(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に結合され、グリーンシフトされた白色光を発する少なくとも一つの第１ＬＥＤと、
前記筐体に結合され、ブルーシフトされた白色光を発する蛍光体を含む少なくとも一つの第２ＬＥＤと、
前記筐体に結合され、レッド‐オレンジ光及びアンバー光のうちの少なくとも一つを発する少なくとも一つの第３ＬＥＤと、
を含む、照明源。
【請求項２】
前記少なくとも一つの第１ＬＥＤは、グリーンシフトされた白色光を発する蛍光体を有する第１ブルー‐ポンプＬＥＤを含む、請求項１に記載の照明源。
【請求項３】
前記グリーンシフトされた白色光は、座標（0.31，0.36）、（0.34，0.35）、（0.40，0.54）、及び（0.42，0.52）により規定される第１領域内にＣＩＥ１９３１色度座標（ｘ，ｙ）を有する、請求項２に記載の照明源。
【請求項４】
前記少なくとも一つの第２ＬＥＤは、第２ブルー‐ポンプＬＥＤを含む、請求項３に記載の照明源。
【請求項５】
前記ブルーシフトされた白色光は、座標（0.278，0.250）、（0.292，0.270）、（0.245，0.285）、及び（0.267，0.320）により規定される第２領域内にＣＩＥ１９３１色度座標（ｘ，ｙ）を有する、請求項４に記載の照明源。
【請求項６】
前記第１ブルー‐ポンプＬＥＤ及び前記第２ブルー‐ポンプＬＥＤの各々は、赤色蛍光体を含まない、請求項４に記載の照明源。
【請求項７】
前記少なくとも一つの第３ＬＥＤは、約６１０ナノメートルの波長を有するレッド‐オレンジ光を発する、請求項１に記載の照明源。
【請求項８】
前記少なくとも一つの第３ＬＥＤは、約５９０ナノメートルの波長を有するアンバー光を発する、請求項１に記載の照明源。
【請求項９】
前記少なくとも一つの第１ＬＥＤと、前記少なくとも一つの第２ＬＥＤと、前記少なくとも一つの第３ＬＥＤとの組み合わせに結合されたコントローラを更に有し、前記コントローラは、約２４００Ｋ〜６５００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）の範囲の黒体軌跡付近の複数の点のうちの少なくとも一つに対応する光を生成するために、前記組み合わせの光出力を可変的に調整する、請求項１に記載の照明源。
【請求項１０】
前記少なくとも一つの第１ＬＥＤと、前記少なくとも一つの第２ＬＥＤと、前記少なくとも一つの第３ＬＥＤとの前記組み合わせは、６０ルーメン毎ワットを超える効率を維持しながら、前記黒体軌跡に沿って約２４００Ｋ〜６５００ＫのＣＣＴ範囲を含む複数のＡＮＳＩ四角形の各々の範囲内で調整可能な白色光を生成する、請求項９に記載の照明源。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの第１ＬＥＤと、前記少なくとも一つの第２ＬＥＤと、前記少なくとも一つの第３ＬＥＤとの前記組み合わせは、８５を超える演色評価数（ＣＲＩ）を維持しながら、前記黒体軌跡に沿って約２４００Ｋ〜６０００ＫのＣＣＴ範囲を含む複数のＡＮＳＩ四角形の各々の範囲内で調整可能な白色光を生成する、請求項９に記載の照明源。
【請求項１２】
前記少なくとも一つの第１ＬＥＤと、前記少なくとも一つの第２ＬＥＤと、前記少なくとも一つの第３ＬＥＤとの前記組み合わせは、５００ルーメンを超える出力を維持しながら、約２４００Ｋ〜５０００ＫのＣＣＴ範囲を含む複数のＡＮＳＩ四角形の各々の範囲内で調整可能な白色光を生成する、請求項９に記載の照明源。
【請求項１３】
光を生成する方法であって、
グリーンシフトされた白色光を発する少なくとも一つの第１ＬＥＤと、ブルーシフトされた白色光を発する蛍光体を含む少なくとも一つの第２ＬＥＤと、レッド‐オレンジ光及びアンバー光のうちの少なくとも一つを発する少なくとも一つの第３ＬＥＤと、を含む、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の照明源を用いて白色光を生成するステップを含み、
前記生成された白色光は、黒体軌跡付近の複数の点の少なくとも一つに対応する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  
本発明は、概してＬＥＤ光源を用いる照明を提供する装置及び方法を対象とする。より具体的には、本明細書に開示される様々な発明の装置、システム、及び方法は、黒体軌跡付近の点でのマルチチャネル白色光の生成に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  
デジタル照明技術、すなわち発光ダイオード（ＬＥＤ）など半導体光源に基づく照明は、従来の蛍光灯、ＨＩＤ、及び白熱灯に対する実行可能な代替を提供する。ＬＥＤの機能的な利点及び利益は、高いエネルギー変換効率、光学効率、耐久性、低い動作コスト、及びその他多くを含む。ＬＥＤ技術における近年の進歩は、多くのアプリケーションで様々な照明効果を可能とする効率的で堅牢なフルスペクトル照明源を提供してきた。これら照明源を具体化するいくつかの器具は、例えば、参照することにより本明細書に組み込まれる米国特許第６０１６０３８号、第６２１１６２６号に詳細に述べられるように、様々な色及び色が変化する照明効果を生成するためにＬＥＤの出力を独立して制御するプロセッサだけでなく、例えば、赤、緑、及び青（ＲＧＢ）など種々異なる色を作ることができる一つ以上のＬＥＤを含む照明モジュールも特徴とする。
【０００３】
[0003]  
白色光は、複数のＬＥＤを用いて生成される種々異なる色の光を混合することにより作り出すことができる。白色光を特徴づける技術がいくつかある。一つの技術では、色温度は、白色特性を有する光の範囲内の光の色の尺度として用いられる。光の相関色温度（ＣＣＴ）は、特徴づけられる光と同じ色の光を放射する黒体放射体の温度をケルビン（Ｋ）で表す。
【０００４】
[0004]  
