(57)【要約】  照明デバイス、及び駆動電流、温度の変化に対し、またＬＥＤの老化につれて経時的にデバイスの所望の光束及び色度を取得するための、照明デバイス内の個々のＬＥＤを較正、制御する方法を提供する。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、照明デバイスのための照明を発するように構成した蛍光体変換ＬＥＤを含むことができ、蛍光体変換ＬＥＤから発する照明のスペクトルは、第１のピーク発光波長を有する第１の部分、及び第１のピーク発光波長とは異なる第２のピーク発光波長を有する第２の部分を含む。そのような実施形態では、蛍光体変換ＬＥＤが２つの個別のＬＥＤであるかのように蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの各部分を較正、制御する方法を提供する。本明細書では、熱特性及び電気特性が改良された１つ又は複数の発光体モジュールを備える照明デバイスも提供する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの第１の発光ダイオード（ＬＥＤ）及び光検出器を備える照明デバイスを較正する方法であって、
前記照明デバイスを第１の周囲温度にさらすこと；
少なくとも３つの異なる駆動電流を前記第１のＬＥＤに連続的に印加し、３つ以上の異なるレベルの明るさで照明を生成すること；
前記少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれにおいて、前記第１のＬＥＤが生成した照明から複数の光学的測定値を取得することであって、前記複数の光学的測定値は、光束及び色度を含む、取得すること；
前記光検出器から複数の電気的測定値を取得することであって、前記複数の電気的測定値は、前記少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれで前記第１のＬＥＤが生成した照明によって前記光検出器上で誘起された複数の光電流、及び各誘起光電流を測定する前、その間、又はその後に前記光検出器上で測定する順方向電圧を含む、取得すること；並びに
前記第１の周囲温度で前記第１のＬＥＤを較正するために、前記取得するステップの結果を前記照明デバイス内に保存すること
を含む方法。
【請求項２】
前記順方向電圧のそれぞれは、動作不能駆動電流を前記光検出器に印加することによって前記光検出器上で測定する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光検出器に印加する動作不能駆動電流は、約１００μＡから約１ｍＡの間の範囲である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
各誘起光電流を測定する前、その間、又はその後、前記方法は、前記第１のＬＥＤに動作不能駆動電流を印加し、前記第１のＬＥＤのアノード及びカソード上に生じる順方向電圧を測定することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のＬＥＤに印加する動作不能駆動電流は、約０．１ｍＡから約１０ｍＡの間の範囲である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の周囲温度とは異なる第２の周囲温度に前記第１のＬＥＤをさらすこと；並びに
前記第１のＬＥＤに少なくとも３つの異なる駆動電流を連続的に印加するステップ、前記少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれで前記第１のＬＥＤが生成した照明から複数の光学的測定値を取得するステップ、前記光検出器から複数の電気的測定値を取得するステップ、及び前記第２の周囲温度で前記第１のＬＥＤを較正するために、前記取得するステップの結果を保存するステップを繰り返すこと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記照明デバイスは、前記第１のＬＥＤを含む複数のＬＥＤを備え、前記方法は、複数のＬＥＤのそれぞれに対し実施する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも３つの異なる駆動電流は、前記第１のＬＥＤに関連する最大駆動電流に実質的に等しい第１の動作可能駆動電流、前記第１の動作可能駆動電流よりも実質的に小さい第２の動作可能駆動電流、及び前記第２の動作可能駆動電流よりも実質的に小さい第３の動作可能駆動電流を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記照明デバイスは、更なる光検出器を備え、前記方法は、前記更なる光検出器から複数の電気的測定値を取得することを更に含み、前記複数の電気的測定値は、前記少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれで前記第１のＬＥＤが生成した照明によって前記更なる光検出器上に誘起される複数の光電流、及び各誘起光電流を測定する前、その間、又はその後に前記更なる光検出器上で測定される複数の順方向電圧を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のＬＥＤは、蛍光体変換ＬＥＤであり、前記蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明によって前記光検出器上に誘起される複数の光電流は、前記蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの第１の部分に対応し、前記蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明によって前記更なる光検出器上に誘起される複数の光電流は、前記蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの第２の部分に対応し、前記第１の部分及び前記第２の部分は、実質的に異なるピーク波長を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
照明デバイスであって、
前記照明デバイスのための照明を生成するように構成した複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）鎖；
前記複数のＬＥＤ鎖のそれぞれが生成した照明を検出するように構成した光検出器；
ＬＥＤ駆動・受信回路であって、
前記ＬＥＤ鎖を第１の周囲温度にさらす際、前記複数のＬＥＤ鎖のそれぞれに、１つのＬＥＤ鎖ずつ、少なくとも３つの異なる駆動電流を連続的に印加して異なるレベルの明るさで照明を生成し；
前記少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれにおいて、前記複数のＬＥＤ鎖のそれぞれが生成した照明によって前記光検出器上に誘起される光電流を測定し；
前記各誘起光電流を測定する前、その間、又はその後、前記光検出器上に生じる順方向電圧を測定し；
前記ＬＥＤ鎖を前記第１の周囲温度とは異なる第２の周囲温度にさらす際、前記ＬＥＤ鎖のそれぞれに少なくとも３つの異なる駆動電流を連続的に印加するステップ、前記光検出器上に誘起された光電流を測定するステップ、及び前記光検出器上に生じた順方向電圧を測定するステップを繰り返す
ように構成したＬＥＤ駆動・受信回路；
前記ＬＥＤ鎖を前記第１の周囲温度及び前記第２の周囲温度にさらす際、前記少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれにおいて、前記複数のＬＥＤ鎖のそれぞれが生成した照明を受光した直後に外部較正ツールが測定した光束及び色度測定値を受信するように構成したインターフェース；並びに
ＬＥＤ鎖を前記第１の周囲温度及び前記第２の周囲温度にさらす際、前記複数のＬＥＤ鎖のそれぞれに対し取得した前記光電流、前記順方向電圧、前記光束及び色度測定値を較正値テーブル内に保存するように構成した保存媒体
を備える照明デバイス。
【請求項１２】
前記保存媒体内に保存した前記光電流、順方向電圧、光束及び色度測定値は、測定値又は算定係数を含む、請求項１１に記載の照明デバイス。
【請求項１３】
前記各ＬＥＤ鎖について、前記較正値テーブルは、
前記ＬＥＤ鎖を第１の周囲温度にさらし、前記少なくとも３つの異なる駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に連続的に印加する際、前記ＬＥＤ鎖から照明を受光した直後に前記光検出器から取得する第１の複数の光電流値；
前記ＬＥＤ鎖を第２の周囲温度にさらし、前記少なくとも３つの異なる駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に連続的に印加する際、前記ＬＥＤ鎖から照明を受光した直後に前記光検出器から取得する第２の複数の光電流値；及び
前記各光電流値を測定する前、その間、又はその後、前記光検出器上で測定する複数の順方向電圧値
を含む、請求項１１に記載の照明デバイス。
【請求項１４】
前記各ＬＥＤ鎖について、前記較正値テーブルは、
前記ＬＥＤ鎖を前記第１の周囲温度にさらす際、前記少なくとも３つの異なる駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に印加した直後に前記ＬＥＤ鎖から検出する第１の複数の光束値；及び
前記ＬＥＤ鎖を前記第２の周囲温度にさらす際、前記少なくとも３つの異なる駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に印加した直後に前記ＬＥＤ鎖から検出する第２の複数の光束値
を含む、請求項１１に記載の照明デバイス。
【請求項１５】
各ＬＥＤ鎖について、前記較正値テーブルは、
前記ＬＥＤ鎖を前記第１の周囲温度にさらす際、前記少なくとも３つの異なる駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に印加した直後に前記ＬＥＤ鎖から検出する第１の複数のｘ色度値及び第１の複数のｙ色度値；並びに
前記ＬＥＤ鎖を前記第２の周囲温度にさらす際、前記少なくとも３つの異なる駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に印加した直後に前記ＬＥＤ鎖から検出する第２の複数のｘ色度値及び第２の複数のｙ色度値
を含む、請求項１１に記載の照明デバイス。
【請求項１６】
各ＬＥＤ鎖について、前記較正値テーブルは、
前記ＬＥＤ鎖を前記第１の周囲温度にさらす際、前記少なくとも３つの異なる駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に印加した直後に前記ＬＥＤ鎖から検出する第１の複数のｕ色度値及び第１の複数のｖ色度値；並びに
前記ＬＥＤ鎖を前記第２の周囲温度にさらす際、前記少なくとも３つの異なる駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に印加した直後に前記ＬＥＤ鎖から検出する第２の複数のｕ色度値及び第２の複数のｖ色度値
を含む、請求項１１に記載の照明デバイス。
【請求項１７】
前記ＬＥＤ駆動・受信回路は、各ＬＥＤ鎖について、前記各誘起光電流を測定する前、その間、又はその後、動作不能駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に印加し、前記ＬＥＤ鎖上に生じる順方向電圧を測定するように更に構成する、請求項１１に記載の照明デバイス。
【請求項１８】
前記較正値テーブルは、前記各ＬＥＤ鎖について、
前記ＬＥＤ鎖を前記第１の周囲温度にさらす際、前記動作不能駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に印加した直後に前記ＬＥＤ鎖上で測定する第１の複数の順方向電圧値；及び
前記ＬＥＤ鎖を前記第２の周囲温度にさらす際、前記動作不能駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に印加した直後に前記ＬＥＤ鎖上で測定する第２の複数の順方向電圧値
を含む、請求項１７に記載の照明デバイス。
【請求項１９】
前記照明デバイスは、前記複数のＬＥＤ鎖のサブセットが生成した照明を検出するように構成した更なる光検出器を更に備える、請求項１１に記載の照明デバイス。
【請求項２０】
前記複数のＬＥＤ鎖のサブセットは、蛍光体変換ＬＥＤ鎖及び基準ＬＥＤ鎖を備える、請求項１９に記載の照明デバイス。
【請求項２１】
前記蛍光体変換ＬＥＤ鎖は、蛍光体変換白色ＬＥＤ鎖を備え、前記基準ＬＥＤ鎖は、青色ＬＥＤ鎖を備える、請求項２０に記載の照明デバイス。
【請求項２２】
前記ＬＥＤ駆動・受信回路は、
前記ＬＥＤ鎖を前記第１の周囲温度及び前記第２の周囲温度にさらす際、前記少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれで前記蛍光体変換ＬＥＤ鎖及び前記基準ＬＥＤ鎖が個々に生成した照明によって前記更なる光検出器上に誘起される光電流を測定し；
前記各誘起光電流を測定する前、その間又はその後、前記更なる光検出器上に生じる順方向電圧を測定する
ように構成する、請求項２０に記載の照明デバイス。
【請求項２３】
前記更なる光検出器上で測定した光電流及び順方向電圧は、測定値又は算定係数として前記保存媒体内に保存する、請求項２２に記載の照明デバイス。
【請求項２４】
前記較正値テーブルは、前記サブセット内の各ＬＥＤ鎖について、
前記ＬＥＤ鎖を前記第１の周囲温度にさらし、前記少なくとも３つの異なる駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に連続的に印加する際、前記ＬＥＤ鎖から照明を受光した直後に前記更なる光検出器から取得する第１の複数の光電流値；
前記ＬＥＤ鎖を前記第２の周囲温度にさらし、前記少なくとも３つの異なる駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に連続的に印加する際、前記ＬＥＤ鎖から照明を受光した直後に前記更なる光検出器から取得する第２の複数の光電流値；及び
前記各光電流値を測定する前、その間又はその後、前記更なる光検出器上で測定する複数の順方向電圧値
を含む、請求項２２に記載の照明デバイス。
【請求項２５】
前記インターフェースは、無線周波数（ＲＦ）、赤外（ＩＲ）光又は可視光を使用して通信するように構成したワイヤレス・インターフェースである、請求項１１に記載の照明デバイス。
【請求項２６】
前記ワイヤレス・インターフェースは、ＺｉｇＢｅｅ、ＷｉＦｉ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信プロトコルのうちの少なくとも１つに従って動作するように構成する、請求項２５に記載の照明デバイス。
【請求項２７】
前記インターフェースは、ＡＣ電源、専用導体又は導体セット上で通信するように構成した有線インターフェースである、請求項１１に記載の照明デバイス。
【請求項２８】
複数の発光ＬＥＤを備える照明デバイスを制御する方法であって、
それぞれの駆動電流を前記複数の発光ＬＥＤに印加し、前記複数の発光ＬＥＤを駆動させて実質的に連続して照明を生成すること；
前記複数の発光ＬＥＤを短時間の間周期的にオフにすること；
前記複数の発光ＬＥＤを周期的にオフする短時間の間、前記各発光ＬＥＤに、１つのＬＥＤずつ、動作不能駆動電流を印加することによって、各発光ＬＥＤ上で現在生じている順方向電圧を測定すること；並びに
前記各発光ＬＥＤ上で測定する順方向電圧、前記各発光ＬＥＤに供給するそれぞれの駆動電流、複数の異なる温度で順方向電圧及び駆動電流を色度と相関させる保存較正値テーブル、並びに１つ又は複数の補間技法を使用することによって、前記各発光ＬＥＤで予想される色度値を決定すること
を含む方法。
【請求項２９】
前記動作不能駆動電流は、約０．１ｍＡから約１０ｍＡの間の範囲である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記照明デバイスの標的輝度設定及び標的色度設定を監視すること、並びに前記標的輝度設定及び前記標的色度設定のうち少なくとも１つの変化を検出した場合にのみ、前記測定すること、前記決定することを実施することを更に含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記保存較正値テーブルは、ＣＩＥ  １９３１  ＸＹＺ色空間、ＣＩＥ  １９３１  ＲＧＢ色空間、又はＣＩＥ  １９７６  ＬＵＶ色空間に対応する色度較正値を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記各ＬＥＤについて、前記保存較正値テーブルは、
較正段階の間、前記発光ＬＥＤを第１の温度にさらした際、複数の異なる駆動電流を前記発光ＬＥＤに印加した直後に前記発光ＬＥＤから事前に検出していた第１の複数のｘ色度値及び第１の複数のｙ色度値；
前記較正段階の間、前記発光ＬＥＤを第２の温度にさらした際、複数の異なる駆動電流を前記発光ＬＥＤに印加した直後に前記発光ＬＥＤから事前に検出していた第２の複数のｘ色度値及び第２の複数のｙ色度値；
前記発光ＬＥＤを前記第１の温度にさらした際、前記異なる駆動電流のそれぞれを前記発光ＬＥＤに印加する前、その間、又はその後、動作不能駆動電流を前記発光ＬＥＤに印加した直後に前記発光ＬＥＤ上で事前に測定していた第１の複数の順方向電圧値；及び
前記発光ＬＥＤを前記第２の温度にさらした際、前記異なる駆動電流のそれぞれを前記発光ＬＥＤに印加する前、その間、又はその後、動作不能駆動電流を前記発光ＬＥＤに印加した直後に前記発光ＬＥＤ上で事前に測定していた第２の複数の順方向電圧値
を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記色度値を決定することは、前記各発光ＬＥＤについて、
前記第１の複数のｘ色度値と前記第２の複数のｘ色度値との間を補間することによって、前記発光ＬＥＤ上で測定する前記順方向電圧に対応する第３の複数のｘ色度値を算定すること；
前記補間の段階中、前記発光ＬＥＤに供給するそれぞれの駆動電流が、前記発光ＬＥＤに印加する前記複数の異なる駆動電流のうちの１つとは異なる場合、前記第３の複数のｘ色度値の間の関係を生成すること；及び
生成した前記関係から、前記発光ＬＥＤに印加する前記それぞれの駆動電流に対応する前記発光ＬＥＤの予想ｘ色度値を決定すること
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記色度値を決定することは、前記各発光ＬＥＤについて、
前記第１の複数のｙ色度値と前記第２の複数のｙ色度値との間を補間することによって、前記発光ＬＥＤ上で測定する前記順方向電圧に対応する第３の複数のｙ色度値を算定すること；
前記較正段階中、前記発光ＬＥＤに供給するそれぞれの駆動電流が、前記発光ＬＥＤに印加する前記複数の異なる駆動電流のうちの１つとは異なる場合、前記第３の複数のｙ色度値の間の関係を生成すること；及び
生成した前記関係から、前記発光ＬＥＤに印加する前記それぞれの駆動電流に対応する前記発光ＬＥＤの予想ｙ色度値を決定すること
を更に含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
第３の複数のｘ色度値及び第３の複数のｙ色度値を算定する前記ステップはそれぞれ、線形補間技法を使用して前記第１の複数のｘ色度値と前記第２の複数のｙ色度値との間を補間することを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記関係を生成することは、前記第３の複数のｘ及びｙ色度値に高次補間を適用し、前記発光ＬＥＤ上で測定する順方向電圧におけるｘ及びｙ色度と駆動電流との間の非線形関係を生成することを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記関係を生成することは、前記第３の複数のｘ及びｙ色度値に区分的線形補間を適用し、前記発光ＬＥＤ上で測定する順方向電圧におけるｘ及びｙ色度と駆動電流との間の非線形関係を近似させることを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記関係を生成することは、ＬＥＤ製造業者が提供するデータ・シートから典型的な曲率を想定することを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記照明デバイスの標的輝度設定及び標的色度設定を達成するために前記各発光ＬＥＤから必要な相対光束を算定することを更に含み、前記各発光ＬＥＤの相対光束は、生成した前記関係から決定した前記標的輝度設定、前記標的色度設定、前記予想ｘ色度値、及び前記予想ｙ色度値を使用して算定する、請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
前記各発光ＬＥＤ上で測定する順方向電圧、複数の異なる温度で順方向電圧及び駆動電流を光束と更に相関させる前記保存較正値テーブル、並びに１つ又は複数の補間技法を使用することによって、前記各発光ＬＥＤの算定相対光束を達成するのに必要な駆動電流を決定すること；並びに
決定した前記駆動電流で前記各発光ＬＥＤを駆動し、前記算定相対光束を有する照明を生成すること
を更に含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記保存較正値テーブルは、前記各ＬＥＤについて、
較正段階の間、前記発光ＬＥＤを前記第１の温度にさらした際、前記複数の異なる駆動電流を前記発光ＬＥＤに印加した直後に前記発光ＬＥＤから事前に検出していた第１の複数の光束値；及び
較正段階の間、前記発光ＬＥＤを前記第２の温度にさらした際、前記複数の異なる駆動電流を前記発光ＬＥＤに印加した直後に前記発光ＬＥＤから事前に検出していた第２の複数の光束値
を更に含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記駆動電流を決定することは、前記各発光ＬＥＤについて、
前記第１の複数の光束値と前記第２の複数の光束値との間を補間することによって、前記発光ＬＥＤ上で測定する前記順方向電圧に対応する第３の複数の光束値を算定すること；
前記発光ＬＥＤで前記算定相対光束が前記第３の複数の光束値のうちの１つとは異なる場合、前記第３の複数の光束値の間の関係を生成すること；及び
生成した前記関係から、前記算定相対光束に対応する駆動電流を選択することによって、前記算定相対光束を達成するのに必要な駆動電流を決定すること
を含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記第３の複数の光束値を算定することは、線形補間技法又は非線形補間技法を使用し、前記第１の複数の光束値と前記第２の複数の光束値との間を補間することを含み、前記線形補間技法と前記非線形補間技法との間の選択は、前記発光ＬＥＤの色に基づき、前記各発光ＬＥＤに対し個別に行う、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記関係を生成することは、前記第３の複数の光束値に高次補間を適用し、光束と駆動電流との間の非線形関係を生成することを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記関係を生成することは、前記第３の複数の光束値に区分的線形補間を適用し、光束値と駆動電流との間の非線形関係を近似させることを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記関係を生成することは、ＬＥＤ製造業者が提供するデータ・シートから典型的な曲率を想定することを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
照明デバイスであって、
複数の発光ＬＥＤ；
較正値テーブルを保存するように構成した保存媒体であって、前記較正値テーブルは、複数の温度において、前記複数の発光ＬＥＤのそれぞれに対する順方向電圧及び駆動電流を色度及び光束と相関させる、保存媒体；
ＬＥＤ駆動・受信回路であって、前記複数の発光ＬＥＤにそれぞれの駆動電流を印加し、前記複数の発光ＬＥＤを実質的に連続して駆動させて照明を生成し、前記複数の発光ＬＥＤを短時間の間周期的にオフにし、前記短時間の間、前記各発光ＬＥＤに、１つのＬＥＤずつ、動作不能駆動電流を印加して前記各発光ＬＥＤ上に生じる動作順方向電圧を測定するように構成したＬＥＤ駆動・受信回路；並びに
制御回路であって、前記照明デバイスの標的輝度設定又は標的色度設定が変化しているかどうかを決定し、そうである場合、前記各発光ＬＥＤ上で測定する前記動作順方向電圧、前記較正値テーブル、及び１つ又は複数の補間技法を使用して、前記標的輝度設定及び前記標的色度設定の達成に必要なそれぞれの新たな駆動電流を決定するように構成した制御回路
を備える照明デバイス。
【請求項４８】
前記各発光ＬＥＤは、異なるピーク波長で照明を生成するように構成する、請求項４７に記載の照明デバイス。
【請求項４９】
前記動作不能駆動電流は、約０．１ｍＡから約１０ｍＡの間の範囲である、請求項４７に記載の照明デバイス。
【請求項５０】
前記保存媒体内に保存する較正値テーブルは、ＣＩＥ  １９３１  ＸＹＺ色空間、ＣＩＥ  １９３１  ＲＧＢ色空間、又はＣＩＥ  １９７６  ＬＵＶ色空間に対応する色度較正値を含む、請求項４７に記載の照明デバイス。
【請求項５１】
前記較正値テーブルは、前記各発光ＬＥＤについて、
較正段階の間、前記発光ＬＥＤを第１の温度にさらした際、複数の異なる駆動電流を前記発光ＬＥＤに印加した直後に前記発光ＬＥＤから事前に検出していた第１の複数のｘ色度値及び第１の複数のｙ色度値；
前記較正段階の間、前記発光ＬＥＤを第２の温度にさらした際、前記複数の異なる駆動電流を前記発光ＬＥＤに印加した直後に前記発光ＬＥＤから事前に検出していた第２の複数のｘ色度値及び第２の複数のｙ色度値；
前記発光ＬＥＤを前記第１の温度にさらした際、前記異なる駆動電流のそれぞれを前記発光ＬＥＤに印加した後、動作不能駆動電流を前記発光ＬＥＤに印加した直後に前記発光ＬＥＤ上で事前に測定していた第１の複数の順方向電圧値；及び
前記発光ＬＥＤを前記第２の温度にさらした際、前記異なる駆動電流のそれぞれを前記発光ＬＥＤに印加した後、動作不能駆動電流を前記発光ＬＥＤに印加した直後に前記発光ＬＥＤ上で事前に測定していた第２の複数の順方向電圧値；
較正段階の間、前記発光ＬＥＤを前記第１の温度にさらした際、前記複数の異なる駆動電流を前記発光ＬＥＤに印加した直後に前記発光ＬＥＤから事前に検出していた第１の複数の光束値；並びに
較正段階の間、前記発光ＬＥＤを前記第２の温度にさらした際、前記複数の異なる駆動電流を前記発光ＬＥＤに印加した直後に前記発光ＬＥＤから事前に検出していた第２の複数の光束値
を含む、請求項４７に記載の照明デバイス。
【請求項５２】
前記発光ＬＥＤについて、前記制御回路は、
前記第１の複数のｘ色度値と前記第２の複数のｘ色度値との間を補間することによって、前記発光ＬＥＤ上で測定する前記動作順方向電圧に対応する第３の複数のｘ色度値を算定し；
前記発光ＬＥＤに印加したそれぞれの駆動電流が、前記補間段階中に前記発光ＬＥＤに印加した複数の異なる駆動電流のうちの１つとは異なる場合、前記第３の複数のｘ色度値の間の関係を生成し；
生成した前記関係から、前記発光ＬＥＤに印加した前記それぞれの駆動電流に対応する前記発光ＬＥＤの予想ｘ色度値を決定する
ように更に構成する、請求項５１に記載の照明デバイス。
【請求項５３】
前記各発光ＬＥＤについて、前記制御回路は、
前記第１の複数のｙ色度値と前記第２の複数のｙ色度値との間を補間することによって、前記発光ＬＥＤ上で測定する前記動作順方向電圧に対応する第３の複数のｙ色度値を算定し；
前記発光ＬＥＤに印加したそれぞれの駆動電流が、前記較正段階中に前記発光ＬＥＤに印加した複数の異なる駆動電流のうちの１つとは異なる場合、前記第３の複数のｙ色度値の間の関係を生成し；
生成した前記関係から、前記発光ＬＥＤに印加した前記それぞれの駆動電流に対応する前記発光ＬＥＤの予想ｙ色度値を決定する
ように更に構成する、請求項５２に記載の照明デバイス。
【請求項５４】
前記制御回路は、線形補間技法を使用して前記発光ＬＥＤに対応する前記第１及び第２の複数のｘ及びｙ色度値との間を補間することによって、前記各発光ＬＥＤの第３の複数のｘ及びｙ色度値を算定するように構成する、請求項５３に記載の照明デバイス。
【請求項５５】
前記制御回路は、前記第３の複数のｘ及びｙ色度値に高次補間を適用して前記発光ＬＥＤのｘ及びｙ色度と駆動電流との間の非線形関係を生成するように構成する、請求項５３に記載の照明デバイス。
【請求項５６】
前記制御回路は、前記第３の複数のｘ及びｙ色度値に区分的線形補間を適用して前記発光ＬＥＤのｘ及びｙ色度と駆動電流との間の非線形関係を近似させるように構成する、請求項５３に記載の照明デバイス。
【請求項５７】
前記制御回路は、前記標的輝度設定及び前記標的色度設定を達成するために各発光ＬＥＤから必要な相対光束を算定するように更に構成し、前記制御回路は、前記標的輝度設定及び前記標的色度設定、並びに生成した前記関係から決定した前記予想ｘ色度値及び前記予想ｙ色度値を使用することによって、前記各発光ＬＥＤの相対光束を算定する、請求項５３に記載の照明デバイス。
【請求項５８】
前記各発光ＬＥＤについて、前記制御回路は、前記発光ＬＥＤ上で測定する前記動作順方向電圧、前記較正値テーブル、及び１つ又は複数の補間技法を使用することによって、前記発光ＬＥＤの算定された前記相対光束を達成するのに必要な駆動電流を決定するように更に構成する、請求項５７に記載の照明デバイス。
【請求項５９】
前記ＬＥＤ駆動・受信回路は、前記決定した駆動電流で前記各発光ＬＥＤを駆動して算定された前記相対光束を有する照明を生成するように更に構成する、請求項５８に記載の照明デバイス。
【請求項６０】
前記制御回路は、前記各発光ＬＥＤについて、
前記第１の複数の光束値と前記第２の複数の光束値との間を補間することによって、前記発光ＬＥＤ上で測定する前記動作順方向電圧に対応する第３の複数の光束値を算定し；
前記発光ＬＥＤで前記算定相対光束が前記第３の複数の光束値のうちの１つとは異なる場合、前記第３の複数の光束値の間の関係を生成し；
生成した前記関係から、前記算定相対光束に対応する駆動電流を選択することによって、前記算定相対光束を達成するのに必要な駆動電流を決定する
ように更に構成する、請求項５８に記載の照明デバイス。
【請求項６１】
前記制御回路は、線形補間技法又は非線形補間技法を使用して前記発光ＬＥＤに対応する前記第１の複数の光束値と前記第２の複数の光束値との間を補間することによって、前記各発光ＬＥＤの第３の複数の光束値を算定するように構成し、前記線形補間技法と前記非線形補間技法との間の選択は、前記発光ＬＥＤの色に基づき前記各発光ＬＥＤに対し個別に行う、請求項６０に記載の照明デバイス。
【請求項６２】
前記制御回路は、前記第３の複数の光束値に高次補間を適用して前記各発光ＬＥＤの光束と駆動電流との間の非線形関係を生成することによって、前記関係を生成するように構成する、請求項６０に記載の照明デバイス。
【請求項６３】
前記制御回路は、前記第３の複数の光束値に区分的線形補間を適用して前記各発光ＬＥＤの光束と駆動電流との間の非線形関係を近似させることによって、前記関係を生成するように構成する、請求項６０に記載の照明デバイス。
【請求項６４】
前記制御回路は、発光ＬＥＤの製造業者が提供するデータ・シートから典型的な曲率を想定することによって、前記関係を生成するように構成する、請求項６０に記載の照明デバイス。
【請求項６５】
ＡＣ電源に結合し、前記ＡＣ電源の周波数と同期してタイミング信号を生成するように構成した位相ロック・ループ（ＰＬＬ）を更に備え、前記タイミング信号は、前記ＬＥＤ駆動・受信回路に供給し、前記複数の発光ＬＥＤを短時間の間周期的にオフにする、請求項４７に記載の照明デバイス。
【請求項６６】
前記複数の発光ＬＥＤ周囲の周囲温度を検出するように構成した温度センサを更に備え、前記照明デバイスの標的輝度設定及び標的色度設定が変化していなかった場合、前記制御回路は、前記周囲温度が指定量だけ変化した場合にのみ、前記標的輝度設定及び前記標的色度設定の達成に必要な前記それぞれの駆動電流を決定するように更に構成する、請求項４７に記載の照明デバイス。
【請求項６７】
光検出器及び複数のＬＥＤ鎖を備える照明デバイスを制御する方法であって、
前記複数のＬＥＤ鎖に駆動電流を実質的に連続して印加し、照明を生成すること；
前記各ＬＥＤ鎖が１つのＬＥＤ鎖ずつ生成し前記光検出器が受信した前記照明に反応して、前記光検出器上に誘起される光電流を測定すること；
前記光検出器に動作不能駆動電流を印加することによって、前記光検出器上に生じる順方向電圧を測定すること；
前記各ＬＥＤ鎖について、複数の異なる温度で順方向電圧及び光電流を駆動電流と相関させる保存較正値テーブルに１つ又は複数の補間技法を適用することによって、前記光検出器上で測定した前記順方向電圧及び前記ＬＥＤ鎖に現在印加している前記駆動電流に対応する予想光電流値を決定すること；並びに
前記各ＬＥＤ鎖について、前記予想光電流値と測定された前記光電流との間に差が存在する場合、前記ＬＥＤ鎖に現在印加している前記駆動電流を調節すること
を含む方法。
【請求項６８】
前記複数のＬＥＤ鎖を短時間の間周期的にオフにすることを更に含み、前記光検出器上に誘起される前記光電流及び前記光検出器上に生じる前記順方向電圧は、前記短時間の間、１つずつ測定する、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記駆動電流を調節することは、
前記予想光電流値を、測定した前記光電流で除算することによって、前記ＬＥＤ鎖のスケール因子を算定すること；
前記スケール因子を前記ＬＥＤ鎖の所望の光束値に適用して調節光束値を取得すること；及び
前記ＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流を調節して前記調節光束値を達成すること
を含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
前記各ＬＥＤ鎖について、前記保存較正値テーブルは、
前記ＬＥＤ鎖を第１の温度にさらし、前記複数の駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に連続的に印加した際、前記ＬＥＤ鎖からの照明を受信した直後に前記光検出器から事前に取得していた第１の複数の保存光電流値；
前記ＬＥＤ鎖を第２の温度にさらし、前記複数の駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に連続的に印加した際、前記ＬＥＤ鎖からの照明を受信した直後に前記光検出器から事前に取得していた第２の複数の保存光電流値；及び
前記第１の複数の光電流値及び前記第２の複数の光電流値のそれぞれを取得した後、前記光検出器上で事前に取得していた複数の保存順方向電圧値
を含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項７１】
前記第１の複数の保存光電流値、前記第２の複数の保存光電流値、及び前記複数の保存順方向電圧値は、測定値又は算定係数を含む、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記予想光電流値を決定することは、
前記ＬＥＤ鎖に対応する前記第１の複数の保存光電流値と前記第２の複数の保存光電流値との間を補間することによって、測定した前記順方向電圧に対応する第３の複数の光電流値を算定すること；
前記第３の複数の光電流値の間の関係を生成すること；及び
前記ＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流に対応する、生成した前記関係から前記予想光電流値を選択すること
を含む、請求項７０に記載の方法。
【請求項７３】
前記第３の複数の光電流値を算定することは、非線形補間技法を使用して前記ＬＥＤ鎖に対応する前記第１の複数の保存光電流値と前記第２の複数の保存光電流値との間を補間することを含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記関係を生成することは、前記第３の複数の光電流値に高次補間を適用して前記ＬＥＤ鎖の光電流と駆動電流との間の非線形関係を生成することを含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７５】
前記関係を生成することは、前記第３の複数の光電流値に区分的線形補間を適用して前記ＬＥＤ鎖の光電流と駆動電流との間の非線形関係を近似させることを含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７６】
照明デバイスであって、
前記照明デバイスのための照明を生成するように構成した複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）鎖；
前記複数のＬＥＤ鎖に駆動電流を実質的に連続して印加して照明を生成するように構成したＬＥＤ駆動・受信回路；
前記複数のＬＥＤ鎖が生成した照明を検出するように構成した光検出器；
