(57)【要約】  ゼロとなる強度を含まない、少なくとも３つの異なる選択可能な強度レベルにより第一色の照明を発生させるための、オン・オフを選択的に切り替え可能な、独立した少なくとも第一と第二サブチャネルとを含む第一色チャネルと、  第一色チャネルと同様の構成で、第二色の照明を発生させるための第二色チャネルと、第三色の照明を発生させるための第三色チャネルと、を含み、  前記第一、前記第二、前記第三色チャネルは、第一色、第二色、第三色を組み合わせて光源を発生させるように配置され、  前記光源を、少なくとも６４の異なる色うち選択された１色に調節するために、前記第一、前記第二、前記第三色チャネルの前記サブチャネルのオン・オフを選択的に切り替えるように前記第一、前記第二、前記第三色チャネルと通信するコントローラと、を含む調節可能なカラー照明光源。【選択図】図１
2012503858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一色のLEDチップの複数のセットと、
少なくとも１つの付加色の少なくとも１つの付加的なLEDチップと、
前記第一色と前記少なくとも１つの付加色のLEDチップのセットに対応する複数の一定rms電流出力を有する電源であって、前記一定rms電流出力は、動作可能なように前記第一色と前記少なくとも１つの付加色のLEDチップの対応するセットに接続された、電源と、
選択された色の照明を発生させるために、選択された一定rms電流出力の前記電源を選択的にオン・オフするように構成されたコントローラと、
を含む調節可能なカラー照明光源。
【請求項２】
前記コントローラはさらに、前記一定rms電流出力の前記電源の大きさを調節するように構成された、請求項１に記載の調節可能なカラー照明光源。
【請求項３】
前記第一色のLEDチップのセットに動作可能なように接続された前記rms電流出力は、異なる大きさのrms電流出力を含んだ、請求項１に記載の調節可能なカラー照明光源。
【請求項４】
前記第一色のLEDチップの複数のセットは、第一サイズの第一色の少なくとも１つの第一LEDチップと、第一サイズよりも大きい第二サイズの第一色の少なくとも１つの第二LEDチップとを含み、
第一色の前記少なくとも１つの第一LEDチップに動作可能なように接続された前記rms電流出力は、第一色の前記少なくとも１つの前記第二LEDチップと動作可能なように接続された前記rms電流出力よりも小さい大きさの電流を有する、請求項３に記載の調整可能なカラー照明光源。
【請求項５】
前記電源の前記複数の一定rms電流出力は、一定の直流電流出力である、請求項１に記載の調整可能なカラー照明光源。
【請求項６】
(i) 前記第一色のLEDチップの複数のセットは、第一色のLEDチップの少なくとも３つのセットを含み、(ii) 前記第一色のLEDチップの少なくとも３つのセットに動作可能なように接続された、選択された一定rms電流出力を選択的にオン・オフするコントローラは、第一色の少なくとも７つの異なる光パワーレベルを選択的に発生できる、請求項１に記載の調整可能なカラー照明光源。
【請求項７】
前記少なくとも１つの付加色の少なくとも１つの追加的なLEDチップは、第二色のLEDチップの複数のセットと、第三色のLEDチップの複数のセットを含み、
(i) 前記第二色のLEDチップの複数のセットは、第二色のLEDチップの少なくとも３つのセットを含み、(ii) 前記第二色のLEDチップの少なくとも３つのセットに動作可能なように接続された、選択された一定rms電流出力を選択的にオン・オフするコントローラは、第二色の少なくとも７つの異なる光パワーレベルを選択的に発生でき、
(i) 前記第三色のLEDチップの複数のセットは、第三色のLEDチップの少なくとも３つのセットを含み、(ii) 前記第三色のLEDチップの少なくとも３つのセットに動作可能なように接続された、選択された一定rms電流出力を選択的にオン・オフするコントローラは、第三色の少なくとも７つの異なる光パワーレベルを選択的に発生できる、請求項６に記載の調節可能なカラー照明光源。
【請求項８】
前記少なくとも１つの付加色の少なくとも１つの追加的なLEDチップは、第二色のLEDチップの複数のセットと、第三色のLEDチップの複数のセットを含み、
(i) 前記第一色のLEDチップの複数のセットは、第一色のLEDチップの少なくとも２つのセットを含み、(ii) 前記第一色のLEDチップの少なくとも２つのセットに動作可能なように接続された、選択された一定rms電流出力を選択的にオン・オフするコントローラは、ゼロパワーを含まない、第一色の少なくとも３つの異なる光パワーレベルを選択的に発生でき、
(i) 前記第二色のLEDチップの複数のセットは、第二色のLEDチップの少なくとも２つのセットを含み、(ii) 前記第二色のLEDチップの少なくとも２つのセットに動作可能なように接続された、選択された一定rms電流出力を選択的にオン・オフするコントローラは、ゼロパワーを含まない、第二色の少なくとも３つの異なる光パワーレベルを選択的に発生でき、
(i) 前記第三色のLEDチップの複数のセットは、第三色のLEDチップの少なくとも２つのセットを含み、(ii) 前記第三色のLEDチップの少なくとも２つのセットに動作可能なように接続された、選択された一定rms電流出力を選択的にオン・オフするコントローラは、ゼロパワーを含まない、第三色の少なくとも３つの異なる光パワーレベルを選択的に発生でき、
