(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤウォームアップモードでＬＥＤの光源を制御する照明制御方法であって、
（ａ）光強度レベルに対応する予め格納された設定デューティ比を読み出し、
（ｂ）前記設定デューティ比から予め格納されたデューティ比トリム値を引いた値に相当する動作デューティ比で最初の所定期間の間ＬＥＤ光源を動作させ、
（ｃ）デューティ比立ち上げ値を予め格納されたデューティ比ステップ値と等しく設定し、
（ｄ）前記設定デューティ比から前記デューティ比トリム値を引いて前記デューティ比立ち上げ値を加えた値に相当する動作デューティ比で次の所定期間の間ＬＥＤ光源を動作させ、
そして、
（１）立ち上がり時間が経過したか、
（２）動作デューティ比が前記設定デューティ比と等しくなっているか、
（３）新しく光強度レベルが選択されたか、
を判定し、（１）、（２）、（３）のいずれかが発生していればＬＥＤウォームアップモードを終了し、（１）も（２）も（３）も発生していなければ、前記デューティ比立ち上げ値を前記デューティ比ステップ値だけ増加させてステップ（ｄ）に戻る
ことを特徴とする照明制御方法。
【請求項２】
最初の所定期間が経過した後、デューティ比立ち上げ機能が有効になっているかどうかを判定し、デューティ比立ち上げ機能が有効になっていなければ、ＬＥＤウォームアップモードを終了する、請求項１に記載の照明制御方法。
【請求項３】
ＬＥＤ光源機器の周囲の温度が所定の設定温度以下の場合にのみウォームアップモードを開始する、請求項１に記載の照明制御方法。
【請求項４】
ＬＥＤウォームアップモードでＬＥＤの光源を制御する照明制御方法であって、
（ａ）光強度レベルを設定し、
（ｂ）前記光強度レベルに対応する予め格納された設定デューティ比を読み出し、
（ｃ）予め格納されたデューティ比トリム値を読み出し、
（ｄ）前記設定デューティ比から前記デューティ比トリム値を引いた値に相当する動作デューティ比で最初の所定期間の間ＬＥＤ光源を動作させ、
（ｅ）予め格納された立ち上がり時間を読み出し、
（ｆ）予め格納されたデューティ比ステップ値を読み出し、
（ｇ）デューティ比立ち上げ値を前記デューティ比ステップ値と等しく設定し、
（ｈ）前記設定デューティ比から前記デューティ比トリム値を引いて前記デューティ比立ち上げ値を加えた値に相当する動作デューティ比で次の所定期間の間ＬＥＤ光源を動作させ、
（ｉ）所定の条件が満たされたかどうかを判定し、
（ｊ）前記所定の条件が満たされていれば、前記デューティ比立ち上げ値を前記デューティ比ステップ値だけ増加させてステップ（ｈ）に戻り、
（ｋ）前記所定の条件が満たされていなければ、ＬＥＤウォームアップモードを終了する
ことを特徴とする照明制御方法。
【請求項５】
前記所定の条件が、
（１）立ち上がり時間が経過していないかどうか、
（２）動作デューティ比が設定デューティ比と等しくないかどうか、
（３）新しく光強度レベルが選択されていないかどうか、
である、請求項４に記載の照明制御方法。
【請求項６】
最初の所定期間が経過した後、デューティ比立ち上げ機能が有効であるかどうかを判定し、デューティ比立ち上げ機能が有効になっていなければ、ＬＥＤウォームアップモードを終了する、請求項４に記載の照明制御方法。
【請求項７】
ＬＥＤ光源機器の周囲の温度が所定の設定温度以下の場合にのみウォームアップモードを開始する、請求項４に記載の照明制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概要的には照明制御に関するものであり、より具体的にはウォームアップ期間中の光出力をほぼ均一にするための光出力立ち上げ機能を有する照明制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既存の照明制御システムにおいては、所望されるより低い性能しか発揮できないことにつながる多くの問題点が明らかになっている。これに限定されるものではないが、非均一な光出力の原因となる、ＬＥＤ照明の各要素間の電圧のばらつきもこの問題点に含まれる。照明装置に使用されるＬＥＤが製造の際に均一になっていないことが、この電圧のばらつきの原因となり得る。
【０００３】
既存の照明制御システムのその他の問題点は、照明回路が温度変化に伴うＬＥＤの順方向電圧への影響を補償することができないことであり、例えば温度上昇に伴って必要となる駆動電力の変更を行うことができない。これに関連して、既存の照明制御システムは、出力駆動器の近くで照明装置の動作温度範囲全体にわたって観測される、固有の順方向電圧変化の補償を行ってはいない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そして、当業者にはよく知られているように、ＬＥＤの光出力はＬＥＤのジャンクション温度に反比例する。したがって、ＬＥＤが最初に駆動されたとき（つまり常温始動のとき）は、ジャンクション温度は低く、光出力は高くなる。ウォームアップ期間（典型的には約３０分間継続する）の間にジャンクション温度が上昇するにつれて、ＬＥＤが定常状態に達するまで、ＬＥＤの光出力は低下していく。定常状態に達すると、ＬＥＤの動作ジャンクション温度は、概ね一定に維持され、その結果、それ以降の使用期間中には、光出力は概ね一定に維持される。
