、特に、被加工物２６に供給されるものとして、結合された光学素子３０を採用してもよい。
【００１７】
選択された複数の照明装置１１０は、コントローラ１０８にデータを提供するために、結合された電子機器２２を介してコントローラ１０８に結合され得る。さらに以下に説明するように、コントローラ１０８はまた、例えば、結合された電子機器２２を介してそのようなデータ提供半導体デバイスを制御するように実装され得る。
【００１８】
コントローラ１０８はまた、好ましくは、電源１０２と冷却サブシステム１８のそれぞれに接続され、および制御するために実装されている。また、コントローラ１０８は、電源１０２及び冷却サブシステム１８からデータを受信し得る。
【００１９】
１個以上の電源１０２、冷却サブシステム１８、照明サブシステム１００からコントローラ１０８によって受信されたデータは、様々なタイプのものであり得る。一例として、データは、結合された半導体デバイス１１０に関連する１個以上の特性をそれぞれ表すことができる。別の例として、データは、データを提供する各コンポーネント１２、１０２、１８に関連する１個以上の特性を表すことができる。さらに別の例として、データは、被加工物２６に関連付けられた１以上の特性を代表するものであってもよい（例えば、被加工物に向けられた放射出力エネルギーあるいはスペクトル成分（複数）の代表）。また、データは、これらの特性のいくつかの組み合わせを表すことができる。
【００２０】
コントローラ１０８は、そのようなデータの受信中に、そのデータに応答するように実現されてもよい。例えば、そのようないずれかの構成要素からそのようなデータに応答して、コントローラ１０８は、一つ以上の電源１０２、冷却サブシステム１８、及び、照明サブシステム１００（１以上のそのような結合された半導体デバイスを含む）を制御するように実現されてもよい。
【００２１】
一例として、被加工物に関連する１以上の点で光エネルギーが不十分であることを示す照明サブシステムからのデータに応答して、コントローラ１０８は、（ａ）一以上の半導体装置１１０への電源の電流及び電圧又はいずれか一方の供給を増加する、（ｂ）冷却サブシステム１８を介して照明サブシステムの冷却を高める（すなわち、特定の照明装置が冷却された場合、より大きな放射出力を提供）、（ｃ）電力がこのような装置に供給される間の時間を増加させる、あるいは（ｄ）上記の組み合わせ、のいずれかが実現されてもよい。
【００２２】
照明サブシステム１００の個々の半導体装置１１０（例えば、ＬＥＤデバイス）は、コントローラ１０８によって独立に制御されてもよい。例えば、コントローラ１０８は、第１の強度、波長などの光を放出する１以上の個々のＬＥＤデバイスの第１のグループを制御する間に、異なる強度、波長などの光を放出するように１以上の個々のＬＥＤデバイスの第２のグループを制御してもよい。１以上の個々のＬＥＤデバイスの第１のグループは、半導体デバイス１１０の同じアレイ内であってもよいし、半導体デバイス１１０の複数のアレイからのものであってもよい。
【００２３】
半導体デバイス１１０のアレイは、コントローラ１０８による照明サブシステム１００内の半導体デバイス１１０の他のアレイから、コントローラ１０８によって独立に制御されてもよい。例えば、第１のアレイの半導体装置は、第１の強度、波長などの光を放出するように制御されてもよい、同時に第２のアレイのこれらは、第２の強度、波長などの光を放出するように制御されてもよい。
【００２４】
さらなる例として、第１の組み合わせの条件下で（例えば、特定の被加工物のための光反応および動作条件またはいずれか一方の設定）、コントローラ１０８は、第１の制御方法を実現するために光反応システム１０を操作することができ、一方で、第２の組み合わせの条件下で（例えば、特定の被加工物のための光反応および動作条件またはいずれか一方の設定）、コントローラ１０８は、第２の制御方法を実現するために光反応システム１０を操作することができる。
【００２５】
上述したように、第１の制御方法は、第１の強度、波長などの光を放出する１以上の個々の半導体デバイス（例えば、ＬＥＤデバイス）の第１のグループを操作することを含むことができ、同時に、第２の制御方法は、第２の強度、波長などの光を放出する１以上の個々のＬＥＤデバイスの第２のグループを操作することを含むことができる。ＬＥＤデバイスの第１のグループは、第２のグループのＬＥＤデバイスと同じグループであってもよい、そして、ＬＥＤデバイスの１以上のアレイにまたがってもよい、あるいは第２のグループからの別のＬＥＤデバイスのグループであってもよい、そして、別のＬＥＤデバイスのグループは、第２のグループから１以上のＬＥＤデバイスのサブセットを含むことができる。
【００２６】
冷却サブシステム１８は、照明サブシステム１００の熱挙動を管理するために実装されている。例えば、一般的に、冷却サブシステム１８は、サブシステム１２および、より具体的には、半導体デバイス１１０の冷却を提供する。冷却サブシステム１８はまた、被加工物２６および被加工物２６と光反応システム１０（特に、照明サブシステム１００）との間の空間またはいずれか一方を冷却するために実現されてもよい。例えば、サブシステム１８は、空冷または他の液冷（例えば、水）システムであってもよい。
【００２７】
光反応システム１０は、種々の用途に使用することができる。例としては、限定されないが、インク印刷からＤＶＤやリソグラフィーの製作に至るまでの硬化させるアプリケーションを含む。一般に、光反応システム１０が採用されるアプリケーションは、関連付けられたパラメータを有する。つまり、アプリケーションは、次のように関連する動作パラメータを含むことができる：１以上の波長において、１以上の期間にわたって適用される放射パワーの１以上のレベルを提供する。アプリケーションに関連付けられた光反応を適切に達成するために、光パワーは、被加工物またはその付近に１以上のパラメータ（一定時間、回数あるいは時間の範囲のすべてまたはいずれか一個）の１以上の所定のレベル以上で供給される必要があり得る。
