(57)【要約】色調整可能光源が、第１の色の光を発するよう動作可能な第１発光ダイオード（ＬＥＤ）配置、および、第２の色の光を発するよう動作可能な第２ＬＥＤ配置を含み、その複合光出力が光源の出力を含む。一方または両方のＬＥＤ配置が、選択された波長範囲の励起エネルギを生成し、かつ、異なる色の光を発するように蛍光体を照射するよう動作可能な付属ＬＥＤから遠隔に備えられる蛍光体を含むものであって、ＬＥＤ配置によって発せられる光は、ＬＥＤからの複合光および蛍光体から発せられる光を含み、制御手段が２つのＬＥＤ配置の相対的な光出力を制御することによって色を制御するよう動作可能である。色は、ＬＥＤの駆動電流の相対的な大きさを制御することによって、または、ＰＷＭ駆動電流のデューティサイクルを制御することによって制御できる。
2010527154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の色の光を発するよう動作可能な第１発光ダイオードＬＥＤ配置、および、第２の色の光を発するよう動作可能な第２発光ダイオードＬＥＤ配置であって、その複合光出力が光源の出力を含むように構成されるこれら発光ダイオード配置を含み；
第１ＬＥＤ配置が、選択された波長範囲の励起エネルギを生成し、かつ、異なる色の光を発するように蛍光体を照射するよう動作可能な第１の付属ＬＥＤから遠隔に備えられる蛍光体を含むことを特徴とするものであって、第１ＬＥＤ配置によって発せられる光が、第１のＬＥＤからの複合光および蛍光体から発せられる光を含み、制御手段が、２つの発光ダイオード配置の相対的な光出力を制御することによって色を制御するよう動作可能である、
色調整可能光源。
【請求項２】
第２発光ダイオード配置が、選択された波長範囲の励起エネルギを生成し、かつ、異なる色の光を発するように蛍光体を照射するよう動作可能な第２の付属ＬＥＤから遠隔に備えられるそれぞれの蛍光体を含むものであって、第２ＬＥＤ配置によって発せられる光が、第２のＬＥＤからの複合光、および、蛍光体から発せられる光を含み、制御手段が、蛍光体の相対的な放射光を制御することによって色を制御するよう動作可能である、請求項１記載の光源。
【請求項３】
制御手段が、発光ダイオードそれぞれの駆動電流の相対的な大きさを制御することによって色を選択するよう動作可能である、請求項１記載の光源。
【請求項４】
制御手段が、発光ダイオードそれぞれの駆動電流を動的に切り替えるよう動作可能なものであって、駆動電流のデューティサイクルを制御することによって色が調整可能である、請求項１記載の光源。
【請求項５】
制御手段が、パルス幅変調駆動電流を生成するよう動作可能なパルス幅変調電源を含む、請求項４記載の光源。
【請求項６】
第２ＬＥＤ配置が、第１のＬＥＤから遠隔に備えられるそれぞれの蛍光体を含むものであって、第１のＬＥＤが、２つの蛍光体のための励起エネルギを生成するよう動作可能であり、各蛍光体に付属のそれぞれの光コントローラをさらに含むものであって、制御手段が、蛍光体の相対的な放射光を制御するために光コントローラを制御することによって色を選択するよう動作可能である、請求項１記載の光源。
【請求項７】
光コントローラが液晶シャッタを含む、請求項６記載の光源。
【請求項８】
制御手段が、光コントローラそれぞれの相対的な駆動電圧を制御することによって色温度を選択するよう動作可能である、請求項６記載の光源。
【請求項９】
制御手段が、光コントローラの駆動電圧を動的に切り替えるよう動作可能であって、その電圧のデューティサイクルを制御することによって色温度が調整可能である、請求項６記載の光源。
【請求項１０】
制御手段が、パルス幅変調駆動電圧を生成するよう動作可能なパルス幅変調電源を含む、請求項９記載の光源。
【請求項１１】
複数の第１および第２ＬＥＤ配置を含む、上記各項記載の光源。
【請求項１２】
第１発光ダイオード配置を備える工程、第１の色の光を発するためにこれを操作する工程、第２発光ダイオード配置を備える工程、および、第２の色の光を発するためにこれを操作する工程を含み；
