(57)【要約】本発明の照明モジュールは、別々の色変換面を優先的に照射するために、互いに異なる領域に配置された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。互いに異なる領域に配置されたＬＥＤから放射される光束は、単一の電源から互いに異なる領域に配置された別々のＬＥＤストリングへ電流を選択的にルーティングすることによって、独立的に制御することができる。このようにして、ＬＥＤベース照明モジュールから放射される光のＣＣＴ（相関色温度）の変更を実現することができる。【選択図】図６
2015510246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤベース照明モジュールであって、
互いに直列に接続された複数の第１のＬＥＤを含み、電流が供給されたときに、第１の相関色温度（ＣＣＴ）を有する光を放射する第１のＬＥＤストリングと、
互いに直列に接続された複数の第２のＬＥＤを含み、電流が供給されたときに、第２の相関色温度（ＣＣＴ）を有する光を放射する第２のＬＥＤストリングと、
電源に接続された第１のノード、前記第１のＬＥＤストリングに接続された第２のノード、及び前記第２のＬＥＤストリングに接続された第３のノードを含み、前記第１のノードから電流信号を受け取ることができる電流ルータとを含み、
前記電流ルータが、前記電流信号の第１の部分を前記第２のノードを介して前記第１のＬＥＤストリングへ選択的にルーティングし、前記電流信号の第２の部分を前記第３のノードを介して前記第２のＬＥＤストリングへ選択的にルーティングするように構成したことを特徴とするＬＥＤベース照明モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記電流ルータが、
前記電流信号の特性が所定の閾値よりも低い場合は、前記電流信号を前記第１のＬＥＤストリングへルーティングするが、前記第２のＬＥＤストリングへはルーティングせず、
前記電流信号の特性が前記閾値よりも高い場合は、前記電流信号を前記第２のＬＥＤストリングへルーティングするが、前記第１のＬＥＤストリングへはルーティングしないように構成したことを特徴とするＬＥＤベース照明モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記第１の相関色温度（ＣＣＴ）が３，０００Ｋ未満であり、
前記第２の相関色温度（ＣＣＴ）が３，０００Ｋよりも大きいことを特徴とするＬＥＤベース照明モジュール。
【請求項４】
請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
第１の色変換特性を有し、前記複数の第１のＬＥＤから放射される光が入射する第１の色変換キャビティと、
第２の色変換特性を有し、前記複数の第２のＬＥＤから放射される光が入射する第２の色変換キャビティとをさらに含むことを特徴とするＬＥＤベース照明モジュール。
【請求項５】
請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記複数の第１のＬＥＤから放射される光のピーク発光波長が、前記複数の第２のＬＥＤから放射される光のピーク発光波長とは異なることを特徴とするＬＥＤベース照明モジュール。
【請求項６】
請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記電流信号の特性が、該電流信号の発振周波数であることを特徴とするＬＥＤベース照明モジュール。
【請求項７】
請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記電流信号の特性が、該電流信号のスイッチング周波数であることを特徴とするＬＥＤベース照明モジュール。
【請求項８】
請求項８に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記電流ルータが、
前記第１及び第２のノード間に接続された第１のレジスタと、
前記第１及び第２のノード間に接続されたコンデンサとをさらに含むことを特徴とするＬＥＤベース照明モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記電流ルータが、
前記第１及び第３のノード間に接続されたインダクタと、
前記第１及び第３のノード間に接続された第２のレジスタとをさらに含むことを特徴とするＬＥＤベース照明モジュール。
【請求項１０】
請求項１に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記電流ルータが、
前記電流信号のスイッチング周波数を検出することができる周波数検出器と、
前記電流信号の周波数に基づいて複数の制御信号を生成することができるマイクロコントローラとをさらに含むことを特徴とするＬＥＤベース照明モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＬＥＤベース照明モジュールであって、
前記電流ルータが、
前記第１のＬＥＤストリングに接続された第１のスイッチング素子と、
前記第２のＬＥＤストリングに接続された第２のスイッチング素子とをさらに含み、
前記第１のスイッチング素子が、前記複数の制御信号のうちの第１の制御信号が第１の値をとるときに実質的に導電状態にされ、前記第１の制御信号が第２の値をとるときに実質的に非導電状態にされ、かつ
前記第２のスイッチング素子が、前記複数の制御信号のうちの第２の制御信号が第１の値をとるときに実質的に導電状態にされ、前記第２の制御信号が第２の値をとるときに実質的に非導電状態にされるように構成したことを特徴とするＬＥＤベース照明モジュール。
【請求項１２】
照明装置であって、
電流入力ノード、色コマンド入力ノード及び電流出力ノードを有し、前記電流出力ノードから出力される電流信号の、スイッチング周波数、デューティ比及び振幅からなる群より選択される特性を、前記色コマンド入力ノードに入力された色コマンド入力信号に基づいて変更することができる電流源と、
前記電流源の前記電流出力ノードに接続された入力ノード、第１の出力ノード及び第２の出力ノードを有する電流ルータと、
前記電流ルータの前記第１の出力ノード及び前記電流源の電流入力ノード間に直列に接続された複数の第１のＬＥＤと、
前記電流ルータの前記第２の出力ノード及び前記電流源の電流入力ノード間に直列に接続された複数の第２のＬＥＤとを含むことを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の照明装置であって、
前記電流ルータにより、前記電流源で生成された前記電流信号の特性に基づいて、前記複数の第１のＬＥＤに供給される第１の電流及び前記複数の第２のＬＥＤに供給される第２の電流の互いに対する相対比率を変更するように構成したことを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の照明装置であって、
前記電流ルータが、
前記電流信号の特性が所定の閾値よりも低い場合は、前記電流信号を前記複数の第１のＬＥＤへルーティングするが、前記複数の第２のＬＥＤへはルーティングせず、
前記電流信号の特性が前記閾値よりも高い場合は、前記電流信号を前記複数の第２のＬＥＤへルーティングするが、前記複数の第１のＬＥＤへはルーティングしないように構成したことを特徴とする照明装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の照明装置であって、
前記複数の第１のＬＥＤで生成された光に基づいて第１の相関色温度を有する光を生成し、
前記複数の第２のＬＥＤで生成された光に基づいて第２の相関色温度を有する光を生成するように構成したことを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
電流ルータであって、
複数のスイッチング周波数で動作可能なスイッチング電源である電流源の単一チャンネルに接続可能な第１のノードと、
互いに直列に接続された複数の第１のＬＥＤを含む第１のＬＥＤストリングに接続可能な第２のノードと、
互いに直列に接続された複数の第２のＬＥＤを第２のＬＥＤストリングに接続可能な第３のノードとを含み、
前記第１のノードを介して受け取った前記スイッチング電源からの電流信号を、該電流信号のスイッチング周波数、デューティ比及び振幅からなる群より選択される電流特性に基づいて、前記第１及び第２のＬＥＤストリングの各々に対して選択的にルーティングするように構成したことを特徴とする電流ルータ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電流ルータであって、
前記複数の第１のＬＥＤから第１の相関色温度（ＣＣＴ）を有する光が色変換キャビティへ放射され、
前記複数の第２のＬＥＤから第２の相関色温度（ＣＣＴ）を有する光が前記色変換キャビティへ放射されるように構成したことを特徴とする電流ルータ。
【請求項１８】
方法であって、
スイッチング周波数、デューティ比及び振幅からなる群より選択される電流特性を有するスイッチされた電流信号を受け取るステップと、
前記スイッチされた電流信号の第１の部分を複数の第１のＬＥＤへ選択的にルーティングさせ、かつ前記スイッチされた電流信号の第２の部分を複数の第２のＬＥＤへ選択的にルーティングさせるステップとを含む方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記選択的にルーティングさせるステップが、
前記スイッチされた電流信号の特性を検出するステップと、
前記特性を所定の閾値に対して比較するステップと、
前記閾値に対する比較結果に基づいて、第１の制御信号を、前記複数の第１のＬＥＤに対して直列に接続された第１のスイッチング素子へ通信するステップと、
前記閾値に対する比較結果に基づいて、第２の制御信号を、前記複数の第２のＬＥＤに対して直列に接続された第２のスイッチング素子へ通信するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法であって、
前記複数の第１のＬＥＤから放射される光のピーク発光波長が、前記複数の第２のＬＥＤから放射される光のピーク発光波長とは異なることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、３５ＵＳＣ１１９の下で米国仮特許出願第６１／５９８，２１２号（２０１２年２月１３日出願）に基づく優先権を主張する米国特許出願第１３／７６１，０６１号（２０１３年２月６日出願）に基づく優先権を主張するものであり、前記両米国特許出願の開示内容の全体は参照により本明細書に援用されるものとする。
（技術分野）