そしてそれによって、前記調整可能なカラー照明光源が、色と強度の少なくとも６４の異なる組み合わせのうち任意の１つのものを選択的に発生できる、請求項１に記載の調節可能なカラー照明光源。
【請求項９】
前記少なくとも１つ付加色のLEDチップの少なくとも１つの付加的なLEDチップは、第二色のLEDチップの複数のセットと、第三色のLEDチップの複数のセットを含む、請求項１に記載の調節可能なカラー照明光源。
【請求項１０】
第一色、第二色、第三色は、白色光のような選択された色の照明を発生させるように組み合わせ可能な三原色である、請求項９に記載の調節可能なカラー照明光源。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記選択された色の照明を発生させるためにパルス変調を用いない、請求項１に記載の調節可能なカラー照明光源。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記選択された色の照明を発生させるためにパルス幅変調またはパルス周波数変調を用いない、請求項１に記載の調節可能なカラー照明光源。
【請求項１３】
ゼロとなる強度を含まない、少なくとも３つの異なる選択可能な強度レベルにより第一色の照明を発生させるための、オン・オフを選択的に切り替え可能な、独立した少なくとも第一サブチャネルと第二サブチャネルとを含む第一色チャネルと、
ゼロとなる強度を含まない、少なくとも３つの異なる選択可能な強度レベルにより第二色の照明を発生させるための、オン・オフを選択的に切り替え可能な、独立した少なくとも第一サブチャネルと第二サブチャネルとを含む第二色チャネルと、
ゼロとなる強度を含まない、少なくとも３つの異なる選択可能な強度レベルにより第三色の照明を発生させるための、オン・オフを選択的に切り替え可能な、独立した少なくとも第一サブチャネルと第二サブチャネルとを含む第三色チャネルと、を含み、
前記第一色チャネル、前記第二色チャネル、前記第三色チャネルは、第一色、第二色、第三色を組み合わせて光源を発生させるように配置され、
前記光源を、色と強度の少なくとも６４の異なる組み合わせのうち選択された１つのものに調節するために、前記第一色チャネル、前記第二色チャネル、前記第三色チャネルの前記サブチャネルのオン・オフを選択的に切り替えるように前記第一色チャネル、前記第二色チャネル、前記第三色チャネルと通信するコントローラと、
を含む調節可能なカラー照明光源。
【請求項１４】
(i) 選択された第一色を発生させるために第一の一以上の一定rms電流を用いてLEDチップの第一のサブセットを動作させ、
(ii) 前記選択された第一色とは異なる、選択された第二色を発生させるために第二の一以上の一定rms電流を用いて第二のサブセットを動作させ、
時系列的に(i)の動作の後に(ii)の動作を行う、調整可能な色照明方法。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記選択された色の照明を発生させるためにパルス変調を用いない、請求項１３に記載の調節可能なカラー照明光源。
【請求項１６】
前記コントローラは、前記選択された色の照明を発生させるためにパルス幅変調またはパルス周波数変調を用いない、請求項１３に記載の調節可能なカラー照明光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、イルミネーション、照明、それらに関連する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の異なる色のLEDを含む固体照明(Solid State Lighting, SSL)装置において、一般的に、強度(intensity)と色の制御はいずれも、パルス幅変調(Pulse Width Modulation, PWM)を用いて実現されている。例えば、特許文献１には、フレームをシミュレーションする光を発生させるために、異なる色の発色源である２つ以上の異なる発光ダイオード（Light Emitting Diode, LED）の、独立したマイクロプロセッサを用いたPWM制御が開示されている。そのようなPWM制御は、周知であり、実際に商用のPWMコントローラは、とりわけLEDを駆動するために、昔から利用されている。例えば、PWM出力とLED駆動部を搭載した８ビットマイクロコンピュータ（非特許文献１参照）がある。PWMでは、パルスの列は、固定周波数に適用され、パルス幅は、発光ダイオードに適用される時間積分電力（time-integrated power）を制御するために変調される。従って、適用される時間積分電力は、０％のデューティサイクル（適用される電力なし）から１００％のデューティーサイクル（全時間幅に適用される電力）までの間で、変動するパルス幅に正比例する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５９２４７８４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Motorola Semiconductor Technical Data Sheet for MC68HC05D9 (Motora Ltd. 1990)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既存のPWM照明制御（PWM illumination control）には、明らかな欠点がある。