【００２８】
意図されたアプリケーションのパラメータに従うために、放射出力２４を提供する半導体デバイス１１０は、アプリケーションのパラメータ、例えば、温度、分光分布と放射パワーに関連する様々な特性に応じて制御され得る。同時に、半導体デバイス１１０は、半導体デバイスの製造および関連付けられ得る特定の動作仕様を有することができ、とりわけ、破壊を排除すると共にデバイスの劣化を未然に防ぐ、あるいはいずれかのために従うことができる。光反応システム１０の他の構成要素はまた、動作仕様に関連し得る。これらの仕様は、他のパラメータ仕様の中で、温度制御および適用される電力の範囲（例えば、最大値と最小値）を含んでいてもよい。
【００２９】
したがって、光反応システム１０は、アプリケーションのパラメータの監視をサポートしている。加えて、光反応システム１０は、それぞれの特性や仕様などを含む、半導体デバイス１１０の監視を提供し得る。さらに、光反応システム１０はまた、それぞれの特性や仕様などを含む、光反応システム１０の選択された他のコンポーネントの監視を提供してもよい。
【００３０】
このような監視を提供することは、システムの適切な動作の検証をし得て、それにより、光反応システム１０の動作が確実に評価され得る。例えば、システム１０は、アプリケーションの１以上のパラメータ（例えば、温度、放射電力、等）に関連して望ましくない方法で制御され得て、すべてのコンポーネントの特性は、そのようなパラメータおよび任意のコンポーネントまたはいずれか一方のそれぞれの動作仕様に関連付けられている。監視の提供は、１以上のシステムの構成要素に基づきコントローラ１０８によって受信されたデータに従って応答し行われ得る。
【００３１】
監視は、システムの動作の制御をサポートすることができる。例えば、制御方法は、コントローラ１０８を介して実装されてもよく、１以上のシステム・コンポーネントからのデータを受信し、応答する。この制御は、上述のように、直接的に（すなわち、構成要素の制御を重んじるデータに基づいて、構成要素に向けられた制御信号を介して構成要素を制御することによって）、あるいは間接的に（すなわち、他の構成要素の動作を調整するように向けられた制御信号を介して、構成要素の動作を制御することによって）実施することができる。一例として、半導体デバイスの放射出力は、照明サブシステム１００に印加される電力調整のために電源１０２に向けられた制御信号、および冷却調整のために照明サブシステム１００に適用される冷却サブシステム１８に向けられた制御信号を介し、またはいずれか一方を介して間接的に調節され得る。
【００３２】
制御方法は、システムの適切な動作およびアプリケーションのパフォーマンスまたはいずれか一方を有効化し、および向上させるため、またはいずれか一方のために用いられ得る。より具体的な例で、制御はまた、アレイの放射出力と動作温度と間のバランスを有効化し、および向上させるため、またはいずれか一方のために、用いられ得る。例えば、半導体装置１１０や半導体装置１１０のアレイの加熱をその仕様を超えて防止するために、アプリケーションの光反応を十分に適切に完了し、被加工物２６に放射エネルギーを向ける間において用いられ得る。
【００３３】
いくつかの用途では、高い放射電力は、被加工物２６に到達し得る。したがって、サブシステム１２は、半導体照明装置１１０のアレイを使用して実施され得る。例えば、サブシステム１２は、高密度、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを使用して実施され得る。本明細書に詳細に記載されているＬＥＤアレイは使用され得るが、これは、半導体装置１１０およびそのアレイは説明の原理から逸脱することなく、他の発光技術を使用して実施され得ると理解され、他の発光技術の例としては、限定されないが、有機発光ダイオード、レーザダイオード、他の半導体レーザ等である。
【００３４】
複数の半導体デバイス１１０は、アレイ２０、あるいは複数のアレイからなるアレイの形態で提供され得る。アレイ２０は、１以上のあるいは大部分の半導体装置１１０が放射出力を提供するために構成されるように実装され得る。同時に、しかしながら、選択されたアレイの特性のモニタリングを提供するため、１以上のアレイの半導体装置１１０が実装され得る。監視装置３６は、アレイ２０内のデバイスの中から選択されることができ、例えば、その他の照明装置と同じ構造を有していてもよい。
【００３５】
例えば、発光と監視との間の差は、特定の半導体デバイスに関連する結合された電子機器２２によって決定され得る（例えば、基本的な形で、ＬＥＤアレイは、結合された電子機器が逆電流を供給する監視ＬＥＤと、結合された電子機器が順方向電流を提供する発光ＬＥＤとを有し得る）。
【００３６】
また、結合された電子機器に基づいて、アレイ２０の半導体装置の選択は、多機能デバイスあるいはマルチモードデバイスまたは両方であり得る、ここで、（ａ）多機能デバイスは、複数の特性（例えば、放射出力、温度、磁場、振動、圧力、加速度、およびその他の機械的な力または変形のいずれか）を検出することが可能であり、アプリケーションパラメータまたは他の決定的な要因に応じて、これらの検出機能の間で切り替えられ得る、そして、（ｂ）マルチモードデバイスは、発光、検出および他のいくつかのモード（例えば、オフ）が可能であり、アプリケーションのパラメータや他の決定的な要因に応じたモードの間に切り替えられ得る。
【００３７】