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む照明モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、その光出力レベルまたは光束の限界に起因して、一般照明における使用は依然として制約がある。ＬＥＤを使用する照明装置はまた、一般的に、色点の不安定さによって特徴付けられる色品質の低さに悩まされている。色点の不安定さは、部品間でばらつきがあるだけでなく、経時的に変化する。また、色品質の低さは、出力がほとんどないバンドを有するＬＥＤ光源により生成されたスペクトルに起因する演色性の低さによっても特徴付けられる。さらに、ＬＥＤを使用する照明装置では、通常、空間的及び／または角度的な色むらが生じる。加えて、ＬＥＤを使用する照明装置は高価である。その理由は、とりわけ、光源の色点を維持するために色制御電子装置及び／またはセンサを必要とするため、あるいは、製造済みのＬＥＤからその用途のための色及び／または光束要件を満たすものだけを選び出して使用するためである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の照明モジュールは、別々の色変換面を優先的に照射するために、互いに異なる領域に配置された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。互いに異なる領域に配置されたＬＥＤから放射される光束は、単一の電源から互いに異なる領域に配置された別々のＬＥＤストリングへ電流を選択的にルーティングすることによって、独立的に制御することができる。このようにして、ＬＥＤベース照明モジュールから放射される光のＣＣＴ（相関色温度）の変更を実現することができる。
【０００４】
一実施形態では、本発明のＬＥＤベース照明モジュールは、互いに直列に接続された複数の第１のＬＥＤを含み、電流が供給されたときに、第１の相関色温度（ＣＣＴ）を有する光を放射する第１のＬＥＤストリングと、互いに直列に接続された複数の第２のＬＥＤを含み、電流が供給されたときに、第２の相関色温度（ＣＣＴ）を有する光を放射する第２のＬＥＤストリングと、電源に接続された第１のノード、前記第１のＬＥＤストリングに接続された第２のノード、及び前記第２のＬＥＤストリングに接続された第３のノードを含み、前記第１のノードから電流信号を受け取ることができる電流ルータとを含み、前記電流ルータが、前記電流信号の第１の部分を前記第２のノードを介して前記第１のＬＥＤストリングへ選択的にルーティングし、前記電流信号の第２の部分を前記第３のノードを介して前記第２のＬＥＤストリングへ選択的にルーティングするように構成されている。
【０００５】
一実施形態では、本発明の照明装置は、電流入力ノード、色コマンド入力ノード及び電流出力ノードを有し、前記電流出力ノードから出力される電流信号の、スイッチング周波数、デューティ比及び振幅からなる群より選択される特性を、前記色コマンド入力ノードに入力された色コマンド入力信号に基づいて変更することができる電流源と、前記電流源の前記電流出力ノードに接続された入力ノード、第１の出力ノード及び第２の出力ノードを有する電流ルータと、前記電流ルータの前記第１の出力ノード及び前記電流源の電流入力ノード間に直列に接続された複数の第１のＬＥＤと、前記電流ルータの前記第２の出力ノード及び前記電流源の電流入力ノード間に直列に接続された複数の第２のＬＥＤとを含む。
【０００６】
一実施形態では、本発明の電流ルータは、複数のスイッチング周波数で動作可能なスイッチング電源である電流源の単一チャンネルに接続可能な第１のノードと、互いに直列に接続された複数の第１のＬＥＤを含む第１のＬＥＤストリングに接続可能な第２のノードと、互いに直列に接続された複数の第２のＬＥＤを第２のＬＥＤストリングに接続可能な第３のノードとを含み、前記第１のノードを介して受け取った前記スイッチング電源からの電流信号を、該電流信号のスイッチング周波数、デューティ比及び振幅からなる群より選択される電流特性に基づいて、前記第１及び第２のＬＥＤストリングの各々に対して選択的にルーティングするように構成されている。
【０００７】
一実施形態では、本発明の方法は、スイッチング周波数、デューティ比及び振幅からなる群より選択される電流特性を有するスイッチされた電流信号を受け取るステップと、前記スイッチされた電流信号の第１の部分を複数の第１のＬＥＤへ選択的にルーティングさせ、かつ前記スイッチされた電流信号の第２の部分を複数の第２のＬＥＤへ選択的にルーティングさせるステップとを含む。
【０００８】
さらなる詳細及び実施形態及び技術が、以下の詳細な説明で説明される。この要約は、本発明を規定するものではない。本発明は、特許請求の範囲により規定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】照明モジュール、光学素子及び固定部材を含む例示的な照明装置を示す図である。
【図２】照明モジュール、光学素子及び固定部材を含む例示的な照明装置を示す図である。
【図３】照明モジュール、光学素子及び固定部材を含む例示的な照装置を示す図である。
【図４】図１に示したＬＥＤベース照明モジュールの構成要素を示す分解図である。
【図５Ａ】図１に示したＬＥＤベース照明モジュールを示す斜視断面図である。
【図５Ｂ】図１に示したＬＥＤベース照明モジュールを示す斜視断面図である。
【図６】互いに異なる領域に配置され、電流源及び電流ルータによって個別に制御される互いに直列に接続された複数のＬＥＤを有するＬＥＤベース照明モジュールの断面図である。
【図７】図６に示したＬＥＤベース照明モジュールにおける前記領域の可能な構成を示す上面図である。
【図８】図６に示したＬＥＤベース照明モジュールにおける前記領域の可能な構成を示す上面図である。
【図９】互いに異なる領域に配置され、電流源及び電流ルータによって個別に制御される互いに直列に接続された複数のＬＥＤを有するＬＥＤベース照明モジュールの断面図である。
【図１０】図９に示したＬＥＤベース照明モジュールの反射側壁の実施形態を示す図である。
【図１１】図９に示したＬＥＤベース照明モジュールの反射側壁の実施形態を示す図である。
【図１２】複数のＬＥＤストリング間で電流を選択的にルーティングすることができる電流ルータの実施形態を示す図である。
【図１３】図１２の電流ルータの理想的な高パス及び低パスフィルタ特性を示す図である。
【図１４】電流ルータの一実施形態に可能な高パス、バンドパス及び低パスフィルタ特性を示す図である。
【図１５】マイクロコントローラを用いて、複数のＬＥＤストリング間で電流を選択的にルーティングすることができる電流ルータの別の実施形態を示す図である。
【図１６】図１５の電流ルータが、各ＬＥＤストリングに関するデューティ比を電流信号のスイッチング周波数に応じて決定する際に使用することができる参照表の例である。
【図１７】マイクロコントローラから図１５の電流ルータのスイッチング素子へ通信される制御信号の例を示す図である。
【図１８】マイクロコントローラから図１５の電流ルータのスイッチング素子へ通信される制御信号の例を示す図である。
【図１９】マイクロコントローラを用いて、複数のＬＥＤストリング間で電流を選択的にルーティングすることができる電流ルータの別の実施形態を示す図である。
【図２０】マイクロコントローラを用いて、複数のＬＥＤストリング間で電流を選択的にルーティングすることができる電流ルータの別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の背景の例及びいくつかの実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１、図２及び図３は、３つの例示的な照明装置１５０を示す。図１に示す照明装置は、矩形の構成要素を有する照明モジュール１００を含む。図２に示す照明装置は、円形の構成要素を有する照明モジュール１００を含む。図３に示す照明装置は、レトロフィットランプに組み込まれた照明モジュール１００を含む。これらの例は、説明目的のためのものである。多角形または楕円形の全体形状を有する照明モジュールの例もまた考えられる。照明装置１５０は、照明モジュール１００と、リフレクタ１２５と、固定部材（light fixture）１２０とを含む。図示のように、固定部材１３０は、ヒートシンク機能を有する。そのため、固定部材１３０は、ヒートシンク１３０と呼ばれることもある。また、固定部材１３０は、他の構造的要素や装飾的要素（図示せず）を含み得る。リフレクタ１２５は、照明モジュール１００から放射された光を平行化または偏向させるために照明モジュール１００に取り付けられる。リフレクタ１２５は、伝熱性材料、例えばアルミニウムや銅などを含む材料から作製することができ、照明モジュール１００に熱的に接続され得る。熱は、照明モジュール１００及び伝熱性リフレクタ１２５を介した熱伝導によって流れる。熱はまた、リフレクタ１２５上での熱対流によって流れる。リフレクタ１２５は、高反射性材料から作製されたかまたは高反射性材料で被覆された複合放物面集光器であり得る。ディフューザやリフレクタ１２５などの光学要素は、例えばねじ、クランプ、ツイストロック機構または他の適切な手段によって、照明モジュール１００に着脱自在に結合され得る。図３に示すように、リフレクタ１２５は、任意選択で波長変換材料、拡散材料または他の任意の材料で被覆される、側壁１２６及びウィンドウ１２７を含み得る。
【００１２】
図１、図２及び図３に示すように、照明モジュール１００は、ヒートシンク１３０に取り付けられる。ヒートシンク１３０は、伝熱性材料、例えばアルミニウムや銅などを含む材料から作製することができ、照明モジュール１００に熱的に接続され得る。熱は、照明モジュール１００及び伝熱性ヒートシンク１３０を介した熱伝導によって流れる。熱はまた、ヒートシンク１３０上での熱対流によって流れる。照明モジュール１００をヒートシンク１３０に固定するために、照明モジュール１００はヒートシンク１３０にねじによって結合される。照明モジュール１００の取り外し及び再取り付けを容易にするために、照明モジュール１００は、例えばクランプ機構、ツイストロック機構または他の適切な手段によって、ヒートシンク１３０に着脱自在に結合され得る。照明モジュール１００は、例えば直接的にまたはサーマルグリース、サーマルテープ、サーマルパッド若しくはサーマルエポキシを用いてヒートシンク１３０に熱的に接続される、少なくとも１つの伝熱面を有する。ＬＥＤを十分に冷却するためには、実装基板上のＬＥＤに供給される電気エネルギー１ワットあたり、少なくとも５０平方ｍｍ、好ましくは１００平方ｍｍの面積を有する熱接触領域を用いるべきである。例えば、２０個のＬＥＤを使用する場合、１０００〜２０００平方ｍｍの面積を有するヒートシンク接触領域を用いるべきである。より大きいヒートシンク１３０を用いると、ＬＥＤ１０２をより高い出力で駆動することが可能になり、また、様々なヒートシンク設計が可能になる。例えば、いくつかの設計では、ヒートシンクの配向に対する依存性が低い冷却能力を示すことができる。加えて、照明モジュールから熱を除去するために、ファンまたは強制的に冷却するための他の手段を用いることができる。この底部ヒートシンクは、照明モジュール１００への電気的接続を可能にするための開口部を有し得る。