較正値テーブルを保存するように構成した保存媒体であって、前記較正値テーブルは、前記光検出器から事前に測定していた順方向電圧及び光電流と、前記照明デバイスの較正中に複数の異なる温度で前記ＬＥＤ鎖のそれぞれに事前に印加した駆動電流とを相関させる、保存媒体；並びに
前記ＬＥＤ駆動・受信回路、前記光検出器及び前記保存媒体に結合させた制御回路であって、現在の温度測定値、及び前記各ＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流を使用して、前記較正値テーブルから前記各ＬＥＤ鎖の予想光電流値を決定するように構成した制御回路
を備える照明デバイス。
【請求項７７】
前記ＬＥＤ駆動・受信回路は、
前記各ＬＥＤ鎖が１つのＬＥＤ鎖ずつ生成し、前記光検出器が受光する照明に反応して前記光検出器上に誘起される光電流を測定し；
前記光検出器上に生じる順方向電圧を測定して現在の温度測定値をもたらし；
測定した前記光電流及び測定した前記順方向電圧を前記制御回路に供給する
ように更に構成する、請求項７６に記載の照明デバイス。
【請求項７８】
前記制御回路は、前記各ＬＥＤ鎖について、前記ＬＥＤ鎖の制御回路の決定した予想光電流値が、前記ＬＥＤ鎖のＬＥＤ駆動・受信回路の測定した光電流とは異なる場合、前記ＬＥＤ駆動・受信回路が前記ＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流を調節して照明を生成するように更に構成する、請求項７７に記載の照明デバイス。
【請求項７９】
前記制御回路は、前記各ＬＥＤ鎖について、
前記予想光電流値を、前記ＬＥＤ駆動・受信回路が測定した光電流で除算することによって、スケール因子を算定し；
前記スケール因子を所望の光束値に適用して調節光束値を取得し；
前記ＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流を調節して前記調節光束値を達成する
ように更に構成する、請求項７８に記載の照明デバイス。
【請求項８０】
前記制御回路は、前記各ＬＥＤ鎖について、前記ＬＥＤ駆動・受信回路が測定する順方向電圧、前記ＬＥＤ駆動・受信回路が前記ＬＥＤ鎖に現在印加し照明を生成している駆動電流、前記較正値テーブル、及び１つ又は複数の補間技法を使用することによって、前記予想光電流値を決定するように構成する、請求項７７に記載の照明デバイス。
【請求項８１】
前記較正値テーブルは、前記各ＬＥＤ鎖について、
前記ＬＥＤ鎖を第１の温度にさらし、複数の駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に連続的に印加した際、前記ＬＥＤ鎖から照明を受信した直後に光検出器から事前に取得していた第１の複数の保存光電流値；
前記ＬＥＤ鎖が第２の温度を受け、前記複数の駆動電流を前記ＬＥＤ鎖に連続的に印加した際、前記ＬＥＤ鎖から照明を受信した直後に前記光検出器から事前に取得していた第２の複数の保存光電流値；並びに
前記第１の複数の光電流及び前記第２の複数の光電流のそれぞれを取得した後、前記光検出器上で事前に測定していた複数の保存順方向電圧値
を含む、請求項８０に記載の照明デバイス。
【請求項８２】
前記第１の複数の保存光電流値、前記第２の複数の保存光電流値、及び前記複数の保存順方向電圧値は、測定値又は算定係数を含む、請求項８１に記載の照明デバイス。
【請求項８３】
前記制御回路は、前記各発光ＬＥＤについて、
前記ＬＥＤ鎖に対応する前記第１の複数の保存光電流値と前記第２の複数の保存光電流値との間を補間することによって、前記ＬＥＤ駆動・受信回路が測定する前記順方向電圧に対応する第３の複数の光電流値を算定すること；
前記第３の複数の光電流値の間の関係を生成すること；及び
生成した前記関係から、前記ＬＥＤ駆動・受信回路が前記ＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流に対応する前記予想光電流値を選択すること
によって前記ＬＥＤ鎖の予想光電流値を決定するように構成する、請求項８１に記載の照明デバイス。
【請求項８４】
前記制御回路は、非線形補間技法を使用して前記第１の複数の保存光電流値と前記第２の複数の保存光電流値との間を補間することによって、前記第３の複数の光電流値を算定するように構成する、請求項８３に記載の照明デバイス。
【請求項８５】
前記制御回路は、前記第３の複数の光電流値に高次補間を適用して前記ＬＥＤ鎖の光電流と駆動電流との間の非線形関係を生成することによって、前記関係を生成するように構成する、請求項８３に記載の照明デバイス。
【請求項８６】
前記制御回路は、前記第３の複数の光電流値に区分的線形補間を適用して前記ＬＥＤ鎖の光電流と駆動電流との間の非線形関係を近似させることによって、前記関係を生成するように構成する、請求項８３に記載の照明デバイス。
【請求項８７】
第１の光検出器及び第２の光検出器と共に照明デバイス内に含まれる蛍光体変換ＬＥＤを較正する方法であって、
前記蛍光体変換ＬＥＤを第１の周囲温度にさらした直後に、少なくとも３つの異なる駆動電流を前記蛍光体変換ＬＥＤに連続的に印加して異なるレベルの明るさで照明を生成すること；
前記少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれで、前記蛍光体変換ＬＥＤの生成した照明によって前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上に誘起される光電流を測定すること；
前記各誘起光電流を測定する前、又はその後、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上に生じる順方向電圧を測定すること；並びに
前記第１の周囲温度で前記蛍光体変換ＬＥＤを較正するために、前記測定することの結果を前記照明デバイス内に保存すること
を含む方法。
【請求項８８】
前記蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明によって前記第１の光検出器上に誘起される光電流は、前記蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの第１の部分に対応し、前記蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明によって前記第２の光検出器上に誘起される光電流は、前記蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの第２の部分に対応し、前記第１の部分及び前記第２の部分は、実質的に異なるピーク発光波長を有する、請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記第１の周囲温度とは実質的に異なる第２の周囲温度に前記照明デバイスをさらした直後に、少なくとも３つの異なる駆動電流を連続的に印加するステップ、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上に誘起される光電流を測定するステップ、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上に生じる順方向電圧を測定するステップ、並びに前記測定することの結果を保存するステップ、を繰り返すことを更に含む、請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
前記方法は、前記蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの前記第１の部分の範囲内にあるピーク発光波長を有する基準ＬＥＤのために繰り返す、請求項８９に記載の方法。
【請求項９１】
照明デバイスであって、
前記照明デバイスのための照明を発するように構成した蛍光体変換ＬＥＤであって、前記照明のスペクトルは、第１のピーク発光波長を有する第１の部分、及び前記第１のピーク発光波長とは異なる第２のピーク発光波長を有する第２の部分を含む、蛍光体変換ＬＥＤ；
前記蛍光体変換ＬＥＤが発するスペクトルの前記第１の部分のみを検出するように構成した検出範囲を有する第１の光検出器；並びに
前記蛍光体変換ＬＥＤが発するスペクトルの前記第２の部分のみを検出するように構成した検出範囲を有する及び第２の光検出器
を備える照明デバイス。
【請求項９２】
前記第１のピーク発光波長は、約４００ｎｍから約５００ｎｍの間の範囲であり、前記第２のピーク発光波長は、約５００ｎｍから約６５０ｎｍの間の範囲である、請求項９１に記載の照明デバイス。
【請求項９３】
前記第１の光検出器の検出範囲は、約４００から約５００ｎｍの間の範囲であり、前記第２の光検出器の検出範囲は、約５００ｎｍから約６５０ｎｍの間の範囲である、請求項９１に記載の照明デバイス。
【請求項９４】
ＬＥＤ駆動・受信回路を更に備え、前記ＬＥＤ駆動・受信回路は、較正段階の間、
前記照明デバイスを第１の周囲温度にさらす際、複数の異なる駆動電流を前記蛍光体変換ＬＥＤに連続的に印加して異なるレベルの明るさで照明を生成し；
前記異なる駆動電流のそれぞれで、前記蛍光体変換ＬＥＤが生成する照明によって前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上に誘起される光電流を測定し；
前記各誘起光電流を測定する前、又はその後に、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上に生じる順方向電圧を測定し；
前記照明デバイスを前記第１の周囲温度とは異なる第２の周囲温度にさらす際、複数の異なる駆動電流を前記蛍光体変換ＬＥＤに連続的に印加するステップ、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上に誘起される光電流を測定するステップ、並びに前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上に生じる順方向電圧を測定するステップ、を繰り返す
ように構成する、請求項９１に記載の照明デバイス。
【請求項９５】
保存媒体を更に備え、前記保存媒体は、前記ＬＥＤ駆動・受信回路によって取得した、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器からの前記光電流及び前記順方向電圧の測定値を較正値テーブル内に保存するように構成する、請求項９４に記載の照明デバイス。
【請求項９６】
前記ＬＥＤ駆動・受信回路は、前記照明デバイスの動作中、
前記蛍光体変換ＬＥＤに駆動電流を実質的に連続して印加して照明を生成し；
前記蛍光体変換ＬＥＤが生成し、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器が受信した照明に反応して前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上に誘起される光電流を測定し；
前記光電流を測定する前、又はその後、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上に生じる順方向電圧を測定する
ように構成する、請求項９５に記載の照明デバイス。
【請求項９７】
前記ＬＥＤ駆動・受信回路は、前記照明デバイスの動作中、前記蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明に反応して前記第１の光検出器上に誘起される第１の光電流及び前記第２の光検出器上に誘起される第２の光電流を測定するように構成し、前記第１の光電流の測定値は、前記蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの前記第１の部分に対応し、前記第２の光電流の測定値は、前記第２の部分に対応する、請求項９６に記載の照明デバイス。
【請求項９８】
前記ＬＥＤ駆動・受信回路、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器並びに前記保存媒体に結合した制御回路を更に備え、前記制御回路は、前記照明デバイスの動作中に前記ＬＥＤ駆動・受信回路が測定した順方向電圧、及び前記蛍光体変換ＬＥＤに現在印加している駆動電流を使用することによって、前記較正値テーブルから前記蛍光体変換ＬＥＤの予想光電流値を決定するように構成する、請求項９７に記載の照明デバイス。
【請求項９９】
前記制御回路は、前記制御回路の決定した予想光電流値が、前記ＬＥＤ駆動・受信回路の測定した光電流とは異なる場合、前記ＬＥＤ駆動・受信回路が前記蛍光体変換ＬＥＤに現在印加している駆動電流を調節して照明を生成するように更に構成する、請求項９８に記載の照明デバイス。
【請求項１００】
前記制御回路は、
前記蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの第１の部分のための第１の予想光電流値を前記第１の光検出器上で決定し；
前記蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの第２の部分のための第２の予想光電流値を前記第２の光検出器上で決定する
ように構成する、請求項９８に記載の照明デバイス。
【請求項１０１】
前記制御回路は、
前記制御回路が決定した前記第１の予想光電流値を、前記ＬＥＤ駆動・受信回路が測定した前記第１の光電流で除算することによって、第１のスケール因子を算定し；
前記制御回路が決定した前記第２の予想光電流値を、前記ＬＥＤ駆動・受信回路が測定した前記第２の光電流で除算することによって、第２のスケール因子を算定する
ように更に構成する、請求項１００に記載の照明デバイス。
【請求項１０２】
前記制御回路は、
前記蛍光体変換ＬＥＤの所望の光束値に前記第２のスケール因子を適用して前記蛍光体変換ＬＥＤの調節光束値を取得し；
前記蛍光体変換ＬＥＤに現在印加している駆動電流を調節して前記調節光束値を達成する
ように更に構成する、請求項１０１に記載の照明デバイス。
【請求項１０３】
基準ＬＥＤを更に備え、前記基準ＬＥＤは、前記蛍光体変換ＬＥＤが発するスペクトルの前記第１の部分の範囲内にあるピーク発光波長を有する、請求項１０２に記載の照明デバイス。
【請求項１０４】
前記ＬＥＤ駆動・受信回路は、前記照明デバイスの動作中、前記基準ＬＥＤが生成した照明に反応して前記第１の光検出器上に誘起される第３の光電流、及び前記第２の光検出器上に誘起される第４の光電流を測定するように更に構成する、請求項１０３に記載の照明デバイス。
【請求項１０５】
前記制御回路は、
前記基準ＬＥＤの第３の予想光電流値を前記第１の光検出器上で決定し；
前記基準ＬＥＤの第４の予想光電流値を前記第２の光検出器上で決定し；
前記制御回路が決定した前記第３の予想光電流値を、前記ＬＥＤ駆動・受信回路が測定した前記第３の光電流で除算することによって、第３のスケール因子を算定し；
前記制御回路が決定した前記第４の予想光電流値を、前記ＬＥＤ駆動・受信回路が測定した前記第４の光電流で除算することによって、第４のスケール因子を算定する
ように構成する、請求項１０４に記載の照明デバイス。
【請求項１０６】
前記制御回路は、
前記基準ＬＥＤの所望の光束値に前記第４のスケール因子を適用して前記基準ＬＥＤの調節光束値を取得し；
前記基準ＬＥＤに現在印加している前記駆動電流を調節して前記調節光束値を達成する
ように更に構成する、請求項１０５に記載の照明デバイス。
【請求項１０７】
前記制御回路は、
前記第１のスケール因子を前記第３のスケール因子で除算することによって前記第１の光検出器のスケール因子比を生成し；
前記第２のスケール因子を前記第４のスケール因子で除算することによって前記第２の光検出器のスケール因子比を生成し；
前記第２の光検出器のために生成したスケール因子比を、前記第１の光検出器のために生成したスケール因子比で除算して前記蛍光体変換ＬＥＤの蛍光体対ＬＥＤ比を生成し；
前記蛍光体対ＬＥＤ比を使用して前記蛍光体変換ＬＥＤの色度を調節する
ように更に構成する、請求項１０５に記載の照明デバイス。
【請求項１０８】
蛍光体変換ＬＥＤ、第１の光検出器及び第２の光検出器を備える照明デバイスを制御する方法であって、
前記蛍光体変換ＬＥＤに駆動電流を実質的に連続して印加して照明を生成すること；
前記蛍光体変換ＬＥＤが生成し、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器が受光する照明に反応して前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上に誘起される光電流を測定すること；
前記光電流を測定する前、又はその後、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器のそれぞれに動作不能駆動電流を印加することによって前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上に生じる順方向電圧を測定すること；
複数の異なる温度で、順方向電圧及び光電流を駆動電流と相関させる保存較正値テーブルに１つ又は複数の補間技法を使用することによって、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上で測定する前記順方向電圧及び前記蛍光体変換ＬＥＤに現在印加している前記駆動電流に対応する前記蛍光体変換ＬＥＤの予想光電流値を決定すること；並びに
前記予想光電流値と測定された前記光電流との間に差が存在する場合、前記蛍光体変換ＬＥＤに現在印加している駆動電流を調節すること
を含む方法。
【請求項１０９】
前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上に誘起される光電流を測定することは、
前記蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明に反応して前記第１の光検出器上に誘起される第１の光電流及び前記第２の光検出器上に誘起される第２の光電流を測定すること
を含み、前記第１の光電流の測定値は、前記蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの第１の部分に対応し、前記第２の光電流の測定値は、前記蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの第２の部分に対応する、請求項１０８に記載の方法。
【請求項１１０】
前記蛍光体変換ＬＥＤの予想光電流値を決定することは、
前記蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの第１の部分の第１の予想光電流値を前記第１の光検出器上で決定すること；及び
前記蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの第２の部分の第２の予想光電流値を前記第２の光検出器上で決定すること
を含む、請求項１０９に記載の方法。
【請求項１１１】
前記蛍光体変換ＬＥＤに現在印加している駆動電流を調節することは、
前記第１の予想光電流値を、前記測定することにおいて前記第１の光検出器上で誘起される第１の光電流で除算することによって、第１のスケール因子を算定すること；
前記第２の予想光電流値を、前記測定することにおいて前記第２の光検出器上で誘起される第２の光電流で除算することによって、第２のスケール因子を算定すること；
前記第２のスケール因子を前記蛍光体変換ＬＥＤの所望の光束値に適用して前記蛍光体変換ＬＥＤの調節光束値を取得すること；及び
前記蛍光体変換ＬＥＤに現在印加している駆動電流を調節して前記調節光束値を達成すること
を含む、請求項１１０に記載の方法。
【請求項１１２】
前記照明デバイスは、基準ＬＥＤを更に備え、前記方法は、
駆動電流を前記基準ＬＥＤに実質的に連続して印加して照明を生成すること；
前記基準ＬＥＤが生成し、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器が受光する照明に反応して、前記第１の光検出器上に誘起される第３の光電流及び前記第２の光検出器上に誘起される第４の光電流を測定すること；
複数の異なる温度において、順方向電圧及び光電流を駆動電流と相関させる保存較正値テーブルに１つ又は複数の補間技法を適用することによって、前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器上で測定する順方向電圧及び前記ＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流に対応する前記基準ＬＥＤの予想光電流値を決定すること；
前記予想光電流値のうちの少なくとも１つと前記測定光電流のうちの少なくとも１つとの間に差が存在する場合、前記基準ＬＥＤに現在印加している駆動電流を調節すること
を更に含む、請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１３】
前記基準ＬＥＤの予想光電流値を決定する前記ステップは、
前記基準ＬＥＤの第３の予想光電流値を前記第１の光検出器上で決定すること；及び
前記基準ＬＥＤの第４の予想光電流値を前記第２の光検出器上で決定すること
を含む、請求項１１２に記載の方法。
【請求項１１４】
前記基準ＬＥＤに印加する駆動電流を調節する前記ステップは、
前記第３の予想光電流値を、前記測定ステップにおいて前記第１の光検出器上で誘起される第３の光電流で除算することによって、第３のスケール因子を算定すること；
前記第４の予想光電流値を、前記測定ステップにおいて前記第２の光検出器上で誘起される第４の光電流で除算することによって、第４のスケール因子を算定すること；
前記基準ＬＥＤの所望の光束値に前記第４のスケール因子を適用して前記基準ＬＥＤの調節光束値を取得すること；及び
前記調節光束値を達成するために、前記基準ＬＥＤに現在印加している駆動電流を調節すること
を含む、請求項１１３に記載の方法。
【請求項１１５】
前記第１のスケール因子を前記第３のスケール因子で除算することによって、前記第１の光検出器のスケール因子比を生成すること；
前記第２のスケール因子を前記第４のスケール因子で除算することによって、前記第２の光検出器のスケール因子比を生成すること；
前記第２の光検出器のために生成したスケール因子比を、前記第１の光検出器のために生成したスケール因子比で除算して前記蛍光体変換ＬＥＤの蛍光体対ＬＥＤ比を生成すること；及び
前記蛍光体対ＬＥＤ比を使用して前記蛍光体変換ＬＥＤの色度を調節すること
を更に含む、請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１６】
１つ又は複数の発光体モジュールを備える照明デバイスであって、前記各発光体モジュールは、
前記照明デバイスのための照明を生成するように構成した複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）；
前記複数のＬＥＤが生成した照明を検出するように構成した１つ又は複数の光検出器；
前記複数のＬＥＤ及び前記１つ又は複数の光検出器を上に組み付けた基板であって、横方向に比較的高い熱インピーダンスをもたらし、垂直方向に比較的低い熱インピーダンスをもたらすように構成した基板；並びに
前記基板に結合させた主要光学構造体であって、前記複数のＬＥＤ及び前記１つ又は複数の光検出器を前記主要光学構造体内に封入する、主要光学構造体
を備える、照明デバイス。
【請求項１１７】
前記基板は、横方向に比較的高い熱インピーダンスをもたらす材料から形成する、請求項１１６に記載の照明デバイス。
【請求項１１８】
前記基板は、約１５０Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有する材料から形成する、請求項１１７に記載の照明デバイス。
【請求項１１９】
前記基板は、窒化アルミニウム材料、酸化アルミニウム材料、又は積層材料から形成する、請求項１１７に記載の照明デバイス。
【請求項１２０】
前記基板の厚さは、約３００μｍから約５００μｍの間の範囲である、請求項１１６に記載の照明デバイス。
【請求項１２１】
前記各発光体モジュールは、前記基板の底面に結合させたヒート・シンクを更に備える、請求項１１６に記載の照明デバイス。
【請求項１２２】
前記ヒート・シンクの厚さは、約１ｍｍから約１０ｍｍの間の範囲である、請求項１２１に記載の照明デバイス。
【請求項１２３】
前記ヒート・シンクは、約２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）の間の範囲の熱伝導率を有する材料から形成する、請求項１２１に記載の照明デバイス。
【請求項１２４】
前記ヒート・シンクは、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金材料から形成する、請求項１２１に記載の照明デバイス。
【請求項１２５】
前記基板は、前記ＬＥＤのそれぞれと前記１つ又は複数の光検出器のそれぞれとの間に前記ヒート・シンクまでの比較的低い熱インピーダンス経路を設けることによって、垂直方向に比較的低い熱インピーダンスをもたらす、請求項１２１に記載の照明デバイス。
【請求項１２６】
前記基板は、前記基板の厚さを最小にし、前記ＬＥＤのそれぞれ及び前記１つ又は複数の光検出器のそれぞれを前記ヒート・シンクに複数の熱伝導線で接続することによって、前記低い熱インピーダンス経路をもたらす、請求項１２５に記載の照明デバイス。
【請求項１２７】
前記基板の厚さは、約３００μｍから約５００μｍの間の範囲である、請求項１２６に記載の照明デバイス。
【請求項１２８】
前記複数の熱伝導線は、約２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）の間の範囲の熱伝導率を有する材料から形成する、請求項１２６に記載の照明デバイス。
【請求項１２９】
前記複数の熱伝導線は、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金材料から形成する、請求項１２６に記載の照明デバイス。
【請求項１３０】
前記複数のＬＥＤは、少なくとも４つのＬＥＤを備え、前記少なくとも４つのＬＥＤは、前記基板上で互いに近くに取り付け、前記主要光学構造体の中心付近にアレイ状に配置する、請求項１１６に記載の照明デバイス。
【請求項１３１】
前記複数のＬＥＤは、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、及び白色又は黄色ＬＥＤを備える、請求項１３０に記載の照明デバイス。
【請求項１３２】
前記１つ又は複数の光検出器は、赤色ＬＥＤ、橙色ＬＥＤ、又は黄色ＬＥＤを備える、請求項１３１に記載の照明デバイス。
【請求項１３３】
前記複数のＬＥＤは、赤色ＬＥＤ鎖、緑色ＬＥＤ鎖、青色ＬＥＤ鎖、及び白色又は黄色ＬＥＤ鎖を備え、前記各鎖は、同じ色の２から４つのＬＥＤを備える、請求項１３０に記載の照明デバイス。
【請求項１３４】
前記１つ又は複数の光検出器は、１つ又は複数の赤色ＬＥＤ、及び１つ又は複数の緑色ＬＥＤを備える、請求項１３３に記載の照明デバイス。
【請求項１３５】
１つ又は複数の発光体モジュールを備える照明デバイスであって、前記各発光体モジュールは、
前記照明デバイスのための照明を生成するように構成した複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）；
前記複数のＬＥＤが生成した照明を検出するように構成した１つ又は複数の光検出器；
前記複数のＬＥＤ及び前記１つ又は複数の光検出器を上に組み付けた多層基板；
前記多層基板の上面に結合させた主要光学構造体であって、前記複数のＬＥＤ及び前記１つ又は複数の光検出器を前記主要光学構造体内に封入する、主要光学構造体；並びに
前記多層基板の底面に結合させたヒート・シンク
を備え、前記多層基板は、
前記複数のＬＥＤ及び前記１つ又は複数の光検出器の電気接点に結合させた第１の伝送層；
前記第１の伝送層の底面に結合させ、前記電気接点と前記ヒート・シンクとの間に絶縁をもたらすように構成した第１の誘電層；
前記第１の誘電層の底面に結合させ、前記第１の伝送層と前記主要光学構造体の外側に配置した外部電気接点との間に信号を伝送するように構成した第２の伝送層；並びに
前記第２の伝送層の底面に結合させ、横方向に比較的高い熱インピーダンスをもたらし、垂直方向に比較的低い熱インピーダンスをもたらすように構成した第２の誘電層
を備える、照明デバイス。
【請求項１３６】
前記複数のＬＥＤは、少なくとも４つのＬＥＤを備え、前記少なくとも４つのＬＥＤは、前記多層基板上で互いに近くに組み付け、前記主要光学構造体の中心付近にアレイ状に配置する、請求項１３５に記載の照明デバイス。
【請求項１３７】
前記複数のＬＥＤは、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、及び白色又は黄色ＬＥＤを備える、請求項１３５に記載の照明デバイス。
【請求項１３８】
前記１つ又は複数の光検出器は、赤色ＬＥＤ、橙色ＬＥＤ、又は黄色ＬＥＤを備える、請求項１３７に記載の照明デバイス。
【請求項１３９】
前記複数のＬＥＤは、赤色ＬＥＤ鎖、緑色ＬＥＤ鎖、青色ＬＥＤ鎖、及び白色又は黄色ＬＥＤ鎖を備え、前記各鎖は、同じ色の２から４つのＬＥＤを備える、請求項１３５に記載の照明デバイス。
【請求項１４０】
前記１つ又は複数の光検出器は、１つ又は複数の赤色ＬＥＤ、及び１つ又は複数の緑色ＬＥＤを備える、請求項１３９に記載の照明デバイス。
【請求項１４１】
前記ヒート・シンクの厚さは、約１ｍｍから約１０ｍｍの間の範囲である、請求項１３５に記載の照明デバイス。
【請求項１４２】
前記ヒート・シンクは、約２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）の間の範囲の熱伝導率を有する材料から形成する、請求項１３５に記載の照明デバイス。
【請求項１４３】
前記ヒート・シンクは、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金材料から形成する、請求項１３５に記載の照明デバイス。
【請求項１４４】
前記多層基板の厚さは、約３００μｍから約５００μｍの間の範囲である、請求項１３５に記載の照明デバイス。
【請求項１４５】
前記第１の誘電層は、約８から１２の間の範囲の相対誘電率、及び約１５０Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有する材料から形成し、前記第１の誘電層の厚さは、約１０μｍから約１００μｍの間の範囲である、請求項１３５に記載の照明デバイス。
【請求項１４６】
前記第２の誘電層は、約３から１２の間の範囲の相対誘電率、及び約１５０Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有する材料から形成し、前記第２の誘電層の厚さは、約１００μｍから約１０００μｍの間の範囲である、請求項１３５に記載の照明デバイス。
【請求項１４７】
前記第１の誘電層及び前記第２の誘電層はそれぞれ、窒化アルミニウム材料又は酸化アルミニウム材料から形成する、請求項１３５に記載の照明デバイス。
【請求項１４８】
前記第２の誘電層は、約１５０Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有する材料で第２の誘電層を実装することによって、横方向に比較的高い熱インピーダンスをもたらし、前記第２の誘電層は、前記第２の誘電層を通って前記第２の伝送層と前記ヒート・シンクとの間に垂直に延在する複数の熱伝導線を含むことによって、垂直方向に比較的低い熱インピーダンスをもたらす、請求項１３５に記載の照明デバイス。
【請求項１４９】
前記複数の熱伝導線は、約２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）の間の範囲の熱伝導率を有する材料から形成する、請求項１４８に記載の照明デバイス。
【請求項１５０】
前記複数の熱伝導線は、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金材料から形成する、請求項１４８に記載の照明デバイス。
【請求項１５１】
前記複数の熱伝導線のそれぞれは、複数の稠密金属充填ビアとして形成する、請求項１４８に記載の照明デバイス。
【請求項１５２】
前記第２の誘電層と前記ヒート・シンクとの間に結合させた第３の伝送層を更に備え、前記第３の伝送層は、前記ヒート・シンクの上側面にわたって延在し、前記複数の熱伝導線と前記ヒート・シンクとの間の熱接触を向上し、前記複数の熱伝導線及び前記ヒート・シンク上の熱拡散を向上する、請求項１４８に記載の照明デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える照明デバイスに関し、より詳細には、照明デバイス、並びに駆動電流、温度の変化に対し、またＬＥＤの老化つれて経時的にデバイスの所望の光束及び所望の色度を取得するように、照明デバイス内の個々のＬＥＤを較正、制御する方法に関する。本明細書では、熱特性及び電気特性を改良した１つ又は複数の発光体モジュールを備える照明デバイスも提供する。
【背景技術】
【０００２】
以下の説明及び例は、背景技術として提供するものにすぎず、本発明に関連する可能性があると思われる情報を示すことを意図する。以下の情報のいずれも、従来技術が、本明細書で請求する主題の特許性のある特徴に影響を及ぼすものを構成していることの承認を必ずしも意図するものではなく、又はそのように解釈すべきではない。
【０００３】
照明のためにＬＥＤ（発光ダイオード）を使用するランプ及び表示装置は、多くの異なる市場でますます普及してきている。ＬＥＤは、白熱電球及び蛍光電球等の従来の光源に対しいくつかの利点をもたらし、これらの利点には、電力消費が低いこと、寿命が長いこと、有害物質がないこと、及び様々な用途での更なる特定の利点が挙げられる。一般照明で使用する場合、ＬＥＤは、色を（例えば白色から青色に、白色から緑色に、等）調節する機会、又は色温度を（例えば「温白色」から「寒白色」まで）調節する機会を与え、様々な照明効果をもたらす。
【０００４】
ＬＥＤは、従来の光源に対し多くの利点を有するが、ＬＥＤの１つの欠点は、出力特性（例えば光束及び色度）が、駆動電流、温度の変化に対し、またＬＥＤの老化つれて経時的に変動することである。これらの影響は、いくつかの異なる色の発光ＬＥＤを単一パッケージ内に組み合わせた多色ＬＥＤ照明デバイスでは、特に明らかである。
【０００５】
多色ＬＥＤ照明デバイスの一例は、２つ以上の異なる色のＬＥＤを同じパッケージ内で組み合わせて白色又は近白色光を生成するものである。多くの異なる種類の白色光ランプが市場にあり、そのうちのいくつかは、赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）ＬＥＤ、赤色、緑色、青色及び黄色（ＲＧＢＹ）ＬＥＤ、蛍光体変換白色及び赤色（ＷＲ）ＬＥＤ、ＲＧＢＷ  ＬＥＤ等を組み合わせたものである。異なる色のＬＥＤを同じパッケージ内で組み合わせ、異なる色のＬＥＤを異なる駆動電力で駆動することによって、こうしたランプは、色点又は相関色温度（ＣＣＴ）の広い色域内で白色又は近白色光を生成するように構成することができ、この相関色温度（ＣＣＴ）は、「温白色」（例えば約２６００Ｋ〜３７００Ｋ）から「昼白色」（例えば３７００Ｋ〜５０００Ｋ）まで、「昼白色」から「寒白色」（例えば５０００Ｋ〜８３００Ｋ）までの範囲である。いくつかの多色ＬＥＤ照明デバイスは、照明の明るさ及び／又は色を特定の設定点に変更することも可能にする。これらの調整可能照明デバイスは全て、標準色度図上で特定の調光レベル及び色度設定（又は色設定点）に設定した場合、同じ色及び演色評価数（ＣＲＩ）をもたらすはずである。
【０００６】
色度図は、人間の目が知覚することができる色域を色度座標及びスペクトル波長の観点からマッピングしたものである。全ての飽和色のスペクトル波長は、人間の目が知覚する色相の全てを包含する輪郭空間（人間の色覚の「色域」と呼ばれる）の縁周りに分散する。色域の曲線縁部は、スペクトル軌跡と呼ばれ、単色光に対応し、各点は、単一波長の純粋な色相を表す。色域の下側部上の直線縁部は、純紫軌跡と呼ばれる。これらの色は、色域の境界上にあるものの、単色光内に相対物がない。飽和色未満の色は、図の内側に出現し、白色及び近白色は、中心付近にある。
【０００７】
１９３１  ＣＩＥ色度図では、人間の色覚の色域内の色を色度座標（ｘ，ｙ）の観点からマッピングしている。例えば、６２５ｎｍのピーク波長を有する赤色（Ｒ）ＬＥＤは、（０．６９，０．３１）の色度座標を有することができ、５２８ｎｍのピーク波長を有する緑色（Ｇ）ＬＥＤは、（０．１８，０．７３）の色度座標を有することができ、４６０ｎｍのピーク波長を有する青色（Ｂ）ＬＥＤは、（０．１４，０．０４）の色度座標を有することができる。黒体軌跡に沿って位置する色度座標（即ち色点）は、プランクの式、Ｅ（λ）＝Ａλ-5／（ｅ(B/T)−ｌ）に従う。黒体軌跡上又はその付近に位置する色点は、色温度が約２５００Ｋから１０，０００Ｋの間の範囲内である白色又は近白色光の範囲をもたらす。これらの色点は、典型的には、２つ以上の異なる色のＬＥＤからの光を混合することによって達成される。例えば、図１に示すＲＧＢ  ＬＥＤから発した光を混合して、色温度が約２５００Ｋから約５０００Ｋまでの範囲内である、実質的に白色の光を生成することができる。
【０００８】