第１ＬＥＤ配置が、選択された波長範囲の励起エネルギを生成し、かつ、異なる色の光を発するように蛍光体を照射するよう動作可能な第１の付属ＬＥＤから遠隔に備えられる蛍光体を含むことを特徴とするものであって、第１ＬＥＤ配置によって発せられる光が、第１のＬＥＤからの複合光および蛍光体から発せられる光を含み、２つのＬＥＤ配置の相対的な光出力を制御することによって、生成される光の色を制御する工程から発せられる光を含む、
選択された色の光を生成する方法。
【請求項１３】
第２ＬＥＤ配置が、選択された波長範囲の励起エネルギを生成し、かつ、各々が或る色の光を発するように蛍光体を照射するよう動作可能な第２の付属ＬＥＤから遠隔に備えられるそれぞれの蛍光体を含むものであって、第２ＬＥＤ配置によって発せられる光が、第２のＬＥＤからの複合光、および、蛍光体から発せられる光を含み、
蛍光体の相対的な放射光を制御することによって色を選択する工程を含む、
請求項１２の方法。
【請求項１４】
ＬＥＤそれぞれの駆動電流の相対的な大きさを制御することによって色を選択する工程を含む、請求項１２の方法。
【請求項１５】
発光ダイオードそれぞれの駆動電流を動的に切り替える工程、および、駆動電流のデューティサイクルを制御することによって色を選択する工程を含む、請求項１２の方法。
【請求項１６】
パルス幅変調駆動電流を生成する工程、および、駆動電流の逆位相でそれぞれのＬＥＤを操作する工程を含む、請求項１５の方法。
【請求項１７】
第２ＬＥＤ配置が、第１のＬＥＤから遠隔に備えられるそれぞれの蛍光体を含むものであって、第１のＬＥＤが、２つの蛍光体のための励起エネルギを生成するよう動作可能であり、
各蛍光体に付属のそれぞれの光コントローラを備える工程、および、蛍光体の相対的な放射光を制御するために光コントローラを制御することによって色を制御する工程をさらに含む、
請求項１２の方法。
【請求項１８】
光コントローラが液晶シャッタを含む、請求項１７の方法。
【請求項１９】
光コントローラそれぞれの相対的な駆動電圧を制御することによって色を制御する工程を含む、請求項１７の方法。
【請求項２０】
光コントローラの駆動電圧を動的に切り替える工程、および、その電圧のデューティサイクルを制御することによって色を制御する工程を含む、請求項１７の方法。
【請求項２１】
パルス幅変調駆動電圧を生成する工程、および、駆動電圧の逆位相でそれぞれの光コントローラを操作する工程を含む、請求項２０の方法。
【請求項２２】
第１の色の光を発するよう動作可能な第１発光ダイオードＬＥＤ配置、および、第２の色の光を発するよう動作可能な第２発光ダイオードＬＥＤ配置であって、その複合光出力が光源の出力を含むように構成されるこれら発光ダイオード配置を含み；
第１ＬＥＤ配置が、選択された波長範囲の励起エネルギを生成し、かつ、異なる色の光を発するように蛍光体を照射するよう動作可能な第１の付属青色／ＵＶ  ＬＥＤから遠隔に備えられる蛍光体を含むことを特徴とするものであって、第１ＬＥＤ配置によって発せられる光が、第１のＬＥＤからの複合光、および、蛍光体から発せられる光を含むものであって、
第２発光ダイオード配置が、選択された波長範囲の励起エネルギを生成し、かつ、異なる色の光を発するように蛍光体を照射するよう動作可能な第２の付属青色／ＵＶ  ＬＥＤから遠隔に備えられるそれぞれの蛍光体を含むものであって、第２ＬＥＤ配置によって発せられる光が、第２のＬＥＤからの複合光、および、蛍光体から発せられる光を含むものであって、制御手段が、蛍光体の相対的な放射光を制御することによって色を制御するよう動作可能である、
色調整可能光源。
【請求項２３】
制御手段が、第１および第２の発光ダイオードの駆動電流の相対的な大きさを制御することによって色を選択するよう動作可能である、請求項２２記載の光源。
【請求項２４】