図２を参照すると、電流の量を変化させながら供給することができる第１の照明システム回路の概略図が示されている。照明システム１００は、ヒートシンク１０１と熱的に接続された１以上の照明装置１１０を含む。この例では、照明装置１１０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。各ＬＥＤ１１０は、アノード２０１とカソード２０２を含む。図１に示したスイッチング電源１０２は、経路または導体２６４を経由して、電圧レギュレータ２０４に４８ＶのＤＣ電源を供給する。電圧レギュレータ２０４は、導体または経路２４２を経由して、ＬＥＤ１１０のアノード２０１に直流電力を供給する。
【００３８】
電圧レギュレータ２０４は、導体または経路２４０を経由して、電気的に発光ダイオード１１０のカソード２０２に結合されている。電圧レギュレータ２０４は、グランド２６０を基準に示されており、一例では、降圧レギュレータであってもよい。電圧レギュレータ２０４は、ＬＥＤ１１０に調整可能な電圧を供給する。
【００３９】
コントローラ１０８は、電圧レギュレータ２０４と電気的に通信するように示されている。他の例では、必要に応じて、離散入力発生装置（例えば、スイッチ）は、コントローラ１０８と交換し得る。コントローラ１０８は、命令を実行するための中央処理装置２９０を含む。コントローラ１０８はまた、電圧レギュレータ２０４および他のデバイスの制御ための入力および出力（Ｉ／Ｏ）２８８を含む。非一時的な実行可能命令は、読み出し専用メモリ（非一時的メモリ）２９２に格納されてもよい、そして、変数は、ランダムアクセスメモリ２９４に格納されてもよい。
【００４０】
コントローラ１０８は、ユーザーによって照明サブシステム１００の放射照度の出力を調整することを許可するユーザーインターフェース２１２と、電気的に通信を行う。いくつかの例では、ユーザーインターフェース２１２は、半導体装置１１０に流れる電流を０〜２５５以上の間の個別の電流レベルに調整可能にするデジタルのポテンショメータを提供するための、非一時的メモリに格納された指示、を含むことができる。そのため、照明サブシステム１００の放射照度の出力は、２５６レベルに調整されることができる。
【００４１】
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）又は他の装置の形態の可変抵抗２２０は、コントローラ１０８から、または他の入力装置を介して強度信号電圧を受信する。本実施例では、ＦＥＴとして可変抵抗を説明しているが、回路は、可変抵抗の他の形態を採用してもよいことに注意すべきである。
【００４２】
この例では、アレイ２０の少なくとも一つの要素は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオードなどの光を生成する固体発光素子を含む。素子は、基板上の単一のアレイ、基板上の複数のアレイ、相互に接続された複数の基板上の単一または複数のアレイのいずれかとして構成されてもよい一例では、発光素子のアレイは、Ｐｈｏｓｅｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製シリコンライトマトリックス（登録商標）（ＳＬＭ）からなり得る。
【００４３】
図２に示す回路は、閉ループ電流制御回路２０８である。閉ループ回路２０８において、可変抵抗２２０は、駆動回路２２２を介した導体又は経路２３０を経由して強度電圧制御信号を受信する。可変抵抗２２０は、駆動回路２２２からの駆動信号を受信する。可変抵抗２２０とアレイ２０との間の電圧は、電圧レギュレータ２０４によって決定される所望の電圧に制御される。所望の電圧値は、コントローラ１０８又は他の装置によって供給されても良く、電圧レギュレータ２０４は、電圧信号２４２を、アレイ２０と可変抵抗２２０との間の電流経路に所望の電圧を供給するようなレベルに制御する。
【００４４】
可変抵抗２２０は、アレイ２０から電流検出抵抗２５５への矢印２４５の方向に電流の流れを制御する。所望の電圧はまた、照明装置の種類、被加工物の種類、硬化パラメータ、および様々な他の動作条件に応じて調整され得る。電流信号は、導体あるいは経路２３６に沿って、コントローラ１０８、あるいは、経路２３６により供給される電流フィードバックに応じて駆動回路２２２に提供される強度電圧制御信号を調整する別の装置、にフィードバックされ得る。特に、電流信号が所望の電流と異なる場合、導体２３０を介して渡される強度電圧制御信号は、アレイ２０を通過する電流を調整するために増加あるいは減少する。アレイ２０を通る電流の流れを示すフィードバック電流信号は、電流検出抵抗２５５を介して流れる電流が変化するにつれて変化する電圧レベルとして、導体２３６を介して導かれる。
【００４５】
一例では、可変抵抗２２０とアレイ２０との間の電圧は、一定の電圧に調整され、アレイ２０および可変抵抗２２０を介した電流の流れは、可変抵抗２２０の抵抗値を調整することによって調整される。このように、可変抵抗２２０から導体２４０に沿って伝達される電圧信号は、この例では、アレイ２０に進まない。代わりに、アレイ２０および可変抵抗２２０との間の電圧のフィードバックは、導体２４０に沿って、電圧レギュレータ２０４に進む。
【００４６】
電圧レギュレータ２０４は、アレイ２０に電圧信号２４２を出力する。これにより、電圧レギュレータ２０４は、アレイ２０の下流側の電圧に応答してその出力電圧を調整し、アレイ２０を通る電流の流れは、可変抵抗２２０を介して調整される。コントローラ１０８は、導体２３６を介した電圧としてフィードバックされた配列電流に応じて可変抵抗２２０の抵抗値を調整するための命令を含み得る。導体２４０は、ＬＥＤ１１０のカソード２０２、可変抵抗２２０の入力２９９（例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン）、そして、電圧レギュレータ２０４の電圧フィードバック入力２９３との間の電気通信を可能にする。したがって、発光ダイオード１１０のカソード２０２、可変抵抗２２０の入力側２９９及び電圧フィードバック入力２９３は、同電位である。