白色光を特徴づける別の技術は、光の質に関する。１９６５年に国際照明委員会（Commission Internationale de l'Eclairage (CIE)）は、試験色サンプル方法に基づく光源の演色性を測定するための方法を推奨した。この方法は改定されており、ＣＩＥ1１３．３版１９９５年発行の技術報告書「光源の演色性評価方法（"Method of Measuring and Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources."）」に説明されている。基本的にこの方法は、被試験光源の分光放射測定を含む。このデータは、８色のサンプルの反射スペクトルによって増倍される。結果として生ずるスペクトルは、ＣＩＥ１９３１標準観測者に基づく三刺激値に変換される。参照光に関するこれらの値の変換は、ＣＩＥにより１９６０年に推奨された均等色空間（uniform color space (UCS)）に対して決定される。８色の色シフトの平均は、ＣＲＩ（General Color Rendering Index）として知られる平均演色評価数を生成するために計算される。これらの計算の中で、ＣＲＩは、最適なスコアが１００になるようにスケーリングされ、最適とは、参照光源（しばしば太陽光又はフルスペクトル白色光）にスペクトル的に等しい光源を使用することである。例えば、フルスペクトル白色光と比較してタングステン‐ハロゲン光源は、暖色系白色蛍光灯がＣＲＩ５０であるところ、ＣＲＩ９９を有してもよい。人工照明は、白色光の質を決定するのに概して標準ＣＲＩを用いる。光がフルスペクトル白色光に比べて高いＣＲＩをもたらす場合は、これはより良い質の白色光を生成すると考えられる。
【０００５】
[0005]  
光のＣＣＴ及びＣＲＩは、観測者が観測者の環境において色を知覚する態様に影響を与えることができる。観測者は、種々異なる相関色温度を生ずる光の下で見ると、同じ環境を違ったふうに知覚する。例えば、早朝の太陽光で見ると普通に見える環境は、雲で覆われた真昼の空の下で見ると青みがかって色あせて見えるだろう。更に、低いＣＲＩの白色光は、観測者に、色のついた表面を歪んで見せる又は魅力的でなく見せる場合がある。
【０００６】
[0006]  
種々異なる照明条件下の環境の知覚の違いのために、光の色温度及び／又はＣＲＩは、特定の環境のクリエータ又はキュレータには極めて重要である。例として、建物の建築家、ギャラリーのアーティスト、劇場の舞台監督などを含む。加えて、人工光の色温度は、果物及び野菜、服、家具、自動車、並びに人がこのようなディスプレイをどのように見るか及び反応するかに大きく影響を与えることができる視覚的要素を含む他の製品などのアイテムの知覚される色を変更することによって、観測者が、リテール又はマーケティングのディスプレイなどのディスプレイをどのように知覚するかに影響を与える。一例は、人体への強い緑色の光は（全体の照明効果が白色光であっても）、人間を不自然に、不気味に、しばしば少し不快に見せる傾向があるという劇場の照明デザインの教義である。よって、照明の色温度のバリエーションは、このようなディスプレイがどれほど観測者にとって好ましいか又は魅了的かに影響を与えることができる。
【０００７】
[0007]  
更に、織物で覆われた家具、服、塗装、壁紙、カーテンなど装飾的に着色されたアイテムを、アイテムが最終的に他の人に見られるであろう状況下と一致する又は密接に近似する照明環境若しくは色温度でプレビューできることは、このようなアイテムがより正確にぴったり合い、調和することを可能にする。一般的に、ショールームなどディスプレイセッティングに用いられる照明は、変化させることができず、しばしばアイテムの特定の面の色を強調するために選択され、購買者に、アイテムが最終的に置かれるであろう照明条件下で、対象となるアイテムが、魅力的な外観を保つだろうかという疑問を残す。照明の違いは、購買者に、アイテムの色が、個々の照明条件下で都合良く見ることができない、又は他のやり方で直接比較することができない他のアイテムと調和しないだろうかという疑問も残す。
【０００８】
[0008]  
白色光を作るいくつかのマルチチャネルＬＥＤ器具は、ＬＥＤ器具の個々のＬＥＤの輝度を調整することにより、ＬＥＤ器具により生成される光の色温度をユーザーが制御できるようにする。白色光の特性を調整するために、ＬＥＤ器具は、さまざまな相関色温度を再現する能力を有しなければならない。一般的に、これは、種々異なるＣＣＴを持つ複数の白色ＬＥＤを用いることにより、又は、所望の白色を生成するために、赤、緑、及び青など複数の色のＬＥＤを組み合わせることにより達成されてきた。しかしながら、赤、緑、及び青などの主要な色を用いるＬＥＤ器具は、色域の全ての色を生成することができない飽和された光を作る。このような器具は、色域のサイズが大きいために高精度の制御をすることもできない。加えて、種々異なるＣＣＴを有する複数の個別白色ＬＥＤを備える器具は、黒体に沿って非常に小さな色域を有する。結果として、器具は、全ての白色点を黒体軌跡上に生成することができない。
【０００９】
[0009]  
更に、人間の目は、「真の」白色光を黒体軌跡上の白色点として知覚しないことが知られている。むしろ、人間の目は、「真の」白色光を、光のＣＣＴに応じて、黒体軌跡の上方及び下方の白色点として知覚する。従来の個別白色ＬＥＤ器具は、「真の」白色点で光を作ることができないので、黒体軌跡の上方及び下方のＣＣＴ等温線に沿った個々の色知覚（色相）を補償することができない。よって、従来の白色ＬＥＤ器具は、人間の目による「真の」白色の知覚を修正しない。
【００１０】
[0010]  
上記の通り、高いＣＲＩは、光の高品質と同じである。従来のマルチチャネルＬＥＤ器具は、色温度の広い範囲、例えば約２７００Ｋ〜６５００Ｋにわたって高いＣＲＩ値を生成することができない。例えば、従来の白色ＬＥＤ器具は、この色温度の範囲にわたって８２以下のＣＲＩ値しか生成できない。従来のＲＧＢ器具は、同様の色温度の範囲にわたって３３以下のＣＲＩ値であり、一層性能が悪い。