【００１３】
図４は、例として図１に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の構成要素を示す分解図である。本明細書で定義するように、ＬＥＤベース照明モジュールは、単一のＬＥＤではなく、ＬＥＤ光源またはＬＥＤ照明器具、あるいはそれらの構成部品であることを理解されたい。例えば、ＬＥＤベース照明モジュールは、図３に示すようなＬＥＤベースの交換用ランプであり得る。ＬＥＤベース照明モジュール１００は、１若しくは複数のＬＥＤダイまたはパッケージ化されたＬＥＤと、それらが実装される実装基板とを含む。一実施形態では、ＬＥＤ１０２は、フィリップス・ルミレッズ・ライティング社（Philips Lumileds Lighting）製のルクシオン・レベル（Luxeon Rebel）などのパッケージ化されたＬＥＤである。別の種類のパッケージ化されたＬＥＤ、例えば、ＯＳＲＡＭ社（Ostar package）、ルミナス・デバイセズ社（Luminus Devices；米国）、クリー社（Cree；米国）、日亜工業（日本）、またはトリドニック社（Tridonic；オーストリア）の製品を用いることもできる。ここに定義されるように、パッケージ化されたＬＥＤとは、ワイヤボンド接続部やスタッドバンプなどの電気接続部を含み、かつ場合により光学素子並びに熱的、機械的及び電気的インターフェースを含む、１若しくは複数のＬＥＤダイのアセンブリである。ＬＥＤチップは一般的に、約１ｍｍ×１ｍｍ×０．５ｍｍのサイズを有するが、この寸法は変更可能である。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２は、複数のＬＥＤチップを含み得る。複数のＬＥＤチップは、同系色または互いに異なる色（例えば、赤色、緑色、青色）の光を放射することができる。実装基板１０４は取付台１０１に取り付けられ、実装基板保持リング１０３によって所定の位置に固定される。互いに合体された、ＬＥＤ１０２を実装した実装基板１０４と実装基板保持リング１０３とにより、光源サブアセンブリ１１５が構成される。光源サブアセンブリ１１５は、ＬＥＤ１０２を使用して、電気エネルギーを光に変換することができる。光源サブアセンブリ１１５から放射された光は、色混合または色変換を行うための光変換サブアセンブリ１１６に導かれる。光変換サブアセンブリ１１６は、キャビティ本体部１０５と出力ポートとを含む。出力ポートは、出力ウィンドウ１０８として図示されているが、これに限定されない。光変換サブアセンブリ１１６は、任意選択で挿入体として作製され得る、底部リフレクタ１０６及び側壁１０７を含む。出力ウィンドウ１０８は、出力ポートとして用いる場合は、キャビティ本体部１０５の頂部に結合される。いくつかの実施形態では、出力ウィンドウ１０８は、キャビティ本体部１０５に、接着剤によって結合され得る。出力ウィンドウ１０８からキャビティ本体部１０５への熱放散を促進するために、伝熱性接着剤を用いることが望ましい。前記接着剤は、出力ウィンドウ１０８とキャビティ本体部１０５との界面での温度に確実に耐えることができるものであるべきである。さらに、前記接着剤は、出力ウィンドウ１０８から放射される光を吸収するのではなく、入射光を可能な限り反射または透過することが好ましい。一例では、ダウ・コーニング社（Dow Corning；米国）製のいくつかの接着剤（例えば、ダウ・コーニング社型番ＳＥ４４���０、ＳＥ４４２２、ＳＥ４４８６、１−４１７３、またはＳＥ９２１０）のうちの１つの熱耐性、伝熱性及び光学特性の組み合わせが、好適な性能を提供する。なお、他の伝熱性接着剤も考えられる。
【００１４】
ＬＥＤ１０２から入射した光及び任意の波長変換光が、出力ポート、例えば出力ウィンドウ１０８（光源サブアセンブリ１１５の上方に設置された場合）から出ていくまでキャビティ１６０内で反射されるように、キャビティ本体部１０５の内部側壁または側壁挿入体１０７（任意選択でキャビティ本体部１０５内に配置された場合）は反射性を有する。底部リフレクタ挿入体１０６は、任意選択で、実装基板１０４の上方に配置され得る。底部リフレクタ挿入体１０６は、各ＬＥＤ１０２の光放射部分を遮らないように、複数の孔を有する。キャビティ本体部１０５を光源サブアセンブリ１１５の上方に設置したときに、ＬＥＤ１０２からの光を側壁挿入体１０７の内面によって出力ウィンドウ１０８へ導くように、側壁挿入体１０７は任意選択でキャビティ本体部１０５の内部に配置され得る。図示のように、キャビティ本体部１０５の内部側壁は、照明モジュール１００の上方から見ると矩形であるが、他の形状も考えられる（例えば、クローバ状や多角形など）。加えて、キャビティ本体部１０５の内部側壁は、図示のように出力ウィンドウ１０８に対して垂直に配向するのではなく、実装基板１０４から出力ウィンドウ１０８へ外向きにテーパまたは湾曲させてもよい。
【００１５】
底部リフレクタ挿入体１０６及び側壁挿入体１０７は、キャビティ１６０内で下向きに反射された光を概ね出力ポート（例えば、出力ウィンドウ１０８）に向けて反射して戻すように、高反射性を有し得る。加えて、挿入体１０６及び１０７は、追加的なヒートスプレッダとしての機能を果たすように、高伝熱性を有し得る。例えば、挿入体１０６及び１０７は、高い反射性及び耐久性を有するように加工されたアルミニウムベース材料などの高伝熱性材料から作製することができる。例えば、ドイツのアラノッド社（Alanod）製のＭｉｒｏ（登録商標）と呼ばれる材料を使用することができる。高反射性は、前記アルミニウム製材料を研磨するか、または挿入体１０６及び１０７の内面を１若しくは複数の反射コーティングで被覆することによって実現することができる。あるいは、挿入体１０６及び１０７は、３Ｍ社（米国）から販売されているＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＥＳＲ、東レ（日本）製のＬｕｍｉｒｒｏｒ（商標）Ｅ６０Ｌ、または古河電気工業（日本）製のものなどの微結晶性ポリエチレンテレフタレート（ＭＣＰＥＴ）などの高反射性を有する薄い材料から作製してもよい。別の例では、挿入体１０６及び１０７は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料から作製することができる。いくつかの実施形態では、挿入体１０６及び１０７は、Ｗ．Ｌ．ゴレ社（W.L. Gore；米国）またはベルクホフ社（Berghof；ドイツ）から販売されている厚さ１〜２ｍｍのＰＴＦＥ材料から作製することができる。さらに別の実施形態では、挿入体１０６及び１０７は、例えば金属層または非金属層（ＥＳＲ、Ｅ６０Ｌ、またはＭＣＰＥＴ）などの薄い反射層を裏当て（裏側に配置）したＰＴＦＥ材料から作製することができる。また、側壁挿入体１０７、底部リフレクタ挿入体１０６、出力ウィンドウ１０８、キャビティ本体部１０５、及び実装基板１０４に、高拡散反射コーティングを適用してもよい。そのようなコーティングには、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子、酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）粒子、またはこれらの材料の組み合わせが含まれ得る。
【００１６】
図５Ａ及び図５Ｂは、図１に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の斜視断面図である。この実施形態では、側壁挿入体１０７と、出力ウィンドウ１０８と、実装基板１０４上に配置された底部リフレクタ挿入体１０６とにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００内に光混合キャビティ１６０（図５Ａに示す）が画定される。ＬＥＤ１０２から入射した光の一部は、出力ウィンドウ１０８から出射されるまで、光混合キャビティ１６０で反射される。出力ウィンドウ１０８から出る前の光をキャビティ１６０内で反射することにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射された光が混合されて光の分布がより均一になるという効果が得られる。加えて、出力ウィンドウ１０８から出る前の光を光混合キャビティ１６０内で反射すると、所定量の光が、キャビティ１６０内に含まれる光変換材料と相互作用して色変換される。
【００１７】
複数のＬＥＤ１０２は、直接的放射または蛍光体変換（例えば、ＬＥＤパッケージの一部として、ＬＥＤに蛍光体層が適用された場合）によって、互いに異なる色または同系色の光を放射することができる。照明モジュール１００は、例えば赤色、緑色、青色、アンバー（琥珀色）、シアン（青緑色）などの有色ＬＥＤ１０２の任意の組み合わせを用いることができる。あるいは、複数のＬＥＤ１０２の全てが、同一色の光を生成するようにしてもよい。また、ＬＥＤ１０２のいくつかまたは全てが白色光を生成するようにしてもよい。加えて、ＬＥＤ１０２が偏光または非偏光を放射するようにしてもよく、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、偏光ＬＥＤまたは非偏光ＬＥＤの任意の組み合わせを用いることができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２は、ＬＥＤ発光効率が高い青色光またはＵＶ光を放射する。また、ＬＥＤ１０２を、光混合キャビティ１６０内に配置された波長変換材料と併用することにより、照明モジュール１００から放射される光が所望の色を有するようにすることができる。波長変換材料の光子変換特性と、キャビティ１６０内での光混合との協働により、色変換された光の出力を生じさせることができる。また、波長変換材料の化学的性質及び／または物理的性質（例えば、厚さや濃度）、あるいはキャビティ１６０の内面に形成したコーティングの幾何学的性質を調節または変更することにより、出力ウィンドウ１０８から出力される光の特定の色特性、例えば色点、色温度及び演色評価指数（ＣＲＩ）を設定することができる。
【００１８】
本明細書の目的のために、波長変換材料は、色変換機能、例えば、或るピーク波長を有する光を所定量吸収し、それに応じて、別のピーク波長を有する光を所定量放射する機能を果たす任意の単一の化合物または互いに異なる化合物の混合物である。
【００１９】
キャビティ１６０の一部、例えば、底部リフレクタ挿入体１０６、側壁挿入体１０７、キャビティ本体部１０５、出力ウィンドウ１０８、及びキャビティ内に配置された他の構成要素（図示せず）を波長変換材料で被覆してもよい。また、キャビティ１６０の一部に波長変換材料を含めてもよい。図５Ｂは、波長変換材料で被覆された側壁挿入体１０７の一部を示す。さらに、キャビティ１６０の別の構成要素を、同一のまたは別の波長変換材料で被覆してもよい。
