照明装置
【課題】 それぞれが異なる色の光を発光する複数の半導体発光素子、たとえばＬＥＤを備えた照明装置において、周囲の環境、特に温度変化に拘わらずに所定の発光色を維持することが可能な照明装置の提供を目的とする。
【解決手段】 ＥＥＰＲＯＭ１１がが記憶している設定項目のデータに従って所定の発光色が得られるように、実使用時の周囲温度に応じて複数の色の光をそれぞれ発光する発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂそれぞれへの印加電流値を変更する。
【解決手段】 ＥＥＰＲＯＭ１１がが記憶している設定項目のデータに従って所定の発光色が得られるように、実使用時の周囲温度に応じて複数の色の光をそれぞれ発光する発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂそれぞれへの印加電流値を変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の半導体発光素子、たとえばＬＥＤを備え、周囲の環境、特に温度変化に拘わらずに所定の発光色を維持することが可能な照明装置に関し、より具体的にはプロジェクタ、スキャナ、複写機、液晶ＴＶ等の光源、又は車輌用のヘッドライト等の主として白色光源用照明、更にはトンネル内等の照明、車輌用のフォグランプ等のような白色光とは異なる所定の発光色が必要な照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子としてのＬＥＤを複数用いた照明装置が実用化されている。このような照明装置は、異なる色の光を発光する複数のＬＥＤを組み合わせることにより、任意の色の光を発光させることが可能である。ところで、ＬＥＤは経年変化により長期的に発光特性が劣化する他に、周囲環境、特に周囲温度に応じて即時的に発光特性が変化するという問題がある。以下、プロジェクタ装置の光源を例として具体的に説明する。
【０００３】
従来、プロジェクタ装置の光源としてはハロゲンランプ等の高輝度タイプの光源が使用されていた。しかし近年では、半導体発光素子としてのＬＥＤも高輝度タイプのものが開発され始めていることから、ＬＥＤを光源とするプロジェクタ装置も開発され、実用化されるようになっている。プロジェクタ装置の光源としてＬＥＤを使用する場合の利点としては、ハロゲンランプのように高熱を発生しないこと、小型化及び軽量化が可能であること、消費電力が少ないこと、更には長寿命であり、しかも突然のいわゆる球切れを生じないこと等が挙げられる。
【０００４】
ところで、ＬＥＤを光源とするプロジェクタ装置は赤色，緑色及び青色光を発光する３種類のＬＥＤを一組とし、この一組のＬＥＤからの発光を加算して白色光を得るように構成されている。そしてそのようなプロジェクタ装置は各色のＬＥＤの相対光度がホワイトバランスが調整された状態に予め製造者側で設定（初期設定）されて出荷され、ユーザに供給される。このようにしてユーザに供給されたプロジェクタ装置のＬＥＤは経年変化により長期的に特性が変化することはやむを得ないとしても、ユーザ側での実使用環境に応じて即時的に特性が変化するが、その変化の程度は個々のＬＥＤに関して異なる。従って、各色の光を発光するＬＥＤそれぞれが異なる程度に特性を変化させるので、出荷時に初期設定されていた白色光のバランス、即ちホワイトバランスが実使用時の周囲環境に応じて変化して崩れてしまうという問題があった。
【０００５】
図５のグラフにＬＥＤの使用環境による特性の変化を示す。図５においては、上述したような１組のＬＥＤによる白色光の明るさを縦軸に、ＬＥＤの接合部温度（装置の一定動作中のＬＥＤの接合部温度と周囲温度とは比例すると仮定し、接合部温度を周囲温度とみなす）を横軸にそれぞれとって両者の関係を示している。なおこの図５のグラフは、ＬＥＤに印加される順方向電流が一定（たとえば20mA）である場合の特性を示している。
【０００６】
図５において、「ｅ」は許容最大値（バラツキ上限）を、「ｆ」は許容最小値（バラツキ下限）を示している。また、「ｇ」は上述した初期設定値である。従って、初期設定が行なわれた状態とは使用環境（周囲温度）が異なる場合には、一組のＬＥＤによる白色光の明るさは許容最大値「ｅ」と許容最小値「ｆ」との間で変動することを意味している。このことはまた、一組のＬＥＤの明るさが変化する場合に、各色の光を発光するＬＥＤそれぞれの特性が同一程度に変化するのではなくそれぞれが変化する程度が異なるが、各ＬＥＤの明るさの和が許容最大値「ｅ」と許容最小値「ｆ」との間であればよいことを意味している。
【０００７】
従って、一組のＬＥＤの明るさとしては許容最大値「ｅ」と許容最小値「ｆ」との間に納まっていても、個々のＬＥＤの明るさの変化の程度が異なるので、結果的にはホワイトバランスがズレた状態となり、初期設定状態の温度と使用状態の周囲温度との差が大きくなればなるほどホワイトバランスのズレも大きくなることを示している。
【０００８】