【００１１】
[0011]  
従来のＲＧＢ  ＬＥＤ器具は、黒体全体を網羅するが、黒体に沿った様々な点で光を生成するのに用いられる個々のＬＥＤの効率の制限から、システムの全体の効率性は乏しい。例えば、一つの従来のＲＧＢ  ＬＥＤ器具の効率性は、上述の色温度の範囲にわたって約４０−４２ルーメン毎ワットである。従来の白色ＬＥＤ器具は、同じ色温度の範囲にわたって３８〜５６ルーメン毎ワットを達成する。同じ色温度の白色ＬＥＤよりも高い効率性で白色光を生成するために、レッドシフトされた白色ＬＥＤと、グリーンシフトされた白色ＬＥＤとの組み合わせを利用する既存の器具がある。しかしながら、この組み合わせは、上述のように、「真の」白色の知覚を修正するために、色及び色相を調整することができない。
【００１２】
[0012]  
調整可能な照明源のための別の重要な検討事項は、色域にわたるルーメン出力であり、これは作り出される光の質だけでなく効率性にも関する。しかしながら、従来の白色ＬＥＤ及びＲＧＢ  ＬＥＤ器具は、約２７００Ｋ〜６５００Ｋの色温度の範囲にわたって、３５０ルーメン未満を作り出す。
【００１３】
[0013]  
よって、当該技術分野には、色温度の広い範囲にわたって高いＣＲＩに最適化し、より優れたシステム全体の効率性及び光出力を提供することができ、並びに任意選択で既存の問題の一つ以上の欠点を克服し得る、色域内の黒体軌跡の上又は付近の全ての白色点の真の生成ができる照明のマルチチャネル白色光源を提供するニーズがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
[0014]  
本開示は、黒体軌跡にわたる真の相関色温度と、改良された演色評価数と、向上した効率性と、人間の目により知覚される真の白色点を生成する能力とを含む拡張された色域及び改良された色質を有する白色光を作るための発明の装置、システム、及び方法を対象とする。出願人は、従来のマルチチャネル照明技術は、少なくとも一つのグリーンシフトされた白色ＬＥＤと、少なくとも一つのブルーシフトされた白色ＬＥＤと、赤成分（例えばレッド‐オレンジ及び／又はアンバー）を提供する少なくとも一つのＬＥＤとを、マルチチャネル照明制御システムと組み合わせて使用することにより、改良することができることを認識し、理解している。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
[0015]  
一般に、一態様では、照明源は、筐体と、筐体に結合され、グリーンシフトされた白色光を発するように構成された少なくとも一つの第１発光ダイオード（ＬＥＤ）と、筐体に結合され、ブルーシフトされた白色光を発するように構成された少なくとも一つの第２ＬＥＤと、筐体に結合され、レッド‐オレンジ光及びアンバー光のうちの少なくとも一つを発するように構成された少なくとも一つの第３ＬＥＤとを含む。
【００１６】
[0016]  
いくつかの実施形態では、第１ＬＥＤは、グリーンシフトされた白色光を発するように構成された蛍光体を有する第１ブルー‐ポンプ（blue-pump）ＬＥＤを含む。一実施形態によれば、グリーンシフトされた白色光は、座標（0.31，0.36）、（0.34，0.35）、（0.40，0.54）、及び（0.42，0.52）により規定される第１領域内にＣＩＥ１９３１色度座標（ｘ，ｙ）を有する。他の実施形態では、第２ＬＥＤは、ブルーシフトされた白色光を発するように構成された蛍光体を有する第２ブルー‐ポンプＬＥＤを含む。一実施形態によれば、ブルーシフトされた白色光は、座標（0.278，0.250）、（0.292，0.270）、（0.245，0.285）、及び（0.267，0.320）により規定される第２領域内にＣＩＥ１９３１色度座標（ｘ，ｙ）を有する。これら実施形態のバージョンでは、第１ブルー‐ポンプＬＥＤ及び第２ブルー‐ポンプＬＥＤの各々は、赤色蛍光体を含まない。
【００１７】
[0017]  
一実施形態では、第３ＬＥＤは、約６１０ナノメートルの波長を有するレッド‐オレンジ光を発するように構成される。別の実施形態では、第３ＬＥＤは、約５９０ナノメートルの波長を有するアンバー光を発するように構成される。
【００１８】
[0018]  
一実施形態では、照明源は、第１ＬＥＤと、第２ＬＥＤと、第３ＬＥＤとの組み合わせに結合されたコントローラを更に含む。コントローラは、約２４００Ｋ〜６５００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）の範囲の黒体軌跡付近の複数の点のうちの少なくとも一つに対応する光を生成するために、組み合わせの光出力を可変的に調整するように構成される。いくつかの実施形態では、第１ＬＥＤと、第２ＬＥＤと、第３ＬＥＤとの組み合わせは、６０ルーメン毎ワットを超える効率性を維持しながら、黒体軌跡に沿って約２４００Ｋ〜６５００ＫのＣＣＴ範囲を含む複数のＡＮＳＩ四角形の各々の範囲内で調整可能な白色光を生成するように構成される。他の実施形態では、第１ＬＥＤと、第２ＬＥＤと、第３ＬＥＤとの組み合わせは、８５を超える演色評価数（ＣＲＩ）を維持しながら、黒体軌跡に沿って約２４００Ｋ〜６０００ＫのＣＣＴ範囲を含む複数のＡＮＳＩ四角形の各々の範囲内で調整可能な白色光を生成するように構成される。更に別の実施形態では、第１ＬＥＤと、第２ＬＥＤと、第３ＬＥＤとの組み合わせは、５００ルーメンを超える出力を維持しながら、約２４００Ｋ〜５０００ＫのＣＣＴ範囲を含む複数のＡＮＳＩ四角形の各々の範囲内で調整可能な白色光を生成するように構成される。
【００１９】
[0019]  
一態様では、光を生成する方法は、グリーンシフトされた白色光を発するように構成された少なくとも一つの第１発光ダイオード（ＬＥＤ）と、ブルーシフトされた白色光を発するように構成された少なくとも一つの第２ＬＥＤと、レッド‐オレンジ光及びアンバー光のうちの少なくとも一つを発するように構成された少なくとも一つの第３ＬＥＤとを含む照明源を用いて白色光を生成するステップを含む。生成された白色光は、黒体軌跡付近の複数の点の少なくとも一つに対応する。