【０００５】
ウォームアップ期間中のＬＥＤ光出力の減衰の度合は２０％ほどにもなることがある。したがって、ウォームアップ期間中のＬＥＤの光出力は、大抵の場合、一様ではなく、定常状態でのＬＥＤの光出力は、定常状態において期待される光出力の公称値より大幅に低くなることがある。また、常温始動時にＬＥＤの光出力が上限光出力値を上回ってしまうこともある。
【０００６】
照明装置が、実質的に一定の光出力やルクス値を必要とする手術用照明灯である場合、このような問題点は特に不都合である。
本発明は、こういった問題点や他の問題点に対処し、照明装置のための改良された照明制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明により、ＬＥＤウォームアップモードの間にＬＥＤ光源を制御する照明制御方法を提供する。この方法では、（ａ）光強度レベルに対応する予め格納された設定デューティ比を読み出し、（ｂ）前記設定デューティ比から予め格納されたデューティ比トリム値を引いた値に相当する動作デューティ比で最初の所定期間の間ＬＥＤ光源を動作させ、（ｃ）デューティ比立ち上げ値を予め格納されたデューティ比ステップ値と等しく設定し、（ｄ）前記設定デューティ比から前記デューティ比トリム値を引いて前記デューティ比立ち上げ値を加えた値に相当する動作デューティ比で次の所定期間の間ＬＥＤ光源を動作させ、そして、（１）立ち上がり時間が経過したか、（２）動作デューティ比が前記設定デューティ比と等しくなっているか、（３）新しい光強度レベルが選択されたか、を判定する。（１）、（２）、（３）のいずれかが発生していればＬＥＤウォームアップモードを終了する。（１）も（２）も（３）も発生していなければ、前記デューティ比立ち上げ値を前記デューティ比ステップ値だけ増加させてステップ（ｄ）に戻る。
【０００８】
本発明の他の側面においては、（ａ）光強度レベルを設定し、（ｂ）前記光強度レベルに対応する予め格納された設定デューティ比を読み出し、（ｃ）予め格納されたデューティ比トリム値を読み出し、（ｄ）前記設定デューティ比から前記デューティ比トリム値を引いた値に相当する動作デューティ比で最初の所定期間の間ＬＥＤ光源を動作させ、（ｅ）予め格納された立ち上がり時間を読み出し、（ｆ）予め格納されたデューティ比ステップ値を読み出し、（ｇ）デューティ比立ち上げ値を前記デューティ比ステップ値と等しく設定し、（ｈ）前記設定デューティ比から前記デューティ比トリム値を引いて前記デューティ比立ち上げ値を加えた値に相当する動作デューティ比で次の所定期間の間ＬＥＤ光源を動作させ、（ｉ）所定の条件が満たされたかどうかを判定し、（ｊ）前記所定の条件が満たされていれば、前記デューティ比立ち上げ値を前記デューティ比ステップ値だけ増加させてステップ（ｈ）に戻り、（ｋ）前記所定の条件が満たされていなければ、ＬＥＤウォームアップモードを終了する、という、ＬＥＤウォームアップモードの間にＬＥＤの光源を制御する照明制御方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の利点は、ＬＥＤウォームアップ期間中のＬＥＤ光源からの光出力の均一性を改善する照明制御方法を提供することにある。
本発明の別の利点は、ＬＥＤ光源の光出力が上限光出力値を上回ってしまうことを防止する照明制御方法を提供することにある。
【００１０】
これらの利点や他の利点は、以下の記載や添付の図面および添付の特許請求の範囲を考え合わせることで明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明は、特定の部品として、あるいは各部品の組み合わせによる物理的な形態をなすことができ、実施形態の一つが本明細書にて詳細に説明され、本明細書の一部をなす添付の図面にて以下のように例示される。
【図１】本発明の実施形態の一つにおける、照明装置用の照明制御システムの概略ブロック図
【図２】本発明の実施形態の一つにおける、出力駆動回路の概略図
【図３】本発明の実施形態の一つにおける、温度補償回路を含む第１のＬＥＤモジュールの概略図
【図４】本発明の実施形態の一つにおける、トリム回路を含む第１のＬＥＤモジュールの概略図
【図５Ａ】本発明の実施形態の一つにおける、ウォームアップ期間のための照明制御方法を表すフロー図