【００４７】
可変抵抗は、ＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、デジタルのポテンショメータまたは任意の電気的に制御できる、電流制限装置の形態を取ることができる。駆動回路は、使用される可変抵抗に応じて異なる形態を取ることができる。閉ループシステムは、アレイ２０を動作させるために、電圧レギュレータ２０４の出力が約０．５Ｖ以上の電圧を維持するように制御する。電圧を出力するレギュレータは、アレイ２０に印加される電圧を調整し、可変抵抗は、アレイ２０を流れる電流を所望のレベルに制御する。
【００４８】
この回路は、他の手法と比較して、照明システムを効率的に拡大させることができ、かつ、照明システムにより生成された熱を減少させることができる。図２の例では、可変抵抗２２０は、典型的には０．６Ｖの範囲の電圧降下を生成する。しかし、可変抵抗２２０における電圧降下は、可変抵抗の設計に依存して、０．６Ｖより少ないかまたは大きくなり得る。
【００４９】
したがって、図２に示す回路は、アレイ２０を通した電圧降下を制御するため、電圧レギュレータに電圧フィードバックを供給する。例えば、アレイ２０の動作がアレイ２０を通した電圧降下をもたらすため、電圧レギュレータ２０４により出力される電圧は、アレイ２０及び可変抵抗２２０間の所望の電圧にアレイ２２０を通した電圧降下を追加したものとなる。アレイ２０に流れる電流を減少させるために可変抵抗２２０の抵抗値が増大した場合、電圧レギュレータの出力は、アレイ２０及び可変抵抗２０間の所望の電圧を維持するように調整（減少）される。それに対し、アレイ２０に流れる電流を増加させるために可変抵抗２２０の抵抗値が減少した場合、電圧レギュレータの出力は、アレイ２０及び可変抵抗２０間の所望の電圧を維持するように調整（増大）される。このように、アレイ２０を通した電圧及びアレイ２０に流れる電流は、アレイ２０から所望の照明強度の出力を供給するために同時に調整され得る。この例では、アレイ２０に流れる電流は、アレイ２０の（例えば電流方向において）下流、及び、グランド基準２６０の上流に位置又は配置された装置（例えば、可変抵抗２２０）を介して調整される。
【００５０】
この例では、アレイ２０において全てのＬＥＤに同時に電力が供給された場合について示された。しかしながら、追加の可変抵抗２２０（例えば、制御電流が供給される各アレイに一つ）を追加することにより、異なるＬＥＤグループに流れる電流が別々に制御されてもよい。コントローラ１０８は、アレイ２０と同様に複数のアレイに流れる電流を制御するために、各可変抵抗に流れる電流を調整する。
【００５１】
続いて、図３を参照すると、電流の量を変化させながら供給することができる第２の照明システム回路の概略図が示されている。図３は、図２に示す第１の照明システム回路と同じ要素のいくつかを含む。図２の要素と同じ図３の要素は、同じ識別番号が付与されている。簡潔にするため、図２及び図３間の同じ要素の記載については省略されるが、図２の要素の記載は、同じ識別番号を持つ図３の要素に適用される。
【００５２】
図３に示す照明システムは、ＬＥＤ１１０を有するアレイ２０を備えたＳＬＭ部３０１を備える。また、ＳＬＭは、スイッチ３０８及び電流検出抵抗２５５を備える。しかしながら、スイッチ３０８及び電流検出抵抗は、必要であれば、電圧レギュレータ３０４に設けられてもよいし、又は、コントローラ１０８の一部として設けられてもよい。電圧レギュレータ３０４は、抵抗３１３及び抵抗３１５からなる分圧器３１０を備える。導体３４０は、ＬＥＤ１１０のカソード２０２及びスイッチ３０８の電気通信に、分圧器３１０を組み込む。そのため、ＬＥＤ１１０のカソード２０２、スイッチ３０８の入力側（ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン）、及び、抵抗３１３，３１５間のノード３２１は、同じ電位である。スイッチ３０８は、オープン又はクローズの状態のみに操作され、直線的又は比例して調整され得る抵抗値を持つ可変抵抗として動作しない。さらに、一例では、スイッチ３０８は、図２に示す可変抵抗２２０における０．６ＶのＶｄｓと比較して、０ＶのＶｄｓを持つ。
【００５３】
また、図３の照明システム回路は、電流検出抵抗２５５による測定時に、導体３４０を介してアレイ２０を通過する電流を表す電圧、を受信する誤差増幅器３２６を備える。また、誤差増幅器３２６は、導体３１９を介してコントローラ１０８及び他の装置から参照電圧を受信する。誤差増幅器３２６からの出力は、パルス幅変調器（ＰＷＭ）３２８の入力に供給される。ＰＷＭからの出力は、バックステージレギュレータ３３０に供給され、バックステージレギュレータ３３０は、アレイ２０の上流位置から、規制されたＤＣ電源（例えば図１の１０２）及びアレイ２０間に供給される電流を調整する。
【００５４】
いくつかの例では、図２に示すようなアレイ２０の下流の位置の代わりに、アレイ２０の（例えば電流方向において）上流に位置又は配置された装置を介して電流を調整することが望ましい。図３の照明システムの例では、導体３４０を介して供給される電圧のフィードバック信号が、直接的に電圧レギュレータ３０４に達する。電圧制御信号の強度を形成し得る電流要求は、コントローラ１０８から導体３１９を介して供給される。その信号は、参照信号Ｖｒｅｆになり、可変抵抗用の駆動回路よりも誤差増幅器３２６に供給される。
【００５５】