制御手段が、第１および第２の発光ダイオードの駆動電流を動的に切り替えるよう動作可能なものであって、駆動電流のデューティサイクルを制御することによって色が調整可能である、請求項２２記載の光源。
【請求項２５】
制御手段が、パルス幅変調駆動電流を生成するよう動作可能なパルス幅変調電源を含む、請求項２４記載の光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色調整可能光源に関し、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）の配置に基づく光源に関するものである。本発明は、また、選択された色の光を生成する方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光源、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）によって生成される光の色は、その光の生成に用いられる物理的なメカニズムよって決定される。たとえば、多くのＬＥＤがフォトルミネッセンス材料である１以上の蛍光体材料を包含しているが、これはＬＥＤチップ／ダイによって発せられる放射光の一部分を吸収して異なる色（波長）の放射光を再放出する。このようなＬＥＤによって生成される光の色は、ＬＥＤチップおよびＬＥＤの作成時に取り付けられ決定される蛍光体からの複合光である。
【０００３】
選択された色の光を生成するために、白熱光、蛍光、およびその他の光源に色フィルタを用いることも公知である。光の色を変えるには、フィルタ交換を要する。
【０００４】
赤色、緑色、および青色ＬＥＤを含む、色の切り替えが可能な光源が公知である。このような光源から出力される光の色は、１以上の異なる色のＬＥＤを選択的に活性化させることによって制御できる。たとえば、青色および赤色ＬＥＤを活性化させると紫色の色に見える光が生成され、３個のＬＥＤ全てを活性化させると白色の色に見える光が生じる。このような光源の欠点は、これらの光源を操作するのに要する駆動回路が複雑なことである。
【０００５】
米国特許第７，０１４，３３６号は、着色光生成システムおよび方法を開示している。１つのライティング器具は、照明光源部品アレイ、異なる色のＬＥＤ、および照明光源部品群を制御するためのプロセッサを含む。このプロセッサは、アレイ内の異なる色のＬＥＤの強度を制御して、個別のＬＥＤおよび任意のフィルタのスペクトルまたはその他のスペクトルを変化させる、ライティング器具に付属の機器によって境界を示された範囲内で選択された色の照明光を生じる。
【０００６】
本発明は、色が少なくとも部分的に調整可能な着色光源を提供するために努力するなかでなされたものである。
【０００７】
発明の概要
本発明によれば、色調整可能光源が、第１の色の光を発するよう動作可能な第１発光ダイオード（ＬＥＤ）配置、および、第２の色の光を発するよう動作可能な第２発光ダイオード（ＬＥＤ）配置であって、その複合光出力が光源の出力を含むように構成されるこれら発光ダイオード配置を含み；第１ＬＥＤ配置が、選択された波長範囲の励起エネルギを生成し、かつ、異なる色の光を発するように蛍光体を照射するよう動作可能な第１の付属ＬＥＤから遠隔に備えられる蛍光体を含むことを特徴とするものであって、第１ＬＥＤ配置によって発せられる光が、第１のＬＥＤからの複合光および蛍光体から発せられる光を含み、制御手段が、２つの発光ダイオード配置の相対的な光出力を制御することによって色を制御するよう動作可能である。本明細書の文脈では、「遠隔に」とは、ＬＥＤの作製の間、蛍光体がＬＥＤパッケージに包含されないことを意味する。励起エネルギを生成するＬＥＤから遠隔に蛍光体を備えることで、生成される光の色の均一さおよび色の飽和状態を改善でき、適切な蛍光体を選択することによって同じ励起源を用いて異なる色の光を生成できるようにする。
【０００８】