【図５Ｂ】本発明の実施形態の一つにおける、ウォームアップ期間のための照明制御方法を表すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下において参照する図面は本発明の実施形態の一つを図示するものであるが本発明を同一の形態に限定するものではなく、図１では、照明装置、例えば手術用照明灯のための照明制御システム１０の、本発明の実施形態の一つにおけるブロック図を示す。
【００１３】
照明制御システム１０は、概略的には主制御器２０と、少なくとも１つの駆動制御器３２及び少なくとも１つの出力駆動器３４を有する駆動回路３０と、１つ以上の第１のＬＥＤモジュール５０（モジュールＡ）と、１つ以上の第２のＬＥＤモジュール８０（モジュールＢ）と、から構成されている。図示の実施形態では、主制御器２０と駆動回路３０は第１のプリント回路基板ＰＣＢ１上に配置されている。第１，第２のＬＥＤモジュール５０，８０のそれぞれは、各自第２，第３のプリント回路基板ＰＣＢ２，ＰＣＢ３上に配置されている。プリント回路基板ＰＣＢ１，ＰＣＢ２，ＰＣＢ３は照明装置のハウジング（図示せず）内にまとめて配置してもよい。プリント回路基板ＰＣＢ２とＰＣＢ３とに分かれているＬＥＤモジュール５０，８０の部品は、他の実施形態においては、共に単一の基板（すなわちプリント回路基板）上に配置することもできる。
【００１４】
図示の実施形態では、主制御器２０はマイクロコントローラである。例えば、主制御器２０はＡＲＭベースのプロセッサで構成することができ、このプロセッサは、以下に限定されるものではないが、プログラム格納用の内蔵ＦＬＡＳＨメモリ、データ格納用のＲＡＭメモリ、ＵＡＲＴｓ、タイマ／カウンタ、バスインタフェース、シリアルインタフェース、ＳＰＩインタフェース、プログラマブルウォッチドッグタイマ、プログラマブルＩ／Ｏライン、Ａ／Ｄ変換器、ＰＷＭ出力器、といった様々なオンチップペリフェラルを有するものである。主制御器２０は、駆動制御器３２へコマンドを送信し、各駆動制御器３２からステータス情報を受信する。
【００１５】
主制御器２０は、以下に限定するものではないが、ユーザインタフェース（例えばキーパッド付きのフロントパネルディスプレイや制御スイッチやボタン）、通信インタフェース、ビデオ入力コネクタ、カメラモジュール、といった、図１には示されていない他の電子機器とも通信できる。ユーザインタフェースにより、ユーザが照明装置のＯＮ／ＯＦＦ光強度レベルを選択することができる。また、ユーザインタフェースにより、照明システムに備えられた他の補助機器をユーザがＯＮ／ＯＦＦできる。
【００１６】
主制御器２０はバス２２を介して駆動制御器３２と通信を行う。図示の実施形態では、バス２２はシリアルバスである（例えばＩ２Ｃバス）。また、主制御器２０は、以下においてさらに詳細に説明するように、同期ライン２４を介して駆動制御器３２へ一定のクロック信号を供給する。
【００１７】
図示の実施形態では、駆動制御器３２は、マイクロコントローラである。例えば、駆動制御器３２はそれぞれＡＲＭのマイクロコントローラで構成することができ、このマイクロコントローラは、以下に限定されるものではないが、プログラム格納用の内蔵ＦＬＡＳＨメモリ、データ格納用のＲＡＭメモリ、タイマ／カウンタ、シリアルインタフェース、Ａ／Ｄ変換器、プログラマブルウォッチドッグタイマ、プログラマブルＩ／Ｏライン、といった様々なオンチップペリフェラルを有するものである。図示の実施形態では、駆動制御器３２のそれぞれは、主制御器２０が各駆動制御器３２を個別に指定するための一意の識別番号を有する。
【００１８】
次に、図２を参照しながら説明する。各出力駆動器３４は、概略的にはコンパレータ４２（例えば、ナショナルセミコンダクター社のＬＭＶ７２３５）、電圧レギュレータ、ダイオード４５、設定用ポテンショメータ（ＰＯＴ）４６、パワー電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）４８、帰還抵抗（ＲＳ）４７を含む回路である。出力駆動器３４の駆動（すなわち有効化）は、固定周波数で行われている（すなわち、ライン４３を介して固定周波数の有効化信号が供給されている）。図示の実施形態では、出力駆動器３４は、固定周波数３００Ｈｚの有効化信号で駆動されている。
【００１９】
電圧レギュレータ４４は、有効化されると、正確な固定出力電圧（例えば５Ｖ）を供給する。電圧レギュレータ４４の出力電圧（ＶＯＵＴ）は電気的にパワーＦＥＴ４８と接続されている。ＦＥＴ４８は、ＬＥＤモジュール５０，８０で必要とされる電流を操作するために使用される。センス抵抗（ＲＳ）４７は電流の検出を行う。設定用ＰＯＴ４６は、ＲＳ４７において検出される電流が目標の電流範囲内に収まるように電圧レギュレータ４４の出力電圧を調整するために使用される。
【００２０】