典型的な赤色/緑色/青色型システムでは、フルカラーのPWM制御は、赤色、緑色、青色の各チャネルに１つずつ、３つの独立した電源を供給することを必要とし、それぞれの電源は、パルス周波数に対応するスイッチング速度で、動作可能なハイスピードスイッチング電源でなくてはならない。該パルス周波数は、フリッカー融合しきい値（flicker fusion threshold）よりも速くなければならず、すなわち、該周波数は、これを超えると、照明色のスイッチングによるちらつきが、実質的に視覚上認識できなくなる値である。この周波数は、好ましくは約３０Ｈｚのオーダーあるいはそれ以上である。各カラーチャネルの電源は、パルス幅の高精度な制御も含んでいることが必要である。PWMコントローラのこれらの複雑な特徴は、製造コストを増やしてしまう。
【０００６】
また、PWM制御を実行する際に生じる基本周波数成分あるいは高調波周波数成分は、無線周波干渉（Radio Frequency Interference, RFI）を発生する可能性もあり、これは、居住環境や商業環境において問題となり得る。
【０００７】
PWM照明制御に対するもう１つの懸念は、LEDの脈動動作はLEDの稼動寿命を短くする可能性があるということである。PWMは、赤色、緑色、青色のチャネル（または、選択した色あるいは他の特徴の時間平均照明を提供するその他のチャネル集合）を含む照明光源の調節可能な色制御のための一般的なアプローチとなっている。しかし、典型的には変形パルス変調方式を用いるものである。その他のアプローチも使用されるようになって来ており、例えば、パルス周波数変調において、固定幅のパルスが使用され、この場合、パルス反復周波数が変化して調節可能な色制御を実行するようになっている。これらの変形パルス変調方式は、典型的に、複雑で高価な高速切り替え可能な電源、起こり得るRFI発生、LEDの稼動寿命に対して連続高速スイッチングの悪影響を及ぼしかねないことなどのような、PWMのいくつかの欠点を示す。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第一色のLEDチップの複数のセットと、少なくとも１つの付加色の少なくとも１つの付加的なLEDチップと、前記第一色と前記少なくとも１つの付加色のLEDチップのセットに対応する複数の一定rms電流出力を有する電源であって、前記一定rms電流出力は、動作可能なように前記第一色と前記少なくとも１つの付加色のLEDチップの対応するセットに接続された、電源と、選択された色の照明を発生させるために、選択された一定rms電流出力の前記電源を選択的にオン・オフするように構成されたコントローラと、を含む調節可能なカラー照明光源を提供する。
【０００９】
また、ゼロとなる強度を含まない、少なくとも３つの異なる選択可能な強度レベルにより第一色の照明を発生させるための、オン・オフを選択的に切り替え可能な、独立した少なくとも第一サブチャネルと第二サブチャネルとを含む第一色チャネルと、ゼロとなる強度を含まない、少なくとも３つの異なる選択可能な強度レベルにより第二色の照明を発生させるための、オン・オフを選択的に切り替え可能な、独立した少なくとも第一サブチャネルと第二サブチャネルとを含む第二色チャネルと、ゼロとなる強度を含まない、少なくとも３つの異なる選択可能な強度レベルにより第三色の照明を発生させるための、オン・オフを選択的に切り替え可能な、独立した少なくとも第一サブチャネルと第二サブチャネルとを含む第三色チャネルと、を含み、前記第一色チャネル、前記第二色チャネル、前記第三色チャネルは、第一色、第二色、第三色を組み合わせて光源を発生させるように配置され、前記光源を、色と強度の少なくとも６４の異なる組み合わせのうち選択された１つのものに調節するために、前記第一色チャネル、前記第二色チャネル、前記第三色チャネルの前記サブチャネルのオン・オフを選択的に切り替えるように前記第一色チャネル、前記第二色チャネル、前記第三色チャネルと通信するコントローラと、を含む調節可能なカラー照明光源を提供する。
【００１０】
本件発明は、様々な構成部分と構成部分の配置、様々なプロセス動作とプロセス動作の配列で具体化され得る。図は、好適な実施形態を説明するためのみのものであり、本件発明を限定するものと解釈すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、照明システムを図式的に説明する。
【図２】図２は、選択した一定の強度レベルで種々の色に対するスイッチ設定を決定するための参照テーブルを図式的に説明する。
【図３】図３は、図１における赤色の電源を図式的に説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照すると、固体照明システムは、複数の赤色、緑色、青色の発光ダイオード（light emitting diodes, LEDs）を備える照明光源10を含む。
【００１３】
赤色LEDsは、小型赤色LEDs R1、中型赤色LEDs R2、大型赤色LEDs R3を含む。緑色LEDsは、小型緑色LEDs G1、中型緑色LEDs G2、大型緑色LEDs G3を含む。青色LEDsは、小型青色LEDs B1、中型青色LEDs B2、大型青色LEDs B3を含む。場合によっては、赤色LEDsの複数のセットは、赤色チャンネルといい、小型、中型、大型赤色LEDs R1, R2, R3の各セットは、赤色チャネルのサブチャネルといい、類似した言い回しとして、緑色チャネル、青色チャネルとそれらのサブチャネルという。