【００２０】
[0020]  
一実施形態では、方法は、座標（0.31，0.36）、（0.34，0.35）、（0.40，0.54）、及び（0.42，0.52）により規定される第１領域内にＣＩＥ１９３１色度座標（ｘ，ｙ）を有するグリーンシフトされた白色光を生成するステップを更に含む。別の実施形態では、座標（0.278，0.250）、（0.292，0.270）、（0.245，0.285）、及び（0.267，0.320）により規定される第２領域内にＣＩＥ１９３１色度座標（ｘ，ｙ）を有するブルーシフトされた白色光を生成するステップを更に有する。
【００２１】
[0021]  
一実施形態では、方法は、約２４００Ｋ〜６５００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）の範囲で可変的に調整可能な白色光を生成するステップを更に含む。他の実施形態では、方法は、６０ルーメン毎ワットを超える効率性を維持しながら、黒体軌跡に沿って約２４００Ｋ〜６５００ＫのＣＣＴ範囲を含む複数のＡＮＳＩ四角形の各々の範囲内で調整可能な白色光を生成するステップを更に含む。別の任意選択の実施形態では、方法は、８５を超える演色評価数（ＣＲＩ）を維持しながら、黒体軌跡に沿って約２４００Ｋ〜６０００ＫのＣＣＴ範囲を含む複数のＡＮＳＩ四角形の各々の範囲内で調整可能な白色光を生成するステップを更に含む。更に別の任意選択の実施形態では、方法は、５００ルーメンを超える出力を有して、約２４００Ｋ〜５０００ＫのＣＣＴ範囲を含む複数のＡＮＳＩ四角形の各々の範囲内で調整可能な白色光を生成するステップを更に含む。方法は、少なくとも一つの第１ＬＥＤと、少なくとも一つの第２ＬＥＤと、少なくとも一つの第３ＬＥＤとの組み合わせを用いて、黒体軌跡付近の複数の点のいずれかに対応する白色光を可変的に生成するステップを更に含むこともできる。
【００２２】
[0022]  
本開示の目的で本明細書において使用される場合、「ＬＥＤ」との用語は、任意のエレクトロルミネセンスダイオード、又は、電気信号に呼応して放射を発生できる、その他のタイプのキャリア注入／接合ベースシステム（carrier injection/junction-based system）を含むものと理解すべきである。したがって、ＬＥＤとの用語は、次に限定されないが、電流に呼応して発光する様々な半導体ベースの構造体、発光ポリマー、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、エレクトロルミネセンスストリップ等を含む。特に、ＬＥＤとの用語は、赤外スペクトル、紫外スペクトル、及び（通常、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）可視スペクトルの様々な部分のうちの１つ又は複数における放射を発生させることができるすべ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の幾つかの例としては、次に限定されないが、様々なタイプの赤外線ＬＥＤ、紫外線ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、アンバー色ＬＥＤ、橙色ＬＥＤ、及び白色ＬＥＤ（以下に詳しく述べる）がある。また、ＬＥＤは、所与のスペクトルに対して様々な帯域幅（例えば半波高全幅値（ＦＷＨＭ：full widths at half maximum））、及び所与の一般的な色分類内で様々な支配的波長を有する放射（例えば狭帯域幅、広帯域幅）を発生させるように構成及び／又は制御することができることを理解すべきである。
【００２３】
[0023]
例えば本質的に白色光を生成するＬＥＤ（例えば白色ＬＥＤ）の一実施態様は、それぞれ、組み合わされることで混合して本質的に白色光を形成する様々なスペクトルのエレクトロルミネセンスを放射する複数のダイを含む。別の実施態様では、白色光ＬＥＤは、第１のスペクトルを有するエレクトロルミネセンスを異なる第２のスペクトルに変換する蛍光体材料に関連付けられる。この実施態様の一例では、比較的短波長で狭帯域幅スペクトルを有するエレクトロルミネセンスが、蛍光体材料を「ポンピング（pumps）」して、当該蛍光体材料は、いくぶん広いスペクトルを有する長波長放射を放射する。
【００２４】
[0024]
明細書で使用されているように、「ブルー‐ポンプＬＥＤ」は、青い光を生成するように構成されたＬＥＤを指す。いくつかの実施形態では、ブルー‐ポンプＬＥＤは、例えば、グリーンシフトされた白色光又はブルーシフトされた白色光を生成するために、ブルー‐ポンプＬＥＤにより発せられる光の色を変える（例えばレンズ上に配置された）蛍光材料を含む。いくつかの実施形態では、ブルー‐ポンプＬＥＤに用いられる蛍光体は、赤色蛍光体を含まない。
【００２５】
[0025]
なお、ＬＥＤとの用語は、ＬＥＤの物理的及び／又は電気的なパッケージタイプを限定しないことを理解すべきである。例えば、上述した通り、ＬＥＤは、（例えば個々に制御可能であるか又は制御不能である）異なるスペクトルの放射をそれぞれ放射する複数のダイを有する単一の発光デバイスを指すこともある。また、ＬＥＤは、ＬＥＤ（例えばあるタイプの白色ＬＥＤ）の一体部分と見なされる蛍光体に関連付けられることもある。一般に、ＬＥＤとの用語は、パッケージＬＥＤ、非パッケージＬＥＤ、表面実装ＬＥＤ、チップ・オン・ボードＬＥＤ、ＴパッケージマウントＬＥＤ、ラジアルパッケージＬＥＤ、パワーパッケージＬＥＤ、あるタイプのケーシング及び／又は光学的要素（例えば拡散レンズ）を含むＬＥＤ等を指す。
【００２６】
[0026]