コンパレータ４２は、出力駆動器３４の出力電圧を監視する。これに関して、コンパレータ４２は、基準電圧（ＶＲＥＦ）を第１の入力として受け取り、検出電圧（ＶＳ）を第２の入力としてライン４９を介して受け取る。コンパレータ４２は、ＶＲＥＦとＶＳとを比較することで、ＶＳに対応する検出電流（ＩＳ）がしきい値電流（例えば約１．２６Ａ）を上回っているかどうかを判定する。しきい値電流を上回っていた場合には、コンパレータ４２は、電圧レギュレータ４４を無効化する信号を出力し、これにより、電圧レギュレータ４４のＶＯＵＴをオフにする。また、駆動制御器３２も、所定の条件で（例えば、回路の開放または短絡異常が検出されたとき）電圧レギュレータ４４を無効化することができる。
【００２１】
図３，４はそれぞれＬＥＤモジュール５０（モジュールＡ）とＬＥＤモジュール８０（モジュールＢ）の模式図を示す。ＬＥＤモジュール５０，８０はＬＥＤ光源である。図示の実施形態では、ＬＥＤモジュール５０，８０は、ＬＥＤモジュール５０のコネクタＪ２と、ＬＥＤモジュール８０のコネクタＪ４との間に接続されたワイヤハーネスアセンブリによって電気的に直列接続されている。したがって、直列接続された一対のＬＥＤモジュール５０，８０のそれぞれは、共同で６つ直列接続されたひとまとまりのＬＥＤとなる。第１の直列接続された一対のＬＥＤモジュール５０，８０は、第２の直列接続された一対のＬＥＤモジュール５０，８０と並列に配線することもできる。第１及び第２の直列接続されたＬＥＤモジュール５０，８０は、単一の出力駆動器３４（すなわち出力駆動経路）により駆動される。各ＬＥＤモジュール５０は、コネクタＪ１に接続されたワイヤハーネスアセンブリ（図示せず）を介して出力駆動器３４と電気的に接続されている。図示の実施形態では、二対のＬＥＤモジュール５０，８０が出力駆動器Ａと電気的に接続されており、二対のＬＥＤモジュール５０，８０が出力駆動器Ｂと電気的に接続されている。
【００２２】
次に、図３を参照しながら説明する。ＬＥＤモジュール５０は、複数のＬＥＤ５２、温度補償回路６０、任意に設けられるリモート温度センサ回路７０を有する。図示の実施形態では、ＬＥＤモジュール５０は、３つ直列接続されたＬＥＤ５２（例えば高輝度ＬＥＤ）を有する。温度補償回路６０は、ＬＥＤを駆動するために必要となる順方向電圧の、温度上昇に起因する変化を補正する。ＬＥＤの温度が上昇したとき、ＬＥＤを駆動する電流を一定に維持するためには、順方向電圧を低下させなければならない。温度補償回路６０は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ２と、サーミスタ６２と、抵抗Ｒ１及びＲ２で構成されるネットワーク抵抗６４とを有する。電源は、コネクタＪ１を介して温度補償回路６０に供給されている。サーミスタ６２は、温度を検出する抵抗器である。ＦＥＴ Ｑ２は電流を調整するために、より強く（またはより弱く）動作してネットワーク抵抗６４と釣り合いをとる（つまり等価となる）。
【００２３】
リモート温度センサ回路７０は、プリント回路基板ＰＣＢ２の近傍の温度を監視するための温度データを主制御器２０へ供給するために、温度センサ７２（例えば、アナログデバイセズ社の低電圧温度センサＴＭＰ３５）を備えている。温度センサ７２は、検出された温度に線形比例する電圧を出力する。温度センサ回路７０は、コネクタＪ３とライン２６を介して主制御器２０と電気的に接続されている。主制御器２０は、温度センサ回路７０の出力を受け取る。主制御器２０は、プリント回路基板ＰＣＢ２から限られた数の温度センサの入力を読みとることができる。図示の実施形態では、ＬＥＤモジュール５０における温度センサ回路７０のうち二つのみ、主制御器２０に接続または選択されている。
【００２４】
次に、図４を参照しながら説明する。ＬＥＤモジュール８０は、複数のＬＥＤ８２とトリミング回路９０を有する。図示の実施形態では、ＬＥＤモジュール８０は、３つ直列接続されたＬＥＤ（例えば、高輝度ＬＥＤ）を有する。
【００２５】
トリミング回路９０は、ＬＥＤの製造における不均一性に起因する各ＬＥＤ間の順方向電圧値の差異を補正する。これに関連して、トリミング回路９０は、直列接続されたＬＥＤ５２，８２にわたっての電圧降下の差異を補正して、直列接続されたＬＥＤ５２，８２にわたって適切な電圧が印加されることを保証し、順方向電流値を所要の値に設定して全ＬＥＤモジュール５０，８０が同一の動作を行うようにする（つまり照明を均一化する）。トリミング回路９０は、調節可能なＦＥＴ Ｑ１を備えており、このＦＥＴ Ｑ１は、アンプ（コンパレータ）９６（例えばアナログデバイセズ社のＪＦＥＴ入力計装アンプＡＤ８２２０）によって制御され、以下に述べるように、一対のＬＥＤモジュール５０，８０を当該一対のモジュールにわたる電圧降下が一定値となるよう較正（つまり「トリム」）できる手段となる。