【００１４】
LEDsの様々な型 R1, R2, R3, G1, G2, G3, B1, B2, B3 は、発光面または領域10のいたるところにある。図示した実施形態では、赤色LEDsは、１つの小型赤色LED R1、１つの中型赤色LED R2、１つの大型赤色LED R3をそれぞれ含むLEDグループに分けられる。同様に、緑色LEDsは、１つの小型緑色LED G1、１つの中型緑色LED G2、１つの大型緑色LED G3をそれぞれ含むLEDグループに分けられ、青色LEDsは、１つの小型青色LED B1、１つの中型青色LED B2、１つの大型青色LED B3をそれぞれ含むLEDグループに分けられる。ただし、この配列（arrangement）は自由に選択できるものであり、その他の配列が、発光面または領域10のいたるところに、LEDsの様々な型 R1, R2, R3, G1, G2, G3, B1, B2, B3 を振り分けるために、使われることもある。小型赤色LEDs R1は、駆動電流ＩR1が当該小型赤色LEDs R1を流れるように、電気的に相互接続される（回路は図示せず）。１つのアプローチでは、すべての小型赤色LEDs R1は、駆動電流IR1が直流となるように、電気的に直列で適切に接続される。別のアプローチでは、N個の小型赤色LEDsのサブグループは並列に接続され、当該サブグループは、電流IR1のN倍の大きさの入力駆動電流を入力して、個々の小型赤色LEDs R1に電流IR1を流せるように、直列で接続される。ここでは、並列係数Nの直並列配列(series-parallel arrangement)と呼ばれる後者の配列は、開回路（open-circuit）または、小型赤色LEDsのうちの１つについての、その他高抵抗障害（high-resistance failure）に対して頑健性（robustness）を高める。
【００１５】
同様に、中型赤色LEDs R2は、駆動電流IR2が当該中型赤色LEDs R2を流れるように電気的に相互接続される。大型赤色LEDs R3は、駆動電流IR3が当該大型赤色LEDs R3を流れるように電気的に相互接続される。小型緑色LEDs G1は、駆動電流IG1が当該小型緑色LEDs G1を流れるように電気的に相互接続される。中型緑色LEDs G2は、駆動電流IG2が当該中型緑色LEDs G2を流れるように電気的に相互接続される。大型緑色LEDs G3は、駆動電流IG3が当該大型緑色LEDs G3を流れるように電気的に相互接続される。小型青色LEDs B1は、駆動電流IB1が当該小型青色LEDs B1を流れるように電気的に相互接続される。中型青色LEDs B2は、駆動電流IB2が当該中型青色LEDs B2を流れるように電気的に相互接続される。大型青色LEDs B3は、駆動電流IB3が当該大型青色LEDs B3を流れるように電気的に相互接続される。
【００１６】
調節可能なカラーコントローラは、赤色、青色、緑色の電源12, 14, 16を含む。赤色電源12は、小型赤色LEDs R1に入力される、一定の二乗平均平方根（root mean square, rms）電流（以下、「一定rms電流」という。） IR1S のオン、オフを切り替える小型赤色LEDの駆動スイッチ（driver switch）20を含む。もし小型赤色LEDs R1 が直列に相互接続されるなら、一定rms電流IR1Sは、当該小型赤色LEDs R1を流れるために、駆動電流IR1にうまく等しくなる。一方で、もし小型赤色LEDs R1が、並列係数Nの直並列配列で相互接続されるなら、一定rms電流IR1Sは、当該小型赤色LEDs R1を流れるために、N倍の駆動電流IR1にうまく等しくなる。すなわち、IR1S=N×IR1となる。
【００１７】
したがって、小型赤色LEDの駆動スイッチ20がオフのときには、当該小型赤色LEDs R1を通る駆動電流はなく、それらは発光しない。小型赤色LEDの駆動スイッチ20がオンのときには、駆動電源IR1は、当該小型赤色LEDs R1を通り、それらは発光する。
【００１８】
同様に、赤色の電源12は、中型赤色LEDs R2に入力される一定rms電流IR2Sのオン、オフを切り替える中型赤色LEDの駆動スイッチ22を含む。中型赤色LEDs R2の単なる直列相互接続に対してIR2S=IR2であるのに対して、並列係数Nの直並列相互接続に対してIR2S=N×IR2となる。また、中型赤色LEDの駆動スイッチ22を切り替えることで、当該中型赤色LEDs R2をオン、オフできる。
【００１９】
さらに、赤色電源12は、大型赤色LEDs R3に入力される一定rms電流IR3Sのオン、オフを切り替える大型赤色LEDの駆動スイッチ24を含む。大型赤色LEDs R3の単なる直列相互接続に対してIR3S=IR3となるのに対して、並列係数Nの直並列相互接続に対してIR3S=N×IR3となる。また、大型赤色LEDの駆動スイッチ24を切り替えることで、当該大型赤色LEDs R3をオン、オフできる。
【００２０】