１つの配置において、第２発光ダイオード配置はまた、選択された波長範囲の励起エネルギを生成し、かつ、異なる色の光を発するように蛍光体を照射するよう動作可能な第２の付属ＬＥＤから遠隔に備えられるそれぞれの蛍光体を含むものであって、第２ＬＥＤ配置によって発せられる光が、第２のＬＥＤからの複合光、および、蛍光体から発せられる光を含むものであって、制御手段が、蛍光体の相対的な放射光を制御することによって色を制御するよう動作可能である。同じ波長の励起エネルギによって励起される蛍光体を選択することによって、両方のＬＥＤ配置で単一の種類のＬＥＤを用いることを可能にする。このような配置は、第１および第２のＬＥＤが実質的に同様の光電気特性を有するため、ＬＥＤ配置の相対的な光出力の制御を簡略化する。
【０００９】
色は、たとえば分圧器配置を用いてＬＥＤの駆動電流の相対的な大きさを制御することによって調整できる。代替として、ＬＥＤの駆動電流は動的に切り替えることができ、色は駆動電流のデューティサイクルを制御することによって調整でき、各ＬＥＤが光を発する時間の相対的な割合を制御する。このような配置では、制御手段は、デューティサイクルが所望の色を選択するために用いられるパルス幅変調（ＰＷＭ）駆動電流を生成するよう動作可能であるＰＷＭ電源を含み得る。好ましくは、ＬＥＤは、ＰＷＭ駆動電流の逆位相で駆動される。本発明の利点は特に、２つのＬＥＤ配置のみを用いることにあり、このことが、比較的単純で安価な駆動回路を用いて容易に実装できる駆動電流を相対的に制御することによって色を調整することを可能にする。
【００１０】
さらなる配置において、蛍光体は、２つの蛍光体のための励起エネルギを提供するために共通ＬＥＤを共有し、それぞれの光コントローラ、たとえば液晶シャッタは、各蛍光体に付属する。このような配置では、制御手段は、蛍光体の相対的な放射光を制御するために、ＬＥＤ駆動電流を制御するよりむしろ光コントローラを制御することによって色を選択するよう動作可能である。１つのこのような配置において、制御手段は、付属の蛍光体に到達する励起エネルギの強度を制御するために、それぞれの光コントローラの相対的な駆動電圧を制御することによって色温度を選択するよう動作可能である。代替として、制御手段は、光コントローラの駆動電圧を動的に切り替えるよう動作可能となることができるものであって、色温度はこの電圧のデューティサイクルを制御することによって調整可能である。好ましくは、制御手段は、パルス幅変調駆動電圧を生成するよう動作可能なパルス幅変調電源を含む。
【００１１】
本発明の任意の配置において、そして光出力の強度を増加させるために、光源は、出力光の色の均一さを改善するために、アレイ形状、たとえば四角形のアレイに有利に構成される複数の第１および第２ＬＥＤ配置を含むことができる。
【００１２】
本発明によれば、選択された色の光を生成するの方法は、第１発光ダイオード配置を備える工程、第１の色の光を発するためにこれを操作する工程、第２発光ダイオード配置を備える工程、および、第２の色の光を発するためにこれを操作する工程を含み；この方法は、第１ＬＥＤ配置が、選択された波長範囲の励起エネルギを生成し、かつ、異なる色の光を発するように蛍光体を照射するよう動作可能な第１の付属ＬＥＤから遠隔に備えられる蛍光体を含むことを特徴とするものであって、第１ＬＥＤ配置によって発せられる光が、第１のＬＥＤからの複合光および蛍光体から発せられる光を含み、２つのＬＥＤ配置の相対的な光出力を制御することによって、生成される光の色を制御する工程から発せられる光を含む。
【００１３】
本発明による光源として、第２ＬＥＤ配置はまた、選択された波長範囲の励起エネルギを生成し、かつ、各々が或る色の光を発するように蛍光体を照射するよう動作可能な第２の付属ＬＥＤから遠隔に備えられるそれぞれの蛍光体を含むことができるものであって、第２ＬＥＤ配置によって発せられる光が、第２のＬＥＤからの複合光、および、蛍光体から発せられる光を含み、蛍光体の相対的な放射光を制御することによって色を選択する工程を含む。
【００１４】