デジタルポテンショメータ（ＰＯＴ）９２（例えばマキシムインテグレーテッドプロダクツ社のデジタルポテンショメータＭＡＸ５４１７）は、ＦＥＴ Ｑ１のゲート電圧を調整するために使用される。マイクロパワー電圧レギュレータ９４（例えばマキシムインテグレーテッドプロダクツの基準電圧ＬＭ４０４０）はアンプ９６およびデジタルＰＯＴ９２の電源として使用される。電圧レギュレータ９４は、デジタルＰＯＴ９２、アンプ９６とバイアス回路（図示せず）へ５Ｖを供給する。電圧レギュレータ９４の入力は、ブロッキングダイオードＤ１と２つのコンデンサ（図示せず）を使用する。このダイオードＤ１と２つのコンデンサとが組み合わさることにより、通常の動作周波数における最小のデューティ比（例えば３００Ｈｚ中の２５％）の下で、各パルス間において一定の電圧を維持する、小規模の容量性エネルギー蓄積器を形成する。電圧レギュレータ９４は、ＬＥＤ５２，８２に一度電圧が印加されると、常に電源が入った状態となる。
【００２６】
次に、照明制御システム１０の動作について詳細に説明する。主制御器２０は、照明制御システム１０の全体的な制御を行うようにプログラムされている。これに関連して、主制御器２０は、駆動制御器３２と通信を行い、これと同様に、例えばユーザインタフェースやビデオカメラのような他のシステム構成要素とも通信を行う。
【００２７】
図示の実施形態では、主制御器２０は、固定幅のクロックパルスからなる３０ｋＨｚのクロック信号を出力する。このクロック信号は、同期ライン２４を介して各駆動制御器３２に供給される。クロック信号は、各駆動制御器３２同士の同期を確保するために用いられ、各駆動制御器３２がそれぞれのＬＥＤモジュール５０，８０を駆動するための一定の時間基準となる。これに関連して、クロック信号は、各駆動制御器３２内の２つの内蔵タイマを直接駆動する。各駆動制御器３２の第１の内蔵タイマは第１の出力駆動器３４（出力駆動器Ａ）に対応しており、各駆動制御器３２の第２の内蔵タイマは第２の出力駆動器３４（出力駆動器Ｂ）に対応している。これらの内蔵タイマは、２つの出力駆動器３４（すなわち出力駆動器Ａと出力駆動器Ｂ）に、互いに位相のずれた出力駆動信号を出力させ、これにより、照明装置がアクティブになった際に消費電流が大きく変動することを防止する。本発明の好ましい実施形態では、全ての駆動制御器３２のそれぞれの出力駆動器３４ごとに位相が異なっている。したがって、駆動制御器１の出力駆動器Ａと、駆動制御器１の出力駆動器Ｂと、駆動制御器２の出力駆動器Ａと、駆動制御器２の出力駆動器Ｂと、が出力する出力駆動信号は、全て互いに位相がずれている。
【００２８】
出力駆動器３４の出力駆動信号は、好ましくは３００Ｈｚの固定周波数を有する。周波数を３００Ｈｚと選択している理由は、５０Ｈｚ（ＰＡＬビデオカメラのスキャンレート）及び６０Ｈｚ（ＮＴＳＣビデオカメラのスキャンレート）の倍数だからである。ＬＥＤ５２，８２の発光周波数がカメラのスキャンレートの倍数でない場合、本発明に係る照明装置に対して任意に設けられるビデオカメラを使用した際に、カメラは照明について顕著なちらつきを検出してしまう。
【００２９】
主制御器２０は、ＬＥＤモジュール５０，８０を「アクティブ」にするため（つまりＬＥＤ５２，８２が点灯するようにするため）、各駆動制御器３２へ複数のコマンドを送信する。この複数のコマンドには、出力駆動器３４の出力駆動信号に関して選択された動作デューティ比（「目標デューティ比」とも呼ばれる）を示すコマンドと、各出力駆動器３４のそれぞれに関する「位相オフセット」を示すコマンドと、ＬＥＤモジュール５０，８０の起動を示す「スタート」コマンドと呼ばれるコマンドが含まれている。動作デューティ比は、主制御器２０が出力するクロック信号のパルス数で表される。以下においてより詳細に説明するように、この主制御器２０のクロック信号のパルス数は、出力駆動器３４の出力駆動信号の周期ごとについて「ＯＮとなる時間」を規定する。
【００３０】
動作デューティ比は、出力駆動器３４の出力駆動信号の周期のうち、出力駆動信号がＯＮとなる時間の比率である。上記のように、出力駆動信号の各々は、好ましくは３００Ｈｚの固定周波数を有しており、したがって３．３３ミリ秒の周期を有している。図示の実施形態では、ＬＥＤモジュール５０，８０は、出力駆動信号がＯＮとなる時間の間にオンとなる（つまり点灯する）。各駆動制御器３２の内蔵タイマは、出力駆動信号の周期ごとについて、ＯＮとなる時間を定めるため、主制御装置２０が供給するクロック信号のパルスの所定数をカウントする。したがって、カウントされるパルスの所定数は、出力駆動信号に関して選択された動作デューティ比に対応している。例えば、選択された動作デューティ比が４０％の場合には、出力駆動信号の周期についてＯＮとなる時間を定めるため、４０回のパルスがカウントされる。