このような問題点に鑑み、たとえば特許文献１には、複数のＬＥＤの特性を装置内部で測定し、測定結果に基づいて光源の劣化等をユーザに報知する発明が開示されている。また、特許文献２及び特許文献３には、複数のＬＥＤを用いて所望の発光色を得る場合に、受光素子によって複数のＬＥＤそれぞれの発光を検出し、この検出結果に基づいてスクリーン表面でのホワイトバランスを調整する発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２９６８４１号
【特許文献２】特開２００４−１８４８５２号
【特許文献３】特開２００４−２５３３０９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した各特許文献が開示している従来技術はいずれも経年変化によるＬＥＤの特性の変化を検出するためのものであり、しかも経年変化によるＬＥＤの特性の変化を検出するための手段として装置内部に受光素子を備えている。しかし、装置の小型化及び消費電力の削減が要求される照明装置、特に家庭用のプロジェクタ装置の電源用照明装置では、照明装置内部の構成を可能な限り簡略化する必要がある。また、装置を小型化した場合及び使用環境が厳しい場合等には、光源としてＬＥＤを使用したとしても装置内部の温度が上昇することは避けられない。このような場合、それぞれが異なる色の光を発光する複数のＬＥＤの発光特性の変化の程度が温度に応じてそれぞれ異なることに起因して色バランスが崩れてしまうという、経年変化には起因しない問題が残される。
【００１０】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、それぞれが異なる色の光を発光する複数の半導体発光素子、たとえばＬＥＤを備えた照明装置において、周囲の環境、特に温度変化に拘わらずに所定の発光色を維持することが可能な照明装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するために本発明は端的には、それぞれが異なる色の光を発光する複数の半導体発光素子を光源として所定の発光色が得られるように設定された設定項目のデータを初期設定値として予め記憶しておき、この記憶手段が記憶している初期設定値に従って所定の発光色が得られるように調整する構成を採っている。また、調整の具体的な手法としては、温度検出手段が検出した温度と記憶手段が予め記憶している初期設定時の温度との比較結果に応じて複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を変更すること、及び周囲温度をたとえばファン等で制御（冷却）すること等が可能である。
【００１２】
本発明に係る照明装置は、それぞれが異なる色の光を発光する複数の半導体発光素子を光源として所定の発光色を得る照明装置において、前記所定の発光色が得られるように設定された設定項目のデータを記憶した記憶手段と、該記憶手段が記憶している設定項目のデータに従って前記所定の発光色が得られるように、前記設定項目を調整する調整手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
このような本発明に係る照明装置では、調整手段が、記憶手段が記憶している設定項目のデータに従って所定の発光色が得られるように、設定項目を調整することにより、所定の発光色が得られる。
【００１４】
また本発明に係る照明装置は上記の照明装置の発明において、前記設定項目は、周囲温度に対する前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値であることを特徴とする。
【００１５】
このような本発明に係る照明装置では上記の照明装置の発明において、周囲温度に対する前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値、たとえば電流値が設定項目として利用される。
【００１６】
更に本発明に係る照明装置は上記の照明装置の発明において、前記記憶手段は、前記所定の発光色が得られた際の周囲温度及び前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を初期値として記憶しており、前記調整手段は、実使用時の周囲温度に応じて前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を変更するようにしてあることを特徴とする。
【００１７】
このような本発明に係る照明装置では上記の照明装置の発明において、記憶手段が記憶している所定の発光色が得られた際の周囲温度及び複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を初期値として、調整手段が実使用時の周囲温度に応じて複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を変更する。
【００１８】