電圧レギュレータ３０４は、アレイ２０の上流位置からＳＬＭの電流を直接制御する。特に、スイッチ３０８をオープンすることによってＳＬＭが非活性化された場合、抵抗分割網３１０は、バックステージレギュレータ３３０を、バックステージレギュレータ３３０の出力電圧をモニタする従来のバックレギュレータとして動作させる。ＳＬＭは、照明を供給するため、スイッチ３０８をクローズしてＳＬＭを活性化する導体３０２からイネーブル信号を選択的に受信する。具体的には、より典型的なバックレギュレータとは異なり、バックレギュレータは、負荷電流、ＳＬＭへの電流、及び、ＳＬＭにより押し出される電流の量、を制御する。特に、スイッチ３０８がクローズした場合、アレイ２０を通る電流は、ノード３２１において生じる電圧に基づいて決定される。
【００５６】
ノード３２１の電圧は、電流検出抵抗２５５に流れる電流、及び、分圧器３１０に流れる電流に基づいている。そのため、ノード３２１の電圧は、アレイ２０を流れる電流を表している。ＳＬＭ電流を表す電圧は、導体３１９を介してコントローラ１０８により供給され、ＳＬＭを流れる所望の電流を表す参照電圧と比較される。ＳＬＭ電流が所望のＳＬＭ電流と異なる場合、誤差増幅器３２６の出力に誤差電圧が発生する。その誤差電圧は、バックステージ３３０内のコイルの充電時間及び放電時間を制御する、ＰＷＭ発生器３２８のデューティサイクル及びＰＷＭ発生器３２８のパルス列、を調整する。コイルの充電及び放電時間は、電圧レギュレータ３０４の出力電圧を調整する。アレイ２０を流れる電流は、電圧レギュレータ３０４から出力されてアレイ２０に供給される電圧を調整することによって調整される。追加のアレイ電流が求められる場合、電圧レギュレータ３０４から出力される電圧は増加する。減少したアレイ電流が求められる場合、電圧レギュレータ３０４から出力される電圧は減少する。
【００５７】
そのため、図１〜図３のシステムは、一つ以上の照明装置を操作するためのシステムを提供するものであって、フィードバック入力を含み、かつ、一つ以上の照明装置と電気通信を行う電圧レギュレータと、一つ以上の照明装置に供給される電流への線形化補正を提供するための非一時的な命令を含むコントローラと、を備える。そのシステムは、線形化補正が、正規化された照明出力及び照明装置の温度に基づく補正である、ことを含む。そのシステムは、線形化補正がスロープ及びオフセットに基づいている、ことを含む。
【００５８】
いくつかの例では、そのシステムは、一つ以上の照明装置に供給される電流を線形化補正により分割するための追加の命令、をさらに備える。
【００５９】
そのシステムは、一つ以上の照明装置の温度変化に応じて線形化補正を修正するための追加の命令をさらに備える。そのシステムは、一つ以上の照明装置の温度が変化しないこと応じて線形化補正を修正しないための追加の命令をさらに備える。そのシステムは、決められた時間間隔で、線形化補正を修正するための追加の命令をさらに備える。
【００６０】
図４を参照すると、放射照度（例えば、照明アレイの出力）と照明アレイ電流との間の線形関係を示すプロットが示されている。プロットは、図１〜図３に示すように照明アレイに供給される電流を調整し、照明アレイにより生成された放射照度を記録し、そして、電流に対する放射照度をプロットすることにより、生成される。そのため、照明アレイと放射照度（例えば、照明アレイの出力）との間に線形関係が存在することを観察することができる。具体的には、照明アレイに供給される電流が増加するにつれて、放射照度が線形的に増加している。
【００６１】
一つ以上のＬＥＤの操作は、簡略化された熱力学的観点から次のように表現される。
【００６２】
【数１】
0006588929.tif 000002
【００６３】
ここで、Ｐｏｗｅｒｉｎは、照明アレイに入力される電力、Ｌｉｇｈｔｏｕｔは、照明のエネルギーの出力、Ｈｅａｔは、熱エネルギーの出力、である。そのため、照明出力が熱の変動に伴って実質的に一定のままであるためには、その入力電力は変動する必要がある。ここで、照明アレイのヒートシンクによる放熱の増加により、一定の照明出力を提供するためには照明アレイに対する入力電力の増大が必要不可欠となっていることから、熱と入力電力との間には正比例の関係があることがわかる。照明アレイへの入力電力は、照明アレイに供給される電流及び電圧の積である。照明出力は、照明アレイが操作される電流曲線に対する照明出力範囲における照明アレイ電流と、正の直線関係に従う。そのため、照明出力、熱、及び、入力電力間の線形関係は、上記した電力の式、及び、図４によって記載される。
【００６４】
次に図５を参照すると、照明アレイ温度又は照明アレイのヒートシンク温度に対する、正規化された照明アレイの出力（例えば放射照度）のプロットが示されている。実線５０２は、実際又はシミュレーションされた照明出力を示す曲線を表し、破線５０４は、照明アレイ温度又は照明アレイのヒートシンクの温度に対する照明出力の線形近似を表している。照明出力及び温度の値は、照明アレイに電流を印加して、照明アレイ温度及び放射照度を記録することによって決定される。ライン５０４の式は、ｙが放射照度、ｍがスロープ（傾斜）、ｘが照明アレイ温度、ｂがオフセットとすると、ｙ＝ｍｘ＋ｂと表される。ライン５０４は線形であるため、照明アレイに供給される駆動電流は、次の式によって修正される。
【００６５】
【数２】
0006588929.tif 000003
【００６６】
ここで、Ｉ（Ｔ）は、命令された駆動電流であって、Ｉ０は、ある所定温度での所望の放射照度のレベルにおいて実験的に決定された値である初期駆動電流であって、Ｄｒｉｖｅ＿ｃｕｒｒｅｎｔ＿ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔは、式ｙ＝ｍｘ＋ｂ又はｍ・Ｔ（℃）＋ｂから決定される駆動電流調整値である。ｍ及びｂの値は、実験的に決定される。所望の照明出力に対応する駆動電流を、駆動電流調整値で分割することにより、照明アレイに供給される電流を調整して所望レベルの照明出力に達するためのライン５０４をスライドアップ及びダウンさせることができる。