「光源」との用語は、次に限定されないが、ＬＥＤベース光源（上記に定義した１つ以上のＬＥＤを含む）、白熱光源（例えばフィラメント電灯、ハロゲン電灯）、蛍光光源、りん光性光源、高輝度放電光源（例えばナトリウム蒸気ランプ、水銀蒸気ランプ及びメタルハライドランプ）、レーザー、その他のタイプのエレクトロルミネセンス源等を含む、様々な放射源のうちの任意の１つ以上を指すと理解すべきである。
【００２７】
[0027]
所与の光源は、可視スペクトル内、可視スペクトル外、又は両者の組合せでの電磁放射を発生する。したがって、「光」及び「放射」との用語は、本明細書では同義で使用される。さらに、光源は、一体構成要素として、１つ以上のフィルタ（例えばカラーフィルタ）、レンズ、又はその他の光学的構成要素を含んでもよい。また、光源は、次に限定されないが、指示、表示、及び／又は照明を含む様々な用途に対し構成されることを理解すべきである。「照明源」とは、内部空間又は外部空間を効果的に照射するのに十分な強度を有する放射を発生するように特に構成された光源である。このコンテキストにおいて、「十分な強度」とは、周囲照明（すなわち、間接的に知覚され、また、例えば、全体的に又は部分的に知覚される前に１つ以上の様々な介在面から反射される光）を提供するために空間又は環境において発生される可視スペクトルにおける十分な放射強度（放射強度又は「光束」に関して、全方向における光源からの全光出力を表すために、単位「ルーメン」がよく使用される）を指す。
【００２８】
[0028]
「スペクトル」との用語は、１つ以上の光源によって生成された放射の任意の１つ以上の周波数（又は波長）を指すものと理解すべきである。したがって、「スペクトル」との用語は、可視範囲内の周波数（又は波長）のみならず、赤外線、紫外線、及び電磁スペクトル全体の他の領域の周波数（又は波長）も指す。さらに、所与のスペクトルは、比較的狭い帯域幅（例えば、ＦＷＨＭは、基本的に、周波数又は波長成分をほとんど有さない）、又は、比較的広い帯域幅（様々な相対強度を有する幾つかの周波数又は波長成分）を有してよい。当然のことながら、所与のスペクトルは、２つ以上の他のスペクトルを混合（例えば、複数の光源からそれぞれ放射された放射を混合）した結果であってよい。
【００２９】
[0029]
本開示の目的で、「色」との用語は、「スペクトル」との用語と同義に使用される。しかし、「色」との用語は、通常、観察者によって知覚可能である放射の特性を主に指すために使用される（ただし、この使用は、当該用語の範囲を限定することを意図していない）。したがって、「様々な色」との用語は、様々な波長成分及び／又は帯域幅を有する複数のスペクトルを暗に指す。さらに、当然のことながら、「色」との用語は、白色光及び非白色光の両方との関連で使用されてもよい。
【００３０】
[0030]
「色温度」との用語は、本明細書では、通常、白色光に関連して使用されるが、その使用は、当該用語の範囲を限定することを意図していない。色温度は、基本的に、白色光の特定の色内容又は陰（例えば、赤みを帯びた、青みを帯びた）を指す。所与の放射サンプルの色温度は、従来から、問題とされている放射サンプルと同じスペクトルを基本的に放射する黒体放射体のケルビン度数（Ｋ）の温度に応じて特徴付けられている。黒体放射体の色温度は、通常、約７００度Ｋ（通常、人間の目に最初に可視となると考えられている）から１０，０００度Ｋ超の範囲内であり、白色光は、通常、約１５００〜２０００度Ｋより高い色温度において知覚される。
【００３１】
[0031]
「照明固定具」又は「照明器具」との用語は、本明細書では、特定の形状因子、アセンブリ又はパッケージの１つ以上の照明ユニットの実施態様又は配置を指すために使用される。「照明ユニット」との用語は、本明細書では、同じ又は異なるタイプの１つ以上の光源を含む装置を指して使用される。所与の照明ユニットは、様々な光源の取付け配置、筐体／ハウジング配置及び形状、並びに／又は、電気及び機械的接続構成の何れか１つを有してもよい。さらに、所与の照明ユニットは、光源の動作に関連する様々な他の構成要素（例えば制御回路）に任意選択的に関連付けられてもよい（例えば含む、結合される、及び／又は一緒にパッケージされる）。「ＬＥＤベースの照明ユニット」とは、上記した１つ以上のＬＥＤベースの光源を、単独で又はその他の非ＬＥＤベースの光源との組合せで含む照明ユニットを指す。「マルチチャネル」照明ユニットとは、それぞれ異なる放射スペクトルを発生する少なくとも２つの光源を含むＬＥＤベースの又は非ＬＥＤベースの照明ユニットを指すものであり、各異なる光源スペクトルは、マルチチャネル照明ユニットの「チャネル」と呼ばれる。
【００３２】
[0032]
「コントローラ」との用語は、本明細書では、一般に、１つ以上の光源の動作に関連する様々な装置を説明するために使用される。コントローラは、本明細書で説明した様々な機能を実行するように、数多くの方法（例えば専用ハードウエアを用いて）で実施できる。「プロセッサ」は、本明細書で説明した様々な機能を実行するように、ソフトウエア（例えばマイクロコード）を使用してプログラムすることのできる１つ以上のマイクロプロセッサを使用するコントローラの一例である。コントローラは、プロセッサを使用してもしなくても実施でき、また、幾つかの機能を実行する専用ハードウエアと、その他の機能を実行するプロセッサ（例えばプログラムされた１つ以上のマイクロプロセッサ及び関連回路）の組み合わせとして実施されてもよい。本開示の様々な実施態様において使用されてもよいコントローラ構成要素の例としては、次に限定されないが、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）がある。
【００３３】
[0033]