更に本発明に係る照明装置は上記の照明装置の発明において、前記調整手段は、前記複数の半導体発光素子の周囲温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段が検出した温度と前記記憶手段に記憶されている周囲温度とを比較する比較手段と、該比較手段による比較結果に応じて前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
このような本発明に係る照明装置では上記の照明装置の発明において、温度検出手段が検出した温度と記憶手段に記憶されている周囲温度とが比較され、この比較結果に応じて複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値が変更される。
【００２０】
更に本発明に係る照明装置は上記の照明装置の発明において、前記調整手段は、前記複数の半導体発光素子の周囲温度を低下させる冷却手段を更に備えることを特徴とする。
【００２１】
このような本発明に係る照明装置では上記の照明装置の発明において、複数の半導体発光素子の周囲温度が冷却手段によって冷却される。
【００２２】
更に本発明に係る照明装置は上記の照明装置の発明のいずれか一つにおいて、前記複数の半導体発光素子それぞれは、発光波長が異なるＬＥＤであることを特徴とする。
【００２３】
このような本発明に係る照明装置では前記の照明装置の発明のいずれか一つにおいて、複数の半導体発光素子それぞれが発光波長が異なるＬＥＤで構成されている。
【発明の効果】
【００２４】
前述のような本発明に係る照明装置によれば、半導体発光素子を光源とする照明装置の光源の色温度（発色光）を周囲の環境（温度）の変化に対応させて調整する際に、装置内部に発光素子からの発光光を検出する受光手段を設ける必要無しに、初期設定時の色温度を維持し続けることが可能となる。従って、照明装置を簡単な回路で構成することが可能になるので、照明装置の小型化、消費電力の削減等を実現することができる。
【００２５】
また本発明に係る照明装置によれば上記の照明装置の発明において、周囲温度に対する前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値、たとえば電流値が設定項目として利用されるので、制御が容易である。
【００２６】
更に本発明に係る照明装置によれば上記の照明装置の発明において、記憶手段が記憶している所定の発光色が得られた際の周囲温度及び複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を初期値として、調整手段が実使用時の周囲温度に応じて複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を変更するので、実使用時に発光素子の発光光を検出するための手段が不要になり、装置の小型化、消費電力の削減等が実現される。
【００２７】
更に本発明に係る照明装置によれば上記の照明装置の発明において、温度検出手段が検出した温度と記憶手段に記憶されている周囲温度とが比較され、この比較結果に応じて複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値が変更されるので、実使用時に発光素子の発光光を検出するための手段が不要になり、装置の小型化、消費電力の削減等が実現される。
【００２８】
更に本発明に係る照明装置によれば上記の照明装置の発明において、複数の半導体発光素子の周囲温度が冷却手段によって冷却されるので、半導体発光素子そのものの温度変化が小さくなり、半導体発光素子そのものの制御は必要最小限で済む。
【００２９】
更に本発明に係る照明装置によれば前記の照明装置の発明のいずれか一つにおいて、複数の半導体発光素子それぞれが発光波長が異なるＬＥＤで構成されているので、白色光は言うに及ばず、任意の色の光を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る照明装置について、その一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては本発明の一実施の形態として、半導体発光素子としてはＬＥＤを使用し、赤色ＬＥＤ，青色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤを１組とし、白色の発光色（白色光）を光源とするプロジェクタ装置に組み込まれて光源として使用される照明装置について具体的に説明する。
【００３１】
図１は本発明に係る照明装置をプロジェクタ装置１に組み込んだ場合の構成例を示すブロック図である。但し、図１に示す状態は初期設定時の状態を示している。
【００３２】