【００３１】
さらに、位相オフセットは主制御器２０が出力するクロック信号を単位として生成される。スタートコマンドは、対応するＬＥＤモジュール５０，８０が起動されようとしていること（すなわちＬＥＤライトが点灯されようとしていること）を駆動制御器３２に示す。駆動制御器３２は、自身の各内蔵タイマを初期化し、主制御器２０が生成するクロック信号の始動に備えるためにスタートコマンドを使用する。また、主制御器２０は、対応する出力駆動器３４をオフにし、駆動制御器３２の各内蔵タイマを停止するよう駆動制御器３２へ通知するために、駆動制御器３２へ「ストップ」コマンドを送信することもできる。
【００３２】
上述したように、主制御器２０のクロック信号は、各駆動制御器３２内の２つの内蔵タイマを駆動し、これにより、駆動制御器３２が、対応するＬＥＤモジュール５０，８０を、出力駆動器３４の出力駆動信号を介して動作デューティ比で制御できるようにする。主制御器２０が供給する動作デューティ比の種々の値は、ユーザが選択可能な、複数の規定ＬＥＤ光強度レベルに対応するように定められている。各光強度レベルに対応したデューティ比の値は、主制御器２０のメモリ内のルックアップテーブルに予め格納しておくことができる。以下の内容に限定するものではないが、一例として、図示された実施形態では、表１に示す９つの所定強度レベルを用いることができる。
【００３３】
【表１】
0004994520.tif 000002
メンテナンス用強度レベルでのデューティ比の値は、視覚的不快感を低減して、異常のあったＬＥＤモジュール５０，８０の検査を容易にするため、光強度が低くなるような低いデューティ比としている。較正用強度レベルでのデューティ比の値は、駆動電流の最小の出力値が駆動電流の目標値となって、ＬＥＤモジュール５０，８０の全てに対して十分な駆動電流を出力できるようになるまで、電力供給の調節が手軽に行えるように、最大のデューティ比としている。
【００３４】
また、以下においてより詳細に説明するように、主制御器２０は、ＬＥＤモジュール５０，８０の光出力が所定の最大光出力レベルを超えないように、そして実質的に一様な出力が維持されるように、ウォームアップモードの間、ＬＥＤモジュール５０，８０を動作させるようにプログラムされている。
【００３５】
ＬＥＤモジュール５０（モジュールＡ）の動作について、図３を参照して詳細に説明する。温度補償回路６０は、一対のＬＥＤモジュール５０，８０にわたる総電圧降下を、ＬＥＤ５２，８２の温度変化に関する順方向電圧特性に応じて調整する。ＬＥＤ５２，８２が高温になってくると、順方向電圧が降下する。順方向電圧の低下は、ＬＥＤ５２，８２を通って流れる電流の増加につながる。ＬＥＤモジュール５０，８０の６連直列ＬＥＤ５２，８２にわたる総電圧降下は、ＬＥＤモジュール５０，８０が過電流シャットダウンを起こさないようＬＥＤ駆動電流を目標値に維持するために、なんらかの形で温度補償を行わなければならないほど高い。
【００３６】
ＬＥＤモジュール５０（つまりＬＥＤモジュールＡ）の温度補償回路６０は、ＬＥＤモジュール５０，８０が低温のときには完全にオンとなるようにバイアスされているＦＥＴ Ｑ２を含む。これはＦＥＴ Ｑ２の順方向抵抗が非常に低いということになり、低温時にはＦＥＴ Ｑ２での電圧降下は比較的少量であるということになる。ＬＥＤモジュール５０，８０が高温になってくると、サーミスタ６２がＦＥＴ Ｑ２のゲート電圧を低減するように作用し、その順方向抵抗が増加する。この作用は、ＬＥＤ５２，８２が高温になる際の順方向電圧降下を効果的に吸収する。ＬＥＤ５２，８２が高温になり始めると、ＦＥＴ Ｑ２のバイアス回路網内のサーミスタ６２は、ＦＥＴ Ｑ２のゲート電圧を低減し、その順方向抵抗を増加させるように作用する。この作用は、ＬＥＤ５２，８２が高温になる際の順方向電圧降下を効果的に吸収する。サーミスタ６２の抵抗が次第に低くなるにつれ、ＦＥＴ Ｑ２のゲート電圧が十分に低くなり、ＦＥＴ Ｑ２の抵抗は、低い抵抗値で並列接続されている電力抵抗対Ｒ１，Ｒ２の抵抗値よりもはるかに高くなる。この時点で、並列抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して温度補償回路６０を通って流れる全有効電流は、実質的にＦＥＴ Ｑ２を通らないように経路が切り替わる。ＦＥＴ Ｑ２を通らず、固定抵抗Ｒ１，Ｒ２を通るように経路が切り替わることで、これより高温においてはＦＥＴ Ｑ２が全電流を受け持つ必要がないので、ＦＥＴ Ｑ２は小さく、安価にすることができる。温度補償回路６０は、駆動制御器３２や主制御器２０へのフィードバックを行わない独立した回路である。
【００３７】
温度センサ回路７０は、上述したように、ＬＥＤモジュール５０近傍の動作温度を表す表示用のデータを主制御器２０に供給する。