様々な実施態様において、プロセッサ又はコントローラは、１つ以上の記憶媒体（本明細書では総称的に「メモリ」と呼び、例えばＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、光学ディスク、磁気テープ等の揮発性及び不揮発性のコンピュータメモリ）と関連付けられる。幾つかの実施態様において、記憶媒体は、１つ以上のプロセッサ及び／又はコントローラ上で実行されると、本明細書で説明した機能の少なくとも幾つかを実行する１つ以上のプログラムによって、コード化されてもよい。様々な記憶媒体は、プロセッサ又はコントローラ内に固定されてもよいし、又は、その上に記憶された１つ以上のプログラムが、本明細書で説明した本発明の様々な態様を実施するように、プロセッサ又はコントローラにロードされるように可搬型であってもよい。「プログラム」又は「コンピュータプログラム」との用語は、本明細書では、一般的な意味で、１つ以上のプロセッサ又はコントローラをプログラムするように使用できる任意のタイプのコンピュータコード（例えばソフトウエア又はマイクロコード）を指して使用される。
【００３４】
[0034]  
１つのネットワーク実施態様では、ネットワークに結合された１つ以上のデバイスが、当該ネットワークに結合された１つ以上の他のデバイスのコントローラとしての機能を果たす（例えばマスタ／スレーブ関係において）。別の実施態様では、ネットワークで結ばれた環境は、当該ネットワークに結合されたデバイスのうちの１つ以上を制御する１つ以上の専用コントローラを含む。通常、ネットワークに結合された複数のデバイスは、それぞれ、１つ以上の通信媒体上にあるデータへのアクセスを有するが、所与のデバイスは、例えば、当該デバイスに割り当てられた１つ以上の特定の識別子（例えば「アドレス」）に基づいて、ネットワークとデータを選択的に交換する（すなわち、ネットワークからデータを受信する及び／又はネットワークにデータを送信する）点で、「アドレス可能」である。
【００３５】
[0035]  
「ネットワーク」との用語は、本明細書において使用される場合、（コントローラ又はプロセッサを含む）任意の２つ以上のデバイス間及び／又はネットワークに結合された複数のデバイス間での（例えばデバイス制御、データ記憶、データ交換等のための）情報の転送を容易にする２つ以上のデバイスの任意の相互接続を指す。容易に理解されるように、複数のデバイスを相互接続するのに適したネットワークの様々な実施態様は、様々なネットワークトポロジのうちの何れかを含み、様々な通信プロトコルのうちの何れかを使用することができる。さらに、本開示による様々なネットワークにおいて、２つのデバイス間の接続はいずれも、２つのシステム間の専用接続を表わすか、又は、これに代えて非専用接続を表わしてもよい。２つのデバイス用の情報を担持することに加えて、当該非専用接続（例えばオープンネットワーク接続）は、必ずしも２つのデバイス用ではない情報を担持することがある。さらに、容易に理解されるように、本明細書で説明されたデバイスの様々なネットワークは、ネットワーク全体に亘る情報の転送を容易にするために、１つ以上のワイヤレス、ワイヤ／ケーブル、及び／又は光ファイバリンクのリンクを使用できる。
【００３６】
[0036]  
なお、前述の概念及び以下でより詳しく説明する追加の概念のあらゆる組み合わせ（これらの概念が互いに矛盾しないものであることを条件とする）は、本明細書で開示される本発明の主題の一部をなすものと考えられることを理解すべきである。特に、本開示の終わりに登場するクレームされる主題のあらゆる組み合わせは、本明細書に開示される本発明の主題の一部であると考えられる。なお、参照により組み込まれる任意の開示内容にも登場する、本明細書にて明示的に使用される用語には、本明細書に開示される特定の概念と最も整合性のある意味が与えられるべきであることを理解すべきである。
【００３７】
[0037]
図面中、同様の参照符号は、全般的に様々な図を通して同じ部分を指している。さらに、図面は必ずしも縮尺通りではなく、重点は全体的に本発明の原理の説明に置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
[0038]  
【図１】[0039]  図１は、一実施形態による照明のマルチチャネル白色光源のブロック図を示す。
【図２】[0040]  図２は、一実施形態による照明のマルチチャネル白色光源により作られる色域を示すＣＩＥ１９３１色度図である。
【図３】[0041]  図３は、別の実施形態による照明のマルチチャネル白色光源により作られる色域を示すＣＩＥ１９３１色度図である。
【図４】[0042]  図４は、人間の目による知覚のために修正された白色光に対応するいくつかの点を様々な相関色温度で示すＣＩＥ１９３１色度図である。
【図５】[0043]  図５は、更なる別の実施形態による照明のマルチチャネル白色光源により作られる色域を示すＣＩＥ１９３１色度図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
[0044]  
上記の通り、マルチチャネル照明制御システムと組み合わされるマルチチャネルＬＥＤ器具の一つの重要な特性は、大きな色域内の黒体に沿った又はこの付近の様々な色点で白色光を生成する能力である。出願人は、少なくとも一つのグリーンシフトされた白色ＬＥＤと、少なくとも一つのブルーシフトされた白色ＬＥＤと、赤成分（例えばレッド‐オレンジ及び／又はアンバー）を提供する少なくとも一つの第３ＬＥＤとを有するＬＥＤ器具が、全て又はほぼ全ての白色点の照明に、人間の目による白色の知覚を修正する色相を提供することができることを認識し、理解している。このような器具は、更に、従来のＬＥＤ器具よりも優れたシステム全体の効率性及び光出力で、色温度の広い範囲にわたって高いＣＲＩを提供することができる。前述のことを考慮して、本発明の様々な実施形態及び実施は、マルチチャネル白色光を照明源として生成するための装置、システム、及び方法を対象とする。
【００４０】
[0045]  
