(57)【要約】【課題】第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤ、第３のＬＥＤ、及び制御回路を備える照明モジュールを提供すること。【解決手段】照明モジュールは、複数のＬＥＤと制御回路を含み、そこでは、ＬＥＤの各々は、独自の色でビームを発生し、ＬＥＤ（複数）に電気的に接続された制御回路は、ビームを混合して特定の色で光を視覚的に生成するために、ＬＥＤ間で周期的にスイッチングして、あるスイッチング速度及びあるスイッチング順序で照明する。照明システムは、複数の上記照明モジュールと、これらの照明モジュールに電気的に接続された制御回路を含む。制御回路は、照明モジュール間で周期的にスイッチングして、あるスイッチング速度及びあるスイッチング順序で照明する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明モジュールであって、
第１の色に第１のビームを発生する第１のＬＥＤと、
第２の色に第２のビームを発生する第２のＬＥＤと、
第３の色に第３のビームを発生する第３のＬＥＤと、
第１のビーム、第２のビーム、及び第３のビームを混合して、視覚的に特定の色に光を生成するために、第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤ、及び第３のＬＥＤ間で周期的にスイッチングして、あるスイッチング速度及びあるスイッチング順序で照明するために、第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤ、及び第３のＬＥＤへ電気的に接続された制御回路と、を備える照明モジュール。
【請求項２】
前記スイッチング速度は、１秒の１／１２０よりも遅くない、請求項１に記載の照明モジュール。
【請求項３】
スイッチング順序は、
（１）第１のＬＥＤで照明すること、
（２）第２のＬＥＤで照明すること、
（３）第３のＬＥＤで照明すること、
（４）第１、第２、及び第３のＬＥＤで同時に照明すること、である、請求項１に記載の照明モジュール。
【請求項４】
第１の色が赤色であり、第２の色が緑色であり、第３の色が青色である、請求項１に記載の照明モジュール。
【請求項５】
前記特定の色は、白色である、請求項４に記載の照明モジュール。
【請求項６】
第４の色に第４のビームを発生するための第４のＬＥＤを更に備え、第１のビーム、第２のビーム、第３のビーム、及び第４のビームが混合されて視覚的に光を生成する、請求項４に記載の照明モジュール。
【請求項７】
第４の色は、黄色である、請求項６に記載の照明モジュール。
【請求項８】
スイッチング順序は、
（１）第１のＬＥＤで照明すること、
（２）第２のＬＥＤで照明すること、
（３）第３のＬＥＤで照明すること、
（４）第４のＬＥＤで照明すること、
（５）第１、第２、第３、及び第４のＬＥＤで同時に照明すること、である請求項６に記載の照明モジュール。
【請求項９】
前記特定の色は、白色である、請求項７に記載の照明モジュール。
【請求項１０】
光を案内するための光案内素子を更に備え、光案内素子は、第１の側を備え、第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤ、及び第３のＬＥＤは、その第１の側に配される、請求項１に記載の照明モジュール。
【請求項１１】
回折要素と反射要素を更に備え、光案内素子は、第２の側を更に備え、回折要素は、第２の側に配され、且つ反射要素は、光案内素子に対向する、回折要素の他の側に配される、請求項１０に記載の照明モジュール。
【請求項１２】
光案内素子は、奇形を有する第２の側を更に備える、請求項１０に記載の照明モジュール。
【請求項１３】
プリズムアレイを更に備え、光案内素子は、第３の側を更に備え、プリズムアレイは、第３の側に配される、請求項１０に記載の照明モジュール。
【請求項１４】
照明システムであって、
複数の照明モジュールを備え、複数の照明モジュールの各々が、
第１の色に第１のビームを発生する第１のＬＥＤと、
第２の色に第２のビームを発生する第２のＬＥＤと、
第３の色に第３のビームを発生する第３のＬＥＤと、を備え、
第１のビーム、第２のビーム、及び第３のビームが視覚的に特定の色に混合され、
複数の照明モジュール間で周期的にスイッチングしてあるスイッチング速度及びあるスイッチング順序で照明するために、複数の照明モジュールに電気的に接続された制御回路を備える、照明システム。
【請求項１５】
前記スイッチング速度は、１秒の１／１２０よりも遅くない、請求項１４に記載の照明システム。
【請求項１６】
第１の色が赤色であり、第２の色が緑色であり、第３の色が青色である、請求項１４に記載の照明システム。