【００２０】
例として、蛍光体は、下記の化学式で表される物質群から選択され得る。Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅまたは単にＹＡＧとも呼ばれる）、（Ｙ，Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、ＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｃａ３（Ｓｃ，Ｍｇ）２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｏ４：Ｃｅ、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）３：Ｅｕ、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、Ｃａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ、ＣａＳｃ２Ｏ４：Ｃｅ、ＣａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、ＢａＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ、Ｃａ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、Ｂａ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、Ｃｓ２ＣａＰ２Ｏ７、Ｃｓ２ＳｒＰ２Ｏ７、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｓｒ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１：Ｃｅ、Ｙ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｔｂ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ、及びＬｕ３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｅ。
【００２１】
一例では、照明モジュールの色点の調節は、同様に１若しくは複数の波長変換材料で被覆されたかまたは該材料を含浸させた側壁挿入体１０７及び／または出力ウィンドウ１０８を交換することにより実現することができる。一実施形態では、ユウロピウム活性化アルカリ土類窒化ケイ素（例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）などの赤色発光蛍光体によって、側壁挿入体１０７、及びキャビティ１６０の底部に配置された底部リフレクタ挿入体１０６の一部を被覆し、ＹＡＧ蛍光体によって出力ウィンドウ１０８の一部を被覆する。別の実施形態では、アルカリ土類オキシ窒化ケイ素などの赤色発光蛍光体によって、側壁挿入体１０７、及びキャビティ１６０の底部に配置された底部リフレクタ挿入体１０６の一部を被覆し、赤色発光アルカリ土類オキシ窒化ケイ素と黄色発光ＹＡＧ蛍光体との混合物によって、出力ウィンドウ１０８の一部を被覆する。
【００２２】
いくつかの実施形態では、前記蛍光体は、適切な溶媒媒体中で、結合剤、並びに任意選択で界面活性剤及び可塑剤と混合される。生成された混合物は、スプレー塗布、スクリーン印刷、ブレードコーティング、または他の任意の手段によって堆積させられる。前記キャビティを画定する側壁の形状及び高さを選択するか、または前記キャビティ内における前記蛍光体で被覆する部分を選択するか、または光混合キャビティ１６０の表面に形成する蛍光体層の厚さ及び濃度を最適化することにより、照明モジュール１００から放射される光の色点を所望通りに調節することができる。
【００２３】
一例では、１種類の波長変換材料が、図５Ｂに示した側壁挿入体１０７などの側壁にパターン形成され得る。例えば、赤色発光蛍光体を側壁挿入体１０７における互いに異なる領域に所定のパターンで適用し、黄色発光蛍光体で出力ウィンドウ１０８を被覆してもよい。前記蛍光体の被覆領域及び／または濃度を変更することにより、様々な色温度を生成することができる。ＬＥＤ１０２により生成された光が異なる場合、所望の色温度を生成するためには、赤色発光蛍光体の被覆領域及び／または赤色発光蛍光体及び黄色発光蛍光体の濃度を変更する必要があることを理解されたい。ＬＥＤ１０２、側壁挿入体１０７に適用される赤色発光蛍光体、及び出力ウィンドウ１０８に適用される黄色発光蛍光体の各色性能を、前記各部品を互いに組み合わせる前に測定しておき、前記各部品を互いに組み合わせたときに所望の色温度が得られるように、前記各色性能に基づいて前記各部品を選択するようにしてもよい。
【００２４】
ＬＥＤベース照明モジュール１００の実現可能な光束レベルの全範囲でのＣＣＴの変更は、互いに異なる領域（ＺＯＮＥ）に配置された各ＬＥＤで別々の色変換面をそれぞれ優先的に照射するように構成することによって達成することができる。一態様では、互いに異なる領域に配置された各ＬＥＤから放射される光束は、単一の電流源から互いに異なる領域に配置された各ＬＥＤストリングへ電流を選択的にルーティングすることによって独立的に制御することができる。このようにして、ＬＥＤベース照明モジュールから放射される光のＣＣＴの変更を実現することができる。いくつかの例では、全光束範囲にわたって、３００Ｋを超える変更を実現することができる。いくつかの別の例では、５００Ｋを超える変更を実現することができる。
【００２５】
図６は、一実施形態によるＬＥＤベース照明モジュール１００を示す側断面図である。図示のように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、複数のＬＥＤ１０２Ａ〜１０２Ｄと、側壁１０７と、出力ウィンドウ１０８とを含む。側壁１０７は、反射層１７１と色変換層１７２とを含む。色変換層１７２は、波長変換材料（例えば、赤色発光蛍光体材料）を含む。出力ウィンドウ１０８は、透光性層１３４と色変換層１３５とを含む。色変換層１３５は、側壁１０７に含まれる波長変換材料とは異なる色変換特性を有する波長変換材料（例えば、黄色発光蛍光体材料）を含む。側壁１０７の内面及び出力ウィンドウ１０８の内面を含むＬＥＤベース照明モジュール１００の内面によって、色変換キャビティ１６０が画定される。
【００２６】
ＬＥＤベース照明モジュール１００のＬＥＤ１０２Ａ〜１０２Ｄは、色変換キャビティ１６０内へ光を直接的に放射する。ＬＥＤ放射光は色変換キャビティ１６０内で混合及び色変換され、生成された混合光１４０はＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される。ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂは互いに直列に接続されており、ＬＥＤストリング１１０を構成している。ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄは互いに直列に接続されており、ＬＥＤストリング１１１を構成している。
【００２７】
電流源１８３は、優先領域１（ＺＯＮＥ１）及び優先領域２（ＺＯＮＥ２）に各々配置された、互いに直列に接続された複数のＬＥＤを含むＬＥＤストリング１１０及び１１１に電流を供給する。図６に示した例では、電流源１８３は、電流ルータ１８２に電流信号２０９を供給する。電流信号２０９は、様々なスイッチング周波数を有するパルス信号である。例えば、図６に示すように、電流信号２０９は、第１のスイッチング周期ＴＳ１によって特徴付けられる第１のパルスと、第２のスイッチング周期ＴＳ２によって特徴付けられる第２のパルスとを含む。電流源１８３は、光束コマンド入力信号２１０及び色コマンド入力信号２１１に基づいて、電流信号２０９を生成する。例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）スキームでは、電流源１８３は、光束コマンド入力信号２１０の値に基づいて、電流信号２０９の各パルスのパルス持続時間（パルス幅）を決定する。別の例では、パルス振幅変調（ＰＡＭ）スキームでは、電流源１８３は、色コマンド入力信号２１１の値に基づいて、電流信号２０９の各パルスの振幅を決定する。加えて、電流源１８３は、色コマンド入力信号２１１の値に基づいて、各パルスのスイッチング周期を決定する。例えば、色コマンド入力信号２１１が低い値を示すときは、電流源１８３により、電流信号２０９の各パルスのスイッチング周期を増加させる。逆に、色コマンド入力信号２１１が高い値を示すときは、電流源１８３により、電流信号２０９の各パルスのスイッチング周期を減少させる。
【００２８】
電流ルータ１８２は、電流信号２０９を受け取り、電流信号２０９のスイッチング周期に基づいて、ＬＥＤストリング１１０及び１１１間で電流信号２０９を選択的にルーティングする。このようにして、電流ルータ１８２は、ＬＥＤストリング１１０に電流信号１８４を提供し、ＬＥＤストリング１１１に電流信号１８５を供給する。ＬＥＤストリング１１０及びＬＥＤストリング１１１に供給される電流の絶対値に基づいて、混合光１４０の出力光束が決定される。ＬＥＤストリング１１０及びＬＥＤストリング１１１に供給される電流の相対値に基づいて、混合光１４０のＣＣＴが決定される。
【００２９】
互いに異なる優先領域に配置されたＬＥＤ間で、ＬＥＤ１０２に供給する電流を選択的にルーティングすることによって、ＬＥＤベース照明モジュールから出力される混合光１４０の相関色温度（ＣＣＴ）を広範囲にわたって調節することができる。例えば、実現可能なＣＣＴの範囲は、３００Ｋ以上であり得る。別の例では、実現可能なＣＣＴの範囲は、５００Ｋ以上であり得る。さらに別の例では、実現可能なＣＣＴの範囲は、１０００Ｋ以上であり得る。いくつかの例では、実現可能なＣＣＴの範囲は、２０００Ｋ未満であり得る。
【００３０】
一態様では、ＬＥＤベース照明モジュール１００に含まれるＬＥＤ１０２は、色変換キャビティ１６０の別々の色変換面をそれぞれ優先的に照射する互いに異なる領域に配置される。例えば、図示のように、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂは、優先領域１（ＺＯＮＥ１）に配置される。ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂは側壁１０７の極近傍に位置しているので、ＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから放射された光は、側壁１０７を優先的に照射する。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから出力された光の５０％以上が側壁１０７に導かれる。いくつかの別の実施形態では、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから出力された光の７５％以上が側壁１０７に導かれる。いくつかの別の実施形態では、ＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂから出力された光の９０％以上が側壁１０７に導かれる。