この方法は、それぞれのＬＥＤの駆動電流の相対的な大きさを制御することによって色を選択する工程、または、駆動電流を動的に切り替える工程、および、ＰＷＭ駆動電流のデューティサイクルを制御することによって色を選択する工程をさらに含む。
【００１５】
本発明によれば、第２ＬＥＤ配置は、第１のＬＥＤから遠隔に備えられるそれぞれの蛍光体を含むことができるものであって、第１のＬＥＤが、２つの蛍光体のための励起エネルギを生成するよう動作可能であり、各蛍光体に付属のそれぞれの光コントローラ、液晶シャッタ、を備える工程、および、蛍光体の相対的な放射光を制御するために光コントローラを制御することによって色を制御する工程をさらに含む。色は、それぞれの光コントローラの相対的な駆動電圧を制御すること、または、光コントローラの駆動電圧を動的に切り替えることおよびその電圧のデューティサイクルを制御することによって色を制御することによって、制御できる。１つの実施形態において、この方法は、パルス幅変調駆動電圧を生成する工程、および、駆動電圧の逆位相でそれぞれの光コントローラを操作する工程を含む。
【００１６】
１つの実施形態において、色調整可能光源は、第１の色の光を発するよう動作可能な第１発光ダイオードＬＥＤ配置、および、第２の色の光を発するよう動作可能な第２発光ダイオードＬＥＤ配置であって、その複合光出力が光源の出力を含むように構成されるこれら発光ダイオード配置を含み；第１ＬＥＤ配置が、選択された波長範囲の励起エネルギを生成し、かつ、異なる色の光を発するように蛍光体を照射するよう動作可能な第１の付属青色／ＵＶ  ＬＥＤから遠隔に備えられる蛍光体を含むことを特徴とするものであって、第１ＬＥＤ配置によって発せられる光が、第１のＬＥＤからの複合光、および、蛍光体から発せられる光を含むものであって、第２発光ダイオード配置が、選択された波長範囲の励起エネルギを生成し、かつ、異なる色の光を発するように蛍光体を照射するよう動作可能な第２の付属青色／ＵＶ  ＬＥＤから遠隔に備えられるそれぞれの蛍光体を含むものであって、第２ＬＥＤ配置によって発せられる光が、第２のＬＥＤからの複合光、および、蛍光体から発せられる光を含むものであって、制御手段が、蛍光体の相対的な放射光を制御することによって色を制御するよう動作可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明がよりよく理解されるために、ここで、例としてのみ添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する：
【図１ａ】本発明に従った色調整可能光源の概略図である；
【図１ｂ】本発明に従った色調整可能光源の概略図である；
【図２】図１の光源を操作するための駆動回路である；
【図３】青色および緑色のＬＥＤ配置を有する図１の光源について、選択された色の波長に対する出力光の強度のプロットである；
【図４】紫色およびピンク色のＬＥＤ配置を有する図１の光源について、選択された色の波長に対する出力光の強度のプロットである；
【図５】黄色およびオレンジ色のＬＥＤ配置を有する図１の光源について、選択された色の波長に対する出力光の強度のプロットである；
【図６】各種蛍光体についての色度座標を表示するＣＩＥｘｙ色度図である；
【図７】図１の光源を操作するためのさらなる駆動回路である；
【図８】図１の光源を操作するための、パルス幅変調駆動回路である；ならびに
【図９】本発明に従ったさらなる色調整可能光源の概略図である。
【００１８】
発明の詳細な説明
図１（ａ）を参照すると、第１発光ダイオード（ＬＥＤ）配置２および第２ＬＥＤ配置３のアレイを含む本発明に従った色調整可能（選択可能）光源１の概略図が示されている。この例では、アレイは、１３個の第１ＬＥＤ配置および１２個の第２ＬＥＤ配置である、真四角のアレイの２５個のＬＥＤ配置を含む。本発明は特定の数のＬＥＤ配置または特定の幾何学的レイアウトに限定されないことが認識されるだろう。
【００１９】