以下、ＬＥＤモジュール８０（モジュールＢ）の動作について、図４を参照して詳細に説明する。ＬＥＤモジュール８０のトリミング回路９０は、６つのＬＥＤ５２，８２に対して直列に調節可能な所定の電圧降下を挿入することができるようにし、この電圧降下は、照明装置内の全ＬＥＤモジュール５０，８０に供給される電源として使用される固定入力電圧に合わせて、一対のＬＥＤモジュール５０，８０を調節する。ＬＥＤ５２，８２と直列な、この調節可能な電圧降下は、電流が所定値のときにモジュール５０，８０のそれぞれのモジュール対の電圧を共通の電圧値に設定する。これにより、複数対のモジュール５０，８０を並行して駆動することができる。
【００３８】
各出力駆動器３４は二対のＬＥＤモジュール５０，８０を電気的に並列接続する。この並列な二対のＬＥＤモジュール５０，８０の順方向電圧降下が実質的に同等でない場合は、この並列な二対のＬＥＤモジュール５０，８０を通って流れる電流は等しくならず、それに応じてこの並列な二対のＬＥＤモジュール５０，８０は異なる光を出力してしまう。
【００３９】
トリミング回路９０のアンプ９６は、ＦＥＴ Ｑ１のゲート電圧を生成し、このゲート電圧は、ＦＥＴのドレインから入力される＋入力とデジタルＰＯＴ９２を用いて設定される−入力との差に基づいて生成される。デジタルＰＯＴ９２が適切な抵抗値に設定されていれば、ＦＥＴ Ｑ１はＬＥＤ５２，８２と直列な固定抵抗器として動作する。ＦＥＴ Ｑ１の順方向抵抗を調整することにより、ＬＥＤ５２，８２の順方向電圧の差異に起因するＬＥＤモジュール５０，８０の順方向電圧の変動を効果的に打ち消すことができる。
【００４０】
ＰＯＴ９２は、ＬＥＤモジュール製造工程の一部において、ＰＯＴ９２へ設定値を書き込むプログラミングツール（例えば検査機器や較正機器）をコネクタＪ５に接続して、調整及びプログラムされる。ＰＯＴ９２の調整は、製造工程やＬＥＤモジュール５０，８０が互いに電気的に接続される検査工程において行われる。ＬＥＤモジュール５０，８０の製造工程においては、検査機器や較正機器によって、コネクタＪ１を介してＬＥＤモジュール５０へ約２４Ｖが印加される。このとき、ＰＯＴ９２は、ＬＥＤ５２，８２を通る駆動電流が所定の駆動電流の目標値になるよう調整される。トリミング回路９０は、駆動制御器３２や主制御器２０へのフィードバックを行わない独立した回路である。
【００４１】
照明装置の組み立て時の光学的損失を考慮して、ＬＥＤモジュール５０，８０に高めの駆動負荷をかけることもできるようにしておくべきである。これに関連して、ＬＥＤ駆動電流の制御目標値は、ＬＥＤの順方向電流の公称値からある程度オフセットした値に設定しておく。これにより、製造者はＬＥＤメーカーの許容範囲内の値で駆動電流を調整しながらＬＥＤ５２，８２の強度を増加させることができて、照明装置から目的のルクス値を得られるようになる。
【００４２】
主制御器２０により、さらなる調整を行って駆動電流をより目標値に近づけるように「チューン」ができるようにするための、較正機能が得られる。ＬＥＤモジュール５０，８０を含む照明灯に供給される調整可能な直流２４Ｖの出力を持つ電源装置は、駆動電流値を増加または減少させるために、出力を上げたり下げたりして調節することができる。
【００４３】
駆動制御器３２は、ＬＥＤ駆動電流をサンプリングし、ディスプレイに異常通知を表示するために、ＬＥＤ駆動電流が目標値±所定許容値の範囲内にあるかどうかを判定するようプログラムされている。ＬＥＤ駆動電流が許容範囲を越えた場合には、音声または画像の警報表示器を用いて、電源装置の調整やＬＥＤモジュール５０，８０（または対応するハーネス）の交換をする必要があることをユーザに示してもよい。
【００４４】
主制御器２０は、ディスプレイに異常通知を表示するために、出力駆動器３４のＬＥＤ駆動電流を監視し、一対のＬＥＤモジュール５０，８０の一方または両方が「開放」異常をきたしている（つまり回路が開放されている）かどうかを判定するようにプログラムされている。一対のＬＥＤモジュール５０，８０のうち一方が開放異常をきたしている場合には、駆動電流は設定目標値の約５０％になる。ＬＥＤモジュール対の両方が異常をきたしている場合には、駆動電流の測定値は約０ｍＡになる。異常の状態は、主制御器２０によって検出され、ユーザインタフェースで警報通知が行われる。各出力駆動器３４の部分では、ＬＥＤモジュール５０，８０が回路短絡による異常をきたしているかどうかを判定する。これに関連して、出力駆動器３４は短絡の存在を検出し、対応する駆動制御器３２への過電流通知を行う。そして、この駆動制御器３２は、短絡した回路のあるＬＥＤモジュール５０，８０に対応する出力駆動器３４をオフにし、短絡異常状態が解決されるまで出力駆動器３４がオンになることを防ぐ。異常通知はユーザにも通知するとよい。
【００４５】