緑色電源14は、小型緑色LEDs G1に入力される一定rms電流IG1Sのオン、オフを切り替える小型LEDの駆動スイッチ30を含む。もし小型緑色LEDs G1が直列に相互接続されるなら、一定rms電流IG1Sは、当該小型緑色LEDs G1を流れるために、駆動電流IG1にうまく等しくなる。一方で、もし小型緑色LEDs G1が並列係数Nの直並列配列で相互接続されるなら、一定rms電流IG1Sは、当該小型緑色LEDs G1を流れるために、N倍の駆動電流IG1にうまく等しくなる。すなわち、IG1S=N×IG1となる。
【００２１】
緑色電源14はまた、中型緑色LEDs G2に入力される一定rms電流IG2Sのオン、オフを切り替える中型緑色LEDの駆動スイッチ32を含む。もし中型緑色LEDs G2が直列に相互接続されるなら、一定rms電流IG2Sは、当該中型緑色LEDs G2を流れるために、駆動電流IG2にうまく等しくなる。一方で、もし中型緑色LEDs G2が並列係数Nの直並列配列で相互接続されるなら、一定rms電流IG2Sは、当該中型緑色LEDs G2を流れるために、N倍の駆動電流IG2にうまく等しくなる。すなわち、IG2S=N×IG2となる。
【００２２】
緑色電源14はまた、大型緑色LEDs G3に入力される一定rms電流IG3Sのオン、オフを切り替える大型緑色LEDの駆動スイッチ34を含む。もし大型緑色LEDs G3が直列に相互接続されるなら、一定rms電流IG3Sは、当該大型緑色LEDs G3を流れるために、駆動電流IG3にうまく等しくなる。一方で、もし大型緑色LEDs G3が並列係数Nの直並列配列で相互接続されるなら、一定rms電流IG3Sは、当該大型緑色LEDs G3を流れるために、N倍の駆動電流IG3にうまく等しくなる。すなわち、IG3S=N×IG3となる。
【００２３】
青色電源16は、小型青色LEDs B1に入力される一定rms電流IB1Sのオン、オフを切り替える小型LEDの駆動スイッチ40を含む。もし小型青色LEDs B1が直列に相互接続されるなら、一定rms電流IB1Sは、当該小型青色LEDs B1を通るように、駆動電流IB1にうまく等しくなる。一方で、もし小型青色LEDs B1が並列係数Nの直並列配列で相互接続されるなら、一定rms電流IB1Sは、当該小型青色LEDs B1を流れるために、N倍の駆動電流IB1にうまく等しくなる。すなわち、IB1S=N×IB1となる。
【００２４】
青色電源16はまた、中型青色LEDs B2に入力される一定rms電流IB2Sのオン、オフを切り替える中型青色LEDの駆動スイッチ42を含む。もし中型青色LEDs B2が直列に相互接続されるなら、一定rms電流IB2Sは、当該中型青色LEDs B2を流れるために、駆動電流IB2にうまく等しくなる。一方で、もし中型青色LEDs B2が並列係数Nの直並列配列で相互接続されるなら、一定rms電流IB2Sは、当該中型青色LEDs B2を流れるために、N倍の駆動電流IB2にうまく等しくなる。すなわち、IB2S=N×IB2となる。
【００２５】
青色電源16はまた、大型青色LEDs B3に入力される一定rms電流IB3Sのオン、オフを切り替える大型青色LEDの駆動スイッチ44を含む。もし大型青色LEDs B3が直列に相互接続されるなら、一定rms電流IB3Sは、当該大型青色LEDs B3を流れるために、駆動電流IB3にうまく等しくなる。一方で、もし大型青色LEDs B3が並列係数Nの直並列配列で相互接続されるなら、一定rms電流IB3Sは、当該大型緑色LEDs B3を流れるために、N倍の駆動電流IB3にうまく等しくなる。すなわち、IB3S=N×IB3となる。
【００２６】
図１のシステムが、パルス変調の複雑さや対応する潜在的なRFIなしに、多様に調節可能な色制御をどのようにして提供するかを理解するために、小型LEDs R1、中型LEDs R2、大型LEDs R3のそれぞれのセットに適用される赤色LED電流IR1, IR2, IR3は、それぞれ対応する３つの光パワーレベルP1, 2×P1, 4×P1の赤色の光を提供し、同じように、小型LEDs G1、中型LEDs G2、大型LEDs G3のそれぞれのセットに適用される緑色LED電流IG1, IG2, IG3は、それぞれ対応する３つの光パワーレベルP1, 2×P1, 4×P1の緑色の光を提供し、小型LEDs B1、中型LEDs B2、大型LEDs B3のそれぞれのセットに適用される青色LED電流IB1, IB2, IB3は、それぞれ対応する３つの光パワーレベルP1, 2×P1, 4×P1の青色の光を提供することについて述べる。
【００２７】
表1は、１つの与えられたカラーチャネル（例えば、赤色チャネルまたは緑色チャネルまたは青色チャネルのいずれか）のLEDsの小型セット、中型セット、大型セットの種々の組み合わせによって、当該与えられたカラーチャネルの到達可能なパワーレベルを示す。
【００２８】
３つのカラーチャネルに対して、それぞれに８つのレベル（０パワー、すなわち、オフを含む。０パワーをカウントしなければ７つのレベル）が対応する。
【００２９】
【表１】
2012503858.tif 000003
【００３０】
これは、３つのカラーチャネルに対して、８×８×８＝５１２の色と強度の組み合わせを提供する。各組み合わせは、(i) ３つのチャネルの相対的な強度の比率によって定められる照明色と、(ii) ３つのチャネルの強度の合計よって定められる照明の強度を有する。例えば、視覚的に知覚される総光パワーは、次式のように表される。
【００３１】
【数１】
2012503858.tif 000004