図１は、一実施形態によるＬＥＤ器具１００を表現するブロック図である。ＬＥＤ器具１００は、筐体１０１と、少なくとも一つのグリーンシフトされた白色ＬＥＤ１０２、少なくとも一つのブルーシフトされた白色ＬＥＤ１０４、並びに少なくとも一つのアンバー及び／又はレッド‐オレンジＬＥＤ１０６を含む筐体に取り付けられる複数のＬＥＤとを含む。グリーンシフトされた白色ＬＥＤ１０２は、グリーンシフトされた白色光を発するように構成された蛍光体を有する（ブルー‐ポンプＬＥＤとも呼ばれる）青色ＬＥＤを含んでもよい。ブルーシフトされた白色ＬＥＤ１０４は、ブルーシフトされた白色光を発するように構成された蛍光体を有するブルー‐ポンプＬＥＤを含んでもよい。ＬＥＤ器具１００は、更に、各ＬＥＤ１０２、１０４、１０６による光出力を制御するためのコントローラ１１０を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ器具１００は、（例えばデスク１５２で表現されるように）オフィス、ホール、ロビー、劇場、小売店、スタジオ、ギャラリー等、及び、特に人間の目１５４による正確な色知覚が望ましい環境などの環境１５０を照明するように構成される。様々な実施形態では、ＬＥＤ１０２、１０４、１０６は、各ＬＥＤ１０２、１０４、１０６から発せられる光が加法的な態様で混ぜ合わさって特定の色の光（例えば白色光）を作り出すように、ＬＥＤ器具１００内に配置される。
【００４１】
[0046]  
いくつかの実施形態では、コントローラ１１０は、例えば各ＬＥＤ１０２、１０４、１０６の強度又は輝度を器具中の他のＬＥＤと独立に制御することによって、ＬＥＤ器具１００により生成される照明を可変的に制御するように構成される。各ＬＥＤ１０２、１０４、１０６が、個々に、互いに組み合わされて、又は同じ若しくは異なるスペクトルを有する追加のＬＥＤと組み合わされて、これらのスペクトル内で任意の色の照明を作るために、このような可変制御が用いられてもよい。いくつかの他の実施形態では、ＬＥＤ器具１００により生成される照明は、固定又は調整不可でもよい。一実施形態では、複数のＬＥＤ器具１００は、結合されてもよく、又はコントローラ１１０が器具に対して共通の制御を提供することができる態様で配置されてもよい。例えば、複数のＬＥＤ器具１００は、環境１５０を照明するために使用することができ、コントローラ１１０は、環境１５０に所望の照明を提供するためにＬＥＤ器具１００を独立して又は集合的に制御するように構成されることができる。
【００４２】
[0047]  
図２は、一実施形態による、図１のＬＥＤ器具１００などマルチチャネルＬＥＤ器具により作られた色域２３０の一例を示すＣＩＥ１９３１色度図である。上記の通り、ＬＥＤ器具１００は、少なくとも一つのグリーンシフトされた白色ＬＥＤ１０２と、少なくとも一つのブルーシフトされた白色ＬＥＤ１０４と、少なくとも一つの第３ＬＥＤ１０６とを含んでもよい。示された実施形態では、グリーンシフトされた白色ＬＥＤ１０２は、ＣＩＥ座標の第１の範囲２１０内に光を生成するように構成され、ブルーシフトされた白色ＬＥＤ１０４は、ＣＩＥ座標の第２の範囲２１２内に光を生成するように構成される。一実施形態では、第３ＬＥＤ１０６は、色度図上の点２１４に又はこのあたりにレッド‐オレンジ光（例えば６９０ナノメートル又はこれに近い波長）を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、第３ＬＥＤ１０６は、一つ以上の種々異なる色、（図３に関して以下に説明されるように）例えばアンバーの光を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、グリーンシフトされた白色ＬＥＤ１０２及びブルーシフトされた白色ＬＥＤ１０４は、赤色蛍光体を一切含まないので、レッド‐オレンジ及び／又はアンバー成分は、色域を拡張するために第３ＬＥＤ１０６に用いることができる。赤色蛍光体を含まないＬＥＤは、所望のＬＥＤ出力のより効率的な生成、例えば以下に説明される色度座標に対応する光の生成をすることができるので、有利となり得る。
【００４３】
[0048]  
ＣＩＥ座標の第１の範囲２１０は、ＣＩＥ１９３１色度図上の点２２０により囲まれた範囲内にＣＩＥ１９３１色度座標（ｘ，ｙ）を有してもよく、ＣＩＥ座標の第２の範囲２１２は、点２２２により囲まれた範囲内にＣＩＥ１９３１色度座標（ｘ，ｙ）を有してもよい。点２２０及び点２２２に対応する座標の一例が、以下の表１に示される。
【表１】
0006581500.tif 000002
【００４４】
[0049]  
前述の通り、色域２３０は、ブルーシフトされた白色ＬＥＤ１０４と、グリーンシフトされた白色ＬＥＤ１０２と、レッド‐オレンジＬＥＤ１０６との組み合わせにより生成される光に対応する。黒体軌跡は、線２４０で示される。図に示すように、色域２３０は黒体軌跡２４０の大部分を含み、これは、本実施形態のＬＥＤ器具１００が黒体２４０に沿った及びこの付近の色温度の広い範囲にわたって光を作る能力を有することを意味する。
【００４５】
[0050]  
図３を参照すると、図１のＬＥＤ器具１００などマルチチャネルＬＥＤ器具により作られる色域２３２の例を示すＣＩＥ１９３１色度図が、別の実施形態により示される。本実施形態は、第３ＬＥＤ１０６が色度図上の点２１６に又はこのあたりにアンバー光（例えば５９０ナノメートル又はこれに近い波長）を生成するように構成されるのを除いて、図２に関する上記実施形態と実質的に似ている。色域２３２は、ブルーシフトされた白色ＬＥＤ１０４と、グリーンシフトされた白色ＬＥＤ１０２と、アンバーＬＥＤ１０６との組み合わせにより生成される光に対応する。ここでも、色域２３２は、黒体軌跡２４０の大部分を含み、これは、本実施形態のＬＥＤ器具１００が黒体２４０に沿った及びこの付近の色温度の広い範囲にわたって光を作り出すことを可能にする。他の実施形態では、種々異なる光チャネル及び／又は追加の光チャネルが色域を拡張するために用いられてもよい。
【００４６】
[0051]  