各第１ＬＥＤ配置２は、第１の色（波長範囲）の光を発するよう動作可能であり、各第２ＬＥＤ配置３は、第２の色（波長範囲）の光を発するよう動作可能である。本明細書の文脈において、光は、４００から７５０ｎｍである可視部分のスペクトルにおける電磁放射光と定義される。ＬＥＤ配置２，３によって発せられる複合光４および５は、光源１の光出力６を構成する。ここで説明したように、出力光６の色は、第１および第２ＬＥＤ配置からの光寄与の相対的な割合に依存している。
【００２０】
図１（ｂ）を参照すると、各ＬＥＤ配置２，３は蛍光体材料７，８の領域を含み、これらは付属ＬＥＤ９，１０から遠隔に備えられる。ＬＥＤ９，１０は、選択された波長範囲の励起エネルギ１１，１２を生成し、かつ、異なる波長範囲の光１３，１４を発するように蛍光体を照射するよう動作可能であり、そして、光４，５がＬＥＤ配置によって発せられるように構成された配置は、ＬＥＤからの複合光１１，１２および蛍光体から発せられる光１３，１４を含む。本明細書の文脈において、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、任意の固体光源を意味すると解釈され、たとえばレーザダイオードを含み得る。典型的には、ＬＥＤ９，１０は青色（４００〜４６０ｎｍ）／軟ＵＶ（３８０ｎｍ）ＬＥＤを、蛍光体領域７，８は着色蛍光体の混合物または蛍光体材料を含んで、選択された範囲の光出力色を確保する。
【００２１】
図２を参照すると、図１の光源１を操作するための駆動回路２０の概略図が示されている。駆動回路２０は、第１および第２ＬＥＤ配置２，３に対応する駆動電流ＩＡおよびＩＢを制御するための可変抵抗器２１ＲＷを含む。各ＬＥＤ配置２，３のＬＥＤ９，１０は直列に接続され、これらのＬＥＤ配置は可変抵抗器２１に対して並列に接続される。可変抵抗器２１は分圧器として構成され、相対的な駆動電流ＩＡおよびＩＢを選択して、選択された色の出力光を実現するために用いられる。
【００２２】
図３は、図１の光源について、第１ＬＥＤ配置２が青色光（４００〜４６０ｎｍ）を発し、第２ＬＥＤ配置３が緑色光（５２５ｎｍ）を発するよう選択された色の波長（ｎｍ）に対する出力光の強度（任意単位）のプロットである。このような配置では、第１ＬＥＤ配置２は青色（４５０ｎｍ）ＬＥＤ９を含むことができ、付属の蛍光体を含む必要がなく、第２ＬＥＤ配置は青色ＬＥＤ１０および青色が活性化された緑色光を発する蛍光体８を含み得る。駆動電流ＩＡおよびＩＢの相対的な大きさを変えることによって、異なる色の光が生成される。表１は、選択された色／駆動電流の比率についての色度座標ＣＩＥ（ｘ，ｙ）を作表したものである。認識されるように、ＩＡがＩＢよりはるかに大きい時は、光源によって生成される光は主に第１ＬＥＤ配置から生じ、青色の色になる。逆に、ＩＢがＩＡよりはるかに大きいと、光源によって生成される光は主に第２ＬＥＤ配置から生じ、赤色の色になる。その間の相対的な駆動電流については、光出力は第１および第２ＬＥＤ配置からの寄与を含み、青色および緑色の間の色、つまり青／緑色の色になる。
【００２３】
【表１】
2010527154.tif 000003
【００２４】
図４は、図１の光源について、第１ＬＥＤ配置２が紫色光を発し、第２ＬＥＤ配置３がピンク色光を発するよう選択された色の波長（ｎｍ）に対する出力光の強度（任意単位）のプロットである。この配置では、ＬＥＤ配置２，３は各々、青色（４５０ｎｍ）ＬＥＤ９，１０および青色が活性化された赤色光（６２５ｎｍ）を発する蛍光体７，８を含み、第２ＬＥＤ配置に備えられる赤色蛍光体の割合の方が高い。表２は、選択された色／駆動電流の比率についての色度座標ＣＩＥ（ｘ，ｙ）を作表したものである。認識されるように、ＩＡがＩＢよりはるかに大きい時は、光源によって生成される光は主に第１ＬＥＤ配置から生じ、紫色の色になる。逆に、ＩＢがＩＡよりはるかに大きいと、光源によって生成される光は主に第２ＬＥＤ配置から生じ、ピンク色の色になる。その間の相対的な駆動電流については、光出力は第１および第２ＬＥＤ配置からの寄与を含み、紫色およびピンク色の間の色になる。