【００６７】
図６を参照すると、図７及び図８の方法に係る照明システムのシミュレーション反応のプロット例が示されている。図６のプロットは、プロットの左側の第１のＹ軸と、プロットの右側の第２のＹ軸と、を含む。第１のＹ軸は、正規化された放射照度を表し、第２のＹ軸は、ＬＥＤの接合部温度を表している。Ｘ軸は、時刻、及び、プロットの左側からプロットの右側にかけて増加する時間を表している。時刻は、時刻Ｔ０で始まり、Ｘ軸の左側に向けて増加する。アレイの照明出力は、図７及び図８の方法が照明アレイの出力を制御するために使用されていない場合、時刻Ｔ１において定常状態の値に到達する。
【００６８】
プロットは３つの曲線６０２〜６０６を含む。曲線６０２は、照明アレイ電流が図７及び図８の方法に基づいて制御されている場合、要求された照明アレイ出力の段階的変化に対応するアレイ２０の放射照度を表している。曲線６０４は、図７及び図８の方法に基づく電流制御なしにアレイ２０に電力が供給された場合、曲線６０２と同様に、要求された照明アレイ出力の段階的変化に対応するアレイ２０の放射照度を表している。最後に、曲線６０６は、曲線６０２と同様の要求された照明アレイ出力の段階的変化、に対応するアレイ２０のＬＥＤ接合部温度を表している。要求された照明アレイ出力の段階的変化は、時刻Ｔ０に始まる。
【００６９】
曲線６０２は、要求された照明アレイ出力の段階的変化に接近して追従しているのが観察される。しかしながら、曲線６０４は、照明アレイの放射照度が、ＬＥＤ接合部温度の増加に伴って、初期に所望出力（例えば値１）からオーバーシュートし、その後、所望の出力まで減衰することを示している。それ故、照明アレイ出力は、照明アレイの電流が図７及び図８の方法に基づいて制御されない場合、照明アレイ出力を増加させるという要求に対して所望よりも大きくなり得る。そのため、追加の照明アレイ出力の要求に応じて電圧及び／又は電流が単純に増加した場合、図７及び図８の方法を採用しなければ、照明アレイ出力は、所望のレベルを超えてしまう可能性がある。
【００７０】
そのため、図６は、図７及び図８の方法が、所望の照明出力の段階的な変化にさらに接近して追従するさらに正確な照明出力を提供することを示している。図７及び図８の方法は、所望の照明アレイ出力の段階的な変化に対応する放射照度の出力に近いステップを提供する。
【００７１】
図７を参照すると、照明システムの放射照度の出力を制御する方法が示されている。図７の方法は、図１〜図３に示すシステムに適用され得る。その方法は、コントローラの非一時的メモリに実行可能命令として格納される。さらに、図７の方法は、図６に示すように照明システムを操作する。さらも。図７の方法は、要求された放射照度の段階的な増加及び減少に応じて照明アレイの電流を調整する。
【００７２】
７０２では、方法７００は、ＬＥＤアレイが現在命令されているのか、又は、ＬＥＤが既に活性化されているのか、を判断する。一例では、方法７００は、コントローラの入力に応じて、ＬＥＤが命令されている、又は、ＬＥＤが既に活性化されている、と判断する。コントローラの入力は、プッシュボタン又はオペレータ制御と、インターフェースで連結する。コントローラ入力は、ＬＥＤが命令されている場合、又は、ＬＥＤが既に活性化されている場合、１の値である。ＬＥＤが命令されていると方法７００が判断した場合、又は、ＬＥＤが既にオンの場合、回答はＹＥＳで、方法７００は７０４に進む。さもなければ、回答はＮＯで、方法７００は７１６に進む。
【００７３】
７０４では、方法７００は、照明アレイからの要求された所望レベルの放射照度、に対応するデジタル値を判定する、ここで、所望レベルの放射照度は、図４に示すような所望の照明アレイの電流（Ｉ）に関連している。ある例では、デジタル値は、０及び２５５間を変化し得る。しかしながら、別の例では、デジタル値は、より少ない又はより多い（例えば、０及び５１１）範囲を変化し得る。方法７００は、コントローラ１０８の変数から、要求された所望レベルの放射照度を判定する。変数は、デジタルポテンショメータの変数として参照され得るものであって、オペレータは、キーボード又は他のインターフェースを介して変数に値を入力する。別の例では、０及び２５５の間の数字に対応するデジタル値を出力する物理的なポテンショメータが、要求された所望レベルの照明アレイの放射照度のためのデジタル値を出力する。デジタル値は、照明アレイから出力された所望の放射照度レベルに関連するデジタルポテンショメータ値であるＰＯＴ０として参照され得る。方法７００は、所望の放射照度レベルが判定された後、７０６に進む。
【００７４】
７０６では、方法７００は、照明アレイが活性化されているか否かを判断する。ある例では、方法７００は、変数がゼロより大きな値である場合に照明アレイが活性化されていると判断する。別の例では、照明アレイを流れる電流が検知され、照明アレイは、その電流が閾値電流よりも大きい場合に照明アレイが活性化されていると判断される。方法７００により照明アレイが活性化されていると判断された場合、回答はＹＥＳで、方法７００は７１０に進む。さもなければ、回答はＮＯで、方法７００は７０８に進む。
【００７５】
７０８では、方法７００は、７０４で要求された所望の放射照度で照明アレイを活性化する。ある例では、デジタル値は、照明アレイに供給される電流の量に変換される。例えば、オペレータが３アンペアに対応する２００のＰＯＴ値を要求した場合、３アンペアの電流が照明アレイに供給される。その電流は、図２に示すような可変抵抗によって調整される。可変抵抗は、２００のＰＯＴ値に基づいて調整されるか、又は、値２００は、照明アレイ電流を制御するための可変抵抗の抵抗値を調整するアナログ電圧に変換される。方法７００は、照明アレイが所望の放射照度のレベルＰＯＴ０で活性化された後に７１０に進む。
【００７６】