【請求項１７】
前記特定の色は、白色である、請求項１６に記載の照明システム。
【請求項１８】
複数の照明モジュールの各々は、第４の色に第４のビームを発生するための第４のＬＥＤを更に備え、第１のビーム、第２のビーム、第３のビーム、及び第４のビームが混合されて視覚的に光を生成する、請求項１６に記載の照明システム。
【請求項１９】
第４の色は、黄色である、請求項１８に記載の照明システム。
【請求項２０】
前記特定の色は、白色である、請求項１９に記載の照明システム。
【請求項２１】
照明モジュールの各々は、光を案内するための光案内素子を更に備え、光案内素子は、第１の側を更に備え、第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤ及び第３のＬＥＤは第１の側に配される、請求項１４に記載の照明システム。
【請求項２２】
照明モジュールの各々は、回折要素と反射要素を更に備え、光案内素子は、第２の側を更に備え、回折要素は、第２の側に配され、且つ反射要素は、光案内素子に対向する、回折要素の他の側に配される、請求項２１に記載の照明システム。
【請求項２３】
光案内素子は、奇形を有する第２の側を更に備える、請求項２１に記載の照明システム。
【請求項２４】
照明モジュールの各々は、プリズムアレイを更に備え、光案内素子は、第３の側を更に備え、プリズムアレイは、第３の側に配される、請求項２１に記載の照明システム。
【請求項２５】
照明システムは、ＬＣＤである、請求項１４に記載の照明システム。
【請求項２６】
照明システムは、プロジェクタである、請求項１４に記載の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明システム及びその照明モジュールに関し、具体的には、ＬＥＤ（複数）を使用する照明システム及びその照明モジュールに関する。
尚、本願出願は、２００５年８月９日に出願された台湾特許出願０９４１２６９９９号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術の多くのＬＣＤは、光スポットを発生してディスプレイ用の画像を形成するために非常に多くの照明ユニットを使用する。全ての照明ユニットは、特定の色のビームを発するように構成されたＬＥＤを含む。
【０００３】
米国特許第６，５３６，９１４号は、ＬＣＤに使用される照明システムを開示している。この照明システムは、発光ウインドを有する発光パネルと、光を発光パネルに結合するための少なくとも一つのエッジ表面と、を含む。照明システムは、光源を提供するためにエッジ表面の隣に配される光混合室を更に備える。光源は、異なる発光波長を有する複数のクラスターのＬＥＤ、例えば、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、或いはアンバーＬＥＤ、を含み、それによって、均一な光分布が提供される。
【０００４】
この照明システムは、従来のＣＲＴモニターよりも電力を大幅に節約出来るが、ＬＥＤ（複数）の各クラスターは、ＬＣＤの電源が入れられると、照明し続ける。従って、特に、照明システムが、中型或いは大型サイズのＬＣＤに適用される場合、依然として大量の電力が消費される。更に、ＬＥＤ（複数）の継続した照明は、ＬＣＤのオーバーヒートを引き起こし、従って、その寿命に影響を及ぼす。それ故に、低電力消費の照明モジュールが工業分野では非常に必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤ、第３のＬＥＤ、及び制御回路を備える照明モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１のＬＥＤは、第１の色で第１のビームを発生するように構成され、第２のＬＥＤは、第２の色で第２のビームを発生するように構成され、第３のＬＥＤは、第３の色で第３のビームを発生するように構成される。第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤ、及び第３のＬＥＤに電気的に接続される制御回路は、第１のビーム、第２のビーム、及び第３のビームを混合して特定の色で光を視覚的に生成するために、第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤ、及び第３のＬＥＤ間で周期的にスイッチングして、あるスイッチング速度及びスイッチング順序で照明するように構成される。このような照明モジュールは、電力節約、低加熱、及び照明の高効率の利点を有する。
【０００７】
スイッチング順序は、（１）第１のＬＥＤで照明すること、（２）第２のＬＥＤで照明すること、（３）第３のＬＥＤで照明すること、（４）第１、第２、及び第３のＬＥＤで同時に照明すること、である。