照明デバイスは、典型的には、黒体曲線に沿って配置される白色又は近白色色温度の範囲（例えば約２５００Ｋから５０００Ｋ）をもたらすように構成するが、いくつかの照明デバイスは、個々のＬＥＤ（例えばＲＧＢ）が形成する色域（三角形）内にあらゆる色を生成するように構成することができる。３０００Ｋ白色光に対する複合光の色度座標、例えば（０．４３７，０．４０４）は、デバイスが動作することを意図する標的色度又は色設定点を規定する。いくつかのデバイスでは、標的色度又は色設定点は、個々のＬＥＤに供給する駆動電流の比率を変えることによって変更することができる。
【０００９】
一般に、照明デバイスの標的色度は、発光ＬＥＤの１つ又は複数に供給する（現在の調光における）駆動電流レベル、又は（ＰＷＭ調光における）負荷サイクルを調節することによって変更できる。例えば、ＲＧＢ  ＬＥＤを備える照明デバイスは、赤色ＬＥＤに供給する駆動電流を増加し、青色及び／又は緑色ＬＥＤに供給する駆動電流を減少させることによって、「より暖色の」白色光を生成するように構成することができる。駆動電流の調節は、照明デバイスのルーメン出力及び温度にも影響を与えるため、標的色度は、慎重に較正、制御し、実際の色度が標的値と等しいことを保証しなければならない。ほとんどの従来技術照明デバイスは、照明デバイスの色を制御する、正確な較正、補償方法を提供していない。
【００１０】
いくつかの従来技術照明デバイスは、色調整に加えて（又はその代わりに）、調光機能、即ち、発光ＬＥＤから出力される明るさ又は光束を変更する能力ももたらす。ほとんどの場合、調光レベルは、全ての発光ＬＥＤに供給して標的調光レベルを生成する（現在の調光における）駆動電流レベル、又は（ＰＷＭ調光における）駆動電流の負荷サイクルを調節することによって変更される。しかし、供給駆動電流の調節は、照明の色度を変化させ、この色度の変化は、異なるＬＥＤデバイス及び異なる調光方法で異なる。例えば、ＲＧＢ  ＬＥＤ照明デバイスの色度は、駆動電流レベル及び負荷サイクルの変化に伴ってかなり著しく変化し得る一方で、蛍光体変換白色ＬＥＤ照明デバイスの色度は、より一貫している。一貫した標的色度を維持するために、標的色度値の範囲は、標的調光レベルの範囲に対して慎重に較正しなければならない。
【００１１】
実際には、従来技術の照明デバイスが生成するルーメン出力及び色度は、温度変化のため、またＬＥＤの老化つれて経時的に、標的調光レベル及び標的色度設定とは異なっていることが多い。一般に、温度変化は、全ての蛍光体変換ＬＥＤ及び非蛍光体変換ＬＥＤのルーメン出力及び色度に影響を与える。従来技術デバイスは、ある程度の温度補償を実施することができる一方で、温度が、異なる色のＬＥＤのルーメン出力及び色度に様々に影響を与えるということを認識していないために、正確な結果をもたらしていない。更に、これらの従来技術デバイスは、蛍光体の老化に起因する、蛍光体変換ＬＥＤが生成する照明の色度のずれを考慮していない。結果として、これらの従来技術デバイスは、照明デバイスの動作条件及び寿命に対して、ＬＥＤ照明デバイスの所望の光束及び所望の色度を維持することができない。
【００１２】
改良された照明デバイス、並びに温度変化、駆動電流の変化に対し、またＬＥＤの老化につれて経時的に、照明デバイスの所望の光束及び所望の色度を正確に維持するように、照明デバイス内の個々のＬＥＤを較正、補償する方法に対する必要性は、依然としてある。この必要性は、多色ＬＥＤ照明デバイス、並びにＬＥＤのうち１つ又は複数に供給する駆動電流の調節によって標的調光レベル及び／又は標的色度設定の変更が可能である調整可能照明デバイスで特に根拠となる。というのは、多色ＬＥＤ照明デバイスは、異なる色のＬＥＤが温度及び老化によって様々に影響を受けるためであり、調整可能照明デバイスは、駆動電流の変化が本質的に照明デバイスのルーメン出力、色及び温度に影響を与えるためである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
照明デバイス、及び照明デバイスを較正、制御する方法の様々な実施形態の以下の説明は、決して添付の特許請求の範囲の主題を限定するものとして解釈すべきではない。
【００１４】
一実施形態によれば、ＬＥＤ照明デバイス内の個々の発光ダイオード（ＬＥＤ）を較正し、デバイスの所望の光束及び所望の色度が、駆動電流、温度の変化に対し、またＬＥＤの老化につれて経時的に維持できるようにする方法を本明細書で提供する。一般に、本明細書に記載の照明デバイスは、複数の発光ＬＥＤ、又は複数の発光ＬＥＤ鎖、及び少なくとも１つの専用光検出器を含むことができる。簡単にするために、本明細書では、用語「ＬＥＤ」は、単一のＬＥＤ、又は直列に接続し、同じ駆動電流を供給するＬＥＤ鎖を指すために使用する。本明細書に記載する方法のいくつかは、第１のＬＥＤのみを指すことがあるが、方法は、照明デバイス内に含まれる各発光ＬＥＤに対し実行することができる。
【００１５】
一実施形態によれば、本明細書で提供する較正方法は、照明デバイスを第１の周囲温度にさらすこと、及び少なくとも３つの異なる駆動電流を照明デバイスの第１のＬＥＤに連続的に印加して３つ以上の異なるレベルの明るさで照明を生成することを含むことができる。少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれにおいて、較正方法は、第１のＬＥＤが生成した照明からの複数の光学的測定値、及び少なくとも１つの専用光検出器からの複数の電気的測定値を取得することができる。いくつかの実施形態では、複数の光学的測定値は、複数の光束及び色度測定値を含むことができ、これらの測定値は、少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれで第１のＬＥＤが生成した照明から得られる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、複数の電気的測定値は、少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれにおいて、第１のＬＥＤが生成した照明によって光検出器上に誘起される複数の光電流、及び各誘起光電流を測定する前、その間又はその後、光検出器上で測定される複数の順方向電圧を含むことができる。順方向電圧は、一般に、光検出器に動作不能駆動電流を印加することによって、光検出器上で測定する。順方向電圧を測定するために光検出器に印加する動作不能駆動電流は、照明デバイス内に含まれる光検出器の数、光検出器（複数可）のサイズ及び光検出器を接続する様式に応じて、約１００μＡから約１ｍＡの間の範囲とすることができる。
【００１７】
いくつかの実施形態では、較正方法は、光検出器からの各誘起光電流を測定する前、その間又はその後のある時に、第１のＬＥＤに動作不能駆動電流を印加することによって、第１のＬＥＤのアノード及びカソード上に生じる順方向電圧を測定することもできる。順方向電圧を測定するために第１のＬＥＤに印加する動作不能駆動電流は、第１のＬＥＤのサイズに応じて、約１ｍＡから約１０ｍＡの間の範囲とすることができる。
【００１８】
概して、光束、色度及び誘起光電流測定値を取得するために第１のＬＥＤに供給する駆動電流は、動作可能駆動電流レベル（例えば約２０ｍＡから約５００ｍＡ）とすることができ、したがって、光検出器に供給する動作不能駆動電流（例えば約０．１ｍＡから約１ｍＡ）、及び順方向電圧を測定するために第１のＬＥＤに供給する動作不能駆動電流（例えば約０．１ｍＡから約１０ｍＡ）よりも実質的に大きくてもよい。場合によっては、漸増する駆動電流レベルを第１のＬＥＤに連続的に印加し、光束、色度、及び誘起光電流測定値を取得することができる。他の場合では、光束、色度、及び誘起光電流測定値は、漸減する駆動電流レベルを第１のＬＥＤに連続的に印加した直後に測定値を取得することができる。光学的及び電気的測定の間に駆動電流レベルを印加する程度は、ほとんど重要ではなく、駆動電流が互いに異なるということにすぎない。
【００１９】
一実施形態では、第１の動作可能駆動電流、第１の動作可能駆動電流よりも実質的に少ない第２の動作可能駆動電流、及び第２の動作可能駆動電流よりも実質的に少ない第３の動作可能駆動電流を第１のＬＥＤに連続的に印加した直後に、３つの光束測定値、３つのｘ色度測定値、３つのｙ色度測定値、及び３つの誘起光電流測定値を第１のＬＥＤから取得することができる。一例では、第１の動作可能駆動電流は、第１のＬＥＤに関連する最大駆動電流（例えばＬＥＤの部品番号及び製造業者に応じて、約５００ｍＡ）と実質的に等しく、第２の動作可能駆動電流は、最大駆動電流の約３０％とすることができ、第３の動作可能駆動電流は、最大駆動電流の約１０％とすることができる。例を本明細書で説明するが、較正方法は、あらゆる特定の値又はあらゆる特定の数の駆動電流レベルに限定するものではなく、実質的にあらゆる値及び／又はあらゆる数の駆動電流レベルを第１のＬＥＤの動作電流レベル範囲内で第１のＬＥＤに印加することができる。更に、較正方法は、ＣＩＥ  １９３１  ＸＹＺ色空間内のみで色度を測定することに限定するものではなく、追加又は代替として、本明細書で説明する発光ＬＥＤの組合せを備えるＬＥＤ照明デバイスの色域を表すのに使用できるあらゆる色空間内の色度を測定することができる。
【００２０】
光学的測定値及び電気的測定値を第１の周囲温度で取得した後のある時に、第１の温度での第１のＬＥＤを較正するために、取得ステップの結果を照明デバイス内に保存することができる。一実施形態では、第１の周囲温度で取得した光学的測定値及び電気的測定値は、較正値テーブル内に保存することができる。
【００２１】
場合によっては、較正方法は、第１の周囲温度とは異なる第２の周囲温度に照明デバイスをさらすステップ、第１のＬＥＤに少なくとも３つの異なる駆動電流を連続的に印加するステップ、少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれで、第１のＬＥＤが生成した照明から複数の光学的測定値を取得するステップ、光検出器から複数の電気的測定値を取得するステップ、及び第２の周囲温度で第１のＬＥＤを較正するために、取得ステップの結果を照明デバイス内に保存するステップ、を繰り返すことで続くことができる。一実施形態では、第２の周囲温度で取得した光学的測定値及び電気的測定値も、較正値テーブル内に保存することができる。
【００２２】
一実施形態では、第２の周囲温度は、第１の周囲温度よりも実質的に低くてもよい。例えば、第２の周囲温度は、室温にほぼ等しく（例えば約２５℃）、第１の周囲温度は、室温よりも実質的に高くてもよい。一例では、第１の周囲温度は、デバイスを動作させることが予期される昇温（例えば約７０℃）又は最大温度（例えば約８５℃）により近いものとすることができる。代替実施形態では、第２の周囲温度は、第１の周囲温度よりも実質的に高くてもよい。
【００２３】
第１のＬＥＤを較正するために温度に適用する厳密な値、数及び程度は、それほど重要ではないことに留意するべきある。しかし、一般に、ＬＥＤの動作電流レベル範囲上で、これらの測定値と駆動電流との間の非線形関係を正確に特徴付けることができるように、十分な数の異なる駆動電流レベルで、第１のＬＥＤからの光束及び色度測定値、並びに光検出器（複数可）からの光電流測定値を得ることが望ましい。１つの例示的実施形態では、照明デバイスは、照明デバイスの動作温度範囲から選択した２つ（以上）の実質的に異なる周囲温度にさらすことができる。
【００２４】
別の実施形態によれば、照明デバイスの照明を生成するように構成した複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）鎖、及び複数のＬＥＤ鎖のそれぞれが生成した照明を検出するように構成した光検出器を有する照明デバイスを本明細書で提供する。一般に、各ＬＥＤ鎖は、同じ色の１つ又は複数のＬＥＤを含むことができる。いくつかの実施形態では、各ＬＥＤ鎖は、異なるピーク発光波長で照明を生成するように構成することができる。他の実施形態では、２つ以上のＬＥＤ鎖は、同じピーク発光波長で照明を生成するように構成することができる。
【００２５】
照明デバイスは、ＬＥＤ駆動・受信回路を更に備えることができ、ＬＥＤ駆動・受信回路は、ＬＥＤ鎖を第１の周囲温度にさらす際、ＬＥＤ鎖のそれぞれに、１つのＬＥＤ鎖ずつ、少なくとも３つの異なる駆動電流を連続的に印加して異なるレベルの明るさで照明を生成し、少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれで、ＬＥＤ鎖のそれぞれが生成した照明によって光検出器上に誘起される光電流を測定し、各誘起光電流を測定する前、その間又はその後、光検出器上に生じる順方向電圧を測定するように構成する。更に、ＬＥＤ駆動・受信回路は、第１の周囲温度とは異なる第２の周囲温度にＬＥＤ鎖をさらす際、少なくとも３つの異なる駆動電流をＬＥＤ鎖のそれぞれに連続的に印加するステップ、光検出器上に誘起される光電流を測定するステップ、及び光検出器上に生じる順方向電圧を測定するステップ、を繰り返すようにも構成する。
【００２６】
照明デバイスは、インターフェースを更に備えることができ、インターフェースは、ＬＥＤ鎖を第１の周囲温度及び第２の周囲温度にさらす際、少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれにおいて、ＬＥＤ鎖のそれぞれが生成した照明を受光した直後に外部較正ツールが測定した光束及び色度測定値を受信するように構成する。一実施形態では、インターフェースは、無線周波数（ＲＦ）、赤外（ＩＲ）光又は可視光を使用して通信するように構成したワイヤレス・インターフェースとすることができる。例えば、ワイヤレス・インターフェースは、ＺｉｇＢｅｅ、ＷｉＦｉ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信プロトコルのうちの少なくとも１つに従って動作するように構成することができる。別の実施形態では、インターフェースは、ＡＣ電源、専用導体又は導体セット上で通信するように構成した有線インターフェースとすることができる。
【００２７】
照明デバイスは、保存媒体を更に備えることができ、保存媒体は、複数のＬＥＤ鎖のそれぞれに対し取得した光電流、順方向電圧、光束及び色度測定値を較正値テーブル内に保存するように構成する。いくつかの実施形態では、保存媒体内に保存する光電流、順方向電圧、光束及び色度測定値は、ＬＥＤ駆動・受信回路及び外部較正ツールから取得した測定値を含むことができる。他の実施形態では、測定値を使用して較正係数を算定することができ、これらの較正係数を、受信した較正値に加えて又はその代わりに、保存媒体内に保存する。
【００２８】
一実施形態によれば、較正値テーブルは、各ＬＥＤ鎖について、ＬＥＤ鎖を第１の周囲温度にさらし、少なくとも３つの異なる駆動電流をＬＥＤ鎖に連続的に印加する際、ＬＥＤ鎖からの照明を受光した直後に光検出器から取得した第１の複数の光電流値、ＬＥＤ鎖を第２の周囲温度にさらし、少なくとも３つの異なる駆動電流をＬＥＤ鎖に連続的に印加する際、ＬＥＤ鎖からの照明を受光した直後に光検出器から取得した第２の複数の光電流値、及び各光電流値を測定する前、その間、又はその後に光検出器上で測定した複数の順方向電圧値を含むことができる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、ＬＥＤ駆動・受信回路は、各誘起光電流を測定する前、その間又はその後、動作不能駆動電流を各ＬＥＤ鎖に印加し、各ＬＥＤ鎖上に生じる順方向電圧を測定するように更に構成することができる。そのような実施形態では、較正値テーブルは、各ＬＥＤ鎖について、ＬＥＤ鎖を第１の周囲温度にさらす際、動作不能駆動電流をＬＥＤ鎖に印加した直後にＬＥＤ鎖上で測定する第１の複数の順方向電圧値、及びＬＥＤ鎖を第２の周囲温度にさらす際、動作不能駆動電流をＬＥＤ鎖に印加した直後にＬＥＤ鎖上で測定する第２の複数の順方向電圧値を含むことができる。
【００３０】
いくつかの実施形態では、較正値テーブルは、各ＬＥＤ鎖について、ＬＥＤ鎖を第１の周囲温度にさらす際、少なくとも３つの異なる駆動電流をＬＥＤ鎖に印加した直後にＬＥＤ鎖から検出した第１の複数の光束値、及びＬＥＤ鎖を第２の周囲温度にさらす際、少なくとも３つの異なる駆動電流をＬＥＤ鎖に印加した直後にＬＥＤ鎖から検出した第２の複数の光束値を更に含むことができる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、較正値テーブルは、各ＬＥＤ鎖について、ＬＥＤ鎖を第１の周囲温度にさらす際、少なくとも３つの異なる駆動電流をＬＥＤ鎖に印加した直後にＬＥＤ鎖から検出した第１の複数のｘ色度値及び第１の複数のｙ色度値、並びにＬＥＤ鎖を第２の周囲温度にさらす際、少なくとも３つの異なる駆動電流をＬＥＤ鎖に印加した直後にＬＥＤ鎖から検出した第２の複数のｘ色度値及び第２の複数のｙ色度値を更に含むことができる。しかし、較正値テーブルは、ＣＩＥ  １９３１  ＸＹＺ色空間のみからの色度値を保存することに限定するものではなく、追加又は代替として、本明細書で説明する発光ＬＥＤの組合せを備えるＬＥＤ照明デバイスの色域を表すのに使用できるあらゆる色空間からの色度値を保存することができる。
【００３２】
いくつかの実施形態では、照明デバイスは、複数のＬＥＤ鎖のサブセットが生成した照明を検出するように構成した更なる光検出器を備えることができる。一例では、ＬＥＤ鎖のサブセットは、蛍光体変換ＬＥＤ鎖（例えば蛍光体変換白色ＬＥＤ鎖）及び基準ＬＥＤ鎖（例えば青色ＬＥＤ鎖）を備えることができる。
【００３３】
そのような実施形態では、ＬＥＤ駆動・受信回路は、ＬＥＤ鎖を第１の周囲温度及び第２の周囲温度にさらす際、少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれで、蛍光体変換ＬＥＤ鎖及び基準ＬＥＤ鎖が個々に生成した照明によって更なる光検出器上に誘起される光電流を測定し、各誘起光電流値を測定する前、その間又はその後、更なる光検出器上に生じる順方向電圧を測定するように更に構成することができる。
【００３４】
そのような実施形態では、較正値テーブルは、サブセット内の各ＬＥＤ鎖について、ＬＥＤ鎖を第１の周囲温度にさらし、少なくとも３つの異なる駆動電流をＬＥＤ鎖に連続的に印加する際、ＬＥＤ鎖からの照明を受光した直後に更なる光検出器から取得した第１の複数の光電流値、ＬＥＤ鎖を第２の周囲温度にさらし、少なくとも３つの異なる駆動電流をＬＥＤ鎖に連続的に印加する際、ＬＥＤ鎖からの照明を受光した直後に更なる光検出器から取得した第２の複数の光電流値、及び各光電流値を測定する前、その間、又はその後、更なる光検出器上で測定した複数の順方向電圧値を更に含むことができる。更なる光検出器上で測定した誘起光電流及び順方向電圧は、測定値又は算定係数として保存媒体内に保存することができる。
【００３５】
別の実施形態によれば、温度及び駆動電流の変化に対して、デバイスの所望の光束及び所望の色度を維持することができるように、ＬＥＤ照明デバイスを制御する第１の補償方法を本明細書で提供する。一般に、第１の補償方法は、複数の発光ＬＥＤにそれぞれの駆動電流を印加し、複数の発光ＬＥＤを実質的に連続して駆動して照明を生成すること、複数の発光ＬＥＤを短時間の間周期的にオフにすること、及び複数の発光ＬＥＤを周期的にオフにする短時間の間、各発光ＬＥＤに、１つのＬＥＤずつ動作不能駆動電流を印加することによって各発光ＬＥＤ上に現在生じている順方向電圧を測定することによって開始できる。本明細書で使用する動作不能駆動電流は、ＬＥＤから有効な照明を生成するには不十分である駆動電流レベルと説明することができ、約０．１ｍＡから約１０ｍＡの間の範囲とすることができる。
【００３６】
本明細書で説明する第１の補償方法は、各発光ＬＥＤ上で測定した順方向電圧、各発光ＬＥＤに供給したそれぞれの駆動電流、複数の異なる温度において順方向電圧及び駆動電流を色度に相関させる保存較正値テーブル、並びに１つ又は複数の補間技法を使用することによって、各発光ＬＥＤに予想される色度値を決定することを更に含むことができる。いくつかの実施形態では、方法は、照明デバイスの標的輝度設定及び標的色度設定を監視すること、並びに標的輝度設定及び標的色度設定のうち少なくとも１つにおいて変化を検出した場合にのみ、測定ステップ及び決定ステップを実施することを更に含むことができる。
【００３７】
一般に、保存較正値テーブルは、ＣＩＥ  １９３１  ＸＹＺ色空間、ＣＩＥ  １９３１  ＲＧＢ色空間、ＣＩＥ  １９７６  ＬＵＶ色空間、又は様々な他のＲＧＢ色空間（例えばｓＲＧＢ、Ａｄｏｂｅ  ＲＧＢ等）に対応する色度較正値を含むことができる。本明細書に記載する第１の補償方法は、ｘ及びｙ色度較正値のみを利用するが、当業者であれば、どのように他の色空間から色度値を代替的に取得し、本明細書に記載する方法で使用するかを理解するであろう。したがって、第１の補償方法は、あらゆる色空間からの色度較正値を包含すると考慮され、この色空間は、本明細書で説明する発光ＬＥＤの実質的にあらゆる組合せを備えるＬＥＤ照明デバイスの色域を表すのに使用することができるものである。
【００３８】
一実施形態によれば、保存較正値テーブルは、各発光ＬＥＤについて、較正段階の間、発光ＬＥＤを第１の温度にさらした際、複数の異なる駆動電流を発光ＬＥＤに印加した直後に発光ＬＥＤから事前に検出していた第１の複数のｘ色度値及び第１の複数のｙ色度値、並びに較正段階の間、発光ＬＥＤを第２の温度にさらした際、複数の異なる駆動電流を発光ＬＥＤに印加した直後に発光ＬＥＤから事前に検出していた第２の複数のｘ色度値及び第２の複数のｙ色度値を含むことができる。
【００３９】
更に、較正値テーブルは、各発光ＬＥＤの第１の複数の順方向電圧値及び第２の複数の順方向電圧値を含むことができる。第１の複数の順方向電圧値は、発光ＬＥＤを第１の温度にさらした際、異なる駆動電流のそれぞれを発光ＬＥＤに印加する前、その間又はその後、動作不能駆動電流を発光ＬＥＤに印加した直後に発光ＬＥＤ上で事前に測定していたものとすることができる。第２の複数の順方向電圧値は、発光ＬＥＤを第２の温度にさらした際、異なる駆動電流のそれぞれを発光ＬＥＤに印加する前、その間又はその後、動作不能駆動電流を発光ＬＥＤに印加した直後に発光ＬＥＤ上で事前に測定していたものとすることができる。
【００４０】
一実施形態では、各発光ＬＥＤの予想ｘ色度値は、第１の複数のｘ色度値と第２の複数のｘ色度値との間を補間することによって、発光ＬＥＤ上で測定する順方向電圧に対応する第３の複数のｘ色度値を算定すること、発光ＬＥＤに供給するそれぞれの駆動電流が、較正段階の間に発光ＬＥＤに印加する複数の異なる駆動電流のうちの１つとは異なる場合、第３の複数のｘ色度値の間の関係を生成すること、並びに生成した関係から、発光ＬＥＤに印加するそれぞれの駆動電流に対応する発光ＬＥＤの予想ｘ色度値を決定することによって、決定することができる。
【００４１】
一実施形態では、各発光ＬＥＤの予想ｙ色度値は、第１の複数のｙ色度値と第２の複数のｙ色度値との間を補間することによって、発光ＬＥＤ上で測定する順方向電圧に対応する第３の複数のｙ色度値を算定すること、発光ＬＥＤに供給するそれぞれの駆動電流が、較正段階の間に発光ＬＥＤに印加する複数の異なる駆動電流のうちの１つとは異なる場合、第３の複数のｙ色度値の間の関係を生成すること、並びに生成した関係から、発光ＬＥＤに印加するそれぞれの駆動電流に対応する発光ＬＥＤの予想ｙ色度値を決定することによって、決定することができる。
【００４２】
場合によっては、第３の複数のｘ色度値及び第３の複数のｙ色度値を算定するステップはそれぞれ、線形補間技法を使用して第１の複数のｘ色度値と第２の複数のｙ色度値との間を補間することを含み得る。場合によっては、関係を生成するステップは、第３の複数のｘ及びｙ色度値に高次補間を適用し、発光ＬＥＤ上で測定する順方向電圧におけるｘ及びｙ色度と駆動電流との間に非線形関係を生成することを含み得る。他の場合には、関係を生成するステップは、第３の複数のｘ及びｙ色度値に区分的線形補間を適用し、発光ＬＥＤ上で測定する順方向電圧でのｘ及びｙ色度と駆動電流との間の非線形関係を近似させることを含み得る。また他の場合では、関係を生成するステップは、ＬＥＤ製造業者が提供するデータ・シートから典型的な曲率を想定することを含み得る。
【００４３】
いくつかの実施形態では、第１の補償方法は、照明デバイスの標的輝度設定及び標的色度設定を達成するために各発光ＬＥＤから必要な相対光束を算定することを更に含み得る。概して、各発光ＬＥＤの相対光束は、標的輝度設定、標的色度設定、生成した関係から決定した予想ｘ色度値及び予想ｙ色度値を使用することによって、算定できる。
【００４４】
いくつかの実施形態では、第１の補償方法は、各発光ＬＥＤ上で測定する順方向電圧、保存較正値テーブル、及び１つ又は複数の補間技法を使用することによって、各発光ＬＥＤに対し算定する相対光束を達成するのに必要な駆動電流を決定すること、並びに決定した駆動電流で各発光ＬＥＤを駆動して、算定相対光束を有する照明を生成することを更に含み得る。
【００４５】
複数の異なる温度で順方向電圧及び駆動電流を色度と相関させることに加えて、保存較正値テーブルは、複数の異なる温度で順方向電圧及び駆動電流を光束と更に相関させることができる。例えば、保存較正値テーブルは、各発光ＬＥＤについて、較正段階の間、発光ＬＥＤを第１の温度にさらした際、複数の異なる駆動電流を発光ＬＥＤに印加した直後に発光ＬＥＤから事前に検出していた第１の複数の光束値、及び較正段階の間、発光ＬＥＤを第２の温度にさらした際、複数の異なる駆動電流を発光ＬＥＤに印加した直後に発光ＬＥＤから事前に検出していた第２の複数の光束値を含むことができる。
【００４６】
各発光ＬＥＤについて、駆動電流を決定するステップは、第１の複数の光束値と第２の複数の光束値との間を補間することによって、発光ＬＥＤ上で測定する順方向電圧に対応する第３の複数の光束値を算定すること、発光ＬＥＤのために算定した相対光束が第３の複数の光束値のうちの１つと異なる場合、第３の複数の光束値の間の関係を生成すること、並びに生成した関係から、算定相対光束に対応する駆動電流を選択することによって、算定相対光束を達成するのに必要な駆動電流を決定することを含み得る。
【００４７】
場合によっては、第３の複数の光束値は、線形補間技法又は非線形補間技法を使用して算定し、第１の複数の光束値と第２の複数の光束値との間を補間することができる。一般に、線形補間技法と非線形補間技法との間の選択は、発光ＬＥＤの色に基づき各発光ＬＥＤについて個別に行う。
【００４８】
場合によっては、関係は、第３の複数の光束値に高次補間を適用し、光束と駆動電流との間に非線形関係を生成することによって生成し得る。他の場合では、関係は、第３の複数の光束値に区分的線形補間を適用し、光束と駆動電流との間の非線形関係を近似させることによって生成し得る。また他の場合では、関係は、ＬＥＤ製造業者が提供するデータ・シートから典型的な曲率を想定することによって生成し得る。
【００４９】
別の実施形態によれば、複数の発光ＬＥＤ、保存媒体、ＬＥＤ駆動・受信回路及び制御回路を有する照明デバイスを本明細書で提供する。複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）鎖は、一般に、照明デバイスの照明を生成するように構成することができる。いくつかの実施形態では、各発光ＬＥＤは、異なるピーク発光波長で照明を生成するように構成することができる。しかし、他の実施形態では、１つ又は複数の発光ＬＥＤは、同じピーク発光波長で照明を生成するように構成することができる。
【００５０】
保存媒体は、一般に、複数の発光ＬＥＤのそれぞれについて、複数の温度で順方向電圧及び駆動電流を色度及び光束と相関させる較正値テーブルを保存するように構成することができる。一般に、保存媒体内に保存する較正値テーブルは、ＣＩＥ  １９３１  ＸＹＺ色空間、ＣＩＥ  １９３１  ＲＧＢ色空間、ＣＩＥ  １９７６  ＬＵＶ色空間及び様々な他のＲＧＢ色空間（例えばｓＲＧＢ、Ａｄｏｂｅ  ＲＧＢ等）に対応する色度較正値を含むことができる。
【００５１】
一実施形態によれば、較正値テーブルは、各発光ＬＥＤについて、較正段階の間、発光ＬＥＤを第１の温度にさらした際、複数の異なる駆動電流を発光ＬＥＤに印加した直後に発光ＬＥＤから事前に検出していた第１の複数のｘ色度値及び第１の複数のｙ色度値を含むことができる。保存較正値テーブルは、各発光ＬＥＤについて、較正段階の間、発光ＬＥＤを第２の温度にさらした際、複数の異なる駆動電流を発光ＬＥＤに印加した直後に発光ＬＥＤから事前に検出していた第２の複数のｘ色度値及び第２の複数のｙ色度値も含むことができる。
【００５２】
更に、較正値テーブルは、各発光ＬＥＤの第１の複数の順方向電圧値及び第２の複数の順方向電圧値を含むことができる。第１の複数の順方向電圧値は、発光ＬＥＤを第１の温度にさらした際、異なる駆動電流のそれぞれを発光ＬＥＤに印加する前、その間又はその後、動作不能駆動電流を発光ＬＥＤに印加した直後に発光ＬＥＤ上で事前に測定していたものとすることができる。第２の複数の順方向電圧値は、発光ＬＥＤを第２の温度にさらした際、異なる駆動電流のそれぞれを発光ＬＥＤに印加する前、その間又はその後、動作不能駆動電流を発光ＬＥＤに印加した直後に発光ＬＥＤ上で事前に測定していたものとすることができる。
【００５３】
更に、較正値テーブルは、各発光ＬＥＤの第１の複数の光束値及び第２の複数の光束値を更に含むことができる。第１の複数の光束値は、較正段階の間、発光ＬＥＤを第１の温度にさらした際、複数の異なる駆動電流を発光ＬＥＤに印加した直後に発光ＬＥＤから事前に検出していたものとすることができる。第２の複数の光束値は、較正段階の間、発光ＬＥＤを第２の温度にさらした際、複数の異なる駆動電流を発光ＬＥＤに印加した直後に発光ＬＥＤから事前に検出していたものとすることができる。
【００５４】
ＬＥＤ駆動・受信回路は、一般に、複数の発光ＬＥＤにそれぞれの駆動電流を印加し、複数の発光ＬＥＤを実質的に連続して駆動して照明を生成し、複数の発光ＬＥＤを短時間の間周期的にオフにし、短時間の間、各発光ＬＥＤに、１つのＬＥＤずつ動作不能駆動電流を印加し、各発光ＬＥＤ上に生じる動作順方向電圧を測定するように構成することができる。本明細書で使用する動作不能駆動電流は、ＬＥＤから有効な照明を生成するには不十分である駆動電流レベルと説明することができ、約０．１ｍＡから約１０ｍＡの間の範囲とすることができる。
【００５５】
いくつかの実施形態では、照明デバイスは、位相ロック・ループ（ＰＬＬ）を更に含むことができ、位相ロック・ループ（ＰＬＬ）は、ＡＣ電源に結合し、ＡＣ電源の周波数と同期する状態でタイミング信号を生成するように構成する。そのような実施形態では、タイミング信号は、複数の発光ＬＥＤを短時間の間周期的にオフにするように、ＬＥＤ駆動・受信回路に供給することができる。
【００５６】
制御回路は、ＬＥＤ駆動・受信回路及び保存媒体に結合させることができる。いくつかの実施形態では、制御回路は、照明デバイスの標的輝度設定又は標的色度設定が変化しているかどうかを決定し、そうである場合、各発光ＬＥＤ上で測定する動作順方向電圧、較正値テーブル及び１つ又は複数の補間技法を使用して、標的輝度設定及び標的色度設定の達成に必要なそれぞれの新たな駆動電流を決定するように構成することができる。
【００５７】
いくつかの実施形態では、照明デバイスは、複数の発光ＬＥＤ周囲の周囲温度を検出するように構成した温度センサを更に含むことができる。照明デバイスの標的輝度設定及び標的色度設定が変化していなかった場合、制御回路は、周囲温度が指定量だけ変化した場合にのみ、標的輝度設定及び標的色度設定の達成に必要なそれぞれの駆動電流を決定するように構成することができる。
【００５８】
制御回路は、各ＬＥＤ鎖について、第１の複数のｘ色度値と第２の複数のｘ色度値との間を補間することによって、発光ＬＥＤ上で測定する動作順方向電圧に対応する第３の複数のｘ色度値を算定し、発光ＬＥＤに印加したそれぞれの駆動電流が較正段階の間に発光ＬＥＤに印加した複数の異なる駆動電流のうちの１つとは異なる場合、第３の複数のｘ色度値の間の関係を生成し、生成した関係から、発光ＬＥＤに印加するそれぞれの駆動電流に対応する発光ＬＥＤの予想ｘ色度値を決定するように構成することができる。制御回路は、各発光ＬＥＤについて、第１の複数のｙ色度値と第２の複数のｙ色度値との間を補間することによって、発光ＬＥＤ上で測定する動作順方向電圧に対応する第３の複数のｙ色度値を算定し、発光ＬＥＤに印加したそれぞれの駆動電流が較正段階の間に発光ＬＥＤに印加した複数の異なる駆動電流のうちの１つとは異なる場合、第３の複数のｙ色度値の間の関係を生成し、生成した関係から、発光ＬＥＤに印加したそれぞれの駆動電流に対応する発光ＬＥＤの予想ｙ色度値を決定するように更に構成することができる。
【００５９】
場合によっては、制御回路は、線形補間技法を使用し、発光ＬＥＤに対応する第１及び第２の複数のｘ及びｙ色度値の間を補間することによって、各発光ＬＥＤの第３の複数のｘ及びｙ色度値を算定するように構成することができる。場合によっては、制御回路は、第３の複数のｘ及びｙ色度値に高次補間を適用し、発光ＬＥＤのｘ及びｙ色度と駆動電流との間の非線形関係を生成するように構成することができる。他の場合には、制御回路は、第３の複数のｘ及びｙ色度値に区分的線形補間を適用し、発光ＬＥＤのｘ及びｙ色度と駆動電流との間の非線形関係を近似させるように構成することができる。
【００６０】
いくつかの実施形態では、制御回路は、標的輝度設定及び標的色度設定を達成するために各発光ＬＥＤから必要な相対光束を算定するように更に構成することができる。概して、制御回路は、標的輝度設定及び標的色度設定、並びに生成した関係から決定した予想ｘ色度値及び予想ｙ色度値を使用して、各発光ＬＥＤの相対光束を算定することができる。
【００６１】
いくつかの実施形態では、制御回路は、各発光ＬＥＤについて、発光ＬＥＤ上で測定する動作順方向電圧、保存較正値テーブル、及び１つ又は複数の補間技法を使用して、発光ＬＥＤのために算定した相対光束の達成に必要な駆動電流を決定するように更に構成することができる。そのような実施形態では、ＬＥＤ駆動・受信回路は、決定した駆動電流で各発光ＬＥＤを駆動し、算定相対光束値を有する照明を生成するように更に構成することができる。
【００６２】
いくつかの実施形態では、制御回路は、各発光ＬＥＤについて、第１の複数の光束値と第２の複数の光束値との間を補間することによって、発光ＬＥＤ上で測定する動作順方向電圧に対応する第３の複数の光束値を算定し、発光ＬＥＤのために算定した相対光束が第３の複数の光束値のうちの１つとは異なる場合、第３の複数の光束値の間の関係を生成することによって、算定相対光束を達成するのに必要な駆動電流を決定するように、及び生成した関係から、算定相対光束に対応する駆動電流を選択することによって、算定相対光束を達成するのに必要な駆動電流を決定するように構成することができる。
【００６３】
場合によっては、制御回路は、線形補間技法又は非線形補間技法を使用して発光ＬＥＤに対応する第１の複数の光束値と第２の複数の光束値との間を補間することによって、各発光ＬＥＤの第３の複数の光束値を算定するように構成することができる。一般に、線形補間技法と非線形補間技法との間の選択は、発光ＬＥＤの色に基づき各発光ＬＥＤに対し個別に行う。
【００６４】
場合によっては、制御回路は、第３の複数の光束値に高次補間を適用し、各発光ＬＥＤの光束と駆動電流との間に非線形関係を生成することによって、関係を生成するように構成することができる。他の場合には、制御回路は、第３の複数の光束値に区分的補間を適用し、各発光ＬＥＤの光束と駆動電流との間の非線形関係を近似させることによって関係を生成するように構成することができる。また他の場合では、制御回路は、発光ＬＥＤ製造業者が提供するデータ・シートから典型的な曲率を想定することによって、関係を生成するように構成することができる。
【００６５】
また別の実施形態によれば、ＬＥＤ照明デバイスを制御し、デバイスの所望の光束及び所望の色度をＬＥＤの老化につれて経時的に維持できるようにする、第２の補償方法を本明細書で提供する。一般に、第２の補償方法は、駆動電流を複数のＬＥＤ鎖に実質的に連続して印加して照明を生成すること、各ＬＥＤ鎖が１つのＬＥＤ鎖ずつ生成した照明に反応して誘起され、光検出器が受信した光電流を光検出器上で測定すること、及び動作不能駆動電流を光検出器に印加することによって光検出器上に生じる順方向電圧を光検出器上で測定することによって開始できる。いくつかの実施形態では、第２の補償方法は、複数のＬＥＤ鎖を短時間の間周期的にオフにすること、並びに短時間の間、光検出器上に誘起される光電流及び光検出器上に生じる順方向電圧を１つずつ測定することを更に含むことができる。
【００６６】
第２の補償方法は、各ＬＥＤ鎖について、複数の異なる温度で順方向電圧及び光電流を駆動電流と相関させる保存較正値テーブルに１つ又は複数の補間技法を適用することによって、光検出器上で測定する順方向電圧及びＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流に対応する予想光電流値を決定することを含み得る。
【００６７】