７１０では、方法７００は、照明アレイの温度を判定する。照明アレイの温度は、照明アレイにおけるヒートシンク又はＬＥＤの接合部で判定される。ある例では、サーミスタ又は熱電対が照明アレイの温度を検知して、コントローラに電圧又は電流を供給する。コントローラは、その電圧を伝達関数を介して温度に変換する。方法７００は、照明アレイの温度が判定された後に７１２に進む。
【００７７】
７１２では、方法７００は、７０４で決定されたＰＯＴ０値を、図５に記載された駆動電流調整値で分割することにより、照明アレイの電流を制御する。具体的には、ＰＯＴ０値は、７１０で判定された温度を乗じたスロープに、図５に記載のように決定されたオフセットを追加したもので、分割される。結果の電流ＰＯＴは、照明アレイに出力するように指示される。このように、照明アレイ電流の初期ＰＯＴ０の値は、要求された放射照度のレベルを提供するために、照明アレイの温度又は照明アレイのヒートシンクの温度に応じて調整される。方法７００は、照明アレイ電流が調整され、照明アレイに出力するように指示された後、７１４に進む。
【００７８】
７１４では、方法７００は、照明アレイをオフする要求があったか否かを判断する。手動又は自動の照明アレイをオフにする要求応じて、照明アレイはオフされる。方法７００は、照明アレイがオフ状態に要求されたと判断した場合、回答はＹＥＳで、方法７００は、７１６に進む。さもなければ、回答はＮＯで、方法７００は７０４に戻る。
【００７９】
７１６では、方法７００は、ＰＯＴ値をゼロに命令することにより、照明アレイにゼロ電流が供給されるように命令する。方法７００は、照明アレイに流れる電流を止めた後、ＥＸＩＴに進む。
【００８０】
そのため、方法７００は、連続的に照明温度を判定し、図５に示すように照明アレイの放射照度と照明アレイの温度との間の線形関係に応じて、照明アレイに供給される電流を調整する。それにより、図７の方法は、より正確に所望の放射照度に追従することができる。さらに、図７の方法は、固定した又は変動する時間間隔で実行されることができる。
【００８１】
次に、図８を参照すると、照明システムの放射照度の出力を制御するための代わりの方法が示されている。図８の方法が、実行可能命令として、図１〜図３に示すシステムの非一時的なメモリに格納されている。また、図８の方法は、図６に示すように照明システムを操作する。さらに、図８の方法は、要求された放射照度の段階的な増加及び減少に応じて照明アレイの電流を調整する。
【００８２】
８０２では、方法８００は、ＬＥＤアレイが現在命令されているのか、又は、ＬＥＤが既に活性化されているのか、を判断する。一例では、方法８００は、コントローラの入力に応じて、ＬＥＤが命令されている、又は、ＬＥＤが既に活性化されている、と判断する。コントローラの入力は、プッシュボタン又はオペレータ制御とインターフェースで連結する。コントローラ入力は、ＬＥＤが命令されている場合、又は、ＬＥＤが既に活性化されている場合、１の値である。ＬＥＤが命令されていると方法８００が判断した場合、又は、ＬＥＤが既にオンの場合、回答はＹＥＳで、方法８００は８０４に進む。さもなければ、回答はＮＯで、方法８００は８１６に進む。
【００８３】
８０４では、方法８００は、照明アレイからの要求された所望レベルの放射照度、に対応するデジタル値を決定する、ここで、所望レベルの放射照度は、図４に示すような所望の照明アレイの電流（Ｉ）に関連している。方法８００は、コントローラ１０８の変数から、要求された所望レベルの放射照度を決定する。変数は、デジタルポテンショメータとして参照され得るものであって、オペレータは、キーボード又は他のインターフェースを介して変数に値を入力する。別の例では、０及び２５５の間の数字に対応するデジタル値を出力する実際のポテンショメータが、要求された所望レベルの照明アレイの放射照度のためのデジタル値を出力する。デジタル値は、照明アレイから出力された所望の放射照度レベルに関連するデジタルポテンショメータ値であるＰＯＴ０として参照され得る。方法８００は、所望の放射照度レベルが決定された後、８０６に進む。
【００８４】
８０６では、方法８００は、照明アレイが活性化されているかを判断する。ある例では、方法８００は、変数がゼロより大きな値である場合に照明アレイが活性化されていると判断する。別の例では、照明アレイを流れる電流が検知され、照明アレイは、その電流が閾値電流よりも大きい場合に照明アレイが活性化されていると判断される。方法８００により照明アレイが活性化されていると判断された場合、回答はＹＥＳで、方法８００は８１０に進む。さもなければ、回答はＮＯで、方法８００は８０８に進む。
【００８５】
８０８では、方法８００は、８０４で要求された所望の放射照度で照明アレイを活性化する。ある例では、デジタル値は、照明アレイに供給される電流の量に変換される。例えば、オペレータが３アンペアに対応する２００のＰＯＴ値を要求した場合、３アンペアの電流が照明アレイに供給される。その電流は、図２に示すような可変抵抗によって調整される。可変抵抗は、２００のＰＯＴ値に基づいて調整されるか、又は、値２００は、照明アレイ電流を制御するための可変抵抗の抵抗値を調整するアナログ電圧に変換される。方法８００は、照明アレイが所望の放射照度のレベルＰＯＴ０で活性化された後に８１０に進む。
【００８６】
８１０では、方法８００は、照明アレイの温度を判定する。照明アレイの温度は、照明アレイにおけるヒートシンク又はＬＥＤの接合部で判定される。ある例では、サーミスタ又は熱電対が照明アレイの温度を検知して、コントローラに電圧又は電流を供給する。コントローラは、その電圧を伝達関数を介して温度に変換する。方法８００は、照明アレイの温度が判定された後に８１２に進む。
【００８７】