ただし、PR, PG, PB は、赤色、緑色、青色チャネルによる光パワー出力であり、定数AR, AG, AB は赤色、青色、緑色間の相対的な視覚感度の差異を調整する。色は、次式のように表される。
【００３２】
【数２】
2012503858.tif 000005
ただし、座標uR, vG, wB のそれぞれは、範囲[0, 1]にある。数２の数式のカラー表現は、既存の変換式を用いて他のカラー座標系に簡単に変換できる。
【００３３】
当該組み合わせは、すべての達成可能な強度で、すべての達成可能な色を提供せず、また、逆も同じである。
【００３４】
色／強度の最大の柔軟性は、中間的な強度レベルにおいて実現される。例えば、AR=AG=AB=1とし、表１のように各チャネルパワーが選択可能である仮定すると、中間的な強度Ptotal=9P, Ptotal=10P, Ptotal=11P, Ptotal=12Pのそれぞれに対して４６から４８の異なる達成可能な色がある。
【００３５】
一方で、Ptotal=21Pの最大パワーレベルに対しては、１つのみ達成可能な色がある。すなわち、色(1/3, 1/3, 1/3)である。そして、（０ではない）最小パワーレベルPtotal=Pに対しては、３つのみ達成可能な色がある。すなわち、(1, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 0, 1)である。
【００３６】
中間的な範囲のパワーレベルに対して達成可能な４６から４８の色は、調節可能なカラー照明の典型的な実用には十分である。例えば、４６の利用可能な色は、一定の強度レベルで１つの色からもう１つの色へのスムーズな変化を実現するための、十分な色解像度（color resolution）を提供する。より多くの色と強度の組み合わせを提供するために、４番目、５番目あるいはそれ以上のサブチャネルを、各カラーチャネルにさらに追加することも考えられる。
【００３７】
反対に、与えられた色のLEDsの２つの異なるサブチャネルのみを含むことが考えられる。それは、４つのパワーレベル（ゼロパワーを含む。ゼロパワーを含まなければ３つパワーレベル）までを提供し、３つすべてのカラーチャネルに対して２つのサブチャネルとしたなら、調節可能なカラー照明光源は、43=64の色と強度の組み合わせを提供できる。
【００３８】
図１と図２を参照すると、色制御は、スイッチ20, 22, 24, 30, 32, 34, 40, 42, 44と関連するルックアップテーブル50、または、所望の色と強度に相当する情報を用いて適切に実施される。
【００３９】
例えば、図２は、数２の数式の(uR, vG, wB )表記を用いて表現された様々な色に対するルックアップテーブルを示す。ただし、AR=AG=AB=1とし、ある強度レベルで総パワーPtotal=10Pに対して、表１のように各チャネルパワーが選択可能であるとする。
【００４０】
純粋な赤色、純粋な緑色、または、純粋な青色といった飽和色（saturation color）は、このパワーレベルでは成し遂げられない。
【００４１】
図２に示されたものよりもより飽和した色は、総パワー（完全に飽和した色は、例えば、Ptotal=7Pまたはそれ以下で達成可能）のわずかな変更というコストで達成可能である。
【００４２】
高いレベルの色の柔軟性は、白色に近い色の中間的な強度レベルで得られる。したがって、様々な特性（例えば、冷たい白色または暖かい白色）の白色照明を出力することを目的とした、一定強度で調節可能なカラー照明光源は、容易に実施される。
【００４３】
図３を参照して、電源12, 14, 16の簡潔さは、赤色電源12の１つの適切な実施形態の電気回路図（緑色電源14、青色電源16は類似の構成である）を示すことで説明できる。図示された赤色電源12は、抵抗R1, R2, R3によって形成された単純な分圧器に電力を供給する一定の電源Iccを採用する。以下の演算において、抵抗R1, R2, R3のそれぞれは、出力抵抗Rcc1, Rcc2, Rcc3よりも、かなり低い抵抗値を有すると仮定し、出力抵抗Rcc1, Rcc2, Rcc3は、駆動した一連のLEDsのよりも、かなり大きいインピーダンスを有すると仮定する。これらの仮定のもと、電圧V1, V2, V3は次の式で与えられる。
【００４４】
【数３】
2012503858.tif 000006
【００４５】
【数４】
2012503858.tif 000007
【００４６】
【数５】
2012503858.tif 000008
そして、電流IR1S, IR2S, IR3Sは、それぞれ次の式で与えられる一定rmsの値を有する。
【００４７】
【数６】
2012503858.tif 000009
【００４８】
【数７】
2012503858.tif 000010
【００４９】
【数８】
2012503858.tif 000011
また、もし出力抵抗Rcc1,Rcc2,Rcc3が可変抵抗であるなら、電流IR1S, IR2S, IR3Sの大きさは、数６から数８の数式に基づいて連続的に調節可能である。例えば、そのような調節は、総パワーPtotal=10Pで、より飽和した色を達成するための先の例に利用できる。
【００５０】
図３の電源供給回路は、説明的な例である。トランジスタをベースとする電源供給回路、スイッチング電源など、その他の回路は、一定rms電流IR1S, IR2S, IR3Sを発生させるために使用され得る。スイッチング電源の場合には、出力電流IR1S, IR2S, IR3Sは、直流または実質上直流（例えば、多少のリップルを含む）であり、RFIが最小化するようにシールドボックスで、電源の高周波成分が処理される。