図１において、２Ｒは赤色発光部を、２Ｇは緑色発光部を、２Ｂは青色発光部をそれぞれ示している。また、３Ｒは赤色発光部２Ｒに印加される電流（ＩｆｐＲ）を制御する赤色発光部電流制御回路を、３Ｇは緑色発光部２Ｇに印加される電流（ＩｆｐＧ）を制御する緑色発光部電流制御回路を、３Ｂは青色発光部２Ｂに印加される電流（ＩｆｐＢ）を制御する青色発光部電流制御回路をそれぞれ示している。なお、図１においては各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂはそれぞれ１個のＬＥＤで構成されているように示されているが、各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを構成するＬＥＤの数は、１個ずつでもよいし、２個以上の同数ずつでもよいし、それぞれ異なる数であってもよい。
【００３３】
なお、ＬＥＤは印加される電流値にほぼ正比例して発光強度が変化するので、各発光部電流制御回路３Ｒ，３Ｇ，３Ｂが各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに印加する電流値を制御することにより、各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの発光強度を印加する電流値に正比例させて制御することが可能である。
【００３４】
参照符号９は強制的な冷却手段としてのファン装置を示している。このファン装置９は図示しないモータで図示しないファンを回転させて各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを冷却する。但し、冷却手段としてはファン装置９によるいわゆる空冷方式に限らず、冷却水を循環させる水冷方式を採用することも可能である。参照符号８はファン装置９のファンを回転させるモータの電圧を制御するファン電圧制御回路を示している。
【００３５】
更に、参照符号１３は温度センサを示しており、本実施の形態では各発光部２Ｒ，２Ｇ，２ＢのＬＥＤそれぞれの、又は何れか一つの接合部温度を周囲温度とみなして測定する。参照符号１１はＥＥＰＲＯＭであり、書き換え可能な不揮発性の記憶手段である。なお、ＥＥＰＲＯＭに代えてたとえばフラシュメモリ、小型のハードディスクドライブ等を利用することも可能である。
【００３６】
参照符号１２はＲＯＭであり、書き換え不可能な不揮発性の記憶手段である。ＲＯＭ１２には、制御部１０による制御を実行するためのコンピュータプログラムが記録されたプログラムファイル，コンピュータプログラムの実行に必要な種々のデータ等が予め記憶されている。更に、ＲＯＭ１２には、ＬＥＤの特性（周囲温度別の印加電流値と発光輝度との関係）のデータが予め記憶されている。このデータは一般的なデータでもよいが、ＬＥＤの製造者（メーカ）別に実際に測定されたデータを記憶しておくことにより、照明装置に実装されているＬＥＤの製造者に応じて周囲温度の変化に対する補正がより正確に行なえる。
【００３７】
以上の各発光部電流制御回路３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ、ファン電圧制御回路８、ＥＥＰＲＯＭ１１、ＲＯＭ１２、温度センサ１３はＣＰＵ（マイクロコンピュータ）１０に接続されている。ＣＰＵ１０はＲＯＭ１２に予め記憶されているコンピュータプログラム，種々のデータ等を使用して後述する処理を実行する。
【００３８】
なお、参照符号１４は各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから発光される３色の光を加算した白色光を外部のスクリーン１６に焦点を合わせて照射（投射）するためのレンズ群である。このスクリーン１６に照射される光の明るさ又は光の波長及び強さは光度計又は光測定器１５により測定される。但し、光度計又は光測定器１５は製造者における初期設定時にのみ必要であり、プロジェクタ装置１が実使用される状態においてはスクリーン１６は必要であるが、光度計又は光測定器１５は必要ではない。
【００３９】
次に、図１に示す構成の本発明に係る照明装置の初期設定について以下に説明する。この初期設定は、３色の光を発光する各発光部２Ｒ，２Ｂ，２Ｇを使用してホワイトバランスを調整しつつ白色の発光色を得るための処理であり、通常は製造者において出荷前に行なわれ、ユーザが行なう処理ではない。
【００４０】
図２はそのような初期設定のための処理手順を示すフローチャートであり、ＲＯＭ１２に予め記憶されているコンピュータプログラムに従ってＣＰＵ１０により実行される。但し、この初期設定は製造者において出荷前に行なわれる処理であるので、初期設定用のコンピュータプログラムを外部の記憶手段に記憶させておき、初期設定時にのみＣＰＵ１０を外部の記憶手段に接続して実行させるようにしてもよい。
【００４１】
まず最初にＣＰＵ１１は、最も輝度が低い光を発光する発光部２Ｇ（又は２Ｒ，２Ｂ）の電流制御回路３Ｇ（又は３Ｒ，３Ｂ）を制御して印加電流値ＩｆｐＧ（又はＩｆｐＲ，ＩｆｐＢ）を徐々に上げて、あらゆる環境においても実用上問題なく使用可能な略最大値を発光部２Ｇ（又は２Ｒ，２Ｂ）の印加電流値の初期設定の基準値として設定する（ステップＳ１１）。この際、ＣＰＵ１０は最も発光輝度が低い発光部２Ｇ（又は２Ｒ，２Ｂ）以外の発光部２Ｒ及び２Ｂ（又は２Ｇ及び２Ｂ，２Ｒ及び２Ｇ）にはそれぞれの電流値制御回路２Ｒ及び２Ｂ（又は２Ｇ及び２Ｂ，２Ｒ及び２Ｇ）を制御することによって電流ＩｆｐＲ及びＩｆｐＢ（又はＩｆｐＧ及びＩｆｐＢ，ＩｆｐＲ及びＩｆｐＧ）を印加しないように、即ち最も発光輝度が低い発光部２Ｇ（又は２Ｒ，２Ｂ）以外の発光部２Ｒ及び２Ｂ（又は２Ｇ及び２Ｂ，２Ｒ及び２Ｇ）を発光させないようにする。なお、略最大値とは実際に限度一杯の最大値ではなく、それよりもやや低い目の若干の余裕を持たせた値である。