８１２では、方法８００は、８０４で決定されたＰＯＴ０値を、図５に記載された駆動電流調整値で分割することにより、照明アレイの電流を制御する。具体的には、ＰＯＴ０値は、８１０で判定された温度を乗じたスロープに、図５に記載のように決定されたオフセットを追加したもので、分割される。結果の電流ＰＯＴは、照明アレイに出力するように指示される。このように、照明アレイ電流の初期ＰＯＴ０の値は、要求された放射照度のレベルを提供するために、照明アレイの温度又は照明アレイのヒートシンクの温度に応じて調整される。方法８００は、照明アレイ電流が調整され、照明アレイに出力するように指示された後、８１４に進む。
【００８８】
８１４では、方法８００は、照明アレイをオフする要求があったかを判断する。手動又は自動の照明アレイをオフにする要求応じて、照明アレイはオフされる。方法８００は、照明アレイがオフ状態に要求されたと判断した場合、回答はＹＥＳで、方法８００は、８１６に進む。さもなければ、回答はＮＯで、方法８００は８２０に進む。
【００８９】
８１６では、方法８００は、ＰＯＴ値をゼロに命令することにより、照明アレイにゼロ電流が供給されるように命令する。方法８００は、照明アレイに流れる電流を止めた後、ＥＸＩＴに進む。図８の方法は、固定した又は変動する時間間隔で実行される。
【００９０】
８２０では、方法８００は、照明アレイ温度を判定して、温度変数Ｔを現在判定された照明アレイ温度に調整する。言い換えると、メモリに格納された照明アレイ温度は、照明アレイ温度の現在値に調整される。方法８００は、照明アレイ温度が、照明アレイ又は照明アレイのヒートシンクの現在の温度にアップデートされた後に、８２２に進む。
【００９１】
８２２では、方法８００は、照明アレイの温度又は照明アレイのヒートシンクの温度（例えばＴ−Ｔ０）の変化の絶対値が、−１／（ｍ・ＰＯＴ０＋１）より大きいかどうか、又は、要求された放射照度の要求の変化（例えば、８０４で判定されたＰＯＴ０の値の変化）があるかどうか、を判断する。もしそうならば、回答はＹＥＳで、方法８００は８１０に戻る。さもなければ、回答はＮＯで、方法８００は８２０に戻る。放射照度の変化が要求された場合、要求されたレベルの放射照度に基づいて新たなＰＯＴ０の値が出力される。このように、照明アレイの電流は、照明アレイの温度の変化がＰＯＴ値の増加又は減少の結果に対して十分になるまで調整されない。
【００９２】
照明アレイ電流を調整するために照明アレイ温度の変化を判定する基準は、次のように決定される。
【００９３】
【数３】
0006588929.tif 000004
【数４】
0006588929.tif 000005
【数５】
0006588929.tif 000006
【数６】
0006588929.tif 000007
【数７】
0006588929.tif 000008
【数８】
0006588929.tif 000009
【数９】
0006588929.tif 000010
【００９４】
ここで、ＰＯＴ１は、ＰＯＴ０に増加分１を追加したもの（例えば、ＰＯＴ０が２００の場合、ＰＯＴ１は２０１）であって、ｍは前述したようにスロープであって、Ｔ０は、ＰＯＴ０に関連する温度であって、Ｔ１はＰＯＴ１に関連する温度であって、ｂは前述したようにオフセットであって、ΔＴは、一定の照明出力を維持するためにＰＯＴ０の値を１だけ増加させた結果である照明アレイ温度の変化である。照明アレイは、両方の場合で同じ放射照度のレベルを出力する。ＰＯＴ０値よりも大きなＰＯＴ１値により生成された駆動電流は、Ｔ０よりも大きなＴ１により相殺される。
【００９５】
そのため、図７及び図８の方法は、一つ以上の照明装置の操作を提供するものであって、一つ以上の照明装置の所望の放射照度の出力の変化に応じて、当該一つ以上の照明装置の所望の放射照度の出力に対応する電流を選択し、一つ以上の照明装置に対する線形電流調整値により修正された電流を出力する。その方法は、線形電流調整値が一つ以上の照明装置の温度に基づいていることを含んでいる。
【００９６】
いくつかの例では、その方法は、電流が線形電流調整値によって分割される。その方法は、線形電流調整値がスロープ及びオフセットに基づくものであることを含む。その方法は、スロープ及びオフセットが一つ以上の照明装置の正規化された放射照度及び温度に基づくものであることを含む。その方法は、可変抵抗が、線形電流調整値により修正された電流を一つ以上の照明装置に供給するために調整される、ことを含む。その方法は、また、変化が段階的に増加する変化であることを含む。その方法は、変化が段階的に減少する変化であることを含む。
【００９７】
別の例では、図７及び図８の方法は、一つ以上の照明装置の操作を提供するものであって、一つ以上の照明装置の温度の変化が閾値よりも小さいことに応じて、一つ以上の照明装置の温度をモニタしつづけ、かつ、一つ以上の照明装置に供給される電流を修正せず、一つ以上の照明装置の温度の変化が閾値よりも大きいことに応じて、一つ以上の照明装置に供給される電流を、温度を根拠にした線形電流調整値に基づいて修正する。
【００９８】
その方法は、閾値がスロープに基づくものであることを含む。その方法は、スロープが、一つ以上の照明装置の放射照度及び一つ以上の照明装置の温度間の線形関係に基づいている、ことを含む。その方法は、放射照度が正規化されていることを含む。その方法は、一つ以上の照明装置に供給される電流が電流修正器により分割される、ことを含む。
【００９９】
これで説明を終了する。それを読んだ当業者は、精神と説明の範囲から逸脱することなく多くの変更や修正を思い起こさせるだろう。例えば、異なる波長の光を生成する照明源は、本明細書を利用することができる。
【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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