【００３１】
図示のように、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄは、優先領域２（ＺＯＮＥ２）に配置される。ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから放射された光は、出力ウィンドウ１０８に導かれる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから出力された光の５０％以上が出力ウィンドウ１０８に導かれる。いくつかの別の実施形態では、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから出力された光の７５％以上が出力ウィンドウ１０８に導かれる。いくつかの別の実施形態では、ＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄから出力された光の９０％以上が出力ウィンドウ１０８に導かれる。
【００３２】
一実施形態では、優先領域１（ＺＯＮＥ１）に配置されたＬＥＤから放射された光は、赤色発光蛍光体材料を含み得る側壁１０７に導かれ、一方、優先領域２（ＺＯＮＥ２）に配置されたＬＥＤから放射された光は、緑色発光蛍光体材料及び赤色発光蛍光体材料を含み得る出力ウィンドウ１０８に導かれる。ＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤに供給する電流１８４を、ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤに供給する電流１８５に対して相対的に調節することによって、混合光１４０に含まれる緑色光に対する赤色光の量を調節することができる。加えて、ＬＥＤ１０２から放射される多量の青色光が、色変換層１３５の緑色及び赤色蛍光体材料と相互作用する前に色変換層１７２の赤色蛍光体材料と相互作用するので、赤色光に対する青色光の量を減少させることもできる。このようにして、電流１８４を電流１８５に対して増加させると、ＬＥＤ１０２から放射された青色光子が赤色光子に変換される可能性が高まる。したがって、電流１８４及び１８５間での電流信号２０９の選択的なルーティングにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光のＣＣＴを、比較的高いＣＣＴ（例えば、約３０００Ｋ）から比較的低いＣＣＴ（例えば、約２０００Ｋ）まで調節することができる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、側壁１０７に含まれる波長変換材料と効率的に相互作用する発光特性を有するように、ＺＯＮＥ１のＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂを選択することができる。例えば、ＺＯＮＥ１のＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｂの発光スペクトル並びに側壁１０７に含まれる波長変換材料は、前記ＬＥＤの発光スペクトル及び前記波長変換材料の吸収スペクトルが緊密に一致するように選択される。これにより、高効率の色変換（例えば、赤色光への変換）が確保される。同様に、出力ウィンドウ１０８に含まれる波長変換材料と効率的に相互作用する発光特性を有するように、ＺＯＮＥ２のＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄを選択することができる。例えば、ＺＯＮＥ２のＬＥＤ１０２Ｃ及び１０２Ｄの発光スペクトル並びに出力ウィンドウ１０８に含まれる波長変換材料は、前記ＬＥＤの発光スペクトル及び前記波長変換材料の吸収スペクトルが緊密に一致するように選択される。これにより、高効率の色変換（例えば、赤色及び緑色光への変換）が確保される。
【００３４】
さらに、互いに異なる領域に配置された各ＬＥＤで別々の色変換面をそれぞれ優先的に照射するように構成することによって、非効率的な二段階色変換プロセスの発生を最小限に抑えることができる。一例として、ＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤで生成された光子１３８（例えば、青色、紫色、紫外線など）は、色変換層１３５に導かれる。光子１３８は、色変換層１３５に含まれる波長変換材料と相互作用して、色変換光（例えば、緑色光）のランバート放射に変換される。色変換層１３５に含まれる赤色発光蛍光体の含有量を最小限にすることによって、色変換層１３５で反射された赤色及び緑色光が、別の波長変換材料に吸収されることなく再び出力ウィンドウ１０８に向けて反射される可能性を高めることができる。同様に、ＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤで生成された光子１３７（例えば、青色、紫色、紫外線など）は、色変換層１７２に導かれる。光子１３７は、色変換層１７２に含まれる波長変換材料と相互作用して、色変換光（例えば、赤色光）のランバート放射に変換される。色変換層１７２に含まれる緑色発光蛍光体の含有量を最小限にすることによって、色変換層１７２で反射された赤色光が、再吸収されることなく再び出力ウィンドウ１０８に向けて反射される可能性を高めることができる。
【００３５】
別の実施形態では、図６のＺＯＮＥ２に配置されたＬＥＤ１０２は紫外線放射ＬＥＤであり、図６のＺＯＮＥ１に配置されたＬＥＤ１０２は青色放射ＬＥＤである。色変換層１７２は、黄色発光蛍光体及び／または緑色発光蛍光体を含む。色変換層１３５は、赤色発光蛍光体を含む。側壁１０７に含まれる黄色及び／または緑色発光蛍光体は、ＺＯＮＥ１の青色ＬＥＤの発光スペクトル付近を中心とするがＺＯＮＥ２の紫外線ＬＥＤの発光スペクトルから離れている狭帯域吸収スペクトルを有するように選択される。このことにより、ＺＯＮＥ２のＬＥＤから放射された光は、出力ウィンドウ１０８に優先的に導かれ、赤色光に変換される。加えて、側壁に含まれる蛍光体は紫外光に対して非感受性であるため、側壁１０７を照射する紫外線ＬＥＤから放射される光はほとんど色変換されない。したがって、ＺＯＮＥ２のＬＥＤから放射される光で混合光１４０に寄与するのは、ほぼ完全に赤色光である。そのため、混合光１４０に寄与する赤色光の量は、ＺＯＮＥ２のＬＥＤに供給される電流の影響を受ける。ＺＯＮＥ１に配置された青色ＬＥＤから放射された光は、側壁１０７に優先的に導かれ、緑色及び／または黄色光に変換される。したがって、ＺＯＮＥ１のＬＥＤから放射される光で混合光１４０に寄与するのは、青色光と黄色及び／または緑色光の組み合わせである。そのため、混合光１４０に寄与する青色光と黄色及び／または緑色光の量は、ＺＯＮＥ１のＬＥＤに供給される電流の影響を受ける。
【００３６】
所望する調光特性を実現するためには、ＺＯＮＥ１及びＺＯＮＥ２のＬＥＤへ供給する電流を選択的にルーティングする。例えば、２９００Ｋにするときは、ＺＯＮＥ２のＬＥＤには電流を供給せず、かつＺＯＮＥ１のＬＥＤを最大電流レベルで駆動する。色温度を低下させるときは、ＺＯＮＥ１のＬＥＤに供給する電流を減少させ、かつＺＯＮＥ２のＬＥＤに供給する電流を増加させる。ＺＯＮＥ２のＬＥＤの数はＺＯＮＥ１のＬＥＤの数よりも少ないため、ＬＥＤベース照明モジュール１００の総相対光束は低下する。ＺＯＮＥ２のＬＥＤから放射される赤色光は混合光１４０に寄与するので、赤色光の混合光１４０に対する相対寄与率は増加する。１９００Ｋにするときは、ＺＯＮＥ１のＬＥＤに供給する電流を非常に低いレベルまたは０まで減少させて、ＺＯＮＥ２のＬＥＤから放射される光が混合光に対して優勢的に寄与するようにする。ＬＥＤベース照明モジュール１００の出力光束をさらに減少させるときは、ＺＯＮＥ１のＬＥＤに供給する電流はほとんどまたは全く変化させず、かつＺＯＮＥ２のＬＥＤに供給する電流を減少させる。この動作範囲（１９００Ｋ）では、混合光１４０は、ＺＯＮＥ２のＬＥＤから供給される光で占められる。このため、ＺＯＮＥ２のＬＥＤに供給する電流を減少させたときでも、色温度はほぼ一定（この例では１９００Ｋ）に保たれる。
【００３７】
図７は、図６に示したＬＥＤベース照明モジュール１００の上面図である。図７のＡ−Ａ線図が、図６の断面図である。図示のように、この実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００の形状は、図２及び図３に示した例示的な形態に示されているような円形である。この実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、別々のＬＥＤ群１０２を各々含む複数の環状領域（例えば、ＺＯＮＥ１及びＺＯＮＥ２）に分けられている。図示のように、ＺＯＮＥ１及びＺＯＮＥ２は、それらの側壁１０７に対する相対的な近さによって分けられ、画定される。図７及び図８に示したＬＥＤベース照明モジュール１００は形状が円形であるが、他の形状も考えられる。例えば、ＬＥＤベース照明モジュール１００の形状は多角形であってもよい。別の実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００の形状は、任意の他の閉じた形状（例えば、楕円形など）であり得る。同様に、ＬＥＤベース照明モジュール１００の任意の領域（ＺＯＮＥ）についても他の形状が考えられる。
【００３８】
図７に示すように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、２つの領域に分割されている。しかし、それよりも多い領域も考えられる。例えば、図８に示すように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は５つの領域（ＺＯＮＥ）に分けることもできる。ＺＯＮＥ１〜４によって、側壁１０７は複数の別個の色変換面にさらに分割される。このことにより、ＺＯＮＥ１のＬＥＤ１０２Ｉ及び１０２Ｊから放射された光は側壁１０７の色変換面２２１に優先的に導かれ、ＺＯＮＥ２のＬＥＤ１０２Ｂ及び１０２Ｅから放射された光は側壁１０７の色変換面２２０に優先的に導かれ、ＺＯＮＥ３のＬＥＤ１０２Ｆ及び１０２Ｇから放射された光は側壁１０７の色変換面２２３に優先的に導かれ、そして、ＺＯＮＥ４のＬＥＤ１０２Ａ及び１０２Ｈから放射された光は側壁１０７の色変換面２２２に優先的に導かれる。図８に示した５つの領域の形態は、例示的なものである。領域は、他の様々な数及び組み合わせが考えられる。