【００４２】
ところで、上述の最も輝度が低い発光部とは、各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを構成するＬＥＤ単体の規格値の比較ではなく、本発明に係る照明装置に備えられた一組の発光部２Ｒ，２Ｂ，２Ｇの内の最も輝度が低い色の光の発光部のことである。具体的には、個々のＬＥＤ単体では、緑色光を発光するＬＥＤが規格上最も輝度が低いとしても、たとえば緑色光を発光する２個のＬＥＤで緑色発光部２Ｇが構成されており、赤色光を発光する１個のＬＥＤで赤色発光部２Ｒが構成されており、青色光を発光する１個のＬＥＤで青色発光部２Ｂが構成されているとすると、２個のＬＥＤで構成されている緑色発光部２Ｇが必ずしも最も輝度が低い発光部になるとは限らない。この場合は、他の色（赤又は青）の１個のＬＥＤで構成されている内の一方の発光部２Ｒ（又は２Ｂ）が最も輝度が低い発光部になる場合も有り得る。
【００４３】
次に、残りの発光部の内の発光輝度がより低い発光部の電流をその発光部用の電流制御回路をＣＰＵ１０が制御することによって徐々に上げて行き（ステップＳ１２）、その発光光を前述の最も輝度が低い発光部の発光光と加算する。２色の光が加算された光はレンズ群１４によりスクリーン１６に照射され、そのスクリーン１６上での明るさが光度計（色温度計）又は光測定器１５により測定される。この測定の結果はＣＰＵ１０にフィードバックされる。従って、ＣＰＵ１０はその時点で発光させている二色の発光部の内の先に発光させている発光部の発光強度はステップＳ１１で設定した状態のままとし、後から発光させた発光部が発光する光を加算した光が所定の色温度になるまで（ステップＳ１３でＮＯ）、後から発光させた発光部用の電流制御回路を制御して徐々に印加電流値を上げる。
【００４４】
たとえば、輝度が最も低い発光部が緑色発光部２Ｇであるとし、この緑色発光部２Ｇの発光光に青色発光部２Ｂの発光光を加算すると加算光の色はシアンになる。従って、輝度又は緑色の波長の強さと青色の波長の強さとの加算値を光度計又は光測定器１５で測定した値が予め決められた値になるように（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０が緑色発光部電流制御回路３Ｇを制御して緑色発光部２Ｇに印加される電流値を調整する。この場合の予め決められた値は、発光部を構成するＬＥＤの特性から算出された値を参考にしてもよく、予め標準の白色光と比較して同色となるように調整した白色光から赤色発光部２Ｒの電流を遮断した場合の光度計（色温度計）又は光測定器１５の値としてもよい。
【００４５】
次に、ＣＰＵ１０は残りの一色の発光部（赤色発光部２Ｒ）への印加電流を赤色発光部電流制御回路３Ｒを制御して徐々に上げる（ステップＳ１４）。この場合は、既に発光している緑色発光部２Ｇ及び青色発光部２Ｂに関してはＣＰＵ１０は印加電流値は変化させない。従って、緑色発光部２Ｇ及び青色発光部２Ｂが発光している２色の光に赤色発光部２Ｒが発光している赤色光を加算した光がレンズ群１４によりスクリーン１６に照射される。スクリーン１６上に照射された光は光度計（色温度計）又は光測定器１５により測定されて測定結果がＣＰＵ１０にフィードバックされる。従って、前述した場合と同様に光度計又は光測定器１５による測定結果が白色光の色温度になるまで（ステップＳ１５でＮＯ）、ＣＰＵ１０が赤色発光部電流制御回路３Ｒを制御する。なお、上述のステップＳ１４の処理ではどうしても白色光が得られない場合は、前述したステップＳ１２及びＳ１４の処理を反復してもよい。
【００４６】
以上のようにして白色光、即ちホワイトバランスの調整が完了すると（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０はその時点の温度センサ１３の測定値である周囲温度及び各色の発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに印加されている電流値を読み込み（ステップＳ１６）、これらのデータをＥＥＰＲＯＭ１１に初期設定データ（初期設定温度、初期設定電流値）として書き込んで記憶させる（ステップＳ１７）。以上で初期設定が終了する。この後、プロジェクタ装置１は光度計又は光測定器１５を外され、また初期設定用のコンピュータプログラムを外部の記憶手段から読み込んでいた場合にはその記憶手段との接続も外されて出荷される。
【００４７】
なお、本発明に係る照明装置に実装されているＬＥＤの製造者名をデータとしてＥＥＰＲＯＭ１１に書き込んでおくことにより、初期設定した所定の発色光（本実施の形態では白色）を維持するための後述する処理の際の精度向上に役立てることが可能になる。