一実施形態では、保存較正値テーブルは、各ＬＥＤ鎖について、第１の複数の保存光電流値、第２の複数の保存光電流値及び複数の保存順方向電圧値を含むことができる。第１の複数の保存光電流値は、ＬＥＤ鎖を第１の温度にさらし、複数の駆動電流をＬＥＤ鎖に連続的に印加した際、ＬＥＤ鎖からの照明を受光した直後に光検出器から事前に取得していたものとすることができる。第２の複数の保存光電流値は、ＬＥＤ鎖を第２の温度にさらし、複数の駆動電流をＬＥＤ鎖に連続的に印加した際、ＬＥＤ鎖からの照明を受光した直後に光検出器から事前に取得していたものとすることができる。複数の保存順方向電圧値は、第１の複数の光電流値及び第２の複数の光電流値のそれぞれを取得した後、光検出器上で事前に取得していたものとすることができる。いくつかの実施形態では、第１の複数の保存光電流値、第２の複数の保存光電流値、及び複数の保存順方向電圧値は、測定値を含むことができる。いくつかの実施形態では、測定値を使用して、較正係数を算定することができ、この較正係数を、測定値に加えて又はその代わりに、保存較正値テーブル内に保存する。
【００６８】
一実施形態では、各発光ＬＥＤの予想光電流値は、ＬＥＤ鎖に対応する第１の複数の保存光電流値と第２の複数の保存光電流値との間を補間することによって、測定順方向電圧に対応する第３の複数の光電流値を算定すること、第３の複数の光電流値の間の関係を生成すること、及び生成した関係から、ＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流に対応する予想光電流値を選択することによって、決定することができる。場合によっては、第３の複数の光電流値は、非線形補間技法を使用し、発光ＬＥＤに対応する第１の複数の保存光電流値と第２の複数の保存光電流値との間を補間することによって、算定することができる。場合によっては、関係は、第３の複数の光電流値に高次補間を適用し、ＬＥＤ鎖の光電流と駆動電流との間の非線形関係を生成することによって、生成することができる。しかし、他の場合には、関係は、第３の複数の光電流値に区分的補間を適用し、ＬＥＤ鎖の光電流と駆動電流との間の非線形関係を近似させることによって、生成することができる。
【００６９】
第２の補償方法は、各ＬＥＤ鎖について、予想光電流値と測定光電流との間に差が存在する場合、ＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流を調節することを更に含み得る。いくつかの実施形態では、駆動電流は、予想光電流値を測定光電流で除算することによってＬＥＤ鎖のスケール因子を算定すること、スケール因子をＬＥＤ鎖の所望の光束値に適用して調節光束値を取得すること、及びＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流を調節して調節光束値を達成することによって、調節し得る。
【００７０】
別の実施形態によれば、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）鎖、ＬＥＤ駆動・受信回路、光検出器、保存媒体及び制御回路を有する照明デバイスを本明細書で提供する。複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）鎖は、一般に、照明デバイスの照明を生成するように構成することができる。光検出器は、一般に、複数のＬＥＤ鎖が生成した照明を検出するように構成することができる。保存媒体は、一般に、較正値テーブルを保存するように構成することができ、較正値テーブルは、光検出器から事前に測定していた順方向電圧及び光電流と、照明デバイスの較正中、複数の異なる温度でＬＥＤ鎖のそれぞれに事前に印加した駆動電流とを相関させたものである。
【００７１】
ＬＥＤ駆動・受信回路は、一般に、複数のＬＥＤ鎖に駆動電流を実質的に連続して印加し、照明を生成するように構成することができる。更に、ＬＥＤ駆動・受信回路は、各ＬＥＤ鎖が１つのＬＥＤ鎖ずつ生成した照明に反応して光検出器上に誘起され、光検出器が受信した光電流を測定し、光検出器上に生じる順方向電圧を測定して現在の温度測定値をもたらし、測定光電流及び測定順方向電圧を制御回路に供給するように更に構成することができる。
【００７２】
制御回路は、ＬＥＤ駆動・受信回路、光検出器及び保存媒体に結合させることができ、一般に、現在の温度測定値及び各ＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流の測定値を使用して、保存較正値テーブルから各ＬＥＤ鎖の予想光電流値を決定するように構成することができる。更に、制御回路は、各ＬＥＤ鎖について、ＬＥＤ鎖の制御回路の決定した予想光電流値が、ＬＥＤ鎖のＬＥＤ駆動・受信回路の測定した光電流とは異なる場合、ＬＥＤ駆動・受信回路が各ＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流を調節して照明を生成するように更に構成することができる。例えば、制御回路は、各ＬＥＤ鎖について、予想光電流値を、ＬＥＤ駆動・受信回路が測定した光電流で除算することによってスケール因子を算定し、スケール因子をＬＥＤ鎖の所望の光束値に適用して調節光束値を取得し、ＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流を調節して調節光束値を達成するように構成し得る。
【００７３】
いくつかの実施形態では、制御回路は、ＬＥＤ駆動・受信回路の測定した順方向電圧、ＬＥＤ駆動・受信回路がＬＥＤ鎖に現在印加して照明を生成している駆動電流、較正値テーブル、及び１つ又は複数の補間技法を使用することによって、各ＬＥＤ鎖の予想光電流値を決定するように構成することができる。
【００７４】
例えば、較正値テーブルは、各ＬＥＤ鎖について、第１の複数の保存光電流値、第２の複数の保存光電流値、及び複数の保存順方向電圧値を含むことができる。第１の複数の保存光電流値は、ＬＥＤ鎖を第１の温度にさらし、複数の駆動電流をＬＥＤ鎖に連続的に印加した際、ＬＥＤ鎖からの照明を受光した直後に光検出器から事前に取得していたものとすることができる。第２の複数の保存光電流値は、ＬＥＤ鎖を第２の温度にさらし、複数の駆動電流をＬＥＤ鎖に連続的に印加した際、ＬＥＤ鎖からの照明を受光した直後に光検出器から事前に取得していたものとすることができる。複数の保存順方向電圧値は、第１の複数の光電流値及び第２の複数の光電流値のそれぞれを取得する前、その間、又はその後、光検出器上で事前に測定していたものとすることができる。いくつかの実施形態では、第１の複数の保存光電流値、第２の複数の保存光電流値、及び複数の保存順方向電圧値は、測定値を含むことができる。他の実施形態では、測定値を使用して、較正係数を算定することができ、この較正係数を、測定値に加えて又はその代わりに、較正値テーブル内に保存する。
【００７５】
いくつかの実施形態では、制御回路は、ＬＥＤ鎖に対応する第１の複数の保存光電流値と第２の複数の保存光電流値との間を補間することによって、ＬＥＤ駆動・受信回路が測定した順方向電圧に対応する第３の複数の光電流値を算定すること、第３の複数の光電流値の間の関係を生成すること、及び生成した関係から、ＬＥＤ駆動・受信回路がＬＥＤ鎖に現在印加している駆動電流に対応する予想光電流値を選択することによって、各ＬＥＤ鎖の予想光電流値を決定するように構成することができる。場合によっては、制御回路は、非線形補間技法を使用し、第１の複数の光電流値と第２の複数の光電流値との間を補間することによって、第３の複数の光電流値を算定するように構成することができる。場合によっては、制御回路は、第３の複数の光電流値に高次補間を適用し、ＬＥＤ鎖の光電流と駆動電流との間の非線形関係を生成することによって、関係を生成するように構成することができる。他の場合には、制御回路は、第３の複数の光電流値に区分的補間を適用し、ＬＥＤ鎖の光電流と駆動電流との間の非線形関係を近似させることによって、関係を生成するように構成することができる。
【００７６】
上記した照明デバイス及び方法は、一般に、非蛍光体変換ＬＥＤを備えるＬＥＤ照明デバイスを較正、制御するのに適している。上記したことに加えて、照明デバイス、及び少なくとも１つの蛍光体変換ＬＥＤを備えるＬＥＤ照明デバイスを較正、制御する方法も本明細書で提供する。蛍光体変換ＬＥＤの一例は、蛍光体変換白色ＬＥＤであり、蛍光体変換ＬＥＤは、例えば約４００〜５００のピーク発光波長を有する青色ＬＥＤを蛍光体材料（例えばＹＡＧ）でコーティング又は覆うことによって形成し、約３０００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）を有する実質的に白色の光を生成する。ＬＥＤと蛍光体との他の組合せを使用して、約２７００Ｋから約１０，０００ｋまでの範囲のＣＣＴを有する白色又は近白色光を生成できる蛍光体変換白色ＬＥＤを形成することができる。
【００７７】
蛍光体変換白色ＬＥＤでは、ＬＥＤのスペクトル成分を蛍光体のスペクトル成分と組み合わせて白色又は近白色光を生成する。組み合わせたスペクトルは、第１のピーク発光波長（例えば約４００〜５００）を有する第１の部分、及び第１のピーク発光波長とは実質的に異なる第２のピーク発光波長（例えば約５００〜６５０）を有する第２の部分を含むことができる。この例では、スペクトルの第１の部分は、青色ＬＥＤが発する光によって生成し、第２の部分は、蛍光体（例えばＹＡＧ）を通る光によって生成する。
【００７８】
蛍光体変換白色ＬＥＤの老化につれて、蛍光体の効率は低下し、これにより、蛍光体変換ＬＥＤの色度は経時的に「より寒色に」見える。蛍光体変換ＬＥＤの老化に関連する色度のずれを考慮するために、本明細書に記載の照明デバイスは、ＬＥＤ部分によって誘起される光電流及び蛍光体変換ＬＥＤの蛍光体部分によって誘起される光電流を個別に測定する、２つの異なる光検出器を含むことができる。例示的な一実施形態では、照明デバイスは、第１の光検出器及び第２の検出器を含むことができ、第１の検出器の検出範囲は、蛍光体変換ＬＥＤが発するスペクトルの第１の部分のみを検出するように構成し、第２の検出器の検出範囲は、蛍光体変換ＬＥＤが発するスペクトルの第２の部分のみを検出するように構成する。
【００７９】
一般に、第１の光検出器及び第２の光検出器の検出範囲は、測定すべき蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルに基づき選択することができる。蛍光体変換白色発光ＬＥＤが照明デバイス内に含まれ、上記のように実施する上記の例示的実施形態では、第１の光検出器の検出範囲は、青色ＬＥＤ部分が発する光によって誘起される光電流を測定するために、約４００ｎｍから約５００ｎｍの間の範囲とすることができ、第２の光検出器の検出範囲は、蛍光体変換白色ＬＥＤの蛍光体部分を通る光によって誘起される光電流を測定するために、約５００ｎｍから約６５０ｎｍの間とすることができる。第１の光検出器及び第２の光検出器は、専用光検出器及び／又は発光ＬＥＤを含むことができ、これらは、入射光を検出するように構成することがある。
【００８０】
いくつかの実施形態では、照明デバイスは、基準ＬＥＤ（例えば青色発光ＬＥＤ）も含むことができ、基準ＬＥＤは、蛍光体変換ＬＥＤが発するスペクトルの第１の部分の範囲内にあるピーク発光波長を有する。いくつかの実施形態では、そのような基準ＬＥＤを含む場合、基準ＬＥＤが生成する照明によって第１の光検出器及び第２の光検出器上に誘起される光電流を使用し、蛍光体変換白色ＬＥＤの色度を調節する際に検出器の老化を考慮することができる。
【００８１】
いくつかの実施形態では、照明デバイスは、蛍光体変換ＬＥＤ及び任意選択の基準ＬＥＤ（基準ＬＥＤも発光ＬＥＤであってもよい）に加えて、他の発光ＬＥＤを含むことができる。発光ＬＥＤ及び光検出器に加えて、本明細書で説明する照明デバイスは、一般に、ＬＥＤ駆動・受信回路、保存媒体及び制御回路も含むことができる。本明細書で具体的に述べない他の構成要素を含むこともできる。
【００８２】
較正段階の間、照明デバイスを第１の周囲温度にさらす際、ＬＥＤ駆動・受信回路は、複数の異なる駆動電流を蛍光体変換ＬＥＤ及び基準ＬＥＤに、１つのＬＥＤずつ連続的に印加して異なるレベルの明るさで照明を生成することができる。異なる駆動電流のそれぞれにおいて、ＬＥＤ駆動・受信回路は、蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明によって第１の光検出器及び第２の光検出器上に誘起される光電流を測定し、各誘起光電流を測定する前、その間、又はその後、第１の光検出器及び第２の光検出器上に生じる順方向電圧を測定する。誘起光電流及び順方向電圧測定値を取得した後、ＬＥＤ駆動・受信回路は、照明デバイスを第１の周囲温度とは異なる第２の周囲温度にさらす際、複数の異なる駆動電流を蛍光体変換ＬＥＤに連続的に印加するステップ、第１の光検出器及び第２の光検出器上に誘起される光電流を測定するステップ、並びに第１の光検出器及び第２の光検出器上に生じる順方向電圧を測定するステップ、を繰り返す。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ駆動・受信回路は、異なる駆動電流のそれぞれ、及び第１の周囲温度及び第２の周囲温度のそれぞれで、基準ＬＥＤによる照明によって第１の光検出器及び第２の光検出器上に誘起される光電流も測定することができる。較正段階の間にＬＥＤ駆動・受信回路によって取得した光電流及び順方向電圧測定値は、照明デバイスの保存媒体内の較正値テーブル内に保存することができる。
【００８３】
照明デバイスの動作中、ＬＥＤ駆動・受信回路は、蛍光体変換ＬＥＤに駆動電流を実質的に連続して印加して照明を生成し、蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明に反応して第１の光検出器及び第２の光検出器上に誘起され、第１の光検出器及び第２の光検出器が受信した光電流を測定するように構成することができる。特に、ＬＥＤ駆動・受信回路は、蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明に反応して第１の光検出器上に誘起される第１の光電流、及び第２の光検出器上に誘起される第２の光電流を測定することができる。第１の光電流は、蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの第１の部分に対応し、第２の光電流は、蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの第２の部分に対応することができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ駆動・受信回路は、基準ＬＥＤが生成する照明に反応して第１の光検出器上に誘起される第３の光電流及び第２の光検出器上に誘起される第４の光電流を測定することもできる。誘起光電流に加えて、ＬＥＤ駆動・受信回路は、誘起光電流を測定する前、その間又はその後、第１の光検出器及び第２の光検出器上に生じる順方向電圧を測定することができる。
【００８４】
制御回路は、ＬＥＤ駆動・受信回路、第１の光検出器及び第２の光検出器並びに保存媒体に結合させ、一般に、照明デバイスの動作中にＬＥＤ駆動・受信回路が測定した順方向電圧、並びに蛍光体変換ＬＥＤ及び基準ＬＥＤに現在印加して照明を生成している駆動電流を使用して、較正値テーブルから蛍光体変換ＬＥＤの予想光電流値を決定するように構成することができる。更に、制御回路は、蛍光体変換ＬＥＤの制御回路の決定した予想光電流値が、蛍光体変換ＬＥＤのＬＥＤ駆動・受信回路の測定した光電流とは異なる場合、ＬＥＤ駆動・受信回路が蛍光体変換ＬＥＤに現在印加して照明を生成している駆動電流を調節するように構成することができる。
【００８５】
以下に示すように、例えば、制御回路は、予想光電流値をＬＥＤ駆動・受信回路が測定した誘起光電流で除算することによって、蛍光体変換ＬＥＤのスケール因子を算定し、スケール因子のうちの１つを蛍光体変換ＬＥＤの所望の光束値に適用して調節光束値を取得し、蛍光体変換ＬＥＤに現在印加している駆動電流を調節して調節光束値を達成することができる。
【００８６】
いくつかの実施形態では、制御回路は、第１の光検出器上の蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの第１の部分の第１の予想光電流値、及び第２の光検出器上の蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの第２の部分の第２の予想光電流値を決定することができる。次に、制御回路は、制御回路が決定した第１の予想光電流値をＬＥＤ駆動・受信回路が測定した第１の光電流で除算することによって、第１のスケール因子を算定することができる。第２のスケール因子は、制御回路が決定した第２の予想光電流値をＬＥＤ駆動・受信回路が測定した第２の光電流で除算することによって、算定することができる。いくつかの実施形態では、第１のスケール因子及び第２のスケール因子を制御回路によって使用し、蛍光体変換ＬＥＤの光束及び色度の経時的な変化を考慮することができる。
【００８７】
老化に関連する光束の変化を補償するために、制御回路は、蛍光体変換ＬＥＤの所望の光束値に第２のスケール因子を適用し、蛍光体変換ＬＥＤの調節光束値を取得することができる。次に、制御回路は、蛍光体変換ＬＥＤに現在印加している駆動電流を調節し、調節光束値を達成することができる。いくつかの実施形態では、制御回路は、第１のスケール因子及び第２のスケール因子を使用し、蛍光体変換ＬＥＤの色度が経時的にどのように変化しているかを決定し、そのような決定に基づき、照明デバイス内の他の発光ＬＥＤに印加する駆動電流を調節し、照明デバイスの所望の全体色度又は色点を維持することができる。
【００８８】
いくつかの実施形態では、制御回路は、蛍光体変換ＬＥＤの色度を決定する際、検出器の老化を補償することができる。例えば、制御回路は、第１の光検出器上の基準ＬＥＤの第３の予想光電流値、及び第２の光検出器上の基準ＬＥＤの第４の予想光電流値を決定することができる。基準ＬＥＤの第３の予想光電流値及び第４の予想光電流値は、蛍光体変換ＬＥＤの第１の予想光電流値及び第２の予想光電流値の決定に使用したのと同じ様式で決定することができる。次に、制御回路は、制御回路が決定した第３の予想光電流値をＬＥＤ駆動・受信回路が測定した第３の光電流で除算することによって、第３のスケール因子を算定することができる。第４のスケール因子は、制御回路が決定した第４の予想光電流値をＬＥＤ駆動・受信回路が測定した第４の光電流で除算することによって、算定することができる。いくつかの実施形態では、制御回路は、基準ＬＥＤの所望の光束値に第４のスケール因子を適用し、基準ＬＥＤの調節光束値を取得することができる。次に、制御回路は、基準ＬＥＤに現在印加している駆動電流を調節し、調節光束値を達成することができる。
【００８９】
いくつかの実施形態では、第３のスケール因子及び第４のスケール因子を基準として使用し、第１の光検出器及び第２の光検出器の老化を考慮することができる。例えば、制御回路は、第１のスケール因子を第３のスケール因子で除算することによって、第１の光検出器のスケール因子比を生成し、第２のスケール因子を第４のスケール因子で除算することによって、第２の光検出器のスケール因子比を生成することができる。次に、制御回路は、第２の光検出器のために生成したスケール因子比を第１の光検出器のために生成したスケール因子比で除算し、蛍光体変換ＬＥＤの蛍光体対ＬＥＤ比を生成することができる。次に、制御回路は、蛍光体変換ＬＥＤのために生成した蛍光体対ＬＥＤ比を使用して、蛍光体変換ＬＥＤの色度を調節することができる。蛍光体変換ＬＥＤの色度を決定した後、第２のスケール因子を蛍光体変換ＬＥＤの所望の光束値に適用し、ルーメン出力の経時的な変化を考慮することができる。
【００９０】
上記のように、蛍光体変換ＬＥＤ及び少なくとも２つの異なる光検出器を備える照明デバイスを較正し、制御する方法も本明細書で提供する。一実施形態によれば、蛍光体変換ＬＥＤ及び少なくとも２つの異なる光検出器を備える照明デバイスの較正に使用する較正方法は、蛍光体変換ＬＥＤを第１の周囲温度にさらした直後に、少なくとも３つの異なる駆動電流を蛍光体変換ＬＥＤに連続的に印加し、異なるレベルの明るさで照明を生成することによって開始できる。少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれにおいて、較正方法は、蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明によって第１の光検出器及び第２の光検出器上に誘起される光電流、並びに各誘起光電流を測定する前、又はその後、第１の光検出器及び第２の光検出器上に生じる順方向電圧を測定することができる。測定ステップの結果は、第１の周囲温度で蛍光体変換ＬＥＤを較正するために、照明デバイス内に保存することができる。
【００９１】
上記のように、蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明によって第１の光検出器上に誘起される光電流は、蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの第１の部分に対応することができ、第１の部分（例えばＬＥＤ部分）は、第１のピーク発光波長（例えば約４００ｎｍから約５００ｎｍ）を有する。蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明によって第２の光検出器上に誘起される光電流は、蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの第２の部分に対応することができ、第２の部分（例えば蛍光体部分）は、第１のピーク発光波長とは実質的に異なる第２のピーク発光波長（例えば約５００ｎｍから約６５０ｎｍ）を有する。蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明によって第１の光検出器及び第２の光検出器上に誘起される光電流を個別に測定し、これらの値を照明デバイス内に保存することによって、較正方法は、蛍光体変換ＬＥＤが２つの個別のＬＥＤであるかのように、蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの異なる部分を個別に較正することが可能になる。
【００９２】
いくつかの実施形態では、較正方法は、少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれにおいて、蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの第１の部分及び第２のスペクトル部分について個別の光束及び色度測定値を取得することもできる。少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれで、蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの各部分に属する光束及び色度を個別に測定し、これらの値を照明デバイス内に保存することによって、較正方法は、蛍光体変換ＬＥＤが２つの個別のＬＥＤであるかのように、蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの異なる部分を個別に較正することが可能になる。
【００９３】
上記した較正値を第１の周囲温度で取得した後、較正方法は、照明デバイスを第１の周囲温度とは異なる第２の周囲温度にさらした直後に、ＬＥＤ鎖のそれぞれに少なくとも３つの異なる駆動電流を連続的に印加するステップ、第１の光検出器及び第２の光検出器上に誘起される光電流を測定するステップ、並びに第１の光検出器及び第２の光検出器上に生じる順方向電圧を測定するステップ、を繰り返すことができる。いくつかの実施形態では、蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの各部分に属する光束及び色度は、少なくとも３つの異なる駆動電流のそれぞれで、第２の温度において取得することもできる。測定ステップの結果は、第２の周囲温度で蛍光体変換ＬＥＤを較正するために、照明デバイス内に保存することができる。いくつかの実施形態では、較正方法は、蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの第１の部分の範囲内にあるピーク発光波長を有する基準ＬＥＤのために実施することができる。
【００９４】
別の実施形態によれば、少なくとも１つの蛍光体変換ＬＥＤ、第１の光検出器及び第２の光検出器を備える照明デバイスを制御する補償方法は、蛍光体変換ＬＥＤに駆動電流を実質的に連続して印加して照明を生成すること、並びに蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明に反応して第１の光検出器及び第２の光検出器上に誘起され、第１の光検出器及び第２の光検出器が受信した光電流を測定することを含み得る。例えば、補償方法は、蛍光体変換ＬＥＤが生成した照明に反応して第１の光検出器上に誘起される第１の光電流、及び第２の光検出器上に誘起される第２の光電流を測定することができる。第１の光電流は、蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの第１の部分に対応し、第２の光電流は、蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの第２の部分に対応することができる。誘起光電流に加えて、補償方法は、誘起光電流を測定する前、又はその後、第１の光検出器及び第２の光検出器のそれぞれに動作不能駆動電流を印加することによって第１の光検出器及び第２の光検出器上に生じる順方向電圧を測定することができる。
【００９５】
誘起光電流及び順方向電圧を第１の光検出器及び第２の光検出器から取得した後、補償方法は、複数の異なる温度で順方向電圧及び光電流を駆動電流と相関させる保存較正値テーブルに１つ又は複数の補間技法を適用することによって、第１の光検出器及び第２の光検出器上で測定した順方向電圧並びに蛍光体変換ＬＥＤに現在印加している駆動電流に対応する蛍光体変換ＬＥＤの予想光電流値を決定することができる。更に、補償方法は、予想光電流値と測定光電流との間に差が存在する場合、蛍光体変換ＬＥＤに現在印加している駆動電流を調節することができる。
【００９６】
具体的には、補償方法は、第１の光検出器上の蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの第１の部分の第１の予想光電流値、及び第２の光検出器上の蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルの第２の部分の第２の予想光電流値を決定することができる。次に、補償方法は、第１の予想光電流値を、測定ステップにおいて第１の光検出器上に誘起される第１の光電流で除算することによって、第１のスケール因子を算定することができる。補償方法は、第２の予想光電流値を、測定ステップにおいて第２の光検出器上に誘起される第２の光電流で除算することによって、第２のスケール因子を算定することができる。上記のように、第１のスケール因子及び第２のスケール因子を補償方法によって使用し、蛍光体変換ＬＥＤがもたらす光束及び色度の経時的な変化を考慮することができる。
【００９７】
老化に関連する光束の変化を補償するために、補償方法は、蛍光体変換ＬＥＤの所望の光束値に第２のスケール因子を適用し、蛍光体変換ＬＥＤの調節光束値を取得することができる。次に、補償方法は、蛍光体変換ＬＥＤに現在印加している駆動電流を調節し、調節光束値を達成することができる。いくつかの実施形態では、補償方法は、第１のスケール因子及び第２のスケール因子を使用して、蛍光体変換ＬＥＤの色度が経時的にどのように変化したかを決定することができる。そのような決定に基づき、補償方法は、照明デバイス内の他の発光ＬＥＤに印加する駆動電流を調節し、照明デバイスの所望の全体色度又は色点を維持することができる。
【００９８】
いくつかの実施形態では、補償方法は、基準ＬＥＤを使用する上記のものと同様のステップを実施することができる。例えば、補償方法は、基準ＬＥＤに駆動電流を実質的に連続して印加して照明を生成し、基準ＬＥＤが生成した照明に反応して第１の光検出器及び第２の光検出器上に誘起され、第１の光検出器及び第２の光検出器が受信した光電流を測定することができる。具体的には、補償方法は、基準ＬＥＤが生成した照明に反応して第１の光検出器上に誘起される第３の光電流、及び第２の光検出器上に誘起される第４の光電流を測定することができる。次に、補償方法は、複数の異なる温度で順方向電圧及び光電流を駆動電流と相関させる保存較正値テーブルに１つ又は複数の補間技法を適用することによって、第１の光検出器及び第２の光検出器上で測定した順方向電圧並びに基準ＬＥＤに現在印加している駆動電流に対応する基準ＬＥＤの予想光電流値を決定することができる。
【００９９】
特に、補償方法は、第１の光検出器上の基準ＬＥＤの第３の予想光電流値、及び第２の光検出器上の基準ＬＥＤの第４の予想光電流値を決定することができる。次に、補償方法は、第３の予想光電流値を、測定ステップにおいて第１の光検出器上に誘起される第３の光電流で除算することによって、第３のスケール因子を算定し、第４の予想光電流値を、測定ステップにおいて第２の光検出器上に誘起される第４の光電流で除算することによって、第４のスケール因子を算定することができる。いくつかの実施形態では、補償方法は、基準ＬＥＤの所望の光束値に第４のスケール因子を適用し、基準ＬＥＤの調節光束値を取得し、基準ＬＥＤに現在印加している駆動電流を調節して調節光束値を達成することができる。
【０１００】
いくつかの実施形態では、基準ＬＥＤのために生成した第３のスケール因子及び第４のスケール因子を基準として使用し、第１の光検出器及び第２の光検出器の老化を考慮することができる。例えば、補償方法は、第１のスケール因子を第３のスケール因子で除算することによって、第１の光検出器のスケール因子比を生成し、第２のスケール因子を第４のスケール因子で除算することによって、第２の光検出器のスケール因子比を生成することができる。次に、方法は、第２の光検出器のために生成したスケール因子比を、第１の光検出器のために生成したスケール因子比で除算し、蛍光体変換ＬＥＤの蛍光体対ＬＥＤ比を生成することができる。次に、方法は、蛍光体対ＬＥＤ比を使用して、蛍光体変換ＬＥＤの色度を調節することができる。蛍光体変換ＬＥＤの色度を決定した後、第２のスケール因子を蛍光体変換白色ＬＥＤの所望の光束値に適用し、ルーメン出力の経時的な変化を考慮することができる。
【０１０１】
発光ダイオード（ＬＥＤ）照明デバイスのための、改良された発光体モジュールの様々な実施形態も本明細書で提供する。一般に、本明細書で開示する、改良された発光体モジュールは、単一層基板又は多層基板を利用することができ、これらの基板は、発光ＬＥＤの間、及び発光ＬＥＤと光検出器との間の熱分離を改良するように設計する一方で、ヒート・シンクへの良好な熱伝導率も実現する。多層基板は、多数の伝送層及び誘電層を更に含み、伝送層及び誘電層は、発光ＬＥＤ鎖を一緒に接続するための伝送の柔軟さを向上させ、発光ＬＥＤ及び光検出器をヒート・シンクから電気的に絶縁する。
【０１０２】
一実施形態によれば、１つ又は複数の発光体モジュールを備える照明デバイスを本明細書で提供し、各発光体モジュールは、一般に、照明デバイスの照明を生成するように構成した複数の発光ＬＥＤ、及び複数のＬＥＤが生成した照明を検出するように構成した１つ又は複数の光検出器を含む。一般に、複数のＬＥＤ及び１つ又は複数の光検出器は、基板上に組み付け、主要光学構造体内に封入する。ヒート・シンクは、発光体モジュールが生成した熱を放散するように基板の底面に結合させる。
【０１０３】
発光体モジュールは、実質的にあらゆる数及び色の発光ＬＥＤ、並びに実質的にあらゆる数及び色の光検出器を含むことができる。例示的な一実施形態では、発光ＬＥＤは、１つ又は複数の赤色ＬＥＤ、１つ又は複数の青色ＬＥＤ、１つ又は複数の緑色ＬＥＤ、及び１つ又は複数の白色若しくは黄色ＬＥＤを含む。発光ＬＥＤは、一般に、主要光学構造体の中心付近にアレイ状に配置することができ、１つ又は複数の光検出器は、一般に、アレイの周辺周りに配置することができる。例示的な一実施形態では、１つ又は複数の光検出器は、１つ又は複数の赤色、橙色、黄色及び／又は緑色ＬＥＤを含むことができる。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の光検出器は、１つ又は複数の発光ＬＥＤを時として入射光を検出するように構成した場合、省くことができる。
【０１０４】
主要光学構造体は、様々な異なる材料から形成することができ、発光ＬＥＤが発する光を所望の様式で成形するのに必要な実質的にあらゆる形状及び／又は寸法を有することができる。いくつかの実施形態では、主要光学構造体は、ドーム形状を有することができる。しかし、当業者であれば、どのように主要光学構造体が発光ＬＥＤ及び１つ又は複数の光検出器を封入する、実質的にあらゆる他の形状又は構成を有し得るかを理解するであろう。いくつかの実施形態では、ドームの形状、サイズ及び材料は、一般に、発光体モジュール内の光学的効率及び色の混合を改良するように設計することができる。
【０１０５】
ヒート・シンクは、基板の底面に結合させ、発光体モジュールの熱生成構成要素から熱を引き出す。一般に、ヒート・シンクは、比較的高い熱伝導率及び電気伝導率を有する実質的にあらゆる材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、ヒート・シンクは、約２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）までの間の範囲の熱伝導率を有する材料から形成する。一実施形態では、ヒート・シンクは、銅若しくは銅合金材料、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金材料から形成する。いくつかの実施形態では、ヒート・シンクは、約１ｍｍから約１０ｍｍまでの間の範囲の比較的厚い層とすることができ、一実施形態では、約３ｍｍの厚さとすることができる。
【０１０６】
基板は、一般に、横方向に比較的高い熱インピーダンスをもたらし、垂直方向に比較的低い熱インピーダンスをもたらすように構成する。一実施形態では、基板は、単層の材料のみを含むように形成する。比較的高い熱インピーダンスを横方向にもたらすために、単層基板は、比較的高い熱インピーダンス又は比較的低い電気伝導率を有する材料から形成することができる。一例では、基板は、約１５０Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有する材料（例えば窒化アルミニウム）、約３０Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有する材料（例えば酸化アルミニウム）、又は約１Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有する材料（例えばＰＴＦＥ又は他の積層材料）から形成することができる。
【０１０７】
一般に、単層基板は、発光ＬＥＤのそれぞれと１つ又は複数の光検出器のそれぞれとの間にヒート・シンクまでの比較的低い熱インピーダンス経路を設けることによって、垂直方向に比較的低い熱インピーダンスをもたらすことができる。いくつかの実施形態では、低熱インピーダンス経路は、基板の厚さを最小にし、ＬＥＤのそれぞれ及び１つ又は複数の光検出器のそれぞれをヒート・シンクと複数の熱伝導線で接続することによって、実装することができる。例えば、基板の厚さは、約３００μｍから約５００μｍの間の範囲とすることができる。
【０１０８】
複数の熱伝導線は、実質的にあらゆる熱伝導材料を有することができる。いくつかの実施形態では、熱伝導線は、約２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）の間の範囲の熱伝導率を有する材料から形成することができる。熱伝導線で使用する材料は、ヒート・シンクに使用する材料と同じであっても、異なっていてもよい。一実施形態では、熱伝導線は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅合金材料から形成する。複数の熱伝導線は、（任意の機械的又は光学的手段を使用して）基板に垂直な穴をあけ、あらゆる適切な方法を使用して、金属材料で穴（若しくはビア）を充填又はめっきすることによって、形成することができる。いくつかの実施形態では、各熱伝導線は、複数（例えば約１０〜２０個の）稠密ビアを備えることができ、各ビアは、数百ミクロンの幅にすぎない。
【０１０９】
単層基板は、望ましい熱特性（例えば発光ＬＥＤの間、及び発光ＬＥＤと光検出器との間の良好な熱分離、並びにヒート・シンクへの良好な熱伝導率）をもたらす一方で、いくつかの発光体モジュールにおいて望ましい電気特性をもたらさないことがある。発光ＬＥＤと光検出器とヒート・シンクとの間に改良された伝送の柔軟さ及び電気的絶縁をもたらすために、本発明の好ましい実施形態は、多層基板を利用することができる。
【０１１０】
一実施形態によれば、多層基板は、第１の伝送層、第１の誘電層、第２の伝送層及び第２の誘電層を含むことができる。第１の伝送層は、発光ＬＥＤ及び１つ又は複数の光検出器の電気接点に結合させ、第１の誘電層の上に形成することができる。場合によっては、第１の伝送層は、約１０μｍから約２０μｍの間の範囲の厚さを有し、２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）の間の範囲である熱伝導率を有する材料（例えば銅若しくはアルミニウム材料、又はこれらの合金）から形成することができる。