【００２５】
【表２】
2010527154.tif 000004
【００２６】
図５は、図１の光源について、第１ＬＥＤ配置２が黄色光（５７０〜５８０ｎｍ）を発し、第２ＬＥＤ配置３がオレンジ色光（５９５〜６００ｎｍ）を発するよう選択された色の波長（ｎｍ）に対する出力光の強度（任意単位）のプロットである。この配置では、第１ＬＥＤ配置２は青色ＬＥＤ９および青色が活性化された黄色光を発する蛍光体７を含み、第２ＬＥＤ配置３は青色ＬＥＤ１０および青色が活性化されたオレンジ色光を発する蛍光体８を含む。表３は、選択された色／駆動電流の比率についての色度座標ＣＩＥ（ｘ，ｙ）を作表したものである。認識されるように、ＩＡがＩＢよりはるかに大きい時は、光源によって生成される光は主に第１ＬＥＤ配置から生じ、黄色の色になる。逆に、ＩＢがＩＡよりはるかに大きいと、光源によって生成される光は主に第２ＬＥＤ配置から生じ、オレンジ色の色になる。その間の相対的な駆動電流については、光出力は第１および第２ＬＥＤ配置からの寄与を含み、黄色およびオレンジ色の間の色になる。
【００２７】
【表３】
2010527154.tif 000005
【００２８】
図６は、ＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図である。２つの点４０，４１を接続する線４２は、駆動電流ＩＡおよびＩＢの大きさを変えることによって光源が生成できる出力光の可能な色の例を表す。図示される例は、青色光４０（４５０ｎｍ）を発する第１ＬＥＤ配置および緑色光を発する第２ＬＥＤ配置についてである。
【００２９】
図７は、図１の光源を操作するためのさらなる駆動回路６０を示す。駆動回路６０は、各ＬＥＤ配置２，３を操作するためのそれぞれのバイポーラ接合トランジスタＢＪＴ１，ＢＪＴ２（６１，６２）、および、トランジスタ６１，６２のＤＣ動作条件を設定するための、６３から６７で示される抵抗器Ｒ１からＲ６を含むバイアスネットワークを含む。トランジスタ６１，６２は、エミッタ接地ｅ構成において電子スイッチとして構成されている。第１および第２ＬＥＤ配置は、電源ＶＣＣおよびそれぞれのトランジスタのコレクタ端子ｃの間に直列に接続される。可変抵抗器ＲＷ７は、トランジスタのベース端子ｂ間に接続され、第１および第２ＬＥＤ配置２，３の相対的な駆動電流ＩＡおよびＩＢ（ただし、ＩＡ＝ＢＪＴ１のＩｃｅ、および、ＩＢ＝ＢＪＴ２のＩｃｅ）、を設定し、よってトランジスタのベースにおける相対電圧Ｖｂ１およびＶｂ２を設定することによって光源の色を着けるために用いられる。制御電圧Ｖｂ１およびＶｂ２には以下の関係が与えられる：
【数１】
2010527154.tif 000006
【００３０】
ＤＣ駆動電流ＩＡ，ＩＢでＬＥＤ配置を駆動すること、および、色設定のために駆動電流の相対的な大きさを設定することの代替として、ＬＥＤ配置を、パルス幅変調（ＰＷＭ）駆動電流ｉＡ，ｉＢで動的に駆動できる。図８は、ＰＷＭ駆動電流の逆位相
【数２】
2010527154.tif 000007
で２つのＬＥＤ配置２，３を駆動するよう動作可能なＰＷＭ駆動回路７０を図示している。ＰＷＭ駆動電流のデューティサイクルは、完全な１サイクル（時間周期Ｔ）のうち高出力（マーク時間Ｔｍ）の割合であり、その時間周期内で第１ＬＥＤ配置が動作可能な時間はどのくらいかを決定する。逆に、完全な１時間周期のうち低出力（スペース時間Ｔｓ）の時間の割合が、第２ＬＥＤ配置が動作可能な時間の長さを決定する。動的にＬＥＤ配置を駆動する利点は各々が最適な駆動電流で操作されることであるが、光出力のちらつきを防止するよう、かつ、観察者が見る時に２つのＬＥＤ配置によって発せられる光の色が均一に見えるように光の複合を確実にするよう、時間周期を選択する必要がある。
【００３１】