【００４８】
次に、ユーザがプロジェクタ装置１を実使用する際に、その使用環境（周囲温度）が初期設定時の環境（温度）と異なる場合に、発光色（本実施の形態では白色）を初期設定時の状態に維持するための処理について、その処理手順を示す図３のフローチャート及び図４に示す温度センサ１３の検出温度とファン電圧制御回路８によるファン装置９への給電電圧との関係を示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、図４（ａ）は温度センサ１３の検出温度を、図４（ｂ）はファン電圧制御回路８がファン装置９のモータに給電する電圧（ファン電圧）をそれぞれ時間経過に沿って示している。
【００４９】
ユーザがプロジェクタ装置１の電源をオンにしてプロジェクタ装置１を起動すると、照明装置の光源である各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを構成するＬＥＤの全てが発光して白色光を発光する（ステップＳ２１でＹＥＳ）。なおこのタイミングは図４（ａ）の「ＬＥＤオン」のタイミングである。
【００５０】
ところで、ハロゲンランプほどではないにしても、ＬＥＤも発光状態を継続していると時間経過に伴なってＬＥＤの接合部温度（本実施の形態では周囲温度とみなす）が徐々に上昇する。この状態は図４（ａ）の「ＬＥＤオン」の時点からの温度上昇として示されている。本発明に係る照明装置ではこのような温度上昇は温度センサ１３によって検出されており（ステップＳ２２）、その検出結果のデータ（以下、検出温度という）はＣＰＵ１０へ出力されている。ＣＰＵ１０は温度センサ１３から出力されている検出温度を定期的に読み込み、その結果を初期設定温度、即ち図２のフローチャートに示す初期設定時にＥＥＰＲＯＭ１１に記憶された周囲温度と比較する（ステップＳ２３）。
【００５１】
ステップＳ２３での比較の結果、温度センサ１３が検出した検出温度と初期設定温度との温度差が所定温度差以上である場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は温度差に応じて各発光部の発光強度を変更する制御を行なう。具体的には、ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１２に予め格納されている各色の発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを構成する各色の光を発光するＬＥＤの接合部温度別の印加電流値と明るさとの関係を示すデータを参照し、最も輝度が低い発光部２Ｇ（又は２Ｒ，２Ｂ）の明るさをその時点の検出温度において初期設定時の明るさと同一にするために必要な補正（電流）値を求める（ステップＳ２５）。即ち、補正値とは、初期設定時に設定された基準値と、その時点の検出温度において必要な電流値との差である。
【００５２】
次にＣＰＵ１１は、他の発光部２Ｒ及び２Ｂ（又は２Ｇ及び２Ｂ，２Ｒ及び２Ｇ）に必要な電流値を求める（ステップＳ２６）。具体的には、基準値と上述のようにして求めた補正値との比率に基づいて、初期設定時の他の発光部２Ｒ及び２Ｂ（又は２Ｇ及び２Ｂ，２Ｒ及び２Ｇ）のＬＥＤの電流値を補正する。このようにして補正された各発光部２Ｒ，２Ｇ，２ＢのＬＥＤの電流値が各発光部電流制御回路３Ｒ，３Ｇ，３Ｂから各発光部２Ｒ，２Ｇ，２ＢのＬＥＤへ印加されるようにＣＰＵ１０が制御することにより（ステップＳ２７）、初期設定時と完全にではないにしてもほぼ同一の白色光が得られる。
【００５３】
なお、上述したように最も輝度が低い発光部２Ｇ（又は２Ｒ，２Ｂ）への印加電流値を上げる必要がある、換言すれば初期設定時の基準値を上げる必要があるので、図２のフローチャートに示した初期設定時においては、最も輝度が低い発光部２Ｇ（又は２Ｒ，２Ｂ）の電流値（基準値）を最大値に設定せずにそれよりもやや低い目の若干の余裕をみた値に設定する必要がある。
【００５４】
更に、ＲＯＭ１２に予め記憶させておくＬＥＤの特性（周囲温度別の印加電流値と発光輝度との関係）のデータは一般的なデータではなく、ＬＥＤの製造者（メーカ）別に実際に測定されたデータを記憶しておくことにより、上述した実使用時の周囲温度の変化に対する補正がより正確に行なえる。
【００５５】
ところで、周囲温度（温度センサ１３の検出温度）に応じた各色の発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの発光輝度の補正は上述のようにして行なわれるが、可能な限り温度上昇しないようにすれば上述のような補正を行なわずに済むか、補正を行なわざるを得ないとしても大幅な補正は行なわずに済むことになる。従って、本実施の形態では上述した各色の発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの発光輝度の補正を行なうと共に冷却も行なっている。以下、具体的に説明する。
【００５６】