【０１１１】
第１の誘電層は、第１の伝送層の底面に結合させ、第１の伝送層と第２の伝送層との間に挟まれ、発光ＬＥＤ及び光検出器の電気接点をヒート・シンクから電気的に絶縁する。いくつかの実施形態では、第１の誘電層は、約１０μｍから約１００μｍの間の厚さを有する比較的薄い層であってもよく、約３から１２の間の範囲の相対誘電率を有する誘電材料から形成することができる。一例では、第１の誘電層は、窒化アルミニウム材料又は酸化アルミニウム材料から形成することができるが、それらの材料に限定するものではない。
【０１１２】
電気的な絶縁をもたらすことに加えて、第１の誘電層は、約１５０Ｗ／（ｍＫ）未満の比較的低い熱伝導率を有する材料を使用し、発光ＬＥＤと光検出器との間の間隔に対し層の厚さを小さく保つことによって、比較的高い熱インピーダンスを横方向に実現する。例示的な一実施形態では、第１の誘電層は、約３０μｍの厚さを有することができ、発光ＬＥＤ及び光検出器は、多層基板の上側面上に少なくとも２００〜３００μｍ離間して置くことができる。そのような実施形態は、横方向よりも少なくとも１０倍高い熱伝導率を垂直方向にもたらすことになる。
【０１１３】
第２の伝送層は、第１の誘電層と第２の誘電層との間に結合させ、一般に、第１の伝送層と、主要光学構造体の外側に配置した外部電気接点との間に信号を伝送するように構成する。第２の伝送層は、第１の伝送層のように、約１０μｍから約２０μｍの間の範囲の厚さを有し、２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）の間の範囲である熱伝導率を有する材料（例えば銅若しくはアルミニウム材料、又はこれらの合金）から形成することができる。いくつかの実施形態では、ビアを第１の誘電層内に形成し、信号を第１の伝送層と第２の伝送層との間に伝送することができる。これらのビアは、あらゆる公知の方法に従って形成することができる。
【０１１４】
いくつかの実施形態では、第２の誘電層を第２の伝送層とヒート・シンクとの間に結合させることができる。他の実施形態では、第３の伝送層を第２の誘電層とヒート・シンクとの間に結合させることができる。第１の誘電層及び第２の誘電層上に印刷した金属線を備える第１の伝送層及び第２の伝送層とは異なり、第３の伝送層は、ヒート・シンクの上側面にわたり実質的に連続して延在し、複数の熱伝導線とヒート・シンクとの間の熱接触を向上させ、複数の熱伝導線及びヒート・シンクにわたる熱拡散を向上させることができる。
【０１１５】
第２の誘電層は、第１の誘電層のように、比較的低い熱伝導率を有する材料を使用することによって、比較的高い熱インピーダンスを横方向にもたらすように構成することができる。例えば、第２の誘電層は、約１５０Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有する材料（例えば窒化アルミニウム）、又は約３０Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有するセラミック材料（例えば酸化アルミニウム）から形成することができる。しかし、第１の誘電層及び第２の誘電層は、セラミック材料、又は誘電材料にさえ限定するものではない。いくつかの実施形態では、これらの層は、プリント回路板（ＰＣＢ）ＦＲ４等の積層材料、又は金属被覆ＰＣＢ材料を使用して形成することができる。しかし、積層材料の熱伝導率（例えば約１Ｗ／（ｍＫ）未満）は、セラミック材料の熱伝導率よりも著しく小さいので、セラミック材料の代わりに積層材料を使用すると、第２の誘電層の熱伝導率を低減することになる。
【０１１６】
比較的薄い第１の誘電層とは異なり、第２の誘電層は、比較的厚い層（例えば約１００μｍ及び約１０００μｍ）を利用することで、発光体モジュールに剛性をもたらす。更に、第２の誘電層は、第２の誘電層を通って第２の伝送層とヒート・シンクとの間に垂直に延在する複数の熱伝導線を含み、垂直方向における熱伝導率を改善する。
【０１１７】
上記のように、複数の電熱線は、銅若しくはアルミニウム材料、又はこれらの合金等、約２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）の間の範囲である熱伝導率を有する材料から形成することができ、（任意の機械的又は光学的手段を使用して）第２の誘電層に垂直な穴をあけ、任意の適切な方法を使用して、適切な金属材料で穴（又はビア）を充填又はめっきすることによって形成することができる。いくつかの実施形態では、各熱伝導線は、複数（例えば約１０〜２０個の）稠密ビアを備えることができ、各ビアは、数百ミクロンの幅にある。いくつかの実施形態では、垂直方向の熱伝導率は、発光ＬＥＤ下に含まれる熱伝導線の数を増加することによって、更に改良することができる。この手法は、ＬＥＤアレイからヒート・シンクへのより良好な全体熱伝導率をもたらすことになるが、発光ＬＥＤ間の熱分離を悪化させることがある。
【０１１８】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を参照すれば明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】人間の色覚の色域、及び複数の多色ＬＥＤ（例えば赤色、緑色及び青色）を備える照明デバイスによって達成可能な色域を示す１９３１  ＣＩＥ色度図のグラフである。
【図２】白色、青色及び緑色ＬＥＤの相対光束と接合部温度との間の非線形関係を示すグラフである。
【図３】赤色、赤−橙色及び黄色（こはく色）ＬＥＤの相対光束と接合部温度との間の、実質的により非線形の関係を示すグラフである。
【図４】赤色及び赤−橙色ＬＥＤの相対光束と駆動電流との間の非線形関係を示すグラフである。
【図５】白色、青色及び緑色ＬＥＤの相対光束と駆動電流との間の、実質的により非線形の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態による、複数のＬＥＤ及び１つ又は複数の光検出器を備える照明デバイスを較正する、改良された方法のフローチャート図である。
【図７】図６の較正方法に従って取得し、照明デバイス内に保存することができる例示的較正値テーブルを示すチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による、改良された補償方法のフローチャート図である。
【図９】４つの発光ＬＥＤを備える照明デバイスの例示的タイミング図であり、各発光ＬＥＤから、１つのＬＥＤずつ測定値（例えば発光体の順方向電圧）を得る周期的間隔を示す。
【図１０】グラフ図であり、図６の較正方法の間に取得し照明デバイス内に保存した較正値の使用によって、１つ又は複数の補間技法（複数可）をどのように図８の補償方法において使用し、所与のＬＥＤの所望の光束の生成に必要な駆動電流を決定することができるかを示す。
【図１１】グラフ図であり、現在の順方向電圧、現在の駆動電流、及び図６の較正方法の間に取得し照明デバイス内に保存した較正値を使用することによって、１つ又は複数の補間技法（複数可）をどのように図８の補償方法において使用し、所与のＬＥＤの予想ｘ色度値を決定することができるかを示す。
【図１２】グラフ図であり、現在の順方向電圧、現在の駆動電流、及び図６の較正方法の間に取得し照明デバイス内に保存した較正値を使用することによって、１つ又は複数の補間技法（複数可）をどのように図８の補償方法において使用し、所与のＬＥＤの予想ｙ色度値を決定することができるかを示す。
【図１３】本発明の別の実施形態による、改良された補償方法のフローチャート図である。
【図１４】４つの発光ＬＥＤを備える照明デバイスの例示的タイミング図であり、１つ又は複数の光検出器（例えば誘起光電流及び検出器の順方向電圧）から、１つのＬＥＤずつ測定値を取得する周期的間隔を示す（例えば発光体の順方向電圧）。
【図１５】グラフ図であり、現在の順方向電圧、現在の駆動電流、及び図６の較正方法の間に取得し照明デバイス内に保存した較正値を使用することによって、１つ又は複数の補間技法（複数可）をどのように図１３の補償方法において使用し、所与のＬＥＤの予想光電流値を決定することができるかを示す。
【図１６Ａ】例示的照明デバイスの写真である。
【図１６Ｂ】図１６Ａの例示的照明デバイス内に含み得る例示的発光体モジュールの上面図を示すコンピュータ生成画像である。
【図１７Ａ】別の例示的照明デバイスの写真である。
【図１７Ｂ】図１７Ａの例示的照明デバイス内に含み得る例示的発光体モジュールの上面図を示すコンピュータ生成画像である。
【図１８Ａ】本発明の一実施形態による、改良された発光体モジュールの側面図である。
【図１８Ｂ】本発明の別の実施形態による、改良された発光体モジュールの側面図である。
【図１９】本発明の一実施形態による、照明デバイス内に含み得る回路構成要素の例示的ブロック図である。
【図２０】本発明の一実施形態による、図１９の照明デバイス内に含み得るＬＥＤ駆動・受信回路の例示的ブロック図である。
【図２１】例示的グラフであり、蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルをどのように２つの部分に分割できるか、及び蛍光体の老化につれて蛍光体効率がどのように減少するかを示す。
【発明を実施するための形態】
【０１２０】
本発明は、様々な修正形態及び代替形態が可能であるが、これらの特定の実施形態を例として図面に示し、本明細書で詳細に説明する。しかし、図面及び図面への詳細な説明は、開示する特定の形態に本発明を制限することを目的とするものではなく、反対に、本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定する本発明の趣旨及び範囲の範囲内にある全ての修正形態、等価物及び代替形態を包含すべきであると理解されたい。
【０１２１】
ＬＥＤは、一般に、不純物をドープしてｐ−ｎ接合を生成した半導体材料のチップを備える。他のダイオードの場合、電流は、ｐ側、即ちアノードからｎ側、即ちカソードに容易に流れるが、逆方向には流れない。電荷キャリア−電子及び正孔−は、異なる電圧で電極から接合部に流れ込む。電子が正孔に接すると、電子はより低いエネルギー・レベルに落ち、光子の形態のエネルギー（即ち光）を解放する。ＬＥＤが発する光の波長、及びしたがってその色は、ＬＥＤのｐ−ｎ接合を形成する材料のバンドギャップ・エネルギーによって変わる。
【０１２２】
赤色及び黄色ＬＥＤは、一般に、比較的低いバンドギャップ・エネルギーを有する材料（例えばＡｌＩｎＧａＰ）から構成され、したがってより長い波長の光を生成する。例えば、ほとんどの赤色及び黄色ＬＥＤはそれぞれ、約６１０〜６５０ｎｍ、及び約５８０〜６００ｎｍの範囲のピーク波長を有する。一方、緑色及び青色ＬＥＤは、一般に、より大きなバンドギャップ・エネルギーを有する材料（例えばＧａＮ又はＩｎＧａＮ）から構成され、したがってより短い波長の光を生成する。例えば、ほとんどの緑色及び青色ＬＥＤはそれぞれ、約５１５〜５５０ｎｍ、及び約４５０〜４９０ｎｍの範囲のピーク波長を有する。
【０１２３】
場合によっては、「白色」ＬＥＤは、例えば約４５０〜４９０ｎｍのピーク発光波長を有する青色ＬＥＤを蛍光体（例えばＹＡＧ）で覆う又はコーティングすることによって形成することができ、この蛍光体は、青色ＬＥＤが放出した光子をより低いエネルギー・レベル、又は約５２５ｎｍから約６００ｎｍまで等のより長いピーク発光波長に下方変換したものである。場合によっては、そのようなＬＥＤは、約３０００Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）を有する実質的に白色の光を生成するように構成することができる。しかし、当業者であれば、異なるＣＣＴを有する可能性がある「白色」ＬＥＤを生成するために、どのように異なる色のＬＥＤ及び／又は異なる蛍光体を使用することができるかを理解するであろう。
【０１２４】
２つ以上の異なる色のＬＥＤを単一パッケージ内で組み合わせる場合、個々のＬＥＤのスペクトル成分を組み合わせて配合された光を生成する。場合によっては、異なる色のＬＥＤを組み合わせて、広い色域の色点又はＣＣＴ内で白色又は近白色光を生成することができ、このＣＣＴは、「温白色」（例えば約２６００Ｋ〜３０００Ｋ）から「昼白色」（例えば３０００Ｋ〜４０００Ｋ）まで、「昼白色」から「寒白色」（例えば４０００Ｋ〜８３００Ｋ）までの範囲である。白色光照明デバイスの例には、限定はしないが、赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）ＬＥＤを組み合わせたもの、赤色、緑色、青色及び黄色（ＲＧＢＹ）ＬＥＤを組み合わせたもの、白色及び赤色（ＷＲ）ＬＥＤを組み合わせたもの、並びにＲＧＢＷ  ＬＥＤを組み合わせたものを含む。
【０１２５】
本発明は、一般に、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）及び１つ又は複数の光検出器を有する照明デバイスを対象とする。簡単にするために、用語「ＬＥＤ」は、本開示全体を通して、単一のＬＥＤ、又は直列に接続し、同じ駆動電流を供給するＬＥＤ鎖を指すために使用する。一実施形態によれば、本発明は、ＬＥＤ照明デバイス内の個々のＬＥＤを較正、補償して、駆動電流、温度及び／又は時間の変化に対し、照明デバイスの所望の光束及び所望の色度を正確に維持するようにするための、改良された方法を提供する。
【０１２６】
そのようなものに限定するものではないが、本発明は、２つ以上の異なる色のＬＥＤを組み合わせ、配合された白色又は近白色光を生成する照明デバイス（即ち多色照明デバイス）に特に好適である。というのは、異なる色のＬＥＤの出力特性は、駆動電流、温度及び時間に対して様々に変化するためである。本発明は、ＬＥＤのうち１つ又は複数に供給する駆動電流の調節によって標的調光レベル及び／又は標的色度設定の変更が可能である照明デバイス（即ち調整可能照明デバイス）にも特に好適である。というのは、駆動電流の変化は、本質的に、照明デバイスのルーメン出力、色及び温度に影響を与えるためである。
【０１２７】
図２〜図３は、異なる色のＬＥＤについて、個々のＬＥＤの相対光束が接合部温度に対してどのように変化するかを示す。図２〜図３に示すように、全ＬＥＤからの光束出力は、概して、温度の上昇と共に低減する。一部の色（例えば白色、青色及び緑色）の場合、光束と接合部温度との間の関係は、比較的線形である（図２を参照）一方で、他の色（例えば赤色、橙色及び特に黄色）の場合、その関係は、著しく非線形である（図３を参照）。ＬＥＤの色度も、（蛍光体変換ＬＥＤ及び非蛍光体変換ＬＥＤの両方の）主波長のずれ、及び（蛍光体変換ＬＥＤの）蛍光体の効率変化のために、温度と共に変化する。一般に、緑色ＬＥＤのピーク発光波長は、温度の上昇と共に減少する傾向がある一方で、赤色及び青色ＬＥＤのピーク発光波長は、温度の上昇と共に増大する傾向がある。色度の変化は、ほとんどの色で温度に対して比較的線形であるが、赤色及び黄色ＬＥＤは、より著しい非線形変化を呈する傾向がある。
【０１２８】
ＬＥＤの老化につれて、蛍光体変換ＬＥＤ及び非蛍光体変換ＬＥＤの両方からの光束出力、並びに蛍光体変換ＬＥＤの色度も経時的に変換する。寿命の初期では、光束は、増大する（より明るくなる）か、低減（より暗くなる）一方で、寿命の後期では、光束は一般に減少する。予想されるように、ルーメン出力は、ＬＥＤをより高い駆動電流及びより高温にさらした場合、経時的により速く低減する。蛍光体変換ＬＥＤの老化につれて、蛍光体は、あまり効率的ではなくなり、蛍光体を通る青色光の量が増大する。この蛍光体効率の減少により、蛍光体変換ＬＥＤが生成した全体の色は、経時的に「より寒色に」見える。非蛍光体変換ＬＥＤの主波長及び色度は、経時的に変化しないが、光束は、ＬＥＤの老化につれて減少するため、事実上、多色ＬＥＤ照明デバイスの色度を経時的に変化させることになる。
【０１２９】
異なる色のＬＥＤを多色照明デバイス内で組み合わせた場合、得られたデバイスの色点は、温度変動と共に、経時的に著しく変化することが多い。例えば、赤色、緑色及び青色ＬＥＤを白色光照明デバイス内で組み合わせた場合、デバイスの色点は、温度が上昇するにつれて次第に「より寒色に」見えることがある。このことは、赤色ＬＥＤが生成する光束が温度の上昇につれて著しく低減する一方で、緑色及び青色ＬＥＤが生成する光束は、比較的安定したままであるためである（図２〜図３を参照）。
【０１３０】
温度及び老化による影響を考慮するために、いくつかの従来技術の照明デバイスは、温度及び時間に対して一定のルーメン出力及び／又は一定の色度を維持することを試みており、これは、発光ＬＥＤの特性を測定し、発光ＬＥＤのうち１つ又は複数に供給する駆動電流を増大させることによる。例えば、いくつかの従来技術照明デバイスは、（周囲温度センサ若しくはヒート・シンク測定により直接的に、又は順方向電圧測定により間接的に）照明デバイスの温度を測定し、発光ＬＥＤのうち１つ又は複数に供給する駆動電流を調節して、ルーメン出力における温度に関連した変化を考慮する。他の従来技術の照明デバイスは、個々の発光ＬＥＤからのルーメン出力を測定し、測定値が標的値と異なる場合、発光ＬＥＤに供給する駆動電流を増大させ、経時的に生じる光束の変化を考慮する。
【０１３１】
しかし、発光ＬＥＤに供給する駆動電流を変更すると、本質的に、ＬＥＤ照明デバイスが生成する光束及び色度に影響を与える。図４及び図５は、異なる色のＬＥＤ（例えば赤色、赤−橙色、白色、青色及び緑色ＬＥＤ）に関する、光束と駆動電流との間の関係を示す。概して、光束は駆動電流がより大きい場合に増大し、駆動電流がより小さい場合に低減する。しかし、駆動電流に伴う光束の変化は、ＬＥＤの全ての色に対して非線形であり、この非線形関係は、実質的に、特定の色のＬＥＤ（例えば青色及び緑色ＬＥＤ）で他の色よりも顕著である。照明の色度も、駆動電流が増大すると変化し、温度及び／又は老化の影響と競合する。というのは、より大きな駆動電流は、本質的に、より高いＬＥＤ接合部温度をもたらすためである（図２〜図３を参照）。駆動電流／温度に伴う色度の変化は、全ての色のＬＥＤで比較的線形である一方で、その変化率は、異なるＬＥＤ色で異なり、更には部品によっても異なる。
【０１３２】
いくつかの従来技術の照明デバイスは、発光ＬＥＤに供給する駆動電流を調節することができるが、これらのデバイスは、正確な温度及び老化の補償を実現しておらず、これは、特定の色のＬＥＤで光束と接合部温度との間に存在する非線形関係（図２〜図３）、全ての色のＬＥＤで光束と駆動電流との間に存在する非線形関係（図４〜図５）、及びこれらの関係が異なる色のＬＥＤで異なるという事実、を考慮していないことによる。これらのデバイスは、駆動電流／温度に伴う色度の変化率が異なる色のＬＥＤで異なるという事実も考慮していない。こうした挙動を考慮しないため、従来技術の照明デバイスは、多色ＬＥＤ照明デバイス内に含まれる全てのＬＥＤに対する正確な温度及び老化の補償を実現することはできない。
【０１３３】
駆動電流及び温度の変動に対し、またＬＥＤの老化につれて経時的に、所望の光束及び所望の色度を維持するように、照明デバイス内に含まれる個々のＬＥＤを較正、補償する、改良された照明デバイス及び方法に対する必要性は、依然としてある。この必要性は、異なるＬＥＤ色が温度及び時間に対して様々に反応するため、多色ＬＥＤ照明デバイスに特に関連し、また、駆動電流の変化が、本質的に照明デバイスのルーメン出力、色及び温度に影響を与えるため、調光及び／又は色調整能力を与える照明デバイスに特に関連する。
【０１３４】
これらの必要性を満たすために、ＬＥＤ照明デバイス内で使用する各ＬＥＤを個々に較正、補償する、改良された照明デバイス及び方法を本明細書で提供する。本明細書に記載する、改良された較正、補償方法は、ＬＥＤ照明デバイス内に含まれる全てのＬＥＤに対し正確な温度及び老化の補償を実現していない従来の方法の欠点を克服する。
【０１３５】
照明デバイスを較正する、改良された方法の例示的実施形態
図６は、複数のＬＥＤ及び少なくとも１つの専用光検出器を備える照明デバイスを較正する、改良された方法の一実施形態を示す。いくつかの実施形態では、図６に示す較正方法は、全てが同じ色のＬＥＤを有する照明デバイスを較正するために使用することができる。しかし、本明細書に記載する較正方法は、２つ以上の異なる色のＬＥＤを備える照明デバイス（即ち多色ＬＥＤ照明デバイス）の較正に特に好適である。というのは、異なる色のＬＥＤの出力特性は、駆動電流、温度及び時間に対して様々に変化するためである。本明細書に記載する較正方法は、調光及び／又は色調整能力を与える照明デバイス（即ち調整可能ＬＥＤ照明デバイス）の較正にも特に好適である。というのは、駆動電流の変化は、本質的に、照明デバイスのルーメン出力、色及び温度に影響を与えるためである。
【０１３６】
改良された照明デバイスの例示的実施形態を図１６〜図２０を参照して以下で説明する。図１６〜図２０は、それぞれが１つ又は複数の発光体モジュールを有する異なる種類のＬＥＤ照明デバイスを示す。下記のように、各発光体モジュールは、一般に、アレイ状に配置した複数の発光ＬＥＤ、及びアレイ周辺周りに離間して置かれる少なくとも１つの専用光検出器を含むことができる。例示的な一実施形態では、発光ＬＥＤアレイは、赤色、緑色、青色及び白色（又は黄色）ＬＥＤを含むことができ、少なくとも１つの専用光検出器は、１つ又は複数の赤色、橙色、黄色及び／又は緑色ＬＥＤを含むことができる。しかし、本発明は、発光ＬＥＤ又は光検出器のあらゆる特定の色、数、組合せ、又は配置に限定されるものではない。当業者であれば、本明細書に記載する方法ステップを、実質的に異なる発光体モジュールを有する他のＬＥＤ照明デバイスに適用し得る方法を理解するであろう。
【０１３７】
図６に示すように、改良された較正方法は、一般に、照明デバイスを第１の周囲温度にさらすことにより始めることができる（ステップ１０）。この温度にさらした後、複数の異なる駆動電流レベルを発光ＬＥＤに印加することができ（ステップ１２）、異なる駆動電流レベルのそれぞれにおいて、発光ＬＥＤ及び専用光検出器ＬＥＤ（複数可）の両方から複数の測定値を取得することができる（ステップ１４及び１６）。具体的には、照明デバイスからの測定値を取得する目的で、２つ以上の異なる駆動電流レベルを、各発光ＬＥＤに１つのＬＥＤずつ連続的に印加することができる。これらの測定値は、一般に光学的測定値及び電気的測定値を含むことができる。
【０１３８】
例えば、複数の光学的測定値は、異なる駆動電流レベルのそれぞれにおいて、各発光ＬＥＤが生成する照明から取得することができる（ステップ１４）。一実施形態によれば、光学的測定値は、複数の光束、ｘ色度及びｙ色度測定値を含むことができ、これらの測定値は、２つ以上の異なる駆動電流レベルで各発光ＬＥＤに対し得られる。しかし、本明細書に記載する光学的測定値は、光束、ｘ色度及びｙ色度に限定するものではなく、本発明の他の実施形態では、更なる又は代替的な光学的測定値を含むことができる。
【０１３９】
一般に、本明細書に記載する色度較正値は、ＣＩＥ  １９３１  ＸＹＺ色空間、ＣＩＥ  １９３１  ＲＧＢ色空間、ＣＩＥ  １９７６  ＬＵＶ色空間、及び様々な他のＲＧＢ色空間（例えばｓＲＧＢ、Ａｄｏｂｅ  ＲＧＢ等）に対応することができる。本明細書に記載する較正、補償方法は、ｘ及びｙ色度較正値のみを取得し、これらを利用するのであるが、当業者であれば、他の色空間からの色度値をどのように代替的に取得し、本明細書に記載する方法で使用するかを理解するであろう。したがって、本明細書に記載し、特許請求の範囲で列挙する較正、補償方法は、あらゆる色空間からの色度較正値を包含すると考慮され、この色空間は、本明細書で説明する実質的にあらゆる組合せの発光ＬＥＤを備えるＬＥＤ照明デバイスの色域を表すのに使用することができる。
【０１４０】
好ましい一実施形態では、３つの光束（Ｌｕｍａ）測定値、３つのｘ色度（ｘ  ｃｈｒｏｍ）測定値、及び３つのｙ色度（ｙ  ｃｈｒｏｍ）測定値は、図７に示し以下で説明するように、実質的に最大の駆動電流レベル（ＬＥＤの部品番号及び製造業者に応じて、典型的には約５００ｍＡ）、最大駆動電流の約３０％、及び最大駆動電流の約１０％で各発光ＬＥＤから測定する。いくつかの実施形態では、光束及びｘ、ｙ色度測定値は、分光計等の外部較正ツールを使用して、発光ＬＥＤから取得することができる。いくつかの実施形態では、外部較正ツールから取得した測定値は、図１９に関し以下でより詳細に説明するように、照明デバイスにワイヤレス送信することができる。
【０１４１】
更に、複数の電気的測定値は、異なる駆動電流レベルのそれぞれにおいて、発光ＬＥＤのそれぞれ、及び専用光検出器（複数可）のそれぞれから取得することができる（ステップ１６）。こうした電気的測定値は、限定はしないが、専用光検出器（複数可）上で誘起される光電流、並びに専用光検出器（複数可）及び／又は発光ＬＥＤ上で測定する順方向電圧を含むことができる。上述した光学的測定値とは異なり、電気的測定値は、照明デバイス内に含まれるＬＥＤ駆動・受信回路を使用して、専用光検出器（複数可）及び発光ＬＥＤから取得することができる。そのような回路の例示的実施形態は、図１９〜図２０に示し、以下でより詳細に説明する。
【０１４２】
異なる駆動電流レベルのそれぞれにおいて、ＬＥＤ駆動・受信回路は、各発光ＬＥＤが個々に生成した照明ごとに、専用光検出器上に誘起される光電流を測定する。好ましい一実施形態では、３つの異なる駆動電流レベル（例えば最大駆動レベルの１００％、３０％及び１０％）で発光ＬＥＤを連続的に駆動して照明を生成した場合、各発光ＬＥＤの専用光検出器から３つの光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１）測定値を取得することができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ駆動・受信回路は、外部較正ツールが異なる駆動電流レベルのそれぞれで発光ＬＥＤの生成する照明の光束並びにｘ及びｙ色度を測定しているのと実質的に同時に、光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１）測定値を取得することができる。
【０１４３】
一般に、光束、色度及び誘起光電流の測定のために発光ＬＥＤに印加する駆動電流は、動作可能駆動電流レベルとすることができる（例えば約２０ｍＡから約５００ｍＡ）。場合によっては、発光ＬＥＤのそれぞれに、漸増する駆動電流レベルを連続的に印加して本明細書に記載する測定値を取得することができる。他の場合では、漸減する駆動電流レベルを発光ＬＥＤに連続的に印加した直後に測定値を取得することができる。駆動電流レベルを印加する程度は、ほとんど重要ではなく、駆動電流が互いに異なるということにすぎない。
【０１４４】
例を本明細書で説明するが、本発明は、あらゆる特定の値又はあらゆる特定の数の駆動電流レベルに限定するものではなく、実質的にあらゆる値及びあらゆる数の駆動電流レベルを、発光ＬＥＤの動作電流レベル範囲内で発光ＬＥＤに印加することができる。しかし、一般に、十分な数の異なる駆動電流レベルで、発光ＬＥＤからの光束及び色度測定値、及び光検出器からの光電流測定値を得て、これらの測定値と駆動電流との間の非線形関係をＬＥＤの動作電流レベル範囲上で正確に特徴付けることが望ましい。
【０１４５】
測定値の数を増加させると、非線形関係を特徴付ける精度を向上させる一方で、較正の時間及び費用も増大させる。較正時間及び費用の増大は、全てのケースにおいて許されないことではあるが、いくつかのケースでは有益であることがある。例えば、更なる光束測定値は、他の色のＬＥＤよりも著しい非線形関係を呈する傾向がある特定の色のＬＥＤ（例えば青色及び緑色ＬＥＤ）に対し光束対駆動電流の関係を特徴付けようとする際、有益であり得る（図４〜図５を参照）。したがって、特定の色のＬＥＤに対する測定値を取得するために所望の数の駆動電流レベルを選択する際、精度と較正時間／費用との間のバランスを取るべきである。
【０１４６】
駆動電流の増大は、発光ＬＥＤの接合部温度に影響を与えるため、各動作可能駆動電流レベルを発光ＬＥＤに供給した直後に、各発光ＬＥＤ及び各光検出器上で順方向電圧を測定することができる（ステップ１６）。各動作可能駆動電流レベルに対し、順方向電圧は、その動作可能駆動電流レベルで光電流測定値を取得する前、又はその後、各発光ＬＥＤ及び各光検出器上で測定することができる。しかし、光学的測定値とは異なり、比較的小さな駆動電流を発光ＬＥＤ及び専用光検出器（複数可）に印加し、これらの上に生じた順方向電圧を測定する。
【０１４７】
好ましい一実施形態では、異なる駆動電流レベルのそれぞれ（例えば最大駆動レベルの１００％、３０％及び１０％）を発光ＬＥＤに印加して光束、ｘ色度及びｙ色度を測定した直後に、３つの順方向電圧（Ｖｆｅ）測定値を各発光ＬＥＤから取得し、３つの順方向電圧（Ｖｆｄ１）測定値を各専用光検出器から取得することができる（ステップ１６）。順方向電圧（Ｖｆｅ及びＶｆｄ１）測定値は、異なる駆動電流レベルのそれぞれで誘起される光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１）を測定する前、又はその後に取得することができる。各動作可能駆動電流レベルを発光ＬＥＤに印加した直後に、各発光ＬＥＤ上の順方向電圧（Ｖｆｅ）及び各専用光検出器上の順方向電圧（Ｖｆｄ１）を測定することによって、Ｖｆｅ及びＶｆｄ１測定値を使用して、発光ＬＥＤ及び専用光検出器の接合部温度が駆動電流の変化によりどのように変化するかに対する良好な指標をもたらすことができる。
【０１４８】
順方向電圧測定値を取る際、発光ＬＥＤのそれぞれ及び専用光検出器ＬＥＤのそれぞれに、１つのＬＥＤずつ、比較的小さな駆動電流を供給し、個々のＬＥＤのアノード及びカソード上に生じた順方向電圧（Ｖｆｅ又はＶｆｄ１）を測定できるようにする（ステップ１６）。これらの測定値を取る際、照明デバイス内の全ての他の発光ＬＥＤは、好ましくは「オフ」にし、不正確な順方向電圧測定を回避する（他の発光ＬＥＤからの光が測定するＬＥＤ内に更なる光電流を誘起することになるため）。
【０１４９】
本明細書で使用する「比較的小さな駆動電流」は、動作不能駆動電流、即ち、ＬＥＤから有効な照明を生成するには不十分である駆動電流レベルとして、広く定義することができる。温度変動を補償するために順方向電圧測定値を使用するＬＥＤデバイス製造業者の多くは、順方向電圧測定値を取る際、ＬＥＤに比較的大きな駆動電流（例えばＬＥＤから照明を生成するのに十分な動作可能駆動電流レベル）を供給する。残念ながら、動作可能駆動電流レベルで測定した順方向電圧は、ＬＥＤの寿命に対し著しく変動する傾向がある。ＬＥＤの老化につれて接合部内の寄生抵抗が増大し、この寄生抵抗が、温度とは無関係に動作電流レベルで測定する順方向電圧を経時的に増大させる。このために、本明細書では、順方向電圧測定値を取得する際、比較的小さな（即ち、動作不能）駆動電流を使用して、順方向電圧降下の抵抗部分を制限する。
【０１５０】
１平方ミリメートルの接合領域を有するいくつかの一般的な種類の発光ＬＥＤの場合、発光ＬＥＤから順方向電圧測定値を取得するために本明細書で使用する最適な駆動電流は、約０．１〜１０ｍＡ、及びより好ましくは約０．３〜３ｍＡとすることができる。一実施形態では、発光ＬＥＤから順方向電圧測定値を取得するのに最適な駆動電流レベルは、約１ｍＡとすることができる。しかし、より小型／より大型のＬＥＤでは、比例して、より少ない／より多い電流を使用し、電流密度を実質的に同じに保つことができる。かなり小型のＬＥＤを専用光検出器として使用する実施形態では、単一の光検出器から順方向電圧測定値を取得するのに最適な駆動電流レベルは、約１００μＡから約３００μＡまでの間の範囲とすることができる。一実施形態では、並列に接続した複数の専用光検出器から順方向電圧測定値を取得するのに使用する最適な駆動電流レベルは、約１ｍＡとすることができる。発光ＬＥＤから順方向電圧測定値を取得するのに使用する比較的小さい動作不能駆動電流（例えば約０．３ｍＡから約３ｍＡ）、及び専用光検出器から順方向電圧測定値を取得するのに使用する比較的小さい動作不能駆動電流（例えば約１００μＡから約３００μＡ）は、ステップ１４及び１６で光束、色度及び誘起光電流を測定するのに使用する動作可能駆動電流レベル（例えば約２０ｍＡから約５００ｍＡ）よりもかなり小さい。
【０１５１】
ステップ１４〜１６に記載した測定値を第１の温度で取得した後、照明デバイスを第１の周囲温度とは実質的に異なる第２の周囲温度にさらす（ステップ１８）。この第２の温度にさらした後、ステップ１２〜１６を繰り返し（ステップ２０）、発光ＬＥＤのそれぞれから更なる複数の光学的測定値を取得し（ステップ１４）、発光ＬＥＤ及び専用光検出器から更なる複数の電気的測定値を取得する（ステップ１６）。更なる測定値は、第１の周囲温度に対し上記したのと同様に第２の周囲温度で取得することができる。
【０１５２】
一実施形態では、第２の周囲温度は、第１の周囲温度よりも実質的に低くてもよい。例えば、第２の周囲温度は、室温に実質的に等しく（例えば約２５℃）、第１の周囲温度は、室温よりも実質的に高くてもよい。一例では、第１の周囲温度は、デバイスを動作させることが予想される、昇温（例えば約７０℃）又は最大温度（例えば約８５℃）により近いものとすることができる。代替実施形態では、第２の周囲温度は、第１の周囲温度よりも実質的に高くてもよい。
【０１５３】
個々のＬＥＤを較正するために温度を適用する厳密な値、数及び程度は、それほど重要ではないことに留意する価値がある。しかし、一般に、いくつかの異なる温度において、光束、ｘ及びｙ色度、並びに光電流較正値を取得し、各ＬＥＤの動作温度範囲上でこれらの測定値と駆動電流との間の非線形関係を正確に特徴付けできるようにすることが望ましい。好ましい一実施形態では、照明デバイスは、２つの実質的に異なる周囲温度にさらすことができ、これらの温度は、照明デバイスの動作温度範囲上から選択する。本明細書で説明する測定値を３つ（又はそれ以上の）温度で取得することは可能であるが、この場合、較正工程にかなりの出費、複雑さ及び／又は時間が追加されることがある。このために、発光ＬＥＤ及び専用光検出器（複数可）は２つの異なる温度（例えば約２５℃及び約７０℃）のみで較正することが一般に好ましい。
【０１５４】
いくつかの実施形態では、照明デバイスは、較正工程の間、温度を人工的に生成することにより、第１の周囲温度及び第２の周囲温度にさらすことができる。しかし、第１の周囲温度及び第２の周囲温度は、照明デバイスの製造中に自然に生じるものであることが一般に好ましい。というのは、このことにより、較正工程を単純にし、較正工程に伴う費用を著しく低減するためである。一実施形態では、昇温で取得する測定値は、照明デバイスが比較的高温（例えば約５０℃から８５℃）であるＬＥＤのバーンインの後に取得することができ、照明デバイスが比較的低温（例えば約２０℃から３０℃）である、バーンインの後のある時（例えば製造ラインの終了時）、室温較正を実施して測定値を取得することができる。
【０１５５】
較正測定値を取得した後、較正値を照明デバイス内に保存し（ステップ２２）、保存した値を後で使用して、駆動電流、温度及び時間の変動に対し生じ得る照明デバイスの光束及び／又は色度の変化を補償することができるようにする。一実施形態では、較正値は、例えば図７に示すように、較正値テーブル内に保存することができる。較正値テーブルは、図１９を参照して以下で説明するように、照明デバイスの保存媒体内に保存することができる。
【０１５６】
図７は、図６に示す較正方法に従って生成することができる較正テーブルの一実施形態を示す。図示の実施形態では、較正テーブルは、６つの光束測定値（Ｌｕｍａ）、６つのｘ色度測定値（ｘ  ｃｈｒｏｍ）、及び６つのｙ色度測定値（ｙ  ｃｈｒｏｍ）を含み、これらは、較正方法のステップ１０、１２、１４、１８、２０及び２２において、３つの異なる駆動電流（例えば最大駆動電流の１０％、３０％及び１００％）及び２つの異なる温度（Ｔ０、Ｔ１）で、各発光ＬＥＤ（例えば白色、青色、緑色及び赤色発光ＬＥＤ）から取得するものである。図７に示す較正テーブルは、６つの光電流測定値（Ｉｐｈ＿ｄ１）も含み、これらは、較正方法のステップ１０、１２、１６、２０及び２２において、３つの異なる駆動電流レベル及び２つの異なる温度で、発光ＬＥＤのそれぞれが生成する照明によって光検出器上で誘起されるものである。
【０１５７】
各発光ＬＥＤ（例えば各白色、青色、緑色及び赤色発光ＬＥＤ）並びに各周囲温度（Ｔ０、Ｔ１）について、図７に示す較正テーブルは、３つの異なる駆動電流レベルのそれぞれを発光ＬＥＤに供給した直後に発光ＬＥＤ上で測定した順方向電圧（Ｖｆｅ）、及び専用光検出器上で測定した順方向電圧（Ｖｆｄ１）も含む。この例示的実施形態では、較正方法のステップ１０、１２、１６、１８、２０及び２２は、６つのＶｆｅ測定値及び６つのＶｆｄ１測定値をもたらし、これらは、各発光ＬＥＤに対し図７に示すように保存される。
【０１５８】
図７に示す較正テーブルは、本明細書に記載の較正方法に従ってＬＥＤ照明デバイス内に保存することができる較正値の一例を表すにすぎない。いくつかの実施形態では、図６に示す較正方法を使用して実質的に異なる較正値、又は実質的に異なる数の較正値をＬＥＤ照明デバイスの較正テーブル内に保存することができる。
【０１５９】