【００５１】
さらに、出力電流IR1S, IR2S, IR3Sに対して、直流以外で一定rmsのレベルを有することが意図されている。例えば、出力電流IR1S, IR2S, IR3Sは、一定rmsの値の正弦曲線を描く交流電流となり得る。
【００５２】
すでに言及したように、“一定の”rmsのレベルは、例えば、出力抵抗Rcc1,Rcc2,Rcc3をトリミングまたは調節することで、電流レベルのいくらかの調節を許すものと、概して見なされている。
【００５３】
これまで、赤色、緑色、青色チャネルを含む照明光源の調節可能なカラー操作は、典型的に、PWMのようなパルス変調手法を用いて成し遂げられている。熟練した職人は、ここに記載されたアプローチが、調節可能なカラー操作を提供し得ることに気づくかもしれない。それは、複雑さ、RFIやパルス変調コントロール手法に伴うその他の不利な点なしに、利用できる出力として白色光のフルカラー操作を含む、実際に役に立つカラー操作である。
【００５４】
ここで開示されたアプローチを可能にする１つの要因は、調節可能なカラー照明光源が、典型的にフルカラーディスプレイに求められる高い色解像度を必要としないということである。さらに、調節可能なカラー照明光源が、典型的に、強度と色の完全な独立性も必要としないということも、ここで理解される。例えば、ちょうどPtotal=10Pで、すべての色の組み合わせを達成できないこと（図２参照）は、調節可能なカラー照明光源に対して問題とはならない。
【００５５】
これまで、調節可能なカラー照明光源の設計者は、典型的に、フルカラーのLEDディスプレイに用いられるものと同じようなPWM制御を実際に用いて、照明システムを構築している。
【００５６】
調節可能なカラー照明装置は、フルカラーディスプレイとはかなり異なり、それゆえに、フルカラーディスプレイに適した色と強度の制御方式は、調節可能なカラー照明装置を制御することに対して最善ではないかもしれないことがここで認識される。
【００５７】
ここでは、基本的に異なるアプローチを採用することで、実質的に、複雑さを軽減し、それにもかかわらず動作可能で満足のいく装置が熟考され、開示される。その基本的に異なるアプローチは、典型的な、調節可能なカラー照明装置に対して厳密な要件を要しないと認識される。
【００５８】
照明装置または照明光源10は、説明的な例である。概して、照明光源は、種々のカラーチャネルを定めるために、電気的に相互接続される固体照明光源のセットを有する、任意のマルチカラー照明光源となり得る。例えば、ある実施形態において、赤色LEDs、緑色LEDs、青色LEDsは、赤色LED、緑色LED、青色LEDと一列に並んだ一続きのものとして配列される。
【００５９】
さらに、種々の色は、赤色、緑色、青色以外のものとすることができ、３つの異なるカラーチャネルよりも、多くまたは少なくすることができる。
【００６０】
例えば、ある実施形態において、青色チャネルと黄色チャネルとが与えられ、それにより、フルカラーのRGB光源の色幅よりも狭い色幅であるが、青色チャネルと黄色チャネルの適切な混合によって得られる“白っぽい”色を含む範囲に及ぶ、様々な異なる色の生成を可能とする。
【００６１】
個々のLEDsは、図１の光源10において黒色、灰色、白色の点として図示される。当該LEDsは、半導体ベースのLEDs（一体型の蛍光体(integral phosphor)もオプションとして含む）、有機LEDs（当該分野において、OLEDとも記される）、半導体レーザーダイオードなどとすることができる。与えられた色のLEDsの種々のセットは、異なるサイズまたは異なる出力を備える必要はない。例えば、赤色LEDセットは、各赤色LEDのセットに対して同じ型のLEDチップを任意に用いることで、すべて同じサイズで、同じ出力を備えることができる。
【００６２】
すでに述べたように、カラーチャネルごとのLEDsの３セットの説明に役立つ実例は、カラーチャネルごとに、２つまたは４つまたはそれ以上のセットに置き換えられる。さらに、種々のカラーチャネルは、異なる数のLEDsのセットを備えることができる。
【００６３】
さらに、本装置は、三原色を含むフルカラー装置である必要がない。例えば、調節可能な色特性（例えば、暖かさの白色または冷たさの白色の度合いを変化させることで、調節可能な色温度、調節可能な演色（color rendering）など）からなる白色光を得ることを目的とする、調節可能な色装置は、赤色、緑色、青色以外のカラーチャネルを利用することもできる。例えば、赤色、緑色、琥珀色、青色のカラーチャネルを提供することもできる。該青色のカラーチャネルは、他のカラーチャネルに比べて、実質的に低い最大光出力を備えている。
【００６４】
さらに、直列相互接続や直並列相互接続は、LEDチップのセットについて記載されているが、その他の相互接続形態も考えられる。
【００６５】
同様に、図示されたスイッチは、スイッチ20, 22, 24, 30, 32, 34, 40, 42, 44であり、電源12, 14, 16に相互接続されているが、想定され得るその他の実施形態において、当該スイッチは独立したコントロールユニットを形成することもでき、電源と照明装置をそれぞれアレンジすることもできる。
【００６６】