【００３９】
一実施形態では、ＺＯＮＥ１及び３に対応する色変換面２２１及び２２３はそれぞれ、高密度に配された黄色及び／または緑色発光蛍光体を含み、一方、ＺＯＮＥ２及び４に対応する色変換面２２０及び２２２はそれぞれ、低密度に配された黄色及び／または緑色発光蛍光体を含む。そのため、ＺＯＮＥ１及び３のＬＥＤから放射された青色光は、黄色光及び／または緑色光へほぼ完全に変換されるが、ＺＯＮＥ２及び４のＬＥＤから放射された青色光は、黄色光及び／または緑色光へ部分的にしか変換されない。したがって、ＺＯＮＥ１及び３のＬＥＤに供給する電流並びにＺＯＮＥ２及び４のＬＥＤに供給する電流を独立的に制御することによって、混合光１４０に寄与する青色光の量を調節することができる。より具体的には、混合光１４０に対する青色光の比較的大きい寄与を所望する場合は、ＺＯＮＥ２及び４のＬＥＤに供給する電流量を増加させ、かつＺＯＮＥ１及び３のＬＥＤに供給する電流量を最小限にする。逆に、青色光の比較的小さい寄与を所望する場合は、ＺＯＮＥ２及び４のＬＥＤにはわずかな電流しか供給せず、かつＺＯＮＥ１及び３のＬＥＤに供給する電流量を増加させる。このようにして、混合光１４０に対する青色光並びに黄色及び／または緑色光の相対的寄与率を、独立的に制御することができる。このことは、ＬＥＤベース照明モジュール１００で生成される光出力を、所望する調光特性に一致するように調節するのに有用である。上述した実施形態は、例示的なものである。所望の調光特性を得るための、別々の色変換面を優先的に照射する独立的に制御されるＬＥＤを含む領域の組み合わせは、他にも様々なのもが考えられる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００内での各ＬＥＤ１０２の位置は、混合光１４０の均一な光放射特性が実現されるように選択される。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２の位置は、ＬＥＤベース照明モジュール１００のＬＥＤ１０２の実装平面内の軸に関して対称であり得る（線対称）。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１０２の位置は、ＬＥＤ１０２の実装平面に対して垂直な軸に関して対称であり得る（軸対称）。或るＬＥＤ１０２から放射された光は、色変換キャビティ１６０の１若しくは複数の内面に優先的に導かれ、別のＬＥＤ１０２から放射された光は、別の１若しくは複数の内面に優先的に導かれる。ＬＥＤ１０２の側壁１０７に対する近さは、色変換キャビティ１６０からの効率的な光抽出、及び混合光１４０の均一な発光特性が向上するように選択され得る。そのような実施形態では、側壁１０７に最も近いＬＥＤ１０２から放射された光が、側壁１０７に優先的に導かれる。しかしながら、いくつかの実施形態では、側壁１０７との相互作用に起因する過剰な色変換を避けるために、側壁１０７の近くにあるＬＥＤから放射された光を出力ウィンドウ１０８に優先的に導くようにしてもよい。逆に、いくつかの別の実施形態では、側壁１０７との相互作用に起因するさらなる色変換が必要な場合は、側壁１０７から離れているＬＥＤから放射された光を側壁１０７に優先的に導くようにしてもよい。
【００４１】
図９は、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光の色を調節することができる別の実施形態を示す。別々のＬＥＤに供給する電流を選択的にルーティングすることによって、各色変換キャビティから放射される光束を決定することができる。このようにして、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光が目標色点と一致するように、互いに異なる色変換特性を有する各色変換キャビティの出力光束を調節することができる。
【００４２】
例えば、電源１８３は、電流信号２０９を電流ルータ１８２に提供する。電流ルータ１８２は、電流信号２０９のスイッチング周期に基づいて、ＬＥＤ１０２Ａに供給する電流１８６、ＬＥＤ１０２Ｂに供給する電流１８７及びＬＥＤ１０２Ｃに供給する電流１８８の間で、電流信号２０９を選択的にルーティングする。ＬＥＤ１０２Ａから放射された光は、色変換キャビティ１６０Ａに入り、色変換され、色変換光１６７として放射される。同様に、ＬＥＤ１０２Ｂ及び１０２Ｃから放射された光は、色変換キャビティ１６０Ｂ及び１６０Ｃにそれぞれ入り、色変換され、色変換光１６８及び１６９としてそれぞれ放射される。電流１８６、１８７及び１８８を調節することにより、色変換光１６７、１６８及び１６９の組み合わせが目標色点と一致するように、色変換光１６７、１６８及び１６９の各光束を調節することができる。同様に、追加的な色変換キャビティを用いて、ＬＥＤベース照明モジュール１００の出力光の色点を調節することができる。
【００４３】
ＬＥＤベース照明モジュール１００は、複数の色変換キャビティ１６０を含む。各色変換キャビティ（例えば、１６０Ａ、１６０Ｂ及び１６０Ｃ）は、各ＬＥＤ（例えば、１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０２Ｃ）から放射された光を、それらが色変換キャビティから出て互いに混合される前に、それぞれ色変換するように構成されている。各色変換キャビティの化学組成、各色変換キャビティに配置されたＬＥＤに供給する電流、あるいは各色変換キャビティの形状を変更することにより、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光の色を調節したり、出力光線の均一性を向上させたりすることができる。
【００４４】
図９に示すように、ＬＥＤ１０２Ａは、色変換キャビティ１６０Ａに対してのみ、光を直接的に放射する。同様に、ＬＥＤ１０２Ｂは、色変換キャビティ１６０Ｂに対してのみ、光を直接的に放射し、ＬＥＤ１０２Ｃは、色変換キャビティ１６０Ｃに対してのみ、光を直接的に放射する。各ＬＥＤは、反射性側壁によって、他のＬＥＤから隔てられている。例えば、図示のように、反射性側壁１６１により、ＬＥＤ１０２ＡはＬＥＤ１０２Ｂから隔てられている。
【００４５】
反射性側壁１６１は、例えば、ＬＥＤ１０２Ｂから放射された光を、色変換キャビティ１６０Ｂ内で、概ね出力ウィンドウ１０８に向けて上向きに導くことができるように、高反射性を有する。加えて、反射性側壁１６１は、追加的なヒートスプレッダとしての機能を果たすように、高伝熱性を有し得る。例えば、反射性側壁１６１は、高伝熱性材料、例えば高い反射性及び耐久性を有するように加工されたアルミニウムベース材料などから作製することができる。例えば、ドイツのアラノッド社（Alanod）製のＭｉｒｏ（登録商標）と呼ばれる材料を使用することができる。高反射性は、アルミニウムを研磨するか、または反射性側壁１６１の内面を１若しくは複数の反射コーティングで被覆することによって実現することができる。あるいは、反射性側壁１６１は、高反射性を有する薄い材料、例えば、３Ｍ社（米国）から販売されているＶｉｋｕｉｔｉ（登録商標）ＥＳＲ、東レ（日本）製のＬｕｍｉｒｒｏｒ（商標）Ｅ６０Ｌ、または古河電気工業（日本）製等の微結晶性ポリエチレンテレフタレート（ＭＣＰＥＴ）などから作製することもできる。別の例では、反射性側壁１６１は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料から作製することができる。いくつかの実施形態では、反射性側壁１６１は、Ｗ．Ｌ．ゴレ社（W.L. Gore；米国）またはベルクホフ社（Berghof；ドイツ）から販売されている厚さ１〜２ｍｍのＰＴＦＥ材料から作製することができる。さらに別の実施形態では、反射性側壁１６１は、例えば金属層または非金属層（ＥＳＲ、Ｅ６０Ｌ、またはＭＣＰＥＴ）などの薄い反射層を裏当て（裏側に配置）したＰＴＦＥ材料から作製することができる。また、反射性側壁１６１に、高拡散反射コーティングを適用することもできる。そのようなコーティングには、二酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子、酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）粒子、またはこれらの材料の組み合わせが含まれ得る。
【００４６】
ＬＥＤベース照明モジュール１００の一態様は、第１の波長変換材料１６２で被覆された内面領域を有する第１の色変換キャビティ（例えば、１６０Ａ）と、第２の波長変換材料１６４で被覆された内面領域を有する第２の色変換キャビティ（例えば、１６０Ｂ）とを含む。いくつかの実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、第３の波長変換材料１６５で被覆された内面領域を有する第３の色変換キャビティ（例えば、１６０Ｃ）を含む。いくつかの実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、追加的な別の波長変換材料を有する追加的な色変換キャビティを含み得る。いくつかの実施形態では、複数の色変換キャビティは、同一の波長変換材料で被覆された内面領域を有する。
【００４７】
図９に示すように、一実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００はまた、色変換キャビティ１６０の上方に配置された透光性層１３４を含む。いくつかの実施形態では、透光性層１３４は、波長変換材料１６３を含む色変換層１３５で被覆されている。一例では、波長変換材料１６２、１６４及び１６５は赤色放射蛍光体材料を含み、波長変換材料１６３は黄色放射蛍光体材料を含む。透光性層１３４は、各色変換キャビティから出力される光の混合を向上させる。
【００４８】
いくつかの例では、色変換キャビティ１６０及び色変換層１３５に含まれる各波長変換材料は、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される混合光１４０が目標色点に一致するように選択される。
【００４９】
いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０の上方に、第２の混合キャビティ１７０が設けられる。第２の混合キャビティ１７０は、閉鎖型のキャビティであり、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される混合光１４０の色が均一になるように、色変換キャビティ１６０から出射された光の混合を向上させる。図９に示すように、第２の混合キャビティ１７０は、色変換キャビティ１６０から出力される光を捉えるために色変換キャビティ１６０の周縁部に沿って設けられた反射性側壁１７１を含む。第２の混合キャビティ１７０は、反射性側壁１７１の上方に配置された出力ウィンドウ１０８を含む。色変換キャビティ１６０から放射された光は、第２の色変換キャビティ１７０の互いに対向する内面で反射された後、混合光１４０として出力ウィンドウ１０８から出ていく。