上記のように、本発明は、図６及び図７に示す例示的な数の駆動電流レベル及び駆動電流の値に限定するものではない。より大きい／より小さい数の駆動電流レベルを発光ＬＥＤに印加することによって、より多数／より少数の光学的測定値及び電気的測定値を発光ＬＥＤ及び少なくとも１つの専用光検出器から取得することが確かに可能である。図７に示す最大駆動電流の１０％、３０％及び１００％以外の、実質的に異なる値の駆動電流を使用することも可能である。
【０１６０】
発光ＬＥＤからの異なる数の順方向電圧（Ｖｆｅ）測定値、又は少なくとも１つの専用光検出器からの異なる数の順方向電圧（Ｖｆｄ１）測定値を取得し、これらを保存することも可能である。例えば、図７の実施形態に示す較正テーブルは、各発光ＬＥＤからの６つの順方向電圧（Ｖｆｅ）測定値を保存し、各専用光検出器からの６×ｎ個の順方向電圧（Ｖｆｄ１）測定値を保存する。但し、「ｎ」は、照明デバイス内に含まれる発光ＬＥＤの数である。上記のように、６つのＶｆｅ測定値及び６×ｎ個のＶｆｄ１測定値は、好ましくは、各動作可能駆動電流レベル（例えば最大駆動電流の１０％、３０％及び１００％）を各発光ＬＥＤに印加した直後、２つの異なる周囲温度（Ｔ０、Ｔ１）で取得する。そのような実施形態は、発光体及び検出器の接合部温度が周囲温度の変化及び駆動電流の変化と共にどのように変化するかに対する良好な指標をもたらすため、一般に好ましい。更に、そのような実施形態は、図１３に示す（そして以下で説明する）補償方法が、デバイスの動作中に検出器の順方向電圧（Ｖｆｄ１）を測定したときにのみ発光体の老化を補償することを可能にする。
【０１６１】
図６〜図７及び上記に示したように、較正方法は、所与の温度（例えばＴ０）及び所与の駆動電流（例えば最大駆動電流の１０％）で、各発光ＬＥＤに対して１つのＶｆｅ及び１つのＶｆｄ１測定値のみを取得することができる。代替実施形態では、図６の較正方法は、所与の温度（例えばＴ０）及び所与の駆動電流（例えば最大駆動電流の１０％）で、各発光ＬＥＤに対して複数のＶｆｅ及び複数のＶｆｄ１測定値を取得することができる。複数のＶｆｅ及びＶｆｄ１測定値は、短い時間期間（例えば１００ミリ秒）の間に取得することができ、各時間期間の間に取得した複数のＶｆｅ測定値及び複数のＶｆｄ１測定値は、図７の較正テーブル内に保存する前に平均化し、フィルタ処理することができる。
【０１６２】
別の代替実施形態では、図６の較正方法は、同一出願人による米国特許出願第１３／９７０，９４４号、同第１３／９７０，９６４号及び同第１３／９７０，９９０号に記載されるように、各発光ＬＥＤから２つの順方向電圧（Ｖｆｅ）測定値のみを、２つの異なる温度（Ｔ０、Ｔ１）のうちそれぞれに対して１つ取得することができる。同様に、２×ｎ個の順方向電圧（Ｖｆｄ１）測定値のみを専用光検出器から取得してもよい。但し、「ｎ」は照明デバイス内に含まれる発光ＬＥＤの数である。しかし、本実施形態では、較正テーブル内に保存する順方向電圧（Ｖｆｅ及びＶｆｄ１）測定値は、発光体及び検出器の接合部温度が、駆動電流が誘起する温度変化に伴ってではなく、周囲温度の変化に伴ってどのように変化したかという指標のみを提供することになる。
【０１６３】
本発明の別の代替実施形態では、図６に示す較正方法は、発光体の順方向電圧（Ｖｆｅ）測定値を全面的に省き、光検出器の順方向電圧（Ｖｆｄ１）測定値のみに依拠して、温度指標をもたらすことができる。しかし、Ｖｆｅ測定値は、発光ＬＥＤと専用光検出器（複数可）との間の温度差が動作温度範囲にわたって相対的に同じままである場合にのみ省くことができる。発光ＬＥＤと光検出器（複数可）との間に一貫した温度差を維持するために、改良された発光体モジュールを本明細書で提供し、図１８Ａを参照して以下で説明する。
【０１６４】
本発明のまた別の代替実施形態では、図６に示す較正方法を使用して、更なる測定値を取得することができ、この測定値を後で使用して、蛍光体の老化を補償し、それにより蛍光体変換白色ＬＥＤの色度を経時的に制御することができる。
【０１６５】
上記のように、本発明のいくつかの実施形態は、発光体モジュール内に蛍光体変換白色発光ＬＥＤを含むことができる。これらのＬＥＤは、例えば、約４００〜５００のピーク発光波長を有する青色ＬＥＤを蛍光体材料（例えばＹＡＧ）でコーティング又は覆うことによって形成し、約３０００ＫのＣＣＴを有する実質的な白色光を生成することができる。ＬＥＤと蛍光体との他の組合せを使用して、約２７００Ｋから約１０，０００ｋまでの範囲のＣＣＴを有する白色又は近白色光を生成できる蛍光体変換ＬＥＤを形成することができる。
【０１６６】
蛍光体変換ＬＥＤにおいて、ＬＥＤのスペクトル成分は、蛍光体のスペクトル成分と組み合わされ、白色又は近白色光を生成する。図２１に示すように、組み合わされたスペクトルは、第１のピーク発光波長（例えば約４００〜５００）を有する第１の部分、及び第１のピーク発光波長とは実質的に異なる第２のピーク発光波長（例えば約５００〜６５０）を有する第２の部分を含むことができる。この例では、スペクトルの第１の部分は、青色ＬＥＤが発する光によって生成され、第２の部分は、蛍光体（例えばＹＡＧ）を通る光によって生成される。
【０１６７】
蛍光体変換ＬＥＤの老化につれて蛍光体の効率は低下し、これにより、蛍光体変換ＬＥＤの色度を経時的に「より寒色に」見せる。蛍光体変換ＬＥＤの老化に関連する色度のずれを考慮するために、図６に示す較正方法のいくつかの実施形態では、蛍光体変換ＬＥＤのＬＥＤ部分によって誘起される光電流、及び蛍光体部分によって誘起される光電流を個別に測定することが望ましい場合がある。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、２つの異なる色の光検出器を使用して光電流を測定することができ、これらの光電流は、蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの異なる部分によって個別に誘起されるものである。具体的には、照明デバイスの発光体モジュールは、第１の光検出器及び第２の検出器を含むことができ、第１の検出器の検出範囲は、蛍光体変換ＬＥＤが発するスペクトルの第１の部分のみを検出するように構成し、第２の検出器の検出範囲は、蛍光体変換ＬＥＤが発するスペクトルの第２の部分のみを検出するように構成する。
【０１６８】
一般に、第１の光検出器及び第２の光検出器の検出範囲は、測定する蛍光体変換ＬＥＤのスペクトルに基づき選択することができる。蛍光体変換白色発光ＬＥＤを発光体モジュール内に含み、上記のように実施する上記の例示的実施形態では、第１の光検出器の検出範囲は、青色ＬＥＤ部分が発する光によって誘起される光電流を測定するために、約４００ｎｍから約５００ｎｍの間の範囲とすることができ、第２の光検出器の検出範囲は、蛍光体変換白色ＬＥＤの蛍光体部分を通る光によって誘起される光電流を測定するために約５００ｎｍから約６５０ｎｍの間とすることができる。第１の光検出器及び第２の光検出器は、専用光検出器及び／又は発光ＬＥＤを含むことができ、これらは、入射光を検出するように構成されることがある。
【０１６９】
上記のように、照明デバイスの発光体モジュールは、好ましくは、少なくとも１つの専用光検出器を含む。一実施形態では、発光体モジュールは、１つ又は複数の専用緑色光検出器及び１つ又は複数の専用赤色光検出器等、２つの異なる色の専用光検出器を含むことができる（例えば図１７Ｂを参照）。別の実施形態では、発光体モジュールは、単一の赤色、橙色又は黄色光検出器等、唯一の専用光検出器を含むことができる（例えば図１６Ｂを参照）。そのような実施形態では、発光ＬＥＤのうち１つ（例えば緑色発光ＬＥＤ）は、時として、蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの一部分を測定する光検出器として構成することができる。
【０１７０】
図６に示す上記の較正方法では、少なくとも１つの専用光検出器をステップ１６で使用して光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１）を測定することができ、光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１）は、発光ＬＥＤを連続的に駆動して複数の異なる駆動電流レベル（例えば最大駆動レベルの１００％、３０％及び１０％）及び複数の異なる温度（例えばＴ０、Ｔ１）で照明を生成する際、発光ＬＥＤのそれぞれが生成する照明によって専用光検出器内に誘起されるものである。光電流測定値（Ｉｐｈ＿ｄ１）のそれぞれを専用光検出器から取得する前又はその後のある時に、専用光検出器上で順方向電圧（Ｖｆｄ１）を測定し、較正駆動電流レベルのそれぞれにおける検出器の接合部温度の指標をもたらす。
【０１７１】
図６に示す較正方法のいくつかの実施形態では、光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１）及び順方向電圧（Ｖｆｄ１）測定値を取得するために使用する専用光検出器は、例えば赤色ＬＥＤであってもよい。蛍光体変換白色ＬＥＤを較正する際、専用赤色光検出器を使用して、蛍光体（即ち図２１に示すスペクトルの「第２の部分」）を通過する光により誘起される光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１）を測定することができる。いくつかの実施形態では、別の専用光検出器（又は発光ＬＥＤのうちの１つ）を使用して、蛍光体変換白色ＬＥＤのＬＥＤ部分（即ち図２１のスペクトルの「第１の部分」）が発する光によって誘起される光電流（Ｉｐｈ＿ｄ２）を測定することができる。この光検出器は、例えば専用緑色光検出器又は緑色発光ＬＥＤのうちの１つとすることができる。
【０１７２】
図７に示すように、図６に示す較正方法のステップ１６において、更なる専用光検出器を使用して光電流（Ｉｐｈ＿ｄ２）を測定することができ、光電流（Ｉｐｈ＿ｄ２）は、複数の異なる駆動電流レベル（例えば最大駆動レベルの１００％、３０％及び１０％）及び複数の異なる温度（例えばＴ０、Ｔ１）で蛍光体変換白色ＬＥＤを連続的に駆動して照明を生成する際、蛍光体変換白色ＬＥＤのＬＥＤ部分が生成する照明によって更なる光検出器内で誘起されるものである。蛍光体変換白色ＬＥＤのＬＥＤ部分によって誘起される光電流の測定に加えて、ステップ１６において、青色発光ＬＥＤが生成する照明によって誘起される光電流（Ｉｐｈ＿ｄ２）を更なる光検出器から取得し、図１３の補償方法の基準として使用することもできる。光電流測定値（Ｉｐｈ＿ｄ２）のそれぞれを更なる光検出器から取得する前又はその後、順方向電圧（Ｖｆｄ２）を更なる光検出器上で測定し、較正駆動電流レベルのそれぞれにおける検出器の接合部温度の指標をもたらす。
【０１７３】
蛍光体変換白色ＬＥＤの個別の光電流測定値（Ｉｐｈ＿ｄ２及びＩｐｈ＿ｄ１）を保存することに加えて、較正テーブルは、較正駆動電流及び温度のそれぞれで、蛍光体変換白色ＬＥＤスペクトルのＬＥＤ部分及び蛍光体部分のための個別の光束（Ｌｕｍａ）、ｘ色度（ｘ  ｃｈｒｏｍ）及びｙ色度（ｙ  ｃｈｒｏｍ）測定値を保存することもできる。図７では明確に示していないが、蛍光体変換白色ＬＥＤスペクトルの各部分に起因する光束（Ｌｕｍａ）、ｘ色度（ｘ  ｃｈｒｏｍ）及びｙ色度（ｙ  ｃｈｒｏｍ）を測定し、これらの値を較正テーブル内に保存することによって、本明細書に記載する補償方法のうち１つ又は複数の間、これらの保存較正値を後で使用し、ＬＥＤが２つの異なるＬＥＤであるかのように、蛍光体変換白色ＬＥＤのＬＥＤ部分及び蛍光体部分の光束及び色度を個別に制御することができる。
【０１７４】
これまで、複数の発光ＬＥＤ及び１つ又は複数の光検出器を備える照明デバイスを較正する例示的方法を図６〜図７を参照して説明してきた。図６に示す方法ステップは、特定の順序で行うものとして説明しているが、図示の方法のステップのうち１つ又は複数は、実質的に異なる順序で実施することができる。一代替実施形態では、例えば、複数の光学的測定値（例えばＬｕｍａ、ｘ  ｃｈｒｏｍ、ｙ  ｃｈｒｏｍ）をステップ１４で発光ＬＥＤから取得する前に、複数の電気的測定値（例えばＩｐｈ、Ｖｆｄ及びＶｆｅ）を１つ又は複数の光検出器（複数可）及び発光ＬＥＤからステップ１６で取得することができる。別の代替実施形態では、ＬＥＤ駆動・受信回路が電気的測定値を取得する（ステップ１６）のと実質的に同時に、外部較正ツールが光学的測定値を取得することができる（ステップ１４）。図６に示す較正方法は、較正方法の終了時（例えばステップ２２）に照明デバイス内に較正値を保存するが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、これらの値を較正工程の間の実質的に任意の時間で保存できることを認めるであろう。本明細書に記載の較正方法は、全てのそのような変形形態及び代替実施形態を包含すると見なされる。
【０１７５】
本明細書で提供する較正方法は、従来の較正方法をいくつかの方法で改良する。まず、本明細書に記載の方法は、現在試験中ではない全ての他の発光ＬＥＤをオフにしている間に、各発光ＬＥＤ（又はＬＥＤ鎖）を個々に較正する。このことは、保存較正値の精度を改善するだけでなく、保存較正値が、個々のＬＥＤの間の工程ばらつき、及び異なる色のＬＥＤの間に固有に生じる出力特性の差を考慮することを可能にする。
【０１７６】
従来の較正方法では典型的には動作可能駆動電流レベルを使用するのとは反対に、順方向電圧測定値を取得する際、発光ＬＥＤ及び光検出器（複数可）に比較的小さい（即ち動作不能）駆動電流を供給することによって、精度は本明細書で更に改良される。動作不能駆動電流を使用して順方向電圧を取得することにより、本発明は、所与の温度及び固定駆動電流のための順方向電圧測定値が（動作可能駆動電流を使用して順方向電圧測定値を取得する際、接合部内の寄生抵抗のために）経時的に著しく変化しないことを保証することによって、不正確な補償をなくす。
【０１７７】
別の利点として、本明細書に記載の較正方法は、複数の異なる駆動電流レベル及び複数の異なる温度において、各発光ＬＥＤから複数の光学的測定値を取得し、各光検出器から複数の電気的測定値を取得する。このことは、光束と駆動電流との間の非線形関係、及び光電流と駆動電流との間の非線形関係の正確な特徴付けを各個のＬＥＤに対し可能にすることによって、較正精度を更に改良する。更に、いくつかの異なる周囲温度で較正値を取得することは、補償方法（以下で説明する）を保存較正値の間で補間可能にすることによって補償精度を改善し、正確な補償値を現在の動作温度のために決定できるようにする。
【０１７８】
更に別の利点として、本明細書に記載の較正方法は、異なる色の光検出器を使用して、蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの異なる部分（例えばＬＥＤ部分及び蛍光体部分）によって誘起される光電流を測定することができる。異なる色の光検出器を使用して、基準発光ＬＥＤによって誘起される光電流を測定することができ、基準発光ＬＥＤのピーク発光波長は、蛍光体変換ＬＥＤが発するスペクトルのＬＥＤ部分の範囲内にある。これらの較正値を照明デバイス内に保存することによって、較正値を後で使用し、蛍光体変換ＬＥＤに経時的に生じ得る色度のずれを検出、考慮することができる。
【０１７９】
以下でより詳細に説明するように、較正テーブル内に保存する較正値は、本明細書に記載の１つ又は複数の補償方法で使用し、発光ＬＥＤに供給する個々の駆動電流を調節することができ、駆動電流の変化、温度の変化に対し、またＬＥＤの老化につれて経時的に、所望の光束及び所望の色度を取得するようにする。例えば、いくつかの実施形態では、光束（Ｌｕｍａ）測定値を使用して、温度変化に対する一貫したルーメン出力及び色度を維持することができる。他の実施形態では、光束（Ｌｕｍａ）測定値を色度（例えばｘ  ｃｈｒｏｍ、ｙ  ｃｈｒｏｍ）測定値と共に使用して、照明デバイスの調光レベル又は色点設定を変更する際、新たな標的ルーメン出力又は新たな標的色度を取得することができる。使用する特定の光束又は色度設定に関わらず、光電流（Ｉｐｈ）測定値を使用して発光ＬＥＤに供給する個々の駆動電流を調節し、ＬＥＤの老化による影響を考慮することができる。ＬＥＤ照明デバイスを補償する際に全てのそのような測定値の利用により最も正確な結果を取得することができる一方で、当業者であれば、どのように本明細書に記載の１つ又は複数の較正値を使用し、従来技術の照明デバイスが実施する補償方法を改善できるかは理解するであろう。
【０１８０】
照明デバイスを制御する、改良された方法の例示的実施形態
図８〜図１５は、照明デバイスを制御する、改良された方法の例示的実施形態を示し、照明デバイスは、一般に、複数の発光ＬＥＤ及び少なくとも１つの専用光検出器を含む。より詳細には、図８〜図１５は、改良された補償方法の例示的実施形態を示し、この補償方法を使用して、ＬＥＤ照明デバイスの個々のＬＥＤに供給する駆動電流を調節することができ、駆動電流の変化、温度の変化に対し、またＬＥＤの老化につれて経時的に、所望の光束及び所望の色度を取得するようにする。
【０１８１】
いくつかの実施形態では、図８〜図１５に示す補償方法を使用して、全て同じ色のＬＥＤを有する照明デバイスを制御することができる。しかし、本明細書に記載する補償方法は、２つ以上の異なる色のＬＥＤを備える照明デバイス（即ち多色ＬＥＤ照明デバイス）の制御に特に好適である。というのは、異なる色のＬＥＤの出力特性は、駆動電流、温度及び時間に対して様々に変化するためである。本明細書に記載する補償方法は、調光及び／又は色調整能力を与える照明デバイス（即ち調整可能ＬＥＤ照明デバイス）の制御にも特に好適である。というのは、駆動電流の変化は、本質的に、照明デバイスのルーメン出力、色及び温度に影響を与えるためである。
【０１８２】
照明デバイスの例示的実施形態を図１６〜図２０を参照して以下で説明する。図１６〜図２０は、それぞれが１つ又は複数の発光体モジュールを有する異なる種類のＬＥＤ照明デバイスを示す。図１６Ｂ、図１７Ｂ、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、各発光体モジュールは、一般に、アレイ状に配置した複数の発光ＬＥＤ、及びアレイの周辺周りに離間して置いた１つ又は複数の光検出器を含むことができる。例示的な一実施形態では、発光ＬＥＤアレイは、赤色、緑色、青色及び白色（又は黄色）ＬＥＤを含むことができ、１つ又は複数の光検出器は、１つ又は複数の赤色、橙色、黄色及び／又は緑色ＬＥＤを含むことができる。しかし、本発明は、発光ＬＥＤ及び光検出器のあらゆる特定の色、数、組合せ又は配置に限定するものではない。当業者であれば、本明細書に記載する方法ステップを、どのように実質的に異なる発光体モジュールを有する他のＬＥＤ照明デバイスに適用できるかを理解するであろう。
【０１８３】
一実施形態によれば、図８は例示的補償方法を示し、この例示的補償方法を使用して、ＬＥＤ照明デバイスの個々のＬＥＤに供給する駆動電流を調節することができ、温度の変化に対して所望の光束及び所望の色度を維持するようにする。図８の実線の輪郭で示す補償方法ステップは、改良された照明デバイス及び温度補償方法を提供する、同一出願人による米国特許出願第１３／９７０，９４４号、同第１３／９７０，９６４号及び同第１３／９７０，９９０号の図５に記載する補償方法ステップと同様である。
【０１８４】
しかし、以前に出願した出願は、照明デバイスを制御して、経時的に所望の光束及び所望の色度を維持するようにする方法、又は照明デバイスの調光レベル若しくは色点設定を変更する際に新たな光束若しくは新たな色度を取得するようにする方法を開示していない。図８の点線の輪郭で示す任意選択の方法ステップは、調光レベル範囲及び色点設定範囲に対し光束又は色度を正確に制御可能にすることによって、以前に出願した出願に記載の補償方法を改善する。図１３に示し、以下で説明する補償方法は、ＬＥＤの老化につれて経時的に所望の光束及び所望の色度を維持する方法を提供することによって、以前に出願した出願に記載の補償方法を更に改善する。図８及び図１３に示す補償方法は、単独又は一緒に使用して、駆動電流、温度の変化及び時間に対し、照明デバイス内で使用される全てのＬＥＤに対する正確な補償をもたらすことができる。
【０１８５】
図８に示すように、改良された補償方法は、一般に、複数の発光ＬＥＤを実質的に連続して駆動して照明を生成することで始めることができる（ステップ３０）。最初に照明デバイスを「オン」にすると、ＬＥＤ周囲の周囲温度は、温度が安定するまで、経時的に絶え間なく増加する。いくつかの実施形態では、補償方法は、照明デバイスを「オン」にした後すぐに実施し、ＬＥＤ周囲の温度が安定するまで何回か繰り返すことができる。しかし、駆動電流の変化及び他の要因がＬＥＤ周囲の周囲温度に影響を与えるため、図８に示す補償方法は、照明デバイスの動作中の他の時間に実施してもよい。
【０１８６】
１つの好ましい実施形態では、補償方法は、周囲温度の著しい変化を検出した場合にのみ実施することができる（ステップ３２）。いくつかの実施形態では、図２０を参照して以下で説明するように、周囲温度は、専用温度センサ、又は温度センサ及び光学センサの両方として使用される更なるＬＥＤによって監視することができる。「著しい変化」とは、周囲温度の任意の一定量の増加又は減少とすることができ（例えば１℃）、一般には、照明デバイスの制御回路内で指定量として設定される。著しい温度変化が検出されなかった場合（ステップ３２の「いいえ」分岐部）、補償方法は、複数の発光ＬＥＤを実質的に連続して駆動し続け、照明を生成することができる（ステップ３０）。それ以外の場合、補償方法はステップ３６に進むことができる。
【０１８７】
いくつかの実施形態では、補償方法は、調光レベル及び／又は色点設定が調整可能照明デバイス内で変化した場合にも実施することができる。そのような変化に対処するために、補償方法は、照明デバイスの制御回路内に保存した標的輝度（Ｙｍ）及び標的色度設定（ｘｍ、ｙｍ）を監視することができる。いくつかの実施形態では、標的輝度（Ｙｍ）は、有限セットの調光レベルとして表すことができ、標的色度設定（ｘｍ、ｙｍ）は、照明デバイスの色域内のｘ，ｙ座標範囲として表すことができる。いくつかの実施形態では、標的輝度（Ｙｍ）及び標的色度設定（ｘｍ、ｙｍ）は、制御回路のハードウェア又はソフトウェア・レジスタ内に例えば１６ビット整数値として保存することができ、照明デバイス内の代替値を保存することにより、ユーザ又は建物の管理者が変更することができる。保存したＹｍ、ｘｍ及びｙｍ値に対する変化を制御回路が検出しなかった場合（ステップ３４の「いいえ」分岐部）、補償方法は、複数の発光ＬＥＤを実質的に連続して駆動し続け、照明を生成することができる（ステップ３０）。それ以外の場合、補償方法はステップ３６に進むことができる。
【０１８８】
本明細書で使用する用語「実質的に連続して」とは、複数の発光ＬＥＤを短時間の間に瞬間的に「オフ」にする（ステップ３６）周期的間隔を除き、複数の発光ＬＥＤに動作可能駆動電流をほぼ連続的に供給することを意味する。図８の例示的実施形態では、周期的間隔は、発光ＬＥＤのそれぞれから１つのＬＥＤずつ順方向電圧（Ｖｆｅ）測定値を取得する（ステップ３８）ために利用する。これらの周期的間隔は、図１３〜図１４に示し、以下でより詳細に説明するように、他の目的で使用することもできる。
【０１８９】
図９は、本発明の一実施形態による、図８に示す補償方法のステップ３０、３６及び３８を示す例示的タイミング図である。図８及び図９に示すように、複数の発光ＬＥＤは、動作可能駆動電流レベル（図９でＩ１として包括的に示す）で実質的に連続して駆動して照明を生成する（図８のステップ３０）。周期的間隔では、駆動電流を除くか又は駆動電流を動作不能レベルに少なくとも低減することによって（図９で包括的にＩ０として示す）、複数の発光ＬＥＤを短時間の間オフにする（図８のステップ３６）。周期的間隔に、照明デバイスは、ＬＥＤに供給するＤＣ電流により連続的な照明を生成する。
【０１９０】
各周期的間隔の間、１つの発光ＬＥＤを比較的小さい動作不能駆動電流（例えば約０．１〜１０ｍＡ、図９には示さない）で駆動し、このＬＥＤ上に生じた順方向電圧（例えばＶｆｅｌ）を測定する。このようにして、図９に示すように、順方向電圧（例えばＶｆｅｌ、Ｖｆｅ２、Ｖｆｅ３及びＶｆｅ４）は、各発光ＬＥＤ上で、１つのＬＥＤずつ測定される。場合によっては、各個の発光ＬＥＤに関連する順方向電圧は、ある時間期間にわたって平均化し、フィルタ処理し、誤ったデータを除き、例えば照明デバイスのレジスタ内に保存することができる。
【０１９１】
図９は、現在の順方向電圧（即ちＶｆｅ＿現在、又はデバイスの動作中に発光ＬＥＤ上に生じる順方向電圧）を測定する例示的タイミング図を提供するものであり、順方向電圧は、照明デバイス内に含まれる各発光ＬＥＤの現在の接合部温度に対する指標をもたらすものである。図９は、ＲＧＢＹ又はＲＧＢＷ等の４つの発光ＬＥＤを備える照明デバイスの例示的タイミング図を提供するものであるが、本明細書に記載するタイミング図及び方法は、より少数又はより多数の発光ＬＥＤに適合するように容易に修正することができる。以下でより詳細に説明するように、本明細書に記載のタイミング図は、例えば図１４に示すように、更なる測定値に適合するように容易に修正することができる。
【０１９２】
一代替実施形態では、図８の補償方法は、図８〜図９に示す発光体の順方向電圧（Ｖｆｅ＿現在）ではなく、１つ又は複数の光検出器上に生じる検出器の順方向電圧（Ｖｆｄ＿現在）をステップ３８で測定することができる。しかし、検出器の順方向電圧は、発光ＬＥＤと光検出器（複数可）との間の温度差が動作温度範囲にわたって比較的同じままである場合にのみ、本発明に記載の補償方法で使用することができる。発光ＬＥＤと光検出器（複数可）との間に実質的に一貫した温度差を維持するため、改良された発光体モジュールを本明細書で提供し、図１８Ａを参照して以下で説明する。
【０１９３】
本発明のいくつかの実施形態では、図８に示す補償方法は、温度変化をステップ３２で検出したが標的輝度（Ｙｍ）及び標的色度設定（ｘｍ、ｙｍ）がステップ３４で変化しなかった場合、ステップ４６に続くことができる。図８及び図１０に示すように、補償方法は、現在の順方向電圧（Ｖｆｅ＿現在）、図６の較正方法の間に生成した保存較正値テーブル、及び１つ又は複数の補間技法を使用することによって、各発光ＬＥＤから所望の光束（Ｌｘ）を達成するのに必要な駆動電流（Ｉｘ）を決定することができる（図８のステップ４６）。例えば、補償方法は、保存光束較正値の間を補間し、既に較正した（即ち既知の）駆動電流レベルのそれぞれにおいて、現在の順方向電圧で予想される光束値を算定することができる。光束値を較正駆動電流レベルのそれぞれで算定した後、所望の光束が、算定光束値のうちの１つとは異なる場合、別の補間技法を使用して、所望の光束（Ｌｘ）の生成に必要な未知の駆動電流（Ｉｘ）を決定することができる。
【０１９４】
図１０は、どのように１つ又は複数の補間技法（複数可）を使用して、所望の光束（Ｌｘ）の生成に必要な駆動電流（Ｉｘ）を保存較正値から決定することができるかを示すグラフ例である。図１０では、６つの中黒（●）は、３つの異なる駆動電流（例えば最大駆動電流の１０％、３０％及び１００％）及び２つの異なる温度（例えばＴ０及びＴ１）で較正中に得られた光束較正値を表す。上記のように、光束較正値（●）は、照明デバイス内に含まれる各発光ＬＥＤに対する較正値テーブル（例えば図７を参照）内に既に保存してあるものである。
【０１９５】
所与のＬＥＤの所望の光束（Ｌｘ）の生成に必要な駆動電流（Ｉｘ）を決定するために、図８の補償方法は、保存較正値（●）の間を補間して光束値（△）を算定し、この光束値（△）は、同じ３つの駆動電流（例えば最大駆動電流の１０％、３０％及び１００％）を使用する際、現在の動作温度（Ｖｆｅ＿現在）で生成すべきである。所望の光束（Ｌｘ）が、算定光束値（△）のうちの１つとは異なる場合、図８の補償方法は、算定光束値（△）に別の補間技法を適用して、光束値（△）の間の関係を生成することができる（図１０で実線によって示す）。この関係から、所望の光束（Ｌｘ）の生成に必要な駆動電流（Ｉｘ）を決定することができる。
【０１９６】
いくつかの実施形態では、光束値（△）の算定、及び算定値の間の関係の生成で使用する補間技法（複数可）は、補償すべきＬＥＤの色によって変えることができる。例えば、青色、緑色及び白色ＬＥＤの光束対接合部温度（又は順方向電圧）の関係は、動作温度範囲にわたって実質的に線形である（図２を参照）。この線形関係のために、補償方法は、較正駆動電流レベルのそれぞれで保存した較正値の間で線形補間することによって、青色、緑色及び白色ＬＥＤの現在の順方向電圧で光束値（△）を算定することができる。しかし、赤色、赤−橙色及び黄色ＬＥＤは、光束対接合部温度の間で実質的により非線形の関係を呈する（図３を参照）。これらのＬＥＤの場合、高次補間技法を使用して、較正駆動電流レベルのそれぞれに対する現在の順方向電圧で光束値（△）を算定することができる。
【０１９７】
一実施形態では、高次補間技法は、一般式：
ａｘ2＋ｂｘ＋ｃ＝ｙ  （式１）
（式中、「ｘ」はＶｆ（又は温度）であり、「ｙ」は光束であり、「ａ」、「ｂ」及び「ｃ」は係数である）に従う二次補間の形態とすることができる。較正段階の間、順方向電圧及び光束値を３つの異なる温度で事前に得ていた場合、「ａ」、「ｂ」及び「ｃ」の係数値は、保存較正値を式１に挿入し、「ａ」、「ｂ」及び「ｃ」に対する式を個別に解くことによって正確に決定することができる。一方で、上記したように、ＬＥＤを２つの異なる温度のみで較正した場合、「ａ」係数は、ＬＥＤ製造業者から提供されるデータ・シートから取得することができる一方で、「ｂ」及び「ｃ」係数は、較正値から決定される。後者の方法（「代用（ｐｏｏｒ  ｍａｎ）二次補間」と呼ばれることがある）は、精度のわずかな量を犠牲にすることがあるが、精度と較正費用との間に許容可能な兼ね合いを表すことができる。いくつかの実施形態では、較正テーブルは、実際の（即ち測定した）光束較正値を保存しても、高次補間に必要な係数だけを保存してもよい。他の実施形態では、測定値と係数との組合せを較正テーブル内に保存することができる。
【０１９８】
いくつかの実施形態では、算定光束値（△）の間の関係（図１０の実線）は、所望の光束（Ｌｘ）が算定値のうちの１つと異なる場合、別の補間技法により決定することができる。しかし、光束と駆動電流との間の関係は、全てのＬＥＤ色で非線形であるため（図４〜図５を参照）、関係は、好ましくは、算定光束値の高次補間から導く。代替的に、区分的線形補間を使用して、算定光束値の間の非線形関係を特徴付けることができるか、又は典型的な曲率をＬＥＤ製造業者が提供するデータ・シートから想定することができる。
【０１９９】
いくつかの実施形態では、適切な補間技法は、メモリと処理要件との間の兼ね合いに基づき選択する、及び／又は補償すべき特定の色のＬＥＤに基づき選択することができる。上記のように、青色及び緑色等のいくつかのＬＥＤ色は、赤色及び赤−橙色等の他のＬＥＤ色よりも比較的非線形な光束対駆動電流関係を呈する（図４〜図５を参照）。実質的により大きな非線形挙動を呈するＬＥＤ色（青色及び緑色等）は、より多くの光束較正値を得て区分的線形補間技法を使用すること、又はより少ない較正値を得て高次補間技法若しくは想定曲率を使用して光束と駆動電流との間に非線形関係を生成することによって、より正確に補償することができる。
【０２００】
光束と駆動電流との間の関係を所与のＬＥＤについて導いた後、所望の光束（Ｌｘ）の生成に必要な駆動電流（Ｉｘ）は、図１０の例で示す生成した関係から選択することができる。次に、選択した駆動電流を使用してＬＥＤを駆動し、所望の光束で照明を生成することができる（図８のステップ４８）。この工程は、各ＬＥＤが現在の動作温度（Ｖｆｅ＿現在）で所望の光束（Ｌｘ）を生成するように構成されるまで、各発光ＬＥＤに対して実施する。ＬＥＤに供給する駆動電流は、駆動電流レベル（即ち現在の調光）の調節によって、又はパルス幅変調（ＰＷＭ）調光を通して駆動電流の負荷サイクルを変更することによって、選択した駆動電流に合うように調節することができる。
【０２０１】
いくつかの実施形態では、図８に示す補償方法は、標的輝度（Ｙｍ）及び／又は標的色度設定（ｘｍ、ｙｍ）がステップ３４で変化した場合、更なるステップ（例えばステップ４０、４２及び４４）を実施することができる。上記のように、標的輝度（Ｙｍ）又は標的色度設定（ｘｍ、ｙｍ）は、ユーザ又は建物の管理者が変更し、調整可能ＬＥＤ照明デバイスの調光レベル又は色点設定を調節することができる。標的輝度又は色度の変化をステップ３４で検出した場合、補償方法は、発光ＬＥＤのそれぞれに現在供給している駆動電流（Ｉｄｒｖ）を決定することができる（ステップ４０）。現在の駆動電流（Ｉｄｒｖ）は、ＬＥＤ駆動回路から取得することができる。現在の駆動電流（Ｉｄｒｖ）は、図８では現在の順方向電圧（Ｖｆｅ＿現在）をステップ３８で測定した後に行うものとして示すが、本発明の代替実施形態では、順方向電圧を測定する前に決定してもよい。
【０２０２】
現在の順方向電圧及び現在の駆動電流を決定した後、補償方法は、ＬＥＤ上で測定した現在の順方向電圧（Ｖｆｅ＿現在）、ＬＥＤに供給される現在の駆動電流（Ｉｄｒｖ）、図６の較正方法の間に生成した保存較正値テーブル、及び１つ又は複数の補間技法を使用することによって、各発光ＬＥＤで予想される色度値（ｘi、ｙi）を決定することができる（ステップ４２）。図１１〜図１２は、どのように１つ又は複数の補間技法（複数可）を使用して、現在の動作温度（Ｖｆｅ＿現在）及び現在の駆動電流（Ｉｄｒｖ）における所与のＬＥＤの予想ｘ及びｙ色度値（ｘi、ｙi）を保存較正値テーブルから決定できるかを示す。
【０２０３】
図１１〜図１２では、中黒（●）は、３つの異なる駆動電流（例えば最大駆動電流の１０％、３０％及び１００％）及び２つの異なる温度（例えばＴ０及びＴ１）で較正中に得られたｘ及びｙ色度較正値を表す。上記のように、これらのｘ及びｙ色度較正値（●）は、照明デバイス内に含まれる各発光ＬＥＤに対し較正値テーブル内に保存したものである（例えば図７を参照）。所与のＬＥＤの予想ｘ及びｙ色度値（ｘi、ｙi）を決定するために、図８の補償方法は、保存較正値（●）の間を補間してｘ及びｙ色度値（△）を算定し、このｘ及びｙ色度値（△）は、同じ３つの駆動電流（例えば最大駆動電流の１０％、３０％及び１００％）を使用する場合、現在の動作温度（Ｖｆｅ＿現在）で生成すべきである。たいていの場合、線形補間技法を使用して、現在の動作温度（Ｖｆｅ＿現在）におけるｘ及びｙ色度値（△）を算定することができる。しかし、ｘ及びｙ色度値を３つ以上の温度で較正した場合、非線形補間技法を使用して、現在の動作温度（Ｖｆｅ＿現在）におけるｘ及びｙ色度値（△）を算定することができる。
【０２０４】
発光ＬＥＤに現在供給されている駆動電流（Ｉｄｒｖ）が、較正駆動電流レベルのうちの１つとは異なる場合、図８の補償方法は、算定ｘ及びｙ色度値（△）に別の補間技法を適用して、ｘ及びｙ色度値（△）の間の関係を生成することができる（図１１〜図１２で実線により示す）。この関係から、予想ｘ及びｙ色度値（ｘi、ｙi）を現在の駆動電流（Ｉｄｒｖ）のために決定することができる。
【０２０５】
算定ｘ及びｙ色度値（△）の関係の生成に使用する補間技法は、一般に、補償すべきＬＥＤの色に応じて変えることができる。上記のように、駆動電流及び温度に伴う色度の変化は、異なる色のＬＥＤで著しく異なる。赤色ＬＥＤの場合、ピーク発光波長は、駆動電流と共に比較的線形に増大し、その上、温度と共に著しく増大する。青色ＬＥＤのピーク発光波長は、駆動電流と共にいくぶん非線形に低下し、温度と共にわずかに増大する。緑色ＬＥＤのピーク発光波長は、温度と共にほとんどわずかしか変化しないが、駆動電流と共にかなり非線形に増大する。いくつかの実施形態では、区分的線形補間技法を使用して、算定ｘ及びｙ色度値（△）の関係を生成することができるか、又はＬＥＤ製造業者が提供するデータ・シートから典型的な曲率を想定することができる。しかし、他の実施形態では、駆動電流と共に色度がより著しい非線形変化を呈する特定の色のＬＥＤ（例えば緑色ＬＥＤ）を補償する際、高次補間技法を使用して、精度を向上させることができる。
【０２０６】
各発光ＬＥＤで予想されるｘ及びｙ色度値は、色点として（ｘi、ｙi）の形態で表すことができる。４つの発光ＬＥＤを備える照明デバイスでは、補償方法のステップ４２は、４つの予想される色点：（ｘ1、ｙ1）、（ｘ2、ｙ2）、（ｘ3、ｙ3）及び（ｘ4、ｙ4）の生成をもたらすことができる。予想色点をステップ４２で決定した後、ステップ４４で、補償方法は、発光ＬＥＤのそれぞれから必要な相対ルーメンを算定し、標的輝度（Ｙｍ）及び標的色度設定（ｘｍ、ｙｍ）を達成することができる。例えば、４つの発光ＬＥＤからの光を組み合わせる場合、組み合わせた光の標的輝度（Ｙｍ）は、
Ｙｍ＝Ｙ1＋Ｙ2＋Ｙ3＋Ｙ4  （式２）
（式中、Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3及びＹ4は、４つの発光ＬＥＤの相対ルーメンを表す）として表すことができる。
【０２０７】
相対ルーメン値（Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3及びＹ4）は、周知の色混合式、照明デバイス内で設定した標的輝度（Ｙｍ）及び標的色度（ｘｍ、ｙｍ）値、並びに補償方法のステップ４２で決定した予想色点（ｘ1、ｙ1）、（ｘ2、ｙ2）、（ｘ3、ｙ3）、（ｘ4、ｙ4）を使用して算定することができる。これらの式は、周知であり、当業者が容易に理解するものであるため、そのような式の更なる説明は本明細書では省略する。
【０２０８】