前述したステップＳ２４での判断結果がＮＯであった場合又はステップＳ２７の処理が終了した後、ＣＰＵ１０は温度センサ１３が検出した検出温度と所定温度幅とを比較する（ステップＳ２８）。ここで、所定温度幅とは具体的には図４（ａ）に示す上限値と下限値との間の温度幅のことである。なお、これらの所定の温度幅の上限値及び下限値は予めＲＯＭ１２又はＥＥＰＲＯＭ１１に記憶されている。
【００５７】
次にＣＰＵ１０はファン装置９のファンが回転中であるか否か、換言すれば冷却中でるか否かを判断する（ステップＳ２９）。冷却中ではない場合（ステップＳ２９でＮＯ）、ＣＰＵ１０は検出温度が所定温度幅以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０）。検出温度が所定温度幅以上でない場合（ステップＳ３０でＮＯ）、ＣＰＵ１０は処理をステップＳ２２へ戻す。従って、冷却中ではなくしかも検出温度が所定温度幅以上でない場合は、ＣＰＵ１０は冷却は行なわずに所定時間間隔で、即ち定期的に温度センサ１３の検出値を読み込み、上述同様の処理を反復する。検出温度が所定温度幅以上である場合（ステップＳ３０でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は検出温度に応じた回転数でファン装置９のファンが回転するようにファン電圧制御回路８を制御する（ステップＳ３１）。従って、冷却中ではない状態で検出温度が所定温度幅以上である場合は、冷却が開始される。このタイミングは図４（ｂ）に「ファン回転開始」として示されている。この後、ＣＰＵ１０はステップＳ２２へ処理を戻す。
【００５８】
一方、既にファン装置９のファンが回転中である場合、換言すれば冷却中である場合、（ステップＳ２９でＹＥＳ）、検出温度が所定温度幅以下でなければ（ステップＳ３２でＮＯ）ＣＰＵ１０はステップＳ３１へ処理を進めて検出温度に応じた回転数でファン装置９のファンが回転するようにファン電圧制御回路８を制御する。従って、冷却中である状態で検出温度が所定温度幅以下でない場合は、冷却が継続される。
【００５９】
この後、ＣＰＵ１０はステップＳ２２へ処理を戻すので、次に温度センサ１３から検出温度を読み込んだ時点で検出温度が更に上昇している場合は、ＣＰＵ１０はその上昇した検出温度に対応させてより高速でファン装置９のファンが回転するようにファン電圧制御回路８を制御する。従って、検出温度に応じて、即ち検出温度が高ければ高いほど、ファン装置９のファンは高速回転し、冷却効果もより大になる。この状態は図４（ａ）に示されている検出温度の上昇に伴なって図４（ｂ）に示されているファン電圧が高くなり、図４（ａ）に示されている検出温度の低下に伴なって図４（ｂ）に示されているファン電圧が低くなることにより示されている。
【００６０】
このようにして冷却が進むと、ステップＳ３２において検出温度が所定温度幅を下回るようになるので（ステップＳ３２でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０はファン装置９のファンの回転を停止させるようにファン電圧制御回路８を制御する（ステップＳ３３）。このタイミングは図４（ｂ）に「ファン停止」として示されている。
【００６１】
以上のように、周囲温度の上昇及び下降に応じてファン装置９のファンは回転及び停止を反復するので、一旦冷却が開始された後は周囲温度はある一定の範囲内に維持され、その範囲内で各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの発光輝度が制御されることにより、本発明に係る照明装置の発光色は初期設定時と実質的に同一の白色を維持することができる。
【００６２】
なお、上述の実施の形態では本発明に係る照明装置をプロジェクタ装置１の照明装置として組み込んで白色光を得る場合について説明したが、白色光以外にも本発明の照明装置を適用することも勿論可能である。たとえば、ナトリウム灯は５８９ｎｍの単一光を発光するので、霧、煙に対する透過性がよいことからトンネル内の照明、自動車のフォグランプ等に使用されている。従って、赤色光を発光する発光部と緑色光を発光する発光部とを組み合わせた場合の黄色の発光色を可能な限り５８９ｎｍを最も強い分光として初期設定値を定めることにより、本発明に係る照明装置をナトリウム灯に代えて使用することが可能である。この場合にも、初期設定した波長を周囲温度の変化には拘わらずに維持させることが可能になる。勿論、他の種々の発光色に関しても本発明に係る照明装置を同様に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る照明装置をプロジェクタ装置に組み込んだ場合の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る照明装置の初期設定のための処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る照明装置の実使用時に発光色を初期設定時の状態に維持するための処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る照明装置の温度センサの検出温度とファン電圧制御回路によるファン装置への給電電圧との関係を示すタイミングチャートである。