【０００８】
照明モジュールは、第４のビームを第４の色で発生するための第４のＬＥＤを更に備える。第１のビーム、第２のビーム、第３のビーム、及び第４のビームは、混合されて特定の色で光を視覚的に生成する。スイッチング順序は、（１）第１のＬＥＤで照明すること、（２）第２のＬＥＤで照明すること、（３）第３のＬＥＤで照明すること、（４）第４のＬＥＤで照明すること、（５）第１、第２、第３、及び第４のＬＥＤで同時に照明すること、であってもよい。
【０００９】
本発明の他の目的は、複数の照明モジュールと制御回路を備える照明システムを提供することである。複数の照明モジュールの各々は、第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤ、及び第３のＬＥＤを備える。第１のＬＥＤは、第１の色で第１のビームを発生するように構成され、第２のＬＥＤは、第２の色で第２のビームを発生するように構成され、第３のＬＥＤは、第３の色で第３のビームを発生するように構成され、そこでは、第１のビーム、第２のビーム、及び第３のビームが混合されて特定の色で光を視覚的に生成する。制御回路は、前述の複数の照明モジュールに電気的に接続されると共に、複数の照明モジュール間で周期的にスイッチングして、あるスイッチング速度及びスイッチング順序で照明し、それによって、照明システムの照明が一つの大きな光源の照明であるかのように見える。このような照明システムは、電力の節約、低加熱、及び均一な大型照明の利点を有する。
【００１０】
本発明の詳細な技術及び好適な実施の形態は、当業者が請求項の発明の特徴を十分に評価するために、添付の図面と共に以下のパラグラフで記述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の１つの実施の形態は、図１に示されるように、ＬＣＤのバックライトモジュールに適合される照明モジュール１である。バックライトモジュールは、複数の照明モジュール１よりなるアレイを含む。照明モジュール１の各々は、光スポット、即ち、点灯ピクセルを発生する。これらの点灯ピクセルは、画像を形成する。
【００１２】
照明モジュール１は、第１の色で第１のビーム１００を発生する第１のＬＥＤ１０１と、第２の色で第２のビーム１０２を発生する第２のＬＥＤ１０３と、第３の色で第３のビーム１０４を発生する第１のＬＥＤ１０５と、制御回路１０７と、を備える。第１のＬＥＤ１０１、第２のＬＥＤ１０３、及び第３のＬＥＤ１０５に電気的に接続された制御回路１０７は、第１のＬＥＤ１０１、第２のＬＥＤ１０３、及び第３のＬＥＤ１０５間で周期的にスイッチングして、あるスイッチング速度及びあるスイッチング順序で照明する。
【００１３】
照明モジュール１は、光案内素子１０９を更に備える。第１のビーム１００、第２のビーム１０２、及び第３のビーム１０４は、光案内素子１０９で視覚的に特定の色の光１０６に混合される。光案内素子１０９は、第１の側１１１、第２の側１１３、第３の側１１５、及び第４の側１１７を備える。第１のＬＥＤ１０１、第２のＬＥＤ１０３、及び第３のＬＥＤ１０５は、第１の側１１１に配される。第２の側１１３と第３の側１１５は、第１のビーム１００、第２のビーム１０２、及び第３のビーム１０４を反射する、即ち、光１０６を反射するためのミラーである。照明モジュール１の第４の側１１７は、光出口である。第２の側１１３と第３の側１１５によって反射された光１０６は、第４の側１１７から出て前述の光スポットを形成する。
【００１４】
この実施の形態において、第１の色は赤色であり、第２の色は緑色であり、第３の色は青色である。制御回路１０７によって制御されるスイッチング順序は、（１）第１のＬＥＤ１０１で照明すること、（２）第２のＬＥＤ１０３で照明すること、（３）第３のＬＥＤ１０５で照明すること、（４）第１のＬＥＤ１０１、第２のＬＥＤ１０３、及び第３のＬＥＤ１０５で同時に照明すること、である。各ＬＥＤは、常に照明しているのではないので、電力が節約される。例えば、一スイッチング期間中、ＬＥＤ（複数）をスイッチングせずに照明するバックライドモジュールとは対照的に、実施の形態では、約５０％電力が節約される。更に、照明モジュール１は、高温では効率が低下する半導体材料で出来ているので、ＬＥＤ（複数）の各々をスイッチングして照明することは、比較的に低い温度を維持出来、従って、半導体材料の高効率を維持出来る。従って、本実施の形態では、電力を節約するのみならず、照明の低加熱及び高効率の利点を有する。
【００１５】