相対ルーメン（例えばＹ1、Ｙ2、Ｙ3及びＹ4）を各発光ＬＥＤに対し算定した後（ステップ４４）、標的輝度（Ｙｍ）を達成するために各発光ＬＥＤに供給すべき駆動電流を、ステップ４６で上記と同様に決定する。しかし、各発光ＬＥＤからの「所望の光束」（Ｌｘ）の達成に必要な駆動電流（Ｉｘ）を決定するのではなく、現在の実施形態は、ステップ４４で各発光ＬＥＤに対し算定した相対ルーメン値（Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3又はＹ4）の達成に必要な駆動電流（Ｉｘ）を決定する。個々の駆動電流（Ｉｘ）をステップ４６で決定した後、ステップ４８で、決定した駆動電流で発光ＬＥＤを駆動し、所望の光束及び所望の色度を有する照明を生成する。
【０２０９】
温度の著しい変化が検出された場合（ステップ３２）及び／又は標的輝度若しくは標的輝度設定が変化した場合（ステップ３４）は常に、図８に示す補償方法を使用して、発光ＬＥＤに供給する駆動電流を調節することができる。しかし、駆動電流の変化は本質的にＬＥＤ接合部温度に影響するため、図８に示す方法ステップは、一般に、温度が安定し標的輝度及び色度値が変化しなくなるまで、何回か繰り返すことができる。
【０２１０】
これまで、駆動電流及び温度の変化に対してＬＥＤ照明デバイスを制御する補償方法の一実施形態を図８〜図１２を参照して説明してきた。本明細書に記載の補償方法は、ＣＩＥ  １９３１  ＸＹＺ色空間からの標的色度設定及び色度較正値に言及しているが、当業者であれば、どのように補償方法を修正し、ＣＩＥ  １９３１  ＲＧＢ色空間、ＣＩＥ  １９７６  ＬＵＶ色空間及び様々な他のＲＧＢ色空間（例えばｓＲＧＢ、Ａｄｏｂｅ  ＲＧＢ等）等、他の色空間から標的色度設定及び色度較正値を使用することができるかを容易に理解するであろう。このため、本明細書に記載し、特許請求の範囲で規定する補償方法は、あらゆる色空間を包含すると考慮され、この色空間は、本明細書で説明する発光ＬＥＤの実質的にあらゆる組合せを備えるＬＥＤ照明デバイスの色域を表すのに使用することができる。
【０２１１】
図８に示す補償方法は、従来の補償方法に対し多くの利点をもたらす。上記のように、従来の方法は、典型的には、動作可能駆動電流レベルを発光ＬＥＤに印加することによって順方向電圧を測定する。残念ながら、動作可能駆動電流レベルで測定した順方向電圧は、ＬＥＤの寿命に対し著しく変動する。ＬＥＤの老化につれて接合部内の寄生抵抗が増大し、寄生抵抗は、温度とは無関係に、動作電流レベルで測定した順方向電圧を経時的に増大させる。このために、本発明の補償方法は、現在試験中ではない全ての発光ＬＥＤをオフにする間に、比較的小さな駆動電流（例えば約０．１ｍＡから約１０ｍＡ）を使用して各ＬＥＤから個々に順方向電圧測定値を取得する。このことにより、動作順方向電圧値の精度が改良され、温度及び工程に対し各発光ＬＥＤを個々に補償可能にする。
【０２１２】
従来の方法は、温度補償を実施する際、典型的な値、即ち、光束と駆動電流との間の線形関係に依存することが多い。対照的に、本明細書に記載の補償方法は、異なる駆動電流及び異なる温度で取得した複数の保存光束較正値の間を補間し、現在の動作温度（Ｖｆｅ＿現在）における各ＬＥＤの光束と駆動電流との間の非線形関係を取得する。このことにより、本発明の補償方法は、照明デバイス内に含まれる各ＬＥＤの光束対駆動電流の関係を正確且つ個別に特徴付け、工程にかかわらず正確な温度補償を実現することが可能になる。結果として、本明細書に記載の補償方法は、温度変化に対し光束をより正確に制御する。
【０２１３】
図８に示す方法の補償方法は、調光レベル又は色点設定をユーザ又は建物の管理者が変更した場合に照明デバイスの輝度及び色度を制御する、より正確な方法を提供することによって、従来の補償方法を更に改善する。標的輝度又は標的色度の変化が照明デバイスによって検出された場合、発光ＬＥＤに供給する駆動電流は、新たな標的値（複数可）を達成するように調節しなければならない。本明細書に記載の補償方法は、異なる温度で取得した複数の保存色度較正値との間を補間し、現在の動作温度（Ｖｆｅ＿現在）における各発光ＬＥＤの色度と駆動電流との間の関係を取得することによって、新たな駆動電流を決定する精度を増大させる。このことにより、本発明の補償方法が、予想色度値を正確に決定することを可能にし、この予想色度値は、現在の動作温度及び現在の駆動電流で各発光ＬＥＤに対し生成すべきものである。結果として、本明細書に記載の補償方法は、駆動電流が変化する際の色度をより正確に制御する。
【０２１４】
図８に示す補償方法は、駆動電流及び温度の変化に対しＬＥＤ照明デバイスの光束及び色度を制御する、正確な方法を提供するが、方法はＬＥＤの老化による影響を考慮しない。そのような影響を軽減するために、図１３は、ＬＥＤの老化につれて経時的に所望の光束及び所望の色度を維持する、改良された方法を提供する。上記のように、図８及び図１３に示す補償方法は、単独又は一緒に使用して、駆動電流、温度の変化及び時間に対し、照明デバイス内で使用される全てのＬＥＤに正確な補償をもたらすことができる。
【０２１５】
一般に、図１３に示す補償方法は、ＬＥＤの老化による影響を考慮するために、照明デバイスの寿命全体を通して繰り返し実施することができる。図１３に示す方法は、照明デバイスを最初に「オン」にする際、又はデバイスの寿命全体を通して定期的若しくは無作為な間隔で等、実質的にあらゆる時間で実施することができる。いくつかの実施形態では、図１３に示す補償方法は、温度、調光レベル又は色点設定の変化を検出した後に実施し、図８の補償方法で決定した駆動電流値を微細に調整することができる。
【０２１６】
図１３に示すように、老化補償方法は、一般に、複数の発光ＬＥＤを実質的に連続して駆動して照明を生成することにより始まり、これは、例えば、動作可能駆動電流（Ｉｄｒｖ）を複数の発光ＬＥＤのそれぞれに印加することによる（ステップ５０）。上記した用語「実質的に連続して」とは、複数の発光ＬＥＤを短時間の間瞬間的に「オフ」にする（ステップ５２）周期的間隔を除外して、動作可能駆動電流を複数の発光ＬＥＤにほぼ連続して印加することを意味する。図１３に示す方法では、この周期的間隔を使用して、照明デバイス内に含まれる専用光検出器（例えば赤色光検出器）、又は入射光を検出するように構成した発光ＬＥＤ（例えば赤色発光ＬＥＤ）から様々な測定値を取得することができる。ステップ５４では、例えば、周期的間隔を使用して光電流（Ｉｐｈ）を測定し、この光電流（Ｉｐｈ）は、各発光ＬＥＤが１つのＬＥＤずつ生成した照明に反応して光検出器上で誘起され、光検出器によって受信されるものである。ステップ５６では、周期的間隔を使用して、順方向電圧（Ｖｆｄ）を取得し、この順方向電圧（Ｖｆｄ）は、比較的小さな（即ち動作不能）駆動電流を光検出器に印加した直後に光検出器上で生じるものである。
【０２１７】
図１４は、本発明の一実施形態による、図１３に示す補償方法のステップ５０、５２、５４及び５６を示す例示的タイミング図である。図１３及び図１４に示すように、動作可能駆動電流レベル（図１４でＩ１として包括的に示す）で複数の発光ＬＥＤを実質的に連続して駆動して照明を生成する（図１３のステップ５０）。周期的間隔では、駆動電流を除くか又は駆動電流を動作不能レベル（図１４で包括的にＩ０として示す）に少なくとも低減することによって、複数の発光ＬＥＤを短時間の間オフにする（図１３のステップ５２）。周期的間隔に、照明デバイスは、発光ＬＥＤに供給されるＤＣ電流により連続的な照明を生成する。
【０２１８】
周期的間隔の一部の間、１つの発光ＬＥＤを動作可能駆動電流レベル（Ｉ１）で駆動して照明を生成する一方で、残りのＬＥＤを「オフ」のままにし、駆動ＬＥＤからの照明によって光検出器で誘起される光電流（例えばＩｐｈｌ）を測定する。発光ＬＥＤのそれぞれが生成する照明によって光検出器内で誘起される光電流（例えばＩｐｈｌ、Ｉｐｈ２、Ｉｐｈ３及びＩｐｈ４）は、図１４、及び図１３のステップ５４で示すように、１つのＬＥＤずつ測定される。図１４は、ＲＧＢＹ又はＲＧＢＷ等の４つの発光ＬＥＤを備える照明デバイスの例示的タイミング図を提供するものであるが、本明細書に記載するタイミング図は、より少数又はより多数の発光ＬＥＤに適合するように容易に修正することができる。
【０２１９】
光電流（Ｉｐｈ）測定値を取得する前又はその後のある時に、比較的小さい動作不能駆動電流（例えば約０．１〜０．３ｍＡ）を光検出器に印加することによって、光検出器上の順方向電圧（Ｖｆｄ）を測定する（図１３のステップ５６）。この順方向電圧測定値（本明細書ではＶｆｄ＿現在とも呼ぶ）は、光検出器の現在の接合部温度に対する指標をもたらす。図１４のタイミング図は単一の光検出器から取得した１つの順方向電圧（Ｖｆｄ）測定値のみを示すが、タイミング図は、より多数の光検出器に適合するように容易に修正することができる。
【０２２０】
１つの例示的実施形態では、本発明で記載する補償方法は、異なる色のＬＥＤを実装した複数の光検出器を備える照明デバイス内で利用することができる。具体的には、照明デバイスの各発光体モジュールは、光検出器として、１つ又は複数の赤色ＬＥＤ及び１つ又は複数の緑色ＬＥＤを含むことができる。そのような実施形態では、順方向電圧測定値（Ｖｆｄ）は、小さな駆動電流を光検出器に印加することによって各光検出器から取得することができる（ステップ５６）。場合によっては、各発光ＬＥＤに関連する光電流（例えばＩｐｈ１、Ｉｐｈ２、Ｉｐｈ３、Ｉｐｈ４）、及び各光検出器に関連する順方向電圧（複数可）（Ｖｆｄ）は、ある時間期間にわたって個別に平均化し、フィルタ処理し、誤ったデータを除き、例えば照明デバイスのレジスタ内に保存することができる。
【０２２１】
光電流、及び検出器の順方向電圧（複数可）に加えて、図１４に示す周期的間隔を使用して、図８及び図９に関して上記した発光体順方向電圧等（Ｖｆｅ１、Ｖｆｅ２等）の他の測定値を取得することができる。これらの周期的間隔は、本明細書で具体的に例示しない他の目的で使用することもできる。例えば、周期的間隔の一部は、光検出器によって使用し、周囲光又は他の照明デバイスからの光等、照明デバイスの外部から発生した光を検出することができる。場合によっては、周囲光の測定値を使用して、周囲光レベルが閾値未満に下がった場合（即ち暗くなった場合）に照明デバイスをオンにし、周囲光レベルが別の閾値を超えた場合（即ち明るくなった場合）に照明デバイスをオフにすることができる。他の場合では、周囲光測定値を使用して、周囲光レベルの変化に対し照明デバイスのルーメン出力を調節し、例えば、一貫したレベルの明るさを室内に維持することができる。周期的間隔を使用して他の照明デバイスからの光を検出する場合、検出した光を使用して、図１３の補償方法において光電流及び検出器の順方向電圧測定値を取得する際に他の照明デバイスからの干渉を回避することができる。
【０２２２】
他の実施形態では、周期的間隔を使用して、２つ以上の異なる色の光検出器の使用により特定のＬＥＤスペクトルの異なる部分を測定することができる。例えば、蛍光体変換白色ＬＥＤのスペクトルを２つの部分に分割し、２つの異なる周期的間隔の間、２つの異なる光検出器を使用して各部分を別々に測定することができる。具体的には、第１の周期的間隔を使用して、蛍光体変換白色ＬＥＤの第１のスペクトル部分（例えば約４００ｎｍから約５００ｎｍ）によって、第１の光検出器（例えば緑色光検出器）上に誘起される光電流を検出することができる。次に、第２の周期的間隔を使用して、蛍光体変換白色ＬＥＤの第２のスペクトル部分（例えば約５００ｎｍから約６５０ｎｍ）によって、第２の光検出器（例えば赤色光検出器）上に誘起される光電流を検出することができる。以下でより詳細に説明するように、蛍光体変換白色ＬＥＤのスペクトルを２つの部分に分割し、２つの異なる色の光検出器により各部分を個別に測定することで、図１３の補償方法が、蛍光体変換ＬＥＤが老化する際に生じる色度の変化を検出し、これを考慮することが可能になる。
【０２２３】
光電流、及び検出器の順方向電圧（複数可）を測定した後、図１３に示す補償方法は、光検出器上で現在測定している順方向電圧（Ｖｆｄ＿現在）、ＬＥＤに現在供給している駆動電流（Ｉｄｒｖ）、図６の較正方法の間に生成した保存較正値テーブル、及び１つ又は複数の補間技法を使用して、各発光ＬＥＤに対し予想される光電流（Ｉｐｈ＿予想）を決定することができる（ステップ５８）。図１５は、どのように１つ又は複数の補間技法を使用して、現在の動作温度（Ｖｆｄ＿現在）及び現在の駆動電流（Ｉｄｒｖ）における、所与のＬＥＤの予想光電流（Ｉｐｈ＿予想）を保存較正値テーブルから決定できるかを示す。
【０２２４】
図１５では、中黒（●）は、３つの異なる駆動電流（例えば最大駆動電流の１０％、３０％及び１００％）及び２つの異なる温度（例えばＴ０及びＴ１）で較正中に得られた光電流較正値を表す。上記のように、光電流較正値（●）は、照明デバイス内に含まれる各発光ＬＥＤのための較正値テーブル内に保存したものである（例えば図７を参照）。所与のＬＥＤの予想光電流値（Ｉｐｈ＿予想）を決定するために、図１３の補償方法は、保存較正値（●）の間を補間して光電流値（△）を算定し、この光電流値（△）は、同じ３つの駆動電流（例えば最大駆動電流の１０％、３０％及び１００％）を使用する際、現在の動作温度（Ｖｆｄ＿現在）で生成すべきものである。
【０２２５】
温度に対する光電流の変化は、全てのＬＥＤ色で非線形である。というのは、光検出器の発光出力及び感度の両方は温度と共に線形に低下するためである。このために、非線形補間技法を使用して、全てのＬＥＤ色に対し、現在の動作温度における光電流値（△）を算定することができる。いくつかの実施形態では、非線形技法は、高次補間、「代用」二次補間、又は想定曲率とすることができる。他の実施形態では、２つの異なる線形補間（例えば発光出力と温度との間の線形補間、及び検出器の感度と温度との間の線形補間）の結果を一緒に積算し、現在の動作温度における光電流値（△）を算定することができる。
【０２２６】
発光ＬＥＤに現在供給している駆動電流（Ｉｄｒｖ）が較正駆動電流レベルのうちの１つとは異なる場合、図１３の補償方法は、別の補間技法を算定光電流値（△）に適用して、算定光電流値の間の関係を生成することができる（図１５で実線によって示す）。場合によっては、算定光電流値（△）の高次補間を使用して、光電流と駆動電流との間の非線形関係を生成することができる。他の場合では、区分的線形補間を使用して、算定光電流値の間の非線形関係を特徴付けることができるか、又は典型的な曲率をＬＥＤ製造業者が提供するデータ・シートから想定することができる。この生成した関係から、予想光電流値（Ｉｐｈ＿予想）を現在の駆動電流（Ｉｄｒｖ）に対し決定することができる。
【０２２７】
予想光電流（Ｉｐｈ＿予想）を各発光ＬＥＤに対し決定した後（ステップ５８）、図１３に示す補償方法は、各ＬＥＤの予想光電流（Ｉｐｈ＿予想）を、各ＬＥＤで測定した光電流（例えばＩｐｄ１）で除算することによって、各発光ＬＥＤのスケール因子を算定する（ステップ６０）。次に、補償方法は、各スケール因子を各発光ＬＥＤの所望の光束値に適用し、各発光ＬＥＤの調節光束値を取得する（ステップ６２）。いくつかの実施形態では、所望の光束値は、例えば図８に示す補償方法のステップ４４で算定した、相対ルーメン値（Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3又はＹ4）のうちの１つとすることができ、照明デバイス内に保存した標的輝度（Ｙｍ）及び／又は標的色度（ｘｍ、ｙｍ）設定のあらゆる変化を考慮する。最後に、発光ＬＥＤのいずれかに予想光電流と測定光電流との間に差が存在する場合、発光ＬＥＤに現在印加している駆動電流を調節し、調節光束値を達成する（ステップ６４）。
【０２２８】
上記し、図１３に示す補償方法は、発光ＬＥＤに印加する個々の駆動電流を調節し、ＬＥＤの老化につれて経時的に生じるルーメン出力の劣化を補償するようにする、正確な方法を提供する。各発光ＬＥＤが生成する光束を正確に制御することによって、補償方法は、複数の多色非蛍光体変換多色発光ＬＥＤを備えるＬＥＤ照明デバイスの色を正確に制御する。しかし、上記のように、本発明のいくつかの実施形態は、発光体モジュール内に蛍光体変換発光ＬＥＤ（例えば白色又は黄色ＬＥＤ）を含むことができる。そのような実施形態では、蛍光体変換ＬＥＤの光束及び色度を経時的に制御する、更なるステップを取ることができる。
【０２２９】
非蛍光体変換ＬＥＤと同様に、蛍光体変換ＬＥＤが生成する光束は、一般に、経時的に減少する。しかし、非蛍光体変換ＬＥＤとは異なり、蛍光体変換ＬＥＤは、蛍光体の効率が蛍光体の老化につれて劣化するため、色度も経時的に変化しやすい。蛍光体変換ＬＥＤを発光体モジュール内に含める場合、図１３の補償方法を使用して、蛍光体の老化により生じた色度のずれを個別に測定、補償することによって、蛍光体変換ＬＥＤ内に生じる色度のずれを検出、考慮することができる。そうするために、蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの２つの異なる部分によって誘起される光電流を測定するように、２つの個別の光検出器を発光体モジュール内に含むことができる。いくつかの実施形態では、発光体モジュールは、（例えば図２１に示すように）蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの２つの異なる部分によって誘起される光電流を測定するように、２つの異なる色の専用光検出器（例えば図１７Ｂに示す赤色光検出器及び緑色光検出器）を含むことができる。他の実施形態では、唯一の専用光検出器（例えば図１６Ｂに示す赤色光検出器）を発光体モジュール内に含むことができ、時として、更なる光検出器として発光ＬＥＤのうちの１つ（例えば緑色発光ＬＥＤ）を使用することができる。
【０２３０】
蛍光体変換白色ＬＥＤ内に経時的に生じる色度のずれを検出し、考慮するために、蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの異なる部分を最初に較正すべきである。例えば、赤色専用光検出器及び緑色専用光検出器（又は緑色発光ＬＥＤ）の両方を図６の較正方法のステップ１６で使用し、蛍光体変換白色ＬＥＤから光電流測定値を取得することができる。赤色検出器上の白色ＬＥＤの光電流測定値を図７の較正テーブルに「Ｉｐｈ＿ｄｌ」として保存する。緑色検出器上の白色ＬＥＤの光電流測定値を図７の較正テーブルに「Ｉｐｈ＿ｄ２」として保存する。Ｉｐｈ＿ｄ２較正値は、図７ではイタリック体で記し、蛍光体変換ＬＥＤが発光体モジュール内に含まれる場合にのみ取得することができる任意選択の値であることを示す。
【０２３１】
上記し、図７に示すように、Ｉｐｈ＿ｄｌ及びＩｐｈ＿ｄ２較正値は、３つの異なる駆動電流のそれぞれ（例えば最大駆動電流の１０％、３０％及び１００％）、及び２つの異なる温度（例えばＴ０及びＴ１）のそれぞれにおいて、蛍光体変換白色ＬＥＤに対し取得することができる。緑色検出器上の白色ＬＥＤの光電流（Ｉｐｈ＿ｄ２）測定値は、蛍光体変換白色ＬＥＤの青色ＬＥＤ部分（即ち図２１に示す第１の部分）が発する光によって緑色光検出器（又は緑色発光ＬＥＤ）内で誘起された光電流を示す。赤色検出器上の白色ＬＥＤの光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１）測定値は、蛍光体変換白色ＬＥＤの蛍光体部分（即ち図２１に示す第２の部分）を通過する光によって赤色光検出器内で誘起される光電流を示す。
【０２３２】
各Ｉｐｈ＿ｄ１及びＩｐｈ＿ｄ２測定値を取得する前又はその後のある時に、順方向電圧（Ｖｆｄ１又はＶｆｄ２）を赤色専用光検出器及び緑色専用光検出器（又は緑色発光ＬＥＤ）上で測定し、較正駆動電流レベル及び周囲温度のそれぞれにおける赤色検出器の接合部温度及び緑色検出器の接合部温度の指標をもたらす。Ｖｆｄ１及びＶｆｄ２測定値は、図７に示す較正テーブル内に保存することができる。
【０２３３】
図１３の補償方法の間、赤色検出器上の白色ＬＥＤの光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１）及び緑色検出器上の白色ＬＥＤの光電流（Ｉｐｈ＿ｄ２）は、ステップ５４に示すように測定することができ、赤色検出器上の白色ＬＥＤ及び緑色検出器上の白色ＬＥＤに対する予想光電流（Ｉｐｈ＿予想）をステップ５６〜５８に記載するように決定することができる。次に、ステップ５８で決定した予想光電流（Ｉｐｈ＿予想）をステップ５４で測定した光電流によってそれぞれ除算し、ステップ６０に記載するように、赤色検出器上の白色ＬＥＤのスケール因子及び緑色検出器上の白色ＬＥＤのスケール因子を生成することができる。緑色検出器上の白色ＬＥＤのスケール因子は、蛍光体変換ＬＥＤのＬＥＤ部分の相対ルーメンがどのように経時的に変化しているかという指標をもたらす。赤色検出器上の白色ＬＥＤのスケール因子は、蛍光体変換ＬＥＤの蛍光体部分の相対ルーメンがどのように経時的に変化しているかという指標をもたらす。いくつかの実施形態では、緑色検出器上の白色ＬＥＤのスケール因子及び赤色検出器上の白色ＬＥＤのスケール因子を使用して、あたかもこれらが２つの個別のＬＥＤであるかのように蛍光体変換白色ＬＥＤの光束及び色度を制御することができる。
【０２３４】
例えば、ステップ６２で、赤色検出器上の白色ＬＥＤのスケール因子を蛍光体変換ＬＥＤの全体の所望の光束値に適用し、ＬＥＤ及び蛍光体の老化によって生じたルーメンの変化を考慮することができる。場合によっては、蛍光体変換ＬＥＤの全体の所望の光束値は、相対ルーメン値と共に加算することによって決定することができ、これらの相対ルーメン値は、図８の補償方法のステップ４０〜４４で、蛍光体変換ＬＥＤのＬＥＤ部分及び蛍光体部分に対し個別に算定したものである。ＬＥＤ部分及び蛍光体部分の相対ルーメン値を個別に算定するために、図８の補償方法は、光束、ｘ色度及びｙ色度の較正値を使用することができ、これらの較正値は、図６を参照して上記したように、蛍光体変換白色ＬＥＤスペクトルの各部分のための較正テーブル内に個別に保存したものである。
【０２３５】
蛍光体変換白色ＬＥＤの経時的な色度のずれを考慮するために、緑色検出器上の白色ＬＥＤのスケール因子を赤色検出器上の白色ＬＥＤのスケール因子と比較することができる。そのような比較に基づき、蛍光体変換ＬＥＤの実際の色度は、周知の色混合式を使用して決定することができ、照明デバイスの全体の色度は、全ての発光ＬＥＤに印加する駆動電流を調節することによって維持することができる。
【０２３６】
上記した方法は、蛍光体変換ＬＥＤの光束及び色度を経時的に制御するための許容可能な解決策をもたらす一方で、いくつかの実施形態では、蛍光体変換白色ＬＥＤの色度は、検出器の老化を考慮することによってより正確に決定することができる。例えば、所与の量の入射光によって赤色及び緑色検出器（又は緑色発光ＬＥＤ）上に誘起される光電流は、一般に、経時的に減少する。そのような減少は、典型的には大きいものではないが、緑色検出器上の白色ＬＥＤのスケール因子及び赤色検出器上の白色ＬＥＤのスケール因子も同様に経時的に低下させ、このことが、蛍光体変換白色ＬＥＤの色度を調節する精度を低下させることがある。この測定誤差の原因をなくすために、いくつかの実施形態では、ステップ６０で生成した蛍光体変換ＬＥＤのスケール因子を調節して検出器の老化を考慮することができる。このことは、例えば青色発光ＬＥＤを蛍光体変換白色ＬＥＤの基準として使用することにより達成することができる。
【０２３７】
いくつかの実施形態では、図１３の補償方法のステップ５４で赤色専用光検出器及び緑色専用光検出器（又は緑色発光ＬＥＤ）の両方を使用して、青色発光ＬＥＤからＩｐｈ＿ｄ１及びＩｐｈ＿ｄ２光電流測定値を取得することができる。ステップ５６で赤色及び緑色検出器上で測定する順方向電圧を測定した後、図１３の補償方法のステップ５８及び６０を繰り返し、青色ＬＥＤ発光／基準ＬＥＤのための、赤色検出器上の青色ＬＥＤのスケール因子及び緑色検出器上の青色ＬＥＤのスケール因子を生成することができる。いくつかの実施形態では、赤色検出器上の青色ＬＥＤのスケール因子を青色発光ＬＥＤ／基準ＬＥＤの所望の光束値にステップ６２で適用し、青色発光ＬＥＤ／基準ＬＥＤが生成する光束を調節することができる。いくつかの実施形態では、青色発光ＬＥＤ／基準ＬＥＤの所望の光束値は、図８の補償方法のステップ４０〜４４で説明したように算定した相対ルーメン値とすることができる。
【０２３８】
蛍光体変換ＬＥＤスケール因子において検出器の老化を考慮するために、緑色検出器上の白色ＬＥＤのスケール因子を緑色検出器上の青色ＬＥＤのスケール因子によって除算することによって、緑色検出器上の白色対青色のスケール因子比（ｗｈｉｔｅ−ｏｖｅｒ−ｂｌｕｅ−ｏｎ−ｇｒｅｅｎ、ＷｏＢｏＧ）を生成することができる。同様に、赤色検出器上の白色ＬＥＤのスケール因子を赤色検出器上の青色ＬＥＤのスケール因子によって除算することによって、赤色検出器上の白色対青色のスケール因子比（ｗｈｉｔｅ−ｏｖｅｒ−ｂｌｕｅ−ｏｎ−ｒｅｄ、ＷｏＢｏＲ）を生成することができる。次に、ＷｏＢｏＲスケール因子比をＷｏＢｏＧスケール因子比によって更に除算し、白色蛍光体対白色青色励起（Ｗｈｉｔｅ  Ｐｈｏｓｈｏｒ  ｏｖｅｒ  Ｗｈｉｔｅ  Ｂｌｕｅ  ｐｕｍｐ、ＷＰｏＷＢ）比を生成することができる。白色蛍光体対白色青色励起（ＷＰｏＷＢ）比は、蛍光体変換白色ＬＥＤのスペクトルがどのように経時的に変化するかという指標をもたらし、経時的に生じ得る検出器の感度に対するあらゆる劣化を考慮する。いくつかの実施形態では、ＷＰｏＷＢ比を使用して、蛍光体変換ＬＥＤの全体の色度を調節することができる。蛍光体変換ＬＥＤの全体色度を設定した後、ステップ６２で赤色検出器上の白色のスケール因子を蛍光体変換白色ＬＥＤの全体の所望の光束値に適用し、老化に関連するルーメンの変化を考慮することができる。
【０２３９】
図１３に示し、上記で説明した補償方法は、従来の補償方法に対する多くの利点をもたらすことができる。本明細書に記載する他の方法と同様に、図１３の補償方法は、比較的小さな駆動電流（例えば約０．１ｍＡから約０．３ｍＡ）を光検出器（複数可）に印加することによって、検出器の順方向電圧（複数可）を測定する精度を向上させる。更に、図１３の補償方法は、異なる駆動電流及び異なる温度で取得した複数の保存光電流値の間を補間し、現在の動作温度（Ｖｆｄ＿現在）における各発光ＬＥＤの光電流と駆動電流との間の非線形関係を導く。このことは、本発明の補償方法が各個のＬＥＤの光電流対駆動電流の関係を正確且つ個別に特徴付けることを可能にし、それにより、照明デバイス内に含まれる全ての発光ＬＥＤに対する正確な老化の補償を実現する。更に、本明細書に記載の補償方法は、発光体及び検出器の老化の両方を考慮し、蛍光体変換白色発光ＬＥＤの老化につれて生じる色度のずれに対する補償をもたらす。結果として、本明細書に記載の老化補償方法は、個々の発光ＬＥＤの光束及び色度をより正確に経時的に制御する。
【０２４０】
改良された照明デバイスの例示的実施形態
照明デバイスを較正、制御する、本明細書に記載の改良された方法は、複数の発光ＬＥＤ及び１つ又は複数の光検出器を有する実質的にあらゆるＬＥＤ照明デバイス内で使用することもできる。以下でより詳細に説明するように、本明細書に記載の改良された方法は、ハードウェア、ソフトウェア又は両方の組合せの形態で、ＬＥＤ照明デバイス内で実施することができる。
【０２４１】
本明細書に記載の改良された方法から利益を得る照明デバイスは、限定はしないが、放物状ランプ（例えばＰＡＲ  ２０、３０又は３８）、線形ランプ、投光照明及び小型反射器を含む実質的にあらゆる形態の因子を有することができる。場合によっては、照明デバイスは、建物の天井又は壁内に設置し、ＡＣ電源又は何らかの他のＡＣ電源に接続することができる。しかし、当業者であれば、本明細書に記載の改良された方法を、他の電力源（例えば電池又は太陽エネルギー）によって給電される他の種類の照明デバイス内でどのように使用できるかを理解するであろう。
【０２４２】
次に、改良された照明デバイスの例示的実施形態を図１６〜図２０を参照して以下で説明する。図１６〜図２０は、それぞれが１つ又は複数の発光体モジュールを有する異なる種類のＬＥＤ照明デバイスを示す。例を本明細書に記載するが、本発明は、あらゆる特定の種類のＬＥＤ照明デバイス又は発光体モジュール設計に限定するものではない。当業者であれば、本明細書に記載する方法ステップを、実質的に異なる発光体モジュール設計を有する他の種類ＬＥＤ照明デバイスにどのように適用できるかを理解するであろう。
【０２４３】
図１６Ａは、複数の発光体モジュール（図１６Ａには示さない）を備える線形ランプ７０の写真であり、発光体モジュールは、互いから離間して、概ね一列に配置されている。線形ランプ７０内に含まれる各発光体モジュールは、複数の発光ＬＥＤ及び少なくとも１つの専用光検出器を含み、これらの全ては、共通の基板上に組み付けられ、主要光学構造体内に封入されている。主要光学構造体は、様々な異なる材料から形成し、発光ＬＥＤが発する光を所望の様式で成形するのに必要な実質的にあらゆる形状及び／又は寸法を有することができる。主要光学構造体は、以下でドームとして説明するが、当業者であれば、主要光学構造体が、発光ＬＥＤ及び少なくとも１つの光検出器を封入する実質的にあらゆる他の形状又は構成をどのように有し得るかを理解するであろう。
【０２４４】
図１６Ａの線形ランプ内に含み得る例示的発光体モジュール７２を図１６Ｂに示す。図示の実施形態では、発光体モジュール７２は、４つの異なる色の発光ＬＥＤ７４を含み、これらの発光ＬＥＤ７４は、正方形のアレイ状に配置され、主要光学構造体（例えばドーム）７６の中心に一緒にできるだけ近く置かれ、中心に位置する点光源を接近させるようにする。いくつかの実施形態では、発光ＬＥＤ７４はそれぞれ、異なるピーク発光波長で照明を生成するように構成することができる。例えば発光ＬＥＤ７４は、ＲＧＢＷ  ＬＥＤ又はＲＧＢＹ  ＬＥＤを含むことができる。発光ＬＥＤ７４に加えて、専用光検出器７８は、ドーム７６内に含まれ、アレイの周辺周りに配置される。専用光検出器７８は、入射光を示す電流を生成するあらゆるデバイス（シリコン・フォトダイオード又はＬＥＤ等）とすることができる。
【０２４５】
少なくとも１つの実施形態では、光検出器７８は、約５５０ｎｍから７００ｎｍの範囲内のピーク発光波長を有するＬＥＤである。そのようなピーク発光波長を有する光検出器は、赤外光に応答して光電流を生成することはなく、これにより、周囲光源による干渉を低減する。少なくとも１つの好ましい実施形態では、光検出器７８は、小型の赤色、橙色又は黄色ＬＥＤを備えることができる。いくつかの実施形態では、専用光検出器７８は、最小波長を有する発光ＬＥＤ（例えば青色及び緑色発光ＬＥＤ）からの、ドーム７６の表面から反射された最大量の光を捕捉するように配置することができる。
【０２４６】
いくつかの実施形態では、発光体モジュール７２は、蛍光体変換白色（Ｗ）発光ＬＥＤ７４を含むことができ、専用光検出器７８を使用して、蛍光体変換ＬＥＤの蛍光体部分を通る光によって誘起される光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１）を測定することができる。蛍光体変換ＬＥＤの青色ＬＥＤ部分によって誘起される光電流（Ｉｐｈ＿ｄ２）を測定するために、時として、緑色発光ＬＥＤ７４を更なる光検出器として構成することができる。これらの光電流の測定値は、図７の較正テーブル内に保存し、図１３の補償方法において使用し、蛍光体の老化により生じる色度のずれを補償することができる。
【０２４７】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、実質的に異なる種類の照明デバイス及び発光体モジュール設計を示す。具体的には、図１７Ａは、放射状の形態因子（例えばＰＡＲ  ３８）及び唯一の発光体モジュール（図１７Ａには図示しない）を有する照明デバイス８０を示す。これらの照明デバイスは、唯一の発光体モジュールを有するため、そのようなデバイス内に含まれる発光体モジュールは、典型的には、複数の異なる色のＬＥＤ鎖を含み、各鎖は、同じ色の２つ以上のＬＥＤを含む。図１７Ｂは、図１７Ａに示すＰＡＲランプ８０内に含むことができる例示的発光体モジュール８２を示す。
【０２４８】
図示の実施形態では、発光体モジュール８２は、発光ＬＥＤアレイ８４及び複数の専用光検出器８８を含み、これらの全ては、共通の基板上に組み付けられ、主要光学構造体（例えばドーム）８６内に封入されている。いくつかの実施形態では、発光ＬＥＤアレイ８４は、いくつかの異なる色のＬＥＤ鎖を含むことができ、各鎖は、異なるピーク発光波長で照明を生成するように構成される。一実施形態によれば、発光ＬＥＤアレイ８４は、４つの赤色ＬＥＤの鎖、４つの緑色ＬＥＤの鎖、４つの青色ＬＥＤの鎖、及び４つの白色又は黄色ＬＥＤの鎖を含むことができる。各のＬＥＤ鎖は、直列に結合され、同じ駆動電流で駆動される。いくつかの実施形態では、各鎖内の個々のＬＥＤは、アレイの周りで散乱し、任意の行、列又は対角線内に色が２度出現しないように配置し、発光体モジュール８２内の色の混合を向上させることができる。
【０２４９】
図１７Ｂの例示的実施形態では、４つの専用光検出器８８がドーム８６内に含まれ、アレイ周辺周りに配置される。いくつかの実施形態では、専用光検出器８８は、アレイに近接して、アレイの各縁部の中間に置き、照明デバイスの受信器と並列に接続することができる。専用光検出器８８を受信器と並列に接続することによって、各光検出器上で誘起される光電流をまとめ、アレイの周りに分散することがある同じ色のＬＥＤの間の空間のばらつきを最小にすることができる。専用光検出器８８は、入射光を示す電流を生成するあらゆるデバイス（シリコン・フォトダイオード又はＬＥＤ等）とすることができる。しかし、一実施形態では、専用光検出器８８は、好ましくは、５００ｎｍから７００ｎｍの範囲内のピーク発光波長を有するＬＥＤである。そのようなピーク発光波長を有する光検出器は、赤外光に応答して光電流を生成することはなく、これにより、周囲光による干渉を低減させる。
【０２５０】
少なくとも１つの好ましい実施形態では、発光体モジュール８２は、蛍光体変換白色（Ｗ）発光ＬＥＤ８４、及び蛍光体変換ＬＥＤスペクトルの異なる部分を測定する２つの異なる色の光検出器を含む。一例では、専用光検出器８８は、１つ又は複数の小型の赤色ＬＥＤ及び１つ又は複数の小型の緑色ＬＥＤを含むことができる。そのような例では、専用赤色光検出器（複数可）８８を使用して、蛍光体変換ＬＥＤの蛍光体部分を通る光によって誘起される光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１）を測定することができる一方で、専用緑色光検出器（複数可）８８を使用して、蛍光体変換ＬＥＤの青色ＬＥＤ部分が発する光によって誘起される光電流（Ｉｐｈ＿ｄ２）を測定する。これらの光電流の測定値（Ｉｐｈ＿ｄ１及びＩｐｈ＿ｄ２）は、図７の較正テーブル内に保存し、図１３の補償方法内で使用して、蛍光体の老化により生じる色度のずれを補償することができる。
【０２５１】
図１６Ａ及び図１７Ａに示す照明デバイス並びに図１６Ｂ及び図１７Ｂに示す発光体モジュールは、改良された較正、補償方法を使用することができる照明デバイスの例として提供するにすぎない。これらの照明デバイス及び発光体モジュールの更なる説明は、同一出願人によるものであり、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる、関連米国特許出願第１４／０９７，３３９号及び関連米国仮特許出願第６１／８８６，４７１号に見出すことができる。しかし、本明細書に記載の本発明の概念は、ＬＥＤ照明デバイスのあらゆる特定の種類、ＬＥＤ照明デバイス内に含み得る発光体モジュールのあらゆる特定の数、又は発光体モジュール内に含み得る発光ＬＥＤ及び光検出器のあらゆる特定の数、色又は配置に限定するものではない。それよりも、本発明は、ＬＥＤ照明デバイスが、複数の発光ＬＥＤ及び少なくとも１つの専用光検出器を備える少なくとも１つの発光体モジュールを含むことのみを必要とすることができる。いくつかの実施形態では、専用光検出器は、１つ又は複数の発光ＬＥＤを時としてそのような機能を実現するように構成した場合、必要としなくてもよい。
【０２５２】
図１８Ａは、改良された発光体モジュール９０の一実施形態の側面図であり、発光体モジュール９０は、複数の発光ＬＥＤ９２及び１つ又は複数の専用光検出器９４を備え、これらの全ては、共通の基板９６上に組み付けられ、主要光学構造体（例えばドーム）９８内に封入されている。ヒート・シンク１００は、基板９６の底面に結合し、発光体モジュール９０の熱生成構成要素から熱を引き出す。ヒート・シンク１００は、比較的高い熱伝導率及び電気伝導率を有する実質的にあらゆる材料を備えることができる。いくつかの実施形態では、ヒート・シンク１００は、約２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）までの間の範囲の熱伝導率を有する材料から形成する。一実施形態では、ヒート・シンクは、銅若しくは銅合金材料、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金材料から形成する。ヒート・シンク１００は、約１ｍｍから約１０ｍｍまでの間の範囲の比較的厚い層とすることができ、一実施形態では、約３ｍｍの厚さとすることができる。
【０２５３】