駆動回路７０は、非安定（自走）動作で構成されるタイマ回路７１、たとえばＮＥ５５５を含み、そのデューティサイクルは、抵抗器Ｒ１，ＲＷ，Ｒ２、キャパシタＣ１、および低電圧単極双投（ＳＰＤＴ）アナログスイッチ７２、たとえばFairchild Semiconductor（商標）ＦＳＡ３１５７を含む分圧器配置によって設定される。ＰＷＭ駆動電圧を構成するタイマ７３の出力は、ＳＰＤＴアナログスイッチ７２の動作を制御するために用いられる。電流源７４はこのスイッチの極Ａに接続され、ＬＥＤ配置２，３は、このスイッチのそれぞれの出力Ｂ０Ｂ１および接地の間に接続される。一般に、マーク時間Ｔｍはスペース時間Ｔｓより大きく、そのためデューティサイクルは５０％未満であり、これは下記式で与えられる：
【数３】
2010527154.tif 000008
ただし、Ｔｍ＝０．７（ＲＣ＋ＲＤ）Ｃ１、Ｔｓ＝０．７ＲＣＣ１、および、Ｔ＝０．７（ＲＣ＋２ＲＤ）Ｃ１。
【００３２】
５０％未満のデューティサイクルを得るために、信号ダイオードＤ１を抵抗ＲＤに並列に追加して、タイマサイクルの充電（マーク）中にＲＤをバイパスできる。このような構成では、マーク時間はＲＣおよびＣ１（Ｔｍ＝０．７ＲＣＣ１）のみに依存し、そのデューティサイクルは下記式で与えられる：
【数４】
2010527154.tif 000009
【００３３】
当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく、開示された光源を変形できることが認識されるだろう。たとえば、例示した実施では、各ＬＥＤ配置はそれぞれのＬＥＤダイから遠隔のエリアにそれぞれ備えられる蛍光体を含むよう説明したが、その他の実施形態では、図９に示すように、励起エネルギ８１で２個の異なる蛍光体７，８を照射するために１個のＬＥＤ８０を用いることが予測される。このような配置では、光源の色はＬＥＤの駆動電流を制御することによって制御できず、それぞれの光コントローラ８２，８３が各ＬＥＤ配置からの相対的な光出力を制御するために備えられる。１つの実施では、光コントローラ８２，８３はそれぞれのＬＣＤシャッタを含み、ＬＣＤシャッタは上述の駆動回路を用いて制御でき、シャッタの駆動電圧を制御する。また、ＬＣＤシャッタは、有利なことに、アレイとして作成され、そのアレイのＬＣＤシャッタ１つずつの表面上およびそれに重ね合わさるそれぞれの領域に蛍光体が備えられる。
【００３４】
また、例示した実施では選択された色の発光を実現するためにＬＥＤ配置はそれぞれのＬＥＤおよび１個以上の付属の蛍光体を含むよう説明したが、その他の実施形態では、蛍光体をそれぞれのエリアとしてそれぞれのＬＥＤから遠隔に備えることができる。このような配置では、ＬＥＤは励起放射光、典型的には青色またはＵＶ光を生成し、蛍光体が異なる波長範囲の光を発するように蛍光体を照射するよう動作可能である。蛍光体によって励起エネルギの全てが吸収されなければ、各ＬＥＤ配置によって発せられる光はＬＥＤおよび蛍光体によって発せられる複合光を含む。
【００３５】
本発明の色調整可能光源は、特に、たとえば建築用アクセントライトなどのように商業用および家庭用ライティング用途のためのライティング配置に適用される。色が調整可能なので、本発明の光源は、注意を引くために色の変化を用いることができる標識の用途に用いる時に、特に有利である。
【図１ａ】
2010527154.tif 000010
【図１ｂ】
2010527154.tif 000011
【図２】
2010527154.tif 000012
【図３】
2010527154.tif 000013
【図４】
2010527154.tif 000014
【図５】
2010527154.tif 000015
【図６】
2010527154.tif 000016
【図７】
2010527154.tif 000017
【図８】
2010527154.tif 000018
【図９】
2010527154.tif 000019
【国際調査報告】
2010527154.tif 000020