上記において述べた通り、主制御器２０は、図５Ａ，図５Ｂを参照して詳細に説明するようなウォームアップモードに基づいて動作するようにプログラムされている。図５Ａ，図５Ｂは、ウォームアップモード時にＬＥＤを動作させるための照明制御方法のフロー図を示す。ウォームアップモードは、ＬＥＤモジュール５０，８０が起動時に最初にオンとなり、ＬＥＤ光源機器の周囲温度が所定の設定温度（ＴＳＥＴＰＯＩＮＴ）例えば３８℃以下であるときに開始される。この周囲温度は、ステップ１０５でチェックされる。主制御器２０は、ユーザが選択した光強度レベルに対応する予め格納された設定デューティ比（ＤＳＰ）を読み出す（ステップ１１０）。例えば、光強度レベル１〜７は、それぞれ設定デューティ比（ＤＳＰ）４０％，５０％，６０％，７０％，８０％，９０％，１００％に対応する。それから、主制御器２０は、選択された光強度レベルに対応する予め格納されたデューティ比トリム値（ＤＴＲＩＭ）を読み出す（ステップ１２０）。また、主制御器２０は、デューティ比立ち上げ機能が有効になっているかどうかを判定する（ステップ１２０）ようにプログラムされている。デューティ比立ち上げ機能の詳細は後述する。
【００４６】
ステップ１３０において、動作デューティ比（Ｄ）は、選択された光強度レベルに対応する設定デューティ比（ＤＳＰ）をＤＴＲＩＭだけトリムした値として設定される。これにより、最初の所定期間（例えば１５分）の間は、ＬＥＤモジュール５０，８０は設定デューティ比（ＤＳＰ）からＤＴＲＩＭだけ減らした値に等しい動作デューティ比（Ｄ）で動作する（ステップ１４０）。上述のように、動作デューティ比（Ｄ）は、出力駆動器３４が出力する出力駆動信号のデューティ比のことである。最初の所定期間が経過した後、主制御器２０は、デューティ比立ち上げ機能が有効になっているかどうかを判定する（ステップ１４５）。デューティ比立ち上げ機能が有効になっていない場合は、ウォームアップモードを終了する。一方、デューティ比の立ち上げが有効になっている場合は、デューティ比立ち上げ機能を起動する（ステップ１５０）。
【００４７】
ステップ１６０において、主制御器２０は、予め格納された立ち上がり時間（ＴＲ）とデューティ比ステップ値（ＤＳＴＥＰ）を読み出す。デューティ比ステップ値（ＤＳＴＥＰ）は百分率値（例えば２％）である。デューティ比立ち上げ値（ＤＲＡＭＰ）は、最初はＤＳＴＥＰと等しく設定される（ステップ１７０）。ステップ１８０において、ＬＥＤモジュール５０，８０が所定期間（例えば５分）の間、ＤＳＰ−ＤＴＲＩＭ＋ＤＲＡＭＰと等しく設定された動作デューティ比で動作する。所定期間の終了時に、主制御器２０は、立ち上がり時間（ＴＲ）が経過したかどうか、動作デューティ比（Ｄ）が選択された光強度レベルの設定デューティ比ＤＳＰに達したかどうか、ユーザによって新しく光強度レベルが手動で選択されていて動作デューティ比を新しくしなければならないどうか、を判定する（ステップ１８５）。これらのいずれかの条件が満たされている場合は、ウォームアップモードを終了する。これらのいずれの条件も満たされていない場合は、主制御器２０は、現在のＤＲＡＭＰをＤＳＴＥＰだけ増加させる（ステップ１９０）。そして、主制御器２０は、新しく設定された、ＤＳＰ−ＤＴＲＩＭ＋ＤＲＡＭＰと等しい動作デューティ比（Ｄ）で次の所定期間の間ＬＥＤモジュール５０，８０を動作させる（ステップ１８０）。ステップ１９０においてＤＲＡＭＰが増加しているため、ステップ１８０において動作デューティ比（Ｄ）が増加する。ステップ１８５においていずれかの条件が満たされてウォームアップモードが終了するまで、このような動作デューティ比（Ｄ）の段階的漸増がこれ以降の所定期間に対して続いていく。
【００４８】
本明細書を読み、理解すれば、他の変更や改善も思いつくであろう。本発明は種々の代替構成を取り得ることも考えられる。例えば、ある構成においては、２８個のＬＥＤモジュールが、１４個のＬＥＤモジュール対となる。そして、４つの駆動制御器が主制御器に接続される。別の構成では、５６個のＬＥＤモジュールが、２８個のＬＥＤモジュール対となる。そして、７つの駆動制御器が主制御器に接続される。さらに、図示の実施形態の単一色ＬＥＤを複数色のＬＥＤに置き換えることも考えられる。そうしたあらゆる変更や改善も、請求項に記載された発明やその均等の範囲内に含まれるものである。
【要約】  ウォームアップ期間中にＬＥＤの光源から実質的に均一な光出力を維持するための照明制御方法である。ＬＥＤ光源のウォームアップ期間中にデューティ比立ち上げ機能が徐々にＬＥＤ出力駆動信号のデューティ比を増加させる。
【選択図】図５Ｂ【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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