照明モジュール１によって白色の光１０６の発生が必要とされる場合、第１のＬＥＤ１０１、第２のＬＥＤ１０３、及び第３のＬＥＤ１０５は、夫々、適切な彩度を有する第１のビーム１００、第２のビーム１０２、及び第３のビーム１０４を発生し、それによって、これらのビームが混合されて視覚的に白色の光となる。しかしながら、スイッチング速度が遅すぎると、即ち、人間の目が区別出来る最も速い速度よりも速くない場合、前述のスイッチング順序中に光の肉眼で見える色は、（１）赤色、（２）緑色、（３）青色、及び（４）白色であるが、常に白色ではない。従って、スイッチング速度は、人間の目が区別出来る最も速い速度よりも速くなければならない。より具体的には、１秒の１／１２０よりも遅くないことが好ましい。換言すれば、スイッチング速度が、１秒の１／１２０よりも遅くない場合、人間の目は、スイッチング期間中連続的に白色の光１０６を見ることができるだろう。
【００１６】
一般的に言えば、赤色ビーム、緑色ビーム、及び青色ビームは、混合されて視覚的に任意の色の光にすることが出来る。しかしながら、現在の技術では、緑色ＬＥＤや青色ＬＥＤの輝度は、赤色ＬＥＤの輝度よりも高い。このような輝度の差は、混合された光の色のずれとなる。赤色ＬＥＤの不十分な輝度を補うために、本発明の他の実施の形態が図２に示されている。照明モジュール１とは対照的に、照明モジュール２（制御回路１０７は示されていない）は、第４の色で第４のビーム２００を発生する第４のＬＥＤ２０１を更に備えている。第１のビーム１００、第２のビーム１０２、第３のビーム１０４、及び第４のビーム２００は、視覚的に混合されて、特定の色の光１０２となる。第４の色は、第１のＬＥＤ１０１の不十分な輝度を補うための黄色である。
【００１７】
本実施の形態では、ＬＥＤのスイッチング順序は、（１）第１のＬＥＤ１０１で照明すること、（２）第２のＬＥＤ１０３で照明すること、（３）第３のＬＥＤ１０５で照明すること、（４）第４のＬＥＤ２０１で照明すること、（５）第１のＬＥＤ１０１、第２のＬＥＤ１０３、第３のＬＥＤ１０５、及び第４のＬＥＤ２０１で同時に照明すること、である。同様に、各ＬＥＤは、常に照明しているのではないので、電力が節約される。例えば、一スイッチング期間中、ＬＥＤ（複数）をスイッチングせずに照明するバックライドモジュールとは対照的に、実施の形態では、約６０％電力が節約される。更に、本実施の形態は、上述のように、低加熱の利点も有する。
【００１８】
上述の実施の形態の光出口は、共に光案内素子１０９の第４の側１１７に配されているが、本発明の照明モジュールは、実際の必要性に基づいて光出口の位置を変えても良い。図３は、照明モジュールでもある、本発明の他の実施の形態を示す。照明モジュール３は、第１のＬＥＤ１０１、第２のＬＥＤ１０３、第３のＬＥＤ１０５、第４のＬＥＤ２０１、及び制御回路（図示せず）を備える。上述のように、ＬＥＤ１０１、１０３、１０５、及び２０１は、夫々、第１の色で第１のビーム１００、第２の色で第２のビーム１０２、第３の色で第３のビーム１０４、及び第４の色で第４のビーム２００を発生するように構成される。また、これらのビームは、混合されて特定の色で光３００を生成する。
【００１９】
また、照明モジュール３は、第１の側３０３、第２の側３０５、第３の側３０７、及び第４の側３０９を備える、光案内素子３０１を備え、そこでは、ＬＥＤ１０１、１０３，１０５、及び２０１は、第１の側３０３に配される。照明モジュール１と２の光案内素子１０９とは異なっているのは、光モジュール３の光出口が第３の側３０７に配されていることである。従って、光案内素子３０１の光３００は、発光のために第３の側３０７へ案内される。
【００２０】
光３００を案内して第３の側３０７から発光するために、エッチング、スクライブ、サンドブラストによって造られる、光案内素子の第２の側３０５に奇形（図示せず）がある。奇形は、第２の側３０５に発光するビーム１００、１０２、１０４、及び２００を光案内素子３０１の第３の側３０７へ反射する。
【００２１】
奇形を使用すること以外に、照明モジュール３は、図４に示されるように、光案内素子３０１の第２の側３０５に配される回折要素４０１を備える。回折要素４０１は、第１のビーム１００、第２のビーム１０２、第３のビーム１０４、及び第４のビーム２００を第３の側３０７へ反射する。
【００２２】
回折要素４０１の材質に起因して、回折要素４０１は、ビーム１００、１０２、１０４、及び２００を第３の側３０７へ完全には反射出来ない。このことは、ビーム１００、１０２、１０４、及び２００の一部が、回折要素４０１を通過することを意味している。反射効率を増加するために、照明モジュール３は、回折要素４０１の、光案内素子３０１とは反対側の他の側に配される反射要素４０３を更に備える、即ち、反射要素４０３は、回折要素４０１の下に配置される。反射要素４０３は、回折要素４０１を介して屈折したビーム１００、１０２、１０４、及び２００の一部を反射して光案内素子３０１の第３の側３０７に返す。回折要素４０１は、グレーチングでも良いし回折機能を有する他の要素から作られてもよい。