発光体モジュール９０は、実質的にあらゆる数及び色の発光ＬＥＤ９２、並びに実質的にあらゆる数及び色の専用光検出器９４を含むことができる。例示的な一実施形態では、発光ＬＥＤ９２は、図１６Ｂ及び図１７Ｂに示すように、１つ又は複数の赤色ＬＥＤ、１つ又は複数の青色ＬＥＤ、１つ又は複数の緑色ＬＥＤ、及び１つ又は複数の白色若しくは黄色ＬＥＤを含む。発光ＬＥＤ９２は、一般に、ドーム９８の中心付近にアレイ状に配置することができ、専用光検出器９４は、一般に、アレイ周辺周りに配置することができる。１つの例示的実施形態では、専用光検出器９４は、１つ又は複数の赤色、橙色、黄色及び／又は緑色ＬＥＤを含むことができる。専用光検出器９４の実装に使用するＬＥＤは、一般に、発光ＬＥＤ９２よりも小さく、一般に、発光ＬＥＤ９２から放出されドーム９８から反射した光の最大量を捕捉するように配置される。いくつかの実施形態では、専用光検出器１１４は、１つ又は複数の発光ＬＥＤ１１２を時として入射光を検出するように構成した場合、省くことができる。
【０２５４】
主要光学構造体９８は、様々な異なる材料から形成し、発光ＬＥＤが発する光を所望の様式で成形するのに必要な実質的にあらゆる形状及び／又は寸法を有することができる。主要光学構造体９８は、本明細書ではドームとして説明するが、当業者であれば、主要光学構造体が、発光ＬＥＤ９２及び少なくとも１つの光検出器９４を封入する、実質的にあらゆる他の形状又は構成をどのように有し得るかを理解するであろう。いくつかの実施形態では、ドーム９８の形状、サイズ及び材料は、一般に、発光体モジュール９０内の光学的効率及び色の混合を改良するように設計することができる。
【０２５５】
一実施形態では、基板９６は、プリント回路板（ＰＣＢ）ＦＲ４材料等の積層材料、又は金属被覆ＰＣＢ材料を備えることができる。しかし、基板９６は、本発明の少なくとも１つの好ましい実施形態では、セラミック材料（又は何らかの他の光反射材料）から形成することができ、基板が、一般に、発光体モジュール９０から出た光を後方に反射させることによって出力効率を向上させるように機能できるようにする。更に、基板９６は、横方向（即ち基板平面の方向）には比較的高い熱インピーダンス又は低い熱伝導率を実現するように構成することができる。一実施形態では、基板９６は、約１５０Ｗ／（ｍＫ）未満又はそれに等しい熱伝導率を有する材料（例えば窒化アルミニウム、ＡｌＮ）から形成することができる。別の実施形態では、基板９６は、約３０Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有する材料（例えば酸化アルミニウムＡｌ2Ｏ3材料）、又は約１Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有する材料（例えばＰＣＢ積層材料）から形成することができる。基板９６が横方向にもたらす高い熱インピーダンス又は低い熱伝導率は、有利には、発光ＬＥＤ９２及び光検出器９４の接合部温度を分離し、不正確なＶｆｅ及びＶｆｄ測定を回避する。
【０２５６】
いくつかの実施形態では、基板９６は、垂直方向（即ち基板平面に直交する方向）に比較的低い熱インピーダンス又は高い熱伝導率を実現するように更に構成することができる。具体的には、比較的低いインピーダンス経路１０２を各発光ＬＥＤ９２と各光検出器９４との間にヒート・シンク１００まで設けることができる。熱放散の改善に加えて、低熱インピーダンス経路１０２は、基板９６が、動作条件に対する発光体及び検出器の接合部温度の間の一貫した温度差を維持することを可能にする。
【０２５７】
上記のように、図８の温度補償方法の代替実施形態は、発光ＬＥＤ上で測定する順方向電圧（Ｖｆｅ）ではなく、光検出器（複数可）上で測定する順方向電圧（Ｖｆｄ）を使用し、現在の動作温度に対する指標をもたらすことができる。しかし、これらの代替実施形態では、検出器の順方向電圧（Ｖｆｄ）は、発光ＬＥＤと光検出器（複数可）との間の温度差が動作温度範囲にわたって実質的に同じままである場合にのみ使用できることに留意されたい。
【０２５８】
図１８Ａに示す改良された発光体モジュール９０は、発光ＬＥＤ９２のそれぞれ及び光検出器９４のそれぞれがヒート・シンク１００までの低熱インピーダンス経路１０２を備えることによって、発光ＬＥＤ９２と専用光検出器９４との間に比較的固定した温度差を維持する。このことは、いくつかの異なる方法で達成することができる。図１８Ａに示す特定の実施形態では、低熱インピーダンス経路１０２は、基板９６の厚さを最小化すること（このことは、発光ＬＥＤ９２と光検出器９４とヒート・シンク１００との間の垂直距離を最小にする）、並びに発光ＬＥＤ９２のそれぞれ及び光検出器９４のそれぞれを、複数の熱伝導線１０２でヒート・シンク１００まで接続することによって実現される。一例では、基板９６の厚さ（Ｔ）は、約３００μｍから約５００μｍまでの間の範囲とすることができる。
【０２５９】
一般に、複数の熱伝導線１０２は、実質的にあらゆる熱伝導材料を有することができる。いくつかの実施形態では、熱伝導線１０２は、約２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）までの間の範囲の熱伝導率を有する材料から形成する。熱伝導線１０２で使用する材料は、ヒート・シンク１００に使用する材料と同じであっても、異なっていてもよい。一実施形態では、熱伝導線１０２は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅合金材料から形成する。複数の熱伝導線１０２は、（任意の機械的又は光学的手段を使用して）基板に垂直な穴をあけ、任意の適切な方法を使用して、金属材料で穴（若しくはビア）を充填又はめっきすることによって形成することができる。いくつかの実施形態では、各熱伝導線１０２は、複数（例えば約１０〜２０個）の稠密ビアを備えることができ、各ビアは、数百ミクロン程度の幅にある。
【０２６０】
図１８Ａに示す発光体モジュール９０を照明デバイス内で用いる場合、検出器の順方向電圧（Ｖｆｄ）は、図８の温度補償方法において使用し、発光ＬＥＤ９２の接合部温度に対する良好な指標を与えることができる。発光ＬＥＤ９２と光検出器９４との間の温度差は固定であるため、検出器の順方向電圧（Ｖｆｄ）を（発光体の順方向電圧の代わりに）図８のステップ３８で測定し、発光体の順方向電圧（Ｖｆｅ）は、図７の較正テーブルに保存した検出器の順方向電圧（Ｖｆｄ）の測定値及び発光体の順方向電圧（Ｖｆｅ）を使用して算定することができる。このことは、図８の温度補償方法の間に取得する必要がある順方向電圧測定の数を有利に低減することになる。
【０２６１】
図１８Ａに示す発光体モジュールは、望ましい熱特性を与える一方で、発光ＬＥＤと光検出器とヒート・シンクとの間に十分な電気的絶縁を与えないことがある。発光ＬＥＤ及び光検出器の両方に関して、（フリップチップＬＥＤ設計における）アノード、カソードのいずれか、又は両方への電気接点は、一般に、ＬＥＤの裏側に設ける。これらの接点は、図１８Ａに示す金属線で接点をヒート・シンクに直接接続することによって、ヒート・シンクに電気的に結合することができない。ＬＥＤとヒート・シンクとの間に電気的絶縁を実現するために、図１８Ｂでは伝送層を設け、ＬＥＤ鎖を一緒に接続し、ＬＥＤアノード／カソードをドーム外側の外部接点に接続する。
【０２６２】
図１８Ｂは、改良された発光体モジュール１１０の別の実施形態の側面図であり、発光体モジュール１１０は、複数の発光ＬＥＤ９２及び１つ又は複数の専用光検出器９４を備え、これらの全ては、共通の基板１１２上に組み付けられ、主要光学構造体９８内に封入されている。図１８Ｂに示す構成要素の多くは、図１８Ａに示すものと同様である。同じの構成要素は、同じ参照番号で示す。
【０２６３】
発光体モジュール１１０は、実質的にあらゆる数、色及び配置の発光ＬＥＤ９２、並びに実質的にあらゆる数、色及び配置の専用光検出器９４を含むことができる。発光ＬＥＤ９２及び専用光検出器９４は、上記で説明したものと同様のものであってもよいが、そのことに限定はしない。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の専用光検出器９４は、１つ又は複数の発光ＬＥＤ９２を時として入射光を検出するように構成した場合、省くことができる。
【０２６４】
主要光学構造体９８は、様々な異なる材料から形成し、発光ＬＥＤ９２が発する光を所望の様式で成形するのに必要な実質的にあらゆる形状及び／又は寸法を有することができる。主要光学構造体９８は、本明細書ではドームとして説明するが、当業者であれば、主要光学構造体が、発光ＬＥＤ９２及び少なくとも１つの光検出器９４を封入する、実質的にあらゆる他の形状又は構成をどのように有し得るかを理解するであろう。いくつかの実施形態では、ドーム９８の形状、サイズ及び材料は、一般に、発光体モジュール１１０内の光学的効率及び色の混合を改良するように設計することができる。
【０２６５】
ヒート・シンク１００は、基板１１２の底面に結合し、発光体モジュール１１０の熱生成構成要素から熱を引き出す。ヒート・シンク１００は、比較的高い熱伝導率及び電気伝導率を有する実質的にあらゆる材料を備えることができる。いくつかの実施形態では、ヒート・シンク１００は、約２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）までの間の範囲の熱伝導率を有する材料から形成する。一実施形態では、ヒート・シンクは、銅若しくは銅合金材料、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金材料から形成する。いくつかの実施形態では、ヒート・シンク１００は、約１ｍｍから約１０ｍｍまでの間の範囲の比較的厚い層とすることができ、一実施形態では、約３ｍｍの厚さとすることができる。
【０２６６】
発光体モジュール１１０は、少なくとも１つの態様では、発光ＬＥＤ９２及び光検出器９４の電気接点がヒート・シンク１００から電気的に絶縁していることが発光体モジュール９０とは異なる。このことは、図１８Ｂの実施形態では、多層を有する基板１１２の使用により達成される。多層基板１１２の全体の厚さ（例えば約３００μｍから約５００μｍ）は、図１８に示す単層基板９６と同様であってもよいが、いくつかの実施形態では、図１８Ｂに示す多層基板１１２は、一般に、複数の伝送層及び誘電層を含むように形成し、複数の伝送層及び誘電層は、ＬＥＤの電気接点とヒート・シンクとの間に電気的絶縁をもたらすだけではなく、伝送の柔軟さも改善する。
【０２６７】
一実施形態によれば、多層基板１１２は、第１の伝送層１１４、第１の誘電層１１６、第２の伝送層１１８及び第２の誘電層１２０を含むことができる。第１の伝送層１１４は、発光ＬＥＤ９２及び１つ又は複数の光検出器９４の電気接点に結合し、第１の誘電層１１６の上に形成することができる。第１の伝送層１１４は、約１０μｍから約２０μｍの間の範囲の厚さを有し、２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）の間の範囲である熱伝導率を有する材料（例えば銅若しくはアルミニウム材料、又はこれらの合金）から形成し、あらゆる周知の方法によって第１の誘電層１１６の上側面上に形成することができる。例えば、第１の伝送層１１４は、第１の誘電層１１６の上側面上に金属線を印刷又は蒸着させることによって形成することができる。
【０２６８】
第１の誘電層１１６は、第１の伝送層１１４と第２の伝送層１１８との間に挟み、ＬＥＤの電気接点をヒート・シンク１００から電気的に絶縁する。いくつかの実施形態では、第１の誘電層１１６は、約１０μｍから約１００μｍの間の厚さを有する比較的薄い層であってもよく、約３から１２の間の範囲の相対誘電率を有する誘電材料から形成することができる。一例では、第１の誘電層１１６は、窒化アルミニウム材料又は酸化アルミニウム材料から形成することができるが、それらの材料に限定するものではない。
【０２６９】
電気的絶縁を実現することに加えて、第１の誘電層１１６は、約１５０Ｗ／（ｍＫ）未満の比較的低い熱伝導率を有する材料を使用し、発光ＬＥＤと光検出器との間の間隔に対する層の厚さを小さく保つことによって、比較的高い熱インピーダンスを横方向に実現する。例示的な一実施形態では、第１の誘電層１１６は、約３０μｍの厚さを有することができ、発光ＬＥＤ９２及び光検出器９４は、基板１１２の上側面上で少なくとも２００〜３００μｍ離間して置くことができる。そのような実施形態は、横方向よりも少なくとも１０倍高い熱伝導率を垂直方向にもたらすことになる。
【０２７０】
第２の伝送層１１８は、第１の誘電層１１６と第２の誘電層１２０との間に結合し、一般に、第１の伝送層１１４と、主要光学構造体の外側に配置した外部電気接点（図示せず）との間に信号を伝送するように構成する。第１の伝送層１１４のように、第２の伝送層１１８は、約１０μｍから約２０μｍの間の範囲の厚さを有し、２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）の間の範囲である熱伝導率を有する材料（例えば銅若しくはアルミニウム材料、又はこれらの合金）から形成し、あらゆる周知の方法によって第２の誘電層１２０の上側面上に形成することができる。例えば、第２の伝送層１１８は、第２の誘電層１２０の上側面上に金属線を印刷又は蒸着させることによって形成することができる。第１の伝送層１１４と第２の伝送層１１８との間に信号を伝送するために、第１の誘電層１１６内にビア１２４を形成することができる。これらのビアは、あらゆる公知の方法に従って形成することができる。
【０２７１】
いくつかの実施形態では、第２の誘電層１２０は、第２の伝送層１１８とヒート・シンク１００との間に結合し、一般に、横方向に比較的高い熱インピーダンスをもたらし、垂直方向に比較的低い熱インピーダンスをもたらすように構成することができる。いくつかの実施形態では、第２の誘電層１２０は、約１００μｍから約１０００μｍの間の厚さを有する比較的厚い層とすることができ、これにより、発光体モジュール１１０に剛性を付与する。いくつかの実施形態では、第２の誘電層１２０は、約３から１２の間の範囲の相対誘電率、及び約１５０Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有する誘電材料から形成することができる。一例では、第２の誘電層１２０は、窒化アルミニウム材料又は酸化アルミニウム材料から形成することができるが、それらの材料に限定するものではない。
【０２７２】
第２の誘電層１２０は、約１５０Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有する材料で第２の誘電層１２０を実装することによって、横方向に比較的高い熱インピーダンスをもたらし、第２の誘電層１２０を通って第２の伝送層１１８とヒート・シンク１００との間に垂直に延在する複数の熱伝導線１２２を含むことによって、垂直方向に比較的低い熱インピーダンスをもたらすという点で、図１８Ａに示す基板９６と同様である。上記のように、複数の熱伝導線１２２は、約２００Ｗ／（ｍＫ）から約４００Ｗ／（ｍＫ）の範囲の熱伝導率を有する材料、銅若しくはアルミニウム材料、又はこれらの合金等から形成することができる。複数の熱伝導線１２２は、（任意の機械的又は光学的手段を使用して）第２の誘電層に垂直な穴をあけ、任意の適切な方法を使用して、適切な金属材料で穴（若しくはビア）を充填又はめっきすることによって形成することができる。いくつかの実施形態では、各熱伝導線１２２は、複数（例えば約１０〜２０個）の稠密ビアを備えることができ、各ビアは、数百ミクロンの幅である。
【０２７３】
いくつかの実施形態では、第３の伝送層１２６を第２の誘電層１２０とヒート・シンク１００との間に結合することができる。第１の誘電層及び第２の誘電層上に印刷した金属線を備える第１の伝送層及び第２の伝送層とは異なり、第３の伝送層１２６は、ヒート・シンク１００の上側面上に実質的に連続して延在し、複数の熱伝導線１２２とヒート・シンク１００との間の熱接触を向上させ、複数の熱伝導線１２２及びヒート・シンク１００にわたる熱拡散を向上させることができる。
【０２７４】
図１８Ａに示す基板９６のように、図１８Ｂに示す多層基板１１２は、発光ＬＥＤ９２の間、及び発光ＬＥＤと光検出器との間に良好な熱分離を実現する一方で、剛性をもたらし、ヒート・シンク１００に対する良好な全体熱伝導率を維持する。このことにより、図８の補償方法において発光体の順方向電圧（Ｖｆｅ）測定値の代わりに検出器の順方向電圧（Ｖｆｄ）測定値を使用することが可能になり、これにより、補償方法の間に取得する必要がある順方向電圧の測定値の数を低減する。
【０２７５】
図１８Ｂに示す多層基板１１２は、単層基板９６がもたらすことのできない他の利点ももたらす。例えば、基板１１２は、複数の伝送層及び誘電層を含み、複数の伝送層及び誘電層は、発光ＬＥＤ９２の鎖を一緒に接続する伝送の柔軟さを向上させ、発光ＬＥＤ及び光検出器及びヒート・シンク１００の電気接点の間に電気的絶縁をもたらす。
【０２７６】
本発明の代替実施形態では、多層基板１１２は、いくぶん異なって実装することもできる。例えば、層１１６及び１２０に誘電材料又はセラミック材料を使用するのではなく、これらの層は、プリント回路板（ＰＣＢ）ＦＲ４材料等の積層材料、又は金属被覆ＰＣＢ材料の使用していることがある。しかし、積層材料の熱伝導率（例えば約１Ｗ／（ｍＫ）未満）は、セラミック材料の熱伝導率よりもかなり小さいので、セラミック材料の代わりに積層材料を使用すると、層１２０の熱伝導率を低減することになる。本発明のいくつかの実施形態では、層１２０で使用する材料にかかわらず、熱伝導率は、ＬＥＤアレイ下に含まれる熱伝導線１２２の数を増加することによって、増大させることができる。この手法は、ＬＥＤアレイからヒート・シンクへのより良好な全体熱伝導率をもたらすことになるが、発光ＬＥＤ間の熱分離を悪化させることになる。
【０２７７】
図１９は、駆動電流、温度及び時間の変動に対し所望の光束及び所望の色度を正確に維持するように構成した照明デバイス１１０のブロック図の一例である。図１９に示す照明デバイスは、図６に示す較正方法及び図８及び図１３に示す補償方法の実施に使用することができるハードウェア及び／又はソフトウェアの一例を提供する。
【０２７８】
図示の実施形態では、照明デバイス１１０は、複数の発光ＬＥＤ１２６及び１つ又は複数の専用光検出器１２８を備える。本例では、発光ＬＥＤ１２６は、任意の数のＬＥＤの４つの鎖を備える。典型的な実施形態では、各鎖は、同じ色の２から４個のＬＥＤを有することができ、これらは、直列に結合させ、同じ駆動電流を受けるように構成する。一例では、発光ＬＥＤ１２６は、赤色ＬＥＤ鎖、緑色ＬＥＤ鎖、青色ＬＥＤ鎖、及び白色又は黄色ＬＥＤ鎖を含むことができる。しかし、本発明は、あらゆる特定の数のＬＥＤ鎖、鎖内のあらゆる特定の数のＬＥＤ、又はあらゆる特定の色若しくはＬＥＤ色の組合せに限定するものではない。
【０２７９】
１つ又は複数の専用光検出器１２８も、ＬＥＤ鎖を含むものとして図１９に示すが、本発明は、光検出器のあらゆる特定の種類、数、色、組合せ、又は配置に限定するものではない。一実施形態では、１つ又は複数の専用光検出器１２８は、図１６Ｂに関し上記で説明したように、小型の赤色、橙色又は黄色ＬＥＤを含むことができる。別の実施形態では、１つ又は複数の専用光検出器１２８は、図１７Ｂに関して上記で説明したように、１つ又は複数の小型の赤色ＬＥＤ及び１つ又は複数の小型の緑色ＬＥＤを含むことができる。いくつかの実施形態では、図１９に示す１つ又は複数の専用光検出器（複数可）１２８は、１つ又は複数の発光ＬＥＤ１２６を時として光検出器として機能するように構成した場合、省くことができる。複数の発光ＬＥＤ１２６及び（任意選択の）専用光検出器１２８は、上記したように、発光体モジュール内に含めることができる。いくつかの実施形態では、照明デバイスは、上記したように、２つ以上の発光体モジュールを含むことができる。
【０２８０】
１つ又は複数の発光体モジュールを含むことに加えて、照明デバイス１１０は、様々なハードウェア及びソフトウェア構成要素を含み、これらの構成要素は、照明デバイスに給電し、発光体モジュール（複数可）からの光の出力を制御するように構成する。一実施形態では、照明デバイスは、ＡＣ電源１１２に接続し、ＡＣ電力（例えば１２０Ｖ又は２４０Ｖ）をＤＣ電圧（ＶDC）に変換するＡＣ／ＤＣ変換器１１４を含む。図１９に示すように、このＤＣ電圧（例えば１５Ｖ）は、ＬＥＤ駆動・受信回路１２４に供給し、動作可能駆動電流を生成し、動作可能駆動電流を発光ＬＥＤ１２６に印加して照明を生成する。ＡＣ／ＤＣ変換器に加えて、ＤＣ電圧ＶDC（例えば１５Ｖ）をより低い電圧ＶL（例えば３．３Ｖ）に変換するＤＣ／ＤＣ変換器１１６を含み、この電圧ＶLを使用して、ＰＬＬ１１８、ワイヤレス・インターフェース１２０及び制御回路１２２等、照明デバイス内に含まれる低電圧回路に給電する。
【０２８１】
図示の実施形態では、ＰＬＬ１１８は、ＡＣ電源周波数（例えば５０又は６０ＨＺ）に固定し、高速クロック（ＣＬＫ）信号及び同期信号（ＳＹＮＣ）を生成する。ＣＬＫ信号は、制御回路１２２及びＬＥＤ駆動・受信回路１２４のためのタイミングをもたらす。一例では、ＣＬＫ信号周波数は、数十ｍＨｚ範囲（例えば２３ＭＨｚ）であり、ＡＣ電源周波数及び位相と正確に同期される。ＳＮＹＣ信号は、制御回路１２２によって使用し、上記した様々な光学的測定値及び電気的測定値を取得するのに使用するタイミングを生成する。一例では、ＳＮＹＣ信号周波数は、ＡＣ電源周波数（例えば５０又は６０ＨＺ）と等しく、また、ＡＣ電源との正確な位相整列を有する。
【０２８２】
いくつかの実施形態では、ワイヤレス・インターフェース１２０は、製造中に照明デバイス１１０を較正するために含み、使用することができる。上記のように、例えば、外部較正ツール（図１９には示さない）は、試験中、ワイヤレス・インターフェース１２０を介して光束及び色度較正値を照明デバイスに伝達することができる。ワイヤレス・インターフェース１２０を介して受信した較正値は、例えば制御回路１２２の保存媒体１２１内の較正値テーブルに保存することができる。いくつかの実施形態では、制御回路１２２は、較正値を使用して、較正係数を生成することができ、較正係数を、受信した較正値に加えて又はその代わりに、保存媒体１２１内に保存する。
【０２８３】
ワイヤレス・インターフェース１２０は、較正データの受信のみに限定するものではなく、多くの他の目的で、情報及び命令の伝達に使用することができる。例えば、ワイヤレス・インターフェース１２０を使用して、通常動作の間、照明デバイス１１０を制御するために使用することができる命令を伝達するか、又は照明デバイス１１０についての情報を取得することができる。例えば、命令は、ワイヤレス・インターフェース１２０を介して照明デバイス１１０に伝達し、照明デバイスをオン／オフにするか、照明デバイスの調光レベル及び／若しくは色点設定を調節するか、較正手順を開始するか、又は較正結果をメモリ内に保存することができる。他の例では、ワイヤレス・インターフェース１２０は、照明デバイス１１０に関連する状況情報又は故障状態コードを取得するために使用することができる。
【０２８４】
いくつかの実施形態では、ワイヤレス・インターフェース１２０は、ＺｉｇＢｅｅ、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、又は任意のあらゆる独自若しくは標準のワイヤレス・データ通信プロトコルに従って作動させることができる。他の実施形態では、ワイヤレス・インターフェース１２０は、無線周波数（ＲＦ）、赤外（ＩＲ）光又は可視光を使用して通信することができる。代替実施形態では、有線インターフェースを図示のワイヤレス・インターフェース１２０の代わりに使用し、ＡＣ電源又は専用導体又は導体セットに対して情報、データ及び／又は命令を伝達することができる。
【０２８５】
ＰＬＬ１１８から受信したタイミング信号を使用して、制御回路１２２は、各ＬＥＤ鎖１２６で使用すべき所望の駆動電流を示す値を算定、生成する。この情報は、例えばＳＰＩ又はＩ2Ｃ等の基準に準拠するシリアル・バス上で、制御回路１２２からＬＥＤ駆動・受信回路１２４に伝達することができる。更に、制御回路１２２は、ラッチ信号をもたらすことができ、ラッチ信号は、ＬＥＤ駆動・受信回路１２４に、ＬＥＤ１２６のそれぞれに供給される駆動電流を同時に変化させるように指示し、明るさ及び色のアーチファクトを防止する。
【０２８６】
一般に、制御回路１２２は、図８及び図１３に示し上記で説明した１つ又は複数の補償方法に従って、照明デバイスのための所望の光束及び／又は所望の色度の達成に必要なそれぞれの駆動電流を決定するように構成することができる。いくつかの実施形態では、制御回路１２２は、保存媒体１２１内に保存したプログラム命令を実行することによってそれぞれの駆動電流を決定することができる。一実施形態では、保存媒体は、不揮発性メモリとすることができ、図７に関して上記で説明したテーブル等の較正値テーブルと共にプログラム命令を保存するように構成することができる。代替的に、制御回路１２２は、所望の駆動電流を決定する組合せ論理を含むことができ、保存媒体１２１は、較正値テーブルの保存のためだけに使用することができる。
【０２８７】
一般に、ＬＥＤ駆動・受信回路１２４は、照明デバイス内に含まれる発光ＬＥＤ鎖１２６の数と等しい数（Ｎ個）の駆動ブロック１３０を含むことができる。本明細書で説明する例示的な実施形態では、ＬＥＤ駆動・受信回路１２４は、４つの駆動ブロック１３０を備え、それぞれ、発光ＬＥＤ鎖１２６の異なる鎖からの照明を生成するように構成する。ＬＥＤ駆動・受信回路１２４は、周囲温度（任意選択）、検出器及び／又は発光体の順方向電圧、並びに検出器の光電流の測定、それに応じたＬＥＤ駆動電流の調節に必要な回路も備える。各駆動ブロック１３０は、駆動ブロック１３０が駆動電流を変更すべきときを示すラッチ信号と共に、所望の駆動電流を示すデータを制御回路１２２から受信する。
【０２８８】
図２０は、本発明の一実施形態による、ＬＥＤ駆動・受信回路１２４の例示的ブロック図である。図２０に示すように、ＬＥＤ駆動・受信回路１２４は、４つの駆動ブロック１３０を含み、各ブロックは、バック変換器１３２、電流源１３４、及び駆動電流を生成するＬＣフィルタ１３８を含み、駆動電流は、連結した発光ＬＥＤ鎖１２６ａに供給されて照明を生成し、順方向電圧（Ｖｆｅ）測定値が得られる。いくつかの実施形態では、バック変換器１３２は、制御装置１５４が「Ｏｕｔ＿Ｅｎ」信号をハイにした場合に、パルス幅変調器（ＰＷＭ）電圧出力（Ｖｄｒ）を生成することができる。この電圧信号（Ｖｄｒ）は、ＬＣフィルタ１３８によってフィルタ処理され、連結したＬＥＤ鎖１２６ａのアノード上に順方向電圧を生成する。ＬＥＤ鎖のカソードは、電流源１３４に接続し、電流源１３４は、「Ｌｅｄ＿Ｏｎ」信号がハイである場合、固定駆動電流を、ＬＥＤ鎖１２６ａを通る「発光体  電流」信号がもたらす値と強制的に等しくする。電流源１３４からの「Ｖｃ」信号は、バック変換器１３２にフィードバックを与え、適切な負荷サイクルを出力し、電流源１３４上の電圧降下を最小にする。
【０２８９】
図２０に示すように、各駆動ブロック１３０は、発光ＬＥＤ鎖１２６ａ上の順方向電圧降下（Ｖｆｅ）を測定する、差動増幅器１３７を含む。Ｖｆｅを測定する際、バック変換器１３２をオフにし、電流源１３４は、接続した発光ＬＥＤ鎖１２６ａを通じて比較的小さな駆動電流（例えば約１ｍＡ）を引き出すように構成する。この電流によってＬＥＤ鎖１２６ａ上で生成された電圧降下（Ｖｆｅ）を差動増幅器１３７によって測定する。差動増幅器１３７は、順方向電圧測定の間、発光ＬＥＤ鎖１２６ａ上の順方向電圧（Ｖｆｅ）降下と等しい信号を生成する。
【０２９０】
上記のように、本発明のいくつかの実施形態は、時として、発光ＬＥＤのうちの１つ（例えば緑色発光ＬＥＤ）を光検出器として使用することができる。そのような実施形態では、駆動ブロック１３０は、光電流（Ｉｐｈ＿ｄ２）を測定する更なる回路を含むことができ、これらの光電流（Ｉｐｈ＿ｄ２）は、発光ＬＥＤが入射光を検出するように構成す際に発光ＬＥＤ上で誘起されるものである。例えば、各駆動ブロック１３０は、トランスインピーダンス増幅器１３５を含むことができ、トランスインピーダンス増幅器１３５は、一般に、入力電流を、フィードバック抵抗に比例する出力電圧に変換するように機能する。図２０に示すように、トランスインピーダンス増幅器１３５の正端子は、バック変換器１３２のＶｄｒ出力に接続する一方で、負端子は、ＬＥＤ鎖１２６ａの最後のＬＥＤのカソードに接続する。トランスインピーダンス増幅器１３５は、「ＬＥＤ＿Ｏｎ」信号がローである場合に動作可能である。「ＬＥＤ＿Ｏｎ」信号がハイである場合、トランスインピーダンス増幅器１３５の出力は、トライステートである。
【０２９１】
発光ＬＥＤによって誘起される光電流（Ｉｐｈ＿ｄ２）を測定する際、全ての他の発光ＬＥＤに接続したバック変換器１３２をオフにし、ＬＥＤ電流の過渡電流が生成する視覚的アーチファクトを回避すべきである。更に、試験中、発光ＬＥＤに結合したバック変換器１３２もオフにし、バック変換器内のスイッチング・ノイズが光電流の測定を妨害しないようにすべきである。バック変換器１３２はオフにするが、試験中、発光ＬＥＤに結合したバック変換器１３２のＶｄｒ出力は、ＬＣフィルタ１３８内のコンデンサによって特定値（例えば約２〜３．５ボルト×鎖内の発光ＬＥＤの数）に保持する。この電圧（Ｖｄｒ）を、試験中の発光ＬＥＤのアノード及びトランスインピーダンス増幅器１３５の正端子に供給すると、トランスインピーダンス増幅器は、（Ｖｄｒに対する）出力電圧を生成し、出力電圧は、差動増幅器１３６の正端子に供給される。差動増幅器１３６は、トランスインピーダンス増幅器１３５の出力電圧をＶｄｒと比較し、発光ＬＥＤ鎖１２６ａ上に誘起される光電流（Ｉｐｈ＿ｄ２）に対応する差動信号を生成する。
【０２９２】
複数の駆動ブロック１３０を含むことに加えて、ＬＥＤ駆動・受信回路１２４は、１つ又は複数の専用光検出器１２８上に誘起される順方向電圧（Ｖｆｄ）及び光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１又はＩｐｈ＿ｄ２）を測定する１つ又は複数の受信ブロック１４０を含むことができる。唯一の受信ブロック１４０を図２０では示すが、ＬＥＤ駆動・受信回路１２４は、一般に、発光体モジュール内に含まれる専用光検出器の数に等しいいくつかの受信ブロック１４０を含むことができる。
【０２９３】
図示の実施形態では、受信ブロック１４０は、電圧源１４２を備え、電圧源１４２は、受信ブロックに結合した専用光検出器１２８のアノードにＤＣ電圧（Ｖｄｒ）を供給するように結合する一方で、光検出器１２８のカソードは、電流源１４４に接続する。光検出器１２８が順方向電圧（Ｖｆｄ）を入手するように構成した場合、制御装置１５４は、「検出器＿Ｏｎ」信号を電流源１４４に供給し、これにより、固定駆動電流（Ｉｄｒｖ）を、光検出器１２８を通じて「検出器電流」信号がもたらした値に強制的に等しくする。
【０２９４】
検出器の順方向電圧（Ｖｆｄ）測定値を取得する際、電流源１４４は、光検出器１２８を通して比較的小さな量の駆動電流（Ｉｄｒｖ）を引き込むように構成する。この電流によって光検出器１２８上で生成された電圧降下（Ｖｆｄ）は、差動増幅器１４７によって測定し、差動増幅器１４７は、光検出器１２８上の順方向電圧（Ｖｆｄ）降下と等しい信号を生成する。上記のように、光検出器１２８を通して電流源１４４によって強制的に等しくした駆動電流（Ｉｄｒｖ）は、一般に、比較的小さい、動作不能駆動電流である。４つの専用光検出器１２８を並列に結合した実施形態では、動作不能駆動電流は、約１ｍＡとすることができる。しかし、より少ない／より多い数の光検出器を含む実施形態、又は光検出器を並列に接続していない実施形態では、より小さい／より大きい駆動電流を使用することができる。
【０２９５】
駆動ブロック１３０と同様に、受信ブロック１４０も、発光ＬＥＤが発する光によって光検出器１２８上に誘起される光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１又はＩｐｈ＿ｄ２）を測定する回路を含む。図２０に示すように、トランスインピーダンス増幅器１４５の正端子は、電圧源１４２のＶｄｒ出力に結合する一方で、負端子は、光検出器１２８のカソードに接続する。このように接続すると、トランスインピーダンス増幅器１４５は、Ｖｄｒに対する出力電圧（例えば約０〜１Ｖ）を生成し、出力電圧は、差動増幅器１４６の正端子に供給される。差動増幅器１４６は、出力電圧をＶｄｒと比較し、光検出器１２８上に誘起される光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１又はＩｐｈ＿ｄ２）に対応する差動信号を生成する。トランスインピーダンス増幅器１４５は、「検出器＿Ｏｎ」信号がローである場合に動作可能である。「検出器＿Ｏｎ」信号がハイである場合、トランスインピーダンス増幅器１４５の出力は、トライステートである。
【０２９６】
上記のように、本発明のいくつかの実施形態は、同じ色の２つのＬＥＤが任意の行、列又は対角線内に存在しないように、各ＬＥＤ１２６鎖内の個々のＬＥＤをＬＥＤアレイの周りに分散させることができる（例えば図１７Ｂを参照）。複数の専用光検出器１２８を受信ブロック１４０と並列に接続することによって、所与の色のＬＥＤによって各光検出器１２８上に誘起される光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１又はＩｐｈ＿ｄ２）をまとめ、アレイの周りに分散する同じ色のＬＥＤの間の空間のばらつきを最小にすることができる。
【０２９７】
図２０に示すように、ＬＥＤ駆動・受信回路１２４は、マルチプレクサ（Ｍｕｘ）１５０、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１５２、制御装置１５４及び任意選択の温度センサ１５６も含むことができる。いくつかの実施形態では、マルチプレクサ１５０は、発光体の順方向電圧（Ｖｆｅ）及び（任意選択の）光電流（Ｉｐｈ＿ｄ２）測定値を駆動ブロック１３０から受信し、検出器の順方向電圧（Ｖｆｄ）及び検出器の光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１又はＩｐｈ＿ｄ２）測定値を受信ブロック１４０から受信するように結合することができる。ＡＤＣ１５２は、駆動ブロック１３０から出力した発光体の順方向電圧（Ｖｆｅ）及び任意選択の光電流（Ｉｐｈ＿ｄ２）測定値、並びに受信ブロック１４０から出力した検出器の順方向電圧（Ｖｆｄ）及び検出器の光電流（Ｉｐｈ＿ｄ１又はＩｐｈ＿ｄ２）測定値をデジタル化し、結果を制御装置１５４に提供する。制御装置１５４は、順方向電圧及び光電流測定値を測った時を決定し、図２０に示すような、駆動ブロック１３０に供給するＯｕｔ  Ｅｎ、発光体  電流、及びＬＥＤ＿Ｏｎ信号、並びに受信ブロック１４０に供給する検出器  電流及び検出器＿Ｏｎ信号を生成する。
【０２９８】
いくつかの実施形態では、ＬＥＤ駆動・受信回路１２４は、周囲温度（Ｔａ）測定値を取る任意選択の温度センサ１５６を含むことができる。そのような実施形態では、マルチプレクサ１５０は、周囲温度（Ｔａ）と、ＡＤＣ１５２に送信した順方向電圧及び光電流測定値とを多重化するように結合することもできる。いくつかの実施形態では、温度センサ１５６は、サーミスタとすることができ、ＬＥＤ周囲の周囲温度、又は発光体モジュールのヒート・シンクからの温度を測定する駆動回路チップ上に含めることができる。他の実施形態では、温度センサ１５６は、温度センサ及び光学センサの両方として使用するＬＥＤとし、周囲光条件を測定するか、又は発光ＬＥＤ鎖１２６の特性を出力することができる。いくつかの実施形態では、任意選択の温度センサ１５６を含む場合、温度センサの出力を使用して、著しい温度変化が図８のステップ３２で検出されたかどうか決定することができる。
【０２９９】
これまで、改良された照明デバイス１１０の一実装形態を図１９〜図１２を参照して説明してきた。そのような照明デバイスの更なる説明は、同一出願人による米国出願第１３／９７０，９４４号、同第１３／９７０，９６４及び同第１３／９７０，９９０号で見出すことができる。当業者であれば、どのように照明デバイスを本発明の範囲内で代替的に実施できるかを理解するであろう。
【０３００】
本発明が、改良された照明デバイス、並びに照明デバイス内の個々のＬＥＤを較正、補償し、駆動電流、温度及び時間の変化に対し所望の光束及び所望の色度を維持するようにする、改良された方法を提供すると考えられることは、本開示の利益を有する当業者には了解されよう。更に、改良された熱特性及び電気特性を有する発光体モジュールも、本明細書で提供する。本発明の様々な態様の更なる修正形態及び代替実施形態は、本明細書を鑑みれば当業者には明らかであろう。したがって、以下の特許請求の範囲は、全てのそのような修正形態及び変更形態を包含すると解釈し、それに応じて、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的とみなすべきであることを意図する。
【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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【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１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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