請求項に係る発明は、代表的なものであり、本件発明は、請求項に特に明記されていない新規で自明でない態様も包含する。
【図１】
2012503858.tif 000012
【図２】
2012503858.tif 000013
【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年5月27日(2011.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一色のLEDチップの複数のセットと、
少なくとも１つの付加色の少なくとも１つの付加的なLEDチップと、
前記第一色と前記少なくとも１つの付加色のLEDチップのセットに対応する複数の一定rms電流出力を有する電源であって、前記一定rms電流出力は、動作可能なように前記第一色と前記少なくとも１つの付加色のLEDチップの対応するセットに接続された、電源と、
選択された色の照明を発生させるために、選択された一定rms電流出力の前記電源を選択的にオン・オフするように構成されたコントローラと、
を含む調節可能なカラー照明光源。
【請求項２】
前記コントローラはさらに、前記一定rms電流出力の前記電源の大きさを調節するように構成された、請求項１に記載の調節可能なカラー照明光源。
【請求項３】
前記第一色のLEDチップのセットに動作可能なように接続された前記rms電流出力は、異なる大きさのrms電流出力を含んだ、請求項１に記載の調節可能なカラー照明光源。
【請求項４】
前記第一色のLEDチップの複数のセットは、第一サイズの第一色の少なくとも１つの第一LEDチップと、第一サイズよりも大きい第二サイズの第一色の少なくとも１つの第二LEDチップとを含み、
第一色の前記少なくとも１つの第一LEDチップに動作可能なように接続された前記rms電流出力は、第一色の前記少なくとも１つの前記第二LEDチップと動作可能なように接続された前記rms電流出力よりも小さい大きさの電流を有する、請求項３に記載の調整可能なカラー照明光源。
【請求項５】
(i) 前記第一色のLEDチップの複数のセットは、第一色のLEDチップの少なくとも３つのセットを含み、(ii) 前記第一色のLEDチップの少なくとも３つのセットに動作可能なように接続された、選択された一定rms電流出力を選択的にオン・オフするコントローラは、第一色の少なくとも７つの異なる光パワーレベルを選択的に発生できる、請求項１に記載の調整可能なカラー照明光源。
【請求項６】
前記少なくとも１つの付加色の少なくとも１つの追加的なLEDチップは、第二色のLEDチップの複数のセットと、第三色のLEDチップの複数のセットを含み、
(i) 前記第一色のLEDチップの複数のセットは、第一色のLEDチップの少なくとも２つのセットを含み、(ii) 前記第一色のLEDチップの少なくとも２つのセットに動作可能なように接続された、選択された一定rms電流出力を選択的にオン・オフするコントローラは、ゼロパワーを含まない、第一色の少なくとも３つの異なる光パワーレベルを選択的に発生でき、
(i) 前記第二色のLEDチップの複数のセットは、第二色のLEDチップの少なくとも２つのセットを含み、(ii) 前記第二色のLEDチップの少なくとも２つのセットに動作可能なように接続された、選択された一定rms電流出力を選択的にオン・オフするコントローラは、ゼロパワーを含まない、第二色の少なくとも３つの異なる光パワーレベルを選択的に発生でき、
(i) 前記第三色のLEDチップの複数のセットは、第三色のLEDチップの少なくとも２つのセットを含み、(ii) 前記第三色のLEDチップの少なくとも２つのセットに動作可能なように接続された、選択された一定rms電流出力を選択的にオン・オフするコントローラは、ゼロパワーを含まない、第三色の少なくとも３つの異なる光パワーレベルを選択的に発生でき、
そしてそれによって、前記調整可能なカラー照明光源が、色と強度の少なくとも６４の異なる組み合わせのうち任意の１つのものを選択的に発生できる、請求項１に記載の調節可能なカラー照明光源。
【請求項７】
ゼロとなる強度を含まない、少なくとも３つの異なる選択可能な強度レベルにより第一色の照明を発生させるための、オン・オフを選択的に切り替え可能な、独立した少なくとも第一サブチャネルと第二サブチャネルとを含む第一色チャネルと、
ゼロとなる強度を含まない、少なくとも３つの異なる選択可能な強度レベルにより第二色の照明を発生させるための、オン・オフを選択的に切り替え可能な、独立した少なくとも第一サブチャネルと第二サブチャネルとを含む第二色チャネルと、
ゼロとなる強度を含まない、少なくとも３つの異なる選択可能な強度レベルにより第三色の照明を発生させるための、オン・オフを選択的に切り替え可能な、独立した少なくとも第一サブチャネルと第二サブチャネルとを含む第二色チャネルと、を含み、
前記第一色チャネル、前記第二色チャネル、前記第三色チャネルは、第一色、第二色、第三色を組み合わせて光源を発生させるように配置され、
前記光源を、色と強度の少なくとも６４の異なる組み合わせのうち選択された１つのものに調節するために、前記第一色チャネル、前記第二色チャネル、前記第三色チャネルの前記サブチャネルのオン・オフを選択的に切り替えるように前記第一色チャネル、前記第二色チャネル、前記第三色チャネルと通信するコントローラと、
を含む調節可能なカラー照明光源。
【国際調査報告】
2012503858.tif 000015
2012503858.tif 000016