【００５０】
図９に示すように、ＬＥＤ１０２は、或る平面に配置されており、反射性側壁１６１は、ＬＥＤ１０２が配置された面に対して垂直に配向された平坦な面を有する。この平坦な垂直配向面は、光の色変換に効果的であり、かつ後方反射を最小限に抑えることができることが分かっている。しかしながら、他の面形状及び配向も考えられる。例えば、図１０は、ＬＥＤ１０２の配置面に対して斜角をなして配向された平坦面を含む反射性側壁１６１を示す。いくつかの例では、この構造は、色変換キャビティ１６０からの光抽出を向上させる。
【００５１】
図１１は、反射性側壁１６１の別の実施形態を示す。図示のように、反射性側壁１６１は、ＬＥＤ１０２の配置面に対して斜角をなして配向された平坦面を有するテーパ状部分を含む。前記テーパ状部分は、ＬＥＤ１０２の配置面に対して垂直に配向された平坦面と連続している。別の実施形態では、前記テーパ状部分は、垂直配向された平坦面と連続する曲面を有している。いくつかの例では、これらの実施形態は、ＬＥＤ１０２から放射された光を効率的に色変換し、かつ色変換キャビティ１６０からの光抽出を向上させる。また、図１１に示すように、波長変換材料（例えば、波長変換材料１６２、１６４、及び１６５）は、反射性側壁１６１の垂直配向された平坦面に配される。
【００５２】
上述したように、複数の色変換キャビティを含むＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光の色は、色変換キャビティに含まれる各波長変換材料を選択することにより、あるいは、色変換層１３５に含まれる波長変換材料を選択することにより、目標色点に一致するように調節することができる。別の実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される光は、別のピーク発光波長を有するＬＥＤ１０２を選択することにより調節することができる。例えば、ＬＥＤ１０２Ａは、４８０ｎｍのピーク発光波長を有するように選択され、ＬＥＤ１０２Ｂは、４６０ｎｍのピーク発光波長を有するように選択される。
【００５３】
図１２は、一実施形態における複数のＬＥＤストリング間で、電流を選択的にルーティングすることができる電流ルータ１８２を示す。図示した実施形態では、電流ルータ１８２は、例えば互いに並列に接続されたレジスタ１９３及びコンデンサ１９４を含み、ハイパス特性を有し、かつ出力ノード１９５及び入力ノード１９０間に接続されたフィルタ１９２と、例えば互いに並列に接続されたレジスタ１９６及びインダクタ１９７を含み、ローパス特性を有し、かつ出力ノード１９８及び入力ノード１９０間に接続されたフィルタ１９１とを含む。ＬＥＤストリング１１０はノード１９５に接続されており、ＬＥＤストリング１１１はノード１９８に接続されている。電流ルータ１８２が受け取った電流信号２０９は、該入力信号２０９に応答してローパスフィルタ１９１及びハイパスフィルタ１９２が示す相対的なインピーダンスに基づいて、ＬＥＤストリング１１０及びＬＥＤストリング１１１間で選択的にルーティングされる。例えば、スイッチング周期が長くなると、入力信号２０９の周期特性は、周波数が減少する。この周波数減少に応じて、ローパスフィルタ１９１のインピーダンスは、ハイパスフィルタ１９２のインピーダンスに対して相対的に減少する。その結果、入力された電流信号２０９の大部分は、ＬＥＤストリング１１０よりもＬＥＤストリング１１１を通じてルーティングされる。逆に、スイッチング周期が短くなると、入力信号２０９の周期特性は、周波数が増加する。この周波数増加に応じて、ローパスフィルタ１９１のインピーダンスは、ハイパスフィルタ１９２のインピーダンスに対して相対的に増加する。その結果、入力された電流信号２０９の大部分は、ＬＥＤストリング１１１よりもＬＥＤストリング１１０を通じてルーティングされる。このようにして、ＬＥＤベース照明モジュール１００から放射される混合光のＣＣＴを、入力信号２０９の周波数成分に基づいて、電流ルータ１８２によって調節することができる。
【００５４】
図示した実施形態では、電流ルータ１８２は、例えばＬＥＤ実装基板１０４上に直接的に実装される、比較的少ない基礎電子部品からなる受動的電子実装体である。いくつかの別の実施形態では、電流ルータ１８２は、ＬＥＤ実装基板１０４から離間して実装され得る。いくつかの実施形態では、電流ルータ１８２は、ＬＥＤベース照明モジュール１００の一部をなす別部品として実装され得る。いくつかの実施形態では、電流ルータ１８２は、電源１８３の一部として実装され得る。
【００５５】
図示した実施形態では、電流ルータ１８２は、理想的なハイパスフィルタ特性２２２を有するフィルタ１９２と、理想的なローパスフィルタ特性２２１を有するフィルタ１９１とを含む（両方とも図１３に示す）。別の実施形態では、電流ルータ１８２は、図１３に示した理想的なフィルタ特性により精度良く近似させる高次フィルタ（例えば、Butterworth、Chebyshevなど）を含み得る。いくつかの別の実施形態では、電流ルータ１８２は、単一の電源から２以上のＬＥＤストリングへ、電流を選択的にルーティングする。これらの実施形態では、各ＬＥＤストリングに接続された各フィルタは、互いに異なる周波数応答特性を示す。例えば、図１４に示すように、第１のＬＥＤストリングに接続された第１のフィルタは、ローパスフィルタ特性２２３を示し、第２のＬＥＤストリングに接続された第２のフィルタは、バンドパスフィルタ特性２２４を示し、第３のＬＥＤストリングに接続された第３のフィルタは、ハイパスフィルタ特性２２５を示す。フィルタの他の組み合わせも考えられる。例えば、別々のＬＥＤストリングに関する別々のフィルタの周波数応答特性を、混合光１４０の所望の色特性が実現されるように、互いに重複または分離させてもよい。
【００５６】
図１５は、電流ルータ１８２の別の実施形態を示す。図示した実施形態では、電流ルータ１８２は、スイッチング素子２０３と、スイッチング素子２０４と、周波数検出器２０１Ｆと、マイクロコントローラ２０２とを含む。スイッチング素子２０３（例えば、バイポーラトランジスタ）はＬＥＤストリング１１０に接続されており、スイッチング素子２０４はＬＥＤストリング１１１に接続されている。両スイッチング素子２０３及び２０４は、ノード２０５を介して電源１８３に接続されている。周波数検出器２０１Ｆは、所定の時間周期で電流信号２０９のスイッチング周期を検出し、検出されたスイッチング周期を、導線２１４を通じてマイクロコントローラ２０２へ通信する。例えば、周波数検出器２０１Ｆは、立ち上がりエッジでスタートし、次の立ち上がりエッジでリセットされるカウンタを含む。カウント数は、導線２１４を通じて、マイクロコントローラ２０２へ通信される。
【００５７】
マイクロコントローラ２０２は、スイッチング周期に基づいて、制御信号２１２及び制御信号２１３を生成する。制御信号２１２は、導線２１５を通じて、スイッチング素子２０３へ通信される。スイッチング素子２０３は、制御信号２１２の値に基づいて、実質的に導電状態（例えば、閉状態）にされるか、または実質的に非導電状態（例えば、開状態）にされる。同様に、制御信号２１３は、導線２１６を通じてスイッチング素子２０４へ通信される。スイッチング素子２０４は、制御信号２１２の値に基づいて、実質的に導電状態（例えば、閉状態）にされるか、または実質的に非導電状態（例えば、開状態）にされる。このようにして、マイクロコントローラ２０２は、電流信号２０９のスイッチング周波数に基づいて、ＬＥＤストリング１１００及び１１１を通る電流の流れを制御する。
【００５８】
一実施形態では、マイクロコントローラ２０２は、ＬＥＤストリング１１０及び１１１を通る電流の流れを、ＰＷＭモードで制御する。一例では、マイクロコントローラ２０２は、クロックサイクル毎に、制御信号２１２及び２１３をリフレッシュする。平均電流は、各ＬＥＤストリングに関するデューティ比を参照テーブルに従って調節することにより制御される。図１６は、電流信号２０９のスイッチング周波数の関数として、各ＬＥＤストリングに関するデューティ比を求める際に使用することができる参照テーブル３００の例である。図示のように、周波数検出器２０１Ｆにより電流信号２０９のスイッチング周波数が５．１ｋＨｚであると検出された場合、マイクロコントローラ２０２は、参照テーブル３００に基づいて、ＬＥＤストリング１１０に関するデューティ比を８０％にするべきであり、かつＬＥＤストリング１１１に関するデューティ比を５０％にするべきであると決定する。それに応じて、図１７に示すように、マイクロコントローラ２０２は、制御信号２１３をスイッチング素子２０４へ通信する。制御信号２１３は、スイッチング周期ＴＳにおいて、５回の連続するクロックサイクルＴＯ１の間は「オン」にし、その後の５回の連続するクロックサイクルの間は「オフ」にする制御信号を通信する。したがって、ＬＥＤストリング１１１への電流は、５０％のデューティ比で供給される。同様に、図１８に示すように、マイクロコントローラ２０２は、制御信号２１２をスイッチング素子２０３へ通信する。図１８に示すように、制御信号２１２は、スイッチング周期ＴＳにおいて、８回の連続するクロックサイクルＴＯ２の間は「オン」にし、その後の２回の連続するクロックサイクルの間は「オフ」にする制御信号を通信する。したがって、ＬＥＤストリング１１０への電流は、８０％のデューティ比で供給される。図１７及び１８に示した制御信号２１３及び２１２は、一例である。他のスキームも考えられる。例えば、５０％のデューティ比を実現するために、制御信号２１３は、オン・オフをクロックサイクル毎に切り替えてもよい。
【００５９】
いくつかの実施形態では、マイクロコントローラ２０２をコンパレータ（比較器）に置き換えることもできる。これらの実施形態では、コンパレータは、周波数検出器２０１Ｆによって測定されたカウント数が閾値を超えるかどうかを判定する。ある場合では、制御信号２１２及び２１３によって、スイッチング素子２０３は実質的に導電状態にされ、かつスイッチング素子２０４は実質的に非導電状態にされる。別の場合では、制御信号２１２及び２１３の値は逆であり、スイッチング素子２０３は実質的に非導電状態にされ、スイッチング素子２０４は実質的に導電状態にされる。
【００６０】
図示した実施形態では、電流ルータ１８２は、電流ループの供給側における、電源１８３とＬＥＤストリング１１０及び１１１との間に配置されている。しかしながら、電流ルータ１８２は、電流ループの戻り側における、電源１８３とＬＥＤストリング１１０及び１１１との間に配置してもよい。
【００６１】