前述の通り、人間の目は、白色光を黒体軌跡上の白色点として知覚せず、むしろ観測されるＣＣＴに応じて黒体軌跡の上方及び下方の白色点として知覚する。図４は、黒体２４０の上方及び下方の白色点をつなぐ一連の「真の」白色光線４０２を示すＣＩＥ１９３１色度図を示す。図４の色度図は、様々な相関色温度での平均的な自然の昼光の色相を表す昼光軌跡４０４も含む。真の白色線４０２に沿った点の各々は、人間の目による知覚のために修正された、様々な色温度での白色光の色相を示す。約２７００Ｋ〜４１００Ｋの等温的に同等の点では、真の白色線４０２は、黒体２４０の下方にある。約４１００Ｋ〜５０００Ｋでは、真の白色線４０２は、黒体２４０の上方にあり、昼光軌跡４０４とほぼ平行である。約４１００Ｋを超えると、真の白色線４０２は、黒体２４０及び昼光軌跡４０４の両方の上方にある。従来の白色ＬＥＤ器具を用いて真の白色線４０２に沿った色点の全てを得ることはできないことが理解される。反対に、少なくとも一実施形態のＬＥＤ器具は、約２７００Ｋ〜６５００Ｋの真の白色線４０２に沿った全ての色点を作り出すことができる。
【００４７】
[0052]  
ＬＥＤにより生成される光の色は、ＡＮＳＩ  Ｃ７８．３７７規格に規定されるように、一連の公称ＣＣＴ四角形（CCT quadrangles）（「ＡＮＳＩ四角形」とも呼ばれる）に関するＣＩＥ１９３１色度図上に特徴づけられることができる。ＡＮＳＩ四角形は、標準色温度周辺のＣＩＥ１９３１色度図上の（ｘ，ｙ）座標の範囲を規定するために用いられる。当業者により理解される通り、ＡＮＳＩ四角形は、ＬＥＤにより生成される色温度を特徴づけるために、公差仕様として用いられてもよい。図５は、少なくとも一実施形態のＬＥＤ器具（例えば図１のＬＥＤ器具１００）が生成することができる光の全ての色を表す色域５２０に重なる白色光の様々なＡＮＳＩ四角形５１０を示すＣＩＥ１９３１色度図を示す。線２４０は、黒体軌跡を表す。図５に見られるように、２７００Ｋ〜５０００Ｋの間で、色域５２０は、黒体２４０に沿った全ての白色光点と、ＡＮＳＩ四角形内のほぼ全ての白色光点を含み、これは、ＬＥＤ器具が、少なくとも２７００Ｋ〜５０００Ｋの黒体に沿った、当該黒体の上方の、及び下方の白色光の様々な相関温度を生成することができることを示している。
【００４８】
[0053]  
前述の通り、いくつかの実施形態は、高効率で高出力の及び高いＣＲＩを有する光を生成することができる。下の表２は、少なくとも一実施形態のＬＥＤ器具（例えば図１のＬＥＤ器具１００）と２つの従来のＬＥＤ器具との間の出力、効率性、及びＣＲＩの比較を提供する。表２では、「ＲＧＢ」は、従来の赤‐緑‐青ＬＥＤ器具の性能を示し、「White」は、（Philips Solid-State Lighting Solutions, Inc., of Burlington, MassachusettsによるＬＥＤ照明のINTELLIWHITEシリーズなど）従来の調整可能な白色光ＬＥＤ器具の性能を示し、「ＬＥＤ１００」は、一実施形態によるＬＥＤ器具（例えばＬＥＤ器具１００）の性能を示す。
【表２】
0006581500.tif 000003
【００４９】
[0054]  
表２に見られるように、ＬＥＤ１００の実施形態は、同等の色温度で、従来のＲＧＢ又は白色器具よりも優れた効率性（Ｌｍ／Ｗ）で及び高いＣＲＩを有して、高い出力（ルーメン）を生成することができる。特に、ＬＥＤ１００は、従来のＬＥＤ器具を用いては不可能である８５を超えるＣＲＩを有する光を生成することができる。
【００５０】
[0055]
幾つかの本発明の実施形態が、本明細書で説明され図示されたが、当業者は、本明細書で説明されている機能を実行するための、且つ／又は利点の結果及び／若しくは利点の１つ若しくは複数を取得するための様々な他の手段及び／又は構造を容易に想定するであろう。かかる変形形態及び／又は修正形態のそれぞれは、本明細書で説明されている本発明の実施形態の範囲内であると考えられる。より一般的には、当業者は、本明細書で説明されている全てのパラメータ、寸法、材料、及び構成が、例示的であるように意図されていること、並びに実際のパラメータ、寸法、材料、及び／又は構成が、本発明の教示が利用される特定の１つ又は複数の用途に依存することを容易に理解されよう。当業者は、本明細書で説明されている特定の本発明の実施形態に対する多く均等物を、単に通常の実験を用いて理解又は確認することができる。従って、前述の実施形態が、単に例として提示されていること、並びに添付の請求項及びその均等物の範囲内において、本発明の実施形態が、特に説明され請求される以外の方法で実施され得ることが理解されるべきである。本開示の発明の実施形態は、本明細書で説明されている各個別の特徴、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法に関する。更に、２つ以上のかかる特徴、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法の任意の組み合わせは、かかる特徴、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法が相互に矛盾していなければ、本開示の発明の範囲内に含まれる。
【００５１】
[0056]  
本明細書において定義され用いられている全ての定義は、辞書の定義、参照により援用された文献における定義、及び／又は定義された用語の通常の意味に優先して理解されるべきである。
【００５２】
[0057]  
明確に別段の指示がない限り、１つを超えるステップ又は動作を含む、本明細書で請求されるいずれかの方法において、方法のステップ又は動作の順序は、方法のステップ又は動作が挙げられる順序に必ずしも限定されない。また、特許請求の範囲において括弧内に現れる参照数字がある場合、それは単に便宜のために提供されており、請求項を限定するものとして解釈されるべきでは決してない。
【図１】
0006581500.tif 000004
【図２】
0006581500.tif 000005
【図３】
0006581500.tif 000006
【図４】
0006581500.tif 000007
【図５】
0006581500.tif 000008