【００２３】
プリズムアレイ５０１は、光３００の出現の角度を制御するために、図５に示されているように、照明モジュール３の第３の側３０７に配置されることも出来る。
【００２４】
上述の実施の形態の光出口は、単純に一つの側、第３の側或いは第４の側にあるが、本発明は、光出口の数を制限しない。例えば、光出口は、一つの照明モジュールに二つの光出口があるように、第３の側並びに第４の側に配置されることが出来る。従って、本発明は、実際の使用でのニーズに適合するように異なる側に複数の光出口がある利点を有する。
【００２５】
また、本発明は、照明システム、複数の照明モジュールよりなるアレイを備えるバックライトモジュールを有するＬＣＤを提供する。照明モジュールの各々は、点灯ピクセルを発生する。これらの点灯ピクセルは、画像を示すアレイを形成する。本発明の一実施の形態が図６に示されている。説明を簡単にするために、二つのモジュール６０１と６０３のみが示されている。照明モジュール６０１と６０３は、夫々、第１の色で第１のビーム６００を発生するための第１のＬＥＤ６０５、第２の色で第２のビーム６０２を発生するための第２のＬＥＤ６０７、及び第３の色で第３のビーム６０４を発生するための第３のＬＥＤ６０９を備える。第１のビーム６００、第２のビーム６０２、及び第３のビーム６０４は、混合されて特定の色の光６０６となる。本実施の形態は、照明モジュール６０１と６０３に電気的に接続され、照明モジュール６０１と６０３との間で周期的スイッチングして、電力節約及び低加熱に応じるスイッチング速度とスイッチング順序で照明するように構成された制御回路６１１を更に備える。照明モジュール６０１と６０３は、図１乃至図５に示されるものでよい。
【００２６】
スイッチング速度が遅すぎると、即ち、人間の目が区別できる最も速い速度よりも速くない場合、照明モジュールがスイッチング周期で逐次発光しているが、それらの照明モジュールによって発生される複数の点光源によって形成される一つの線光源や一つの面光源ではないことを人間の目は見分ける。従って、スイッチング速度は、人間の目が区別できる最も速い速度よりも速くなければならない。スイッチング速度が１秒の１／１２０よりも遅くないことが好ましい。換言すれば、最も遅いスイッチング速度が、１秒の１／１２０である。
【００２７】
図６に示された実施の形態は、二つの照明モジュールを示しているに過ぎないが、当業者は、二つよりも多くの照明モジュールを有する実施の形態を容易に類推出来る。例えば、各８個の照明モジュールは、ＬＣＤで一つのユニットとして見なされることが出来、全てのユニットの照明順序は、一つの制御回路によって制御される。
【００２８】
実際には、前述の照明モジュールを製造するためのモールドは、大きな光源を製造するためのモールドよりも小さいので、本発明の照明システムでは、大きな光源が多数の照明モジュールよりなり、大きなモールドを造る必要性がない。それ故に、コストが節約される。
【００２９】
上記の記述では、例として、ＬＣＤを示したが、本発明は、その用途を制限しない。例えば、当業者は、上記開示に従って、本発明の照明モジュールをフロントプロジェクタ及びリアプロジェクタを含むプロジェクタ、或いは他のディスプレイ装置に適用出来る。従って、本発明の照明システムは、プロジェクタや他のディスプレイ装置であってもよい。
【００３０】
上記開示は、本発明の詳細な技術的内容及び発明の特徴に関連している。当業者は、本発明の特徴から逸脱することなく記述された発明の開示と提案に基づいて、種々の変更及び置換を進めることが出来る。それにも拘らず、このような変更及び置換は、上記記述には十分に開示されていないが、これらの変更及び置換は、添付の以下の請求の範囲で十分に取り上げられている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に従う照明モジュールの第１の実施の形態を示す。
【図２】本発明に従う照明モジュールの第２の実施の形態を示す。
【図３】本発明に従う照明モジュールの第３の実施の形態を示す。
【図４】第３の実施の形態の他の例を示す。
【図５】第３の実施の形態の他の例を示す。
【図６】本発明に従う照明システムの実施の形態を示す。
【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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