図１９は、電流ルータ１８２の別の実施形態を示す。図示した実施形態では、電流ルータ１８２は、スイッチング素子２０３と、スイッチング素子２０４と、デューティ比検出器２０１Ｄと、マイクロコントローラ２０２とを含む。スイッチング素子２０３（例えば、バイポーラトランジスタ）はＬＥＤストリング１１０に接続されており、スイッチング素子２０４はＬＥＤストリング１１１に接続されている。両スイッチング素子２０３及び２０４は、ノード２０５を介して電源１８３に接続されている。デューティ比検出器２０１Ｄは、所定の時間周期で電流信号２０９のデューティ比を検出し、検出されたデューティ比を、導線２１４を通じてマイクロコントローラ２０２へ通信する。例えば、デューティ比検出器２０１Ｄは、立ち上がりエッジでスタートし、次の立ち上がりエッジでリセットされるカウンタを含む。カウント数は、導線２１４を通じて、マイクロコントローラ２０２へ通信される。
【００６２】
マイクロコントローラ２０２は、電流信号２０９のデューティ比に基づいて、制御信号２１２及び制御信号２１３を生成する。制御信号２１２は、導線２１５を通じてスイッチング素子２０３へ通信される。スイッチング素子２０３は、制御信号２１２の値に基づいて、実質的に導電状態（例えば、閉状態）にされるか、または実質的に非導電状態（例えば、開状態）にされる。同様に、制御信号２１３は、導線２１６を通じてスイッチング素子２０４へ通信される。スイッチング素子２０４は、制御信号２１２の値に基づいて、実質的に導電状態（例えば、閉状態）にされるか、または実質的に非導電状態（例えば、開状態）にされる。このようにして、マイクロコントローラ２０２は、電流信号２０９の負荷周期に基づいて、ＬＥＤストリング１１００及び１１１を通る電流の流れを制御する。
【００６３】
図２０は、電流ルータ１８２の別の実施形態を示す。図示した実施形態では、電流ルータ１８２は、スイッチング素子２０３と、スイッチング素子２０４と、振幅検出器２０１Ａと、マイクロコントローラ２０２とを含む。スイッチング素子２０３（例えば、バイポーラトランジスタ）はＬＥＤストリング１１０に接続されており、スイッチング素子２０４はＬＥＤストリング１１１に接続されている。両スイッチング素子２０３及び２０４は、ノード２０５を介して電源１８３に接続されている。振幅検出器２０１Ａは、所定の時間周期で電流信号２０９の振幅を検出し、検出された振幅を、導線２１４を通じてマイクロコントローラ２０２通信する。例えば、振幅検出器２０１Ａは、立ち上がりエッジでスタートし、次の立ち上がりエッジでリセットされるピーク検出器を含む。ピーク検出器は、導線２１４を通じて、マイクロコントローラ２０２と通信する。別の例では、振幅検出器２０１Ａは、周期的に電流値を測定し、測定された電流値をマイクロコントローラ２０２へ通信する電流センサである。
【００６４】
マイクロコントローラ２０２は、電流信号２０９の振幅に基づいて、制御信号２１２及び制御信号２１３を生成する。制御信号２１２は、導線２１５を通じてスイッチング素子２０３へ通信される。スイッチング素子２０３は、制御信号２１２の値に基づいて、実質的に導電状態（例えば、閉状態）にされるか、または実質的に非導電状態（例えば、開状態）にされる。同様に、制御信号２１３は、導線２１６を通じてスイッチング素子２０４へ通信される。スイッチング素子２０４は、制御信号２１２の値に基づいて、実質的に導電状態（例えば、閉状態）にされるか、または実質的に非導電状態（例えば、開状態）にされる。このようにして、マイクロコントローラ２０２は、電流信号２０９の振幅に基づいて、ＬＥＤストリング１１００及び１１１を通る電流の流れを制御する。
【００６５】
別の実施形態では、各色変換キャビティ１６０は、空気よりも著しく大きい屈折率を有する透明媒質２１０（例えば、シリコーン）を含む。いくつかの実施形態では、色変換キャビティは、透明媒体２１０によって満たされる。いくつかの例では透明媒体２１０の屈折率は、パッケージ化されたＬＥＤ１０２の一部をなす封入材料の屈折率と一致する。図示した実施形態では、透明媒体２１０は、各色変換キャビティの一部を満たすが、ＬＥＤ１０２から物理的に離間されている。このことは、色変換キャビティからの光抽出を向上させる上で望ましい。図示のように、色変換層２０６は、透光性層１３４上に配置されている。いくつかの実施形態では、色変換層２０６は、各々が別々の波長変換材料を有する複数の部分を含む。図では、透光性層１３４が色変換層２０６とＬＥＤ１０２との間に位置するように、色変換層２０６は透光性層１３４の表面に配置されているが、いくつかの実施形態では、色変換層２０６が透光性層１３４とＬＥＤ１０２との間に位置するように、色変換層２０６は透光性層１３４の表面に配置することもできる。それに加えてまたはその代わりに、波長変換材料を、透明媒体中に埋め込んでもよい。
【００６６】
いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０の構成要素は、ＰＴＦＥ材料から作製されるか、またはＰＴＦＥ材料を含み得る。いくつかの例では、前記構成要素は、研磨された金属層などの反射層によって裏当て（裏側に配置）されたＰＴＦＥ層を含み得る。ＰＴＦＥ材料は、焼結されたＰＴＦＥ粒子から作製され得る。いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０の内面の一部をＰＴＦＥ材料から作製してもよい。いくつかの実施形態では、ＰＴＦＥ材料を波長変換材料で被覆してもよい。別の実施形態では、ＰＴＦＥ材料に波長変換材料を混合してもよい。
【００６７】
別の実施形態では、色変換キャビティ１６０の構成要素は、反射性セラミック材料、例えば、セラフレックス・インターナショナル社（CerFlex International；オランダ）製のセラミック材料から作製されるか、または該反射性セラミック材料を含み得る。いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０の内面の一部をセラミック材料から作製してもよい。いくつかの実施形態では、前記セラミック材料を波長変換材料で被覆してもよい。
【００６８】
別の実施形態では、変換キャビティ１６０の構成要素は、反射性金属材料、例えばアルミニウムまたはアラノッド社（ドイツ）製のＭｉｒｏ（登録商標）から作製されるか、または該反射性金属材料を含み得る。いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０の内面の一部を反射性金属材料から作製してもよい。いくつかの実施形態では、前記反射性金属材料を波長変換材料で被覆してもよい。
【００６９】
別の実施形態では、変換キャビティ１６０の構成要素は、反射性プラスチック材料、例えば３Ｍ社（米国）製のビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ（登録商標））ＥＳＲ、東レ（日本）製のルミラー（登録商標）Ｅ６０Ｌ、または古河電気工業株式会社（日本）製などの微結晶ポリエチレンテレフタラート（ＭＣＰＥＴ）から作製されるか、または該反射性プラスチック材料を含み得る。いくつかの実施形態では、色変換キャビティ１６０の内面の一部を反射性プラスチック材料から作製してもよい。いくつかの実施形態では、前記反射性プラスチック材料を波長変換材料で被覆してもよい。
【００７０】
ＬＥＤ１０２から非固形物質中へ光が放射されるように、キャビティ１６０に非固形物質、例えば空気や不活性ガスなどを充填してもよい。一例として、キャビティを密閉し、キャビティにアルゴンガスを充填してもよい。アルゴンガスの代わりに窒素を用いてもよい。別の実施形態では、キャビティ１６０に固形封入材料を充填してもよい。一例として、キャビティにシリコーンを充填してもよい。
【００７１】
以上、説明目的のためにいくつかの特定の実施形態を説明したが、本明細書の教示内容は一般的な適用性を有しており、上述した特定の実施形態に限定されるものではない。例えば、色変換キャビティ１６０の任意の構成要素に、蛍光体をパターン形成してもよい。パターン及び蛍光体組成は、両方とも様々であり得る。一実施形態では、本発明の照明デバイスは、光混合キャビティ１６０の互いに異なる領域に配された互いに異なる種類の蛍光体を含み得る。例えば、赤色発光蛍光体を側壁挿入体１０７及び底部リフレクタ挿入体１０６の一方または両方に配し、黄色発光蛍光体及び緑色発光蛍光体を出力ウィンドウ１０８の上面または下面に配するかまたは出力ウィンドウ１０８中に埋め込んでもよい。一実施形態では、側壁挿入体１０７の互いに異なる領域に、互いに異なる種類の蛍光体、例えば赤色発光蛍光体及び緑色発光蛍光体を配してもよい。例えば、或る種類の蛍光体を側壁挿入体１０７の第１の領域に縞、スポットまたは他の模様でパターン形成し、別の種類の蛍光体を側壁挿入体１０７の第２の領域に配してもよい。所望であれば、追加的な蛍光体を用い、それをキャビティ１６０の別の領域に配してもよい。加えて、所望であれば、１種類の波長変換材料だけを用い、それをキャビティ１６０内に、例えば側壁にパターン形成してもよい。別の例では、実装基板保持リング１０３を使用せずに、キャビティ本体部１０５を使用して、実装基板１０４を取付台１０１に直接的に固定するように構成してもよい。他の例では、取付台１０１及びヒートシンク１２０は、１つの部品であってもよい。別の例では、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、図１〜図３に、照明装置１５０の一部として示されている。図３に示すように、ＬＥＤベース照明モジュール１００は、交換用ランプまたはレトロフィットランプの一部であり得る。しかし、別の実施形態では、ＬＥＤベース照明モジュール１００を交換用ランプまたはレトロフィットランプとして形成し、交換用ランプまたはレトロフィットランプと見なすこともできる。別の実施形態では、電流ルータ１８２は、電流源１８３から電流を受け取るだけでなく、１またはそれ以上の光束コマンド入力信号２１０及び色コマンド入力信号２１１を直接的に受け取ることができる。その後、電流ルータ１８２は、直接的に受け取った光束コマンド入力信号２１０及び色コマンド入力信号２１１に基づいて、ＬＥＤストリング１１０及び１１１間で電流を選択的にルーティングする。したがって、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱しない限り、様々な変更、修正、及び上記の実施形態に記載された様々な要素の組み合わせを実施することができる。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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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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【国際調査報告】
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