【図５】ＬＥＤの使用環境による特性の一般的な変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１ 照明装置
２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ 赤色，緑色，青色発光部
３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ 発光部電流制御回路
８ ファンの電圧制御
９ ファン
１３ 温度センサ
１４ レンズ群
１０ ＣＰＵ
１１ ＥＥＰＲＯＭ
１２ ＲＯＭ
１６ スクリーン
１５ 光度計
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の半導体発光素子、たとえばＬＥＤを備え、周囲の環境、特に温度変化に拘わらずに所定の発光色を維持することが可能な照明装置に関し、より具体的にはプロジェクタ、スキャナ、複写機、液晶ＴＶ等の光源、又は車輌用のヘッドライト等の主として白色光源用照明、更にはトンネル内等の照明、車輌用のフォグランプ等のような白色光とは異なる所定の発光色が必要な照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子としてのＬＥＤを複数用いた照明装置が実用化されている。このような照明装置は、異なる色の光を発光する複数のＬＥＤを組み合わせることにより、任意の色の光を発光させることが可能である。ところで、ＬＥＤは経年変化により長期的に発光特性が劣化する他に、周囲環境、特に周囲温度に応じて即時的に発光特性が変化するという問題がある。以下、プロジェクタ装置の光源を例として具体的に説明する。
【０００３】
従来、プロジェクタ装置の光源としてはハロゲンランプ等の高輝度タイプの光源が使用されていた。しかし近年では、半導体発光素子としてのＬＥＤも高輝度タイプのものが開発され始めていることから、ＬＥＤを光源とするプロジェクタ装置も開発され、実用化されるようになっている。プロジェクタ装置の光源としてＬＥＤを使用する場合の利点としては、ハロゲンランプのように高熱を発生しないこと、小型化及び軽量化が可能であること、消費電力が少ないこと、更には長寿命であり、しかも突然のいわゆる球切れを生じないこと等が挙げられる。
【０００４】
ところで、ＬＥＤを光源とするプロジェクタ装置は赤色，緑色及び青色光を発光する３種類のＬＥＤを一組とし、この一組のＬＥＤからの発光を加算して白色光を得るように構成されている。そしてそのようなプロジェクタ装置は各色のＬＥＤの相対光度がホワイトバランスが調整された状態に予め製造者側で設定（初期設定）されて出荷され、ユーザに供給される。このようにしてユーザに供給されたプロジェクタ装置のＬＥＤは経年変化により長期的に特性が変化することはやむを得ないとしても、ユーザ側での実使用環境に応じて即時的に特性が変化するが、その変化の程度は個々のＬＥＤに関して異なる。従って、各色の光を発光するＬＥＤそれぞれが異なる程度に特性を変化させるので、出荷時に初期設定されていた白色光のバランス、即ちホワイトバランスが実使用時の周囲環境に応じて変化して崩れてしまうという問題があった。
【０００５】
図５のグラフにＬＥＤの使用環境による特性の変化を示す。図５においては、上述したような１組のＬＥＤによる白色光の明るさを縦軸に、ＬＥＤの接合部温度（装置の一定動作中のＬＥＤの接合部温度と周囲温度とは比例すると仮定し、接合部温度を周囲温度とみなす）を横軸にそれぞれとって両者の関係を示している。なおこの図５のグラフは、ＬＥＤに印加される順方向電流が一定（たとえば20mA）である場合の特性を示している。
【０００６】
図５において、「ｅ」は許容最大値（バラツキ上限）を、「ｆ」は許容最小値（バラツキ下限）を示している。また、「ｇ」は上述した初期設定値である。従って、初期設定が行なわれた状態とは使用環境（周囲温度）が異なる場合には、一組のＬＥＤによる白色光の明るさは許容最大値「ｅ」と許容最小値「ｆ」との間で変動することを意味している。このことはまた、一組のＬＥＤの明るさが変化する場合に、各色の光を発光するＬＥＤそれぞれの特性が同一程度に変化するのではなくそれぞれが変化する程度が異なるが、各ＬＥＤの明るさの和が許容最大値「ｅ」と許容最小値「ｆ」との間であればよいことを意味している。
【０００７】
従って、一組のＬＥＤの明るさとしては許容最大値「ｅ」と許容最小値「ｆ」との間に納まっていても、個々のＬＥＤの明るさの変化の程度が異なるので、結果的にはホワイトバランスがズレた状態となり、初期設定状態の温度と使用状態の周囲温度との差が大きくなればなるほどホワイトバランスのズレも大きくなることを示している。
【０００８】
このような問題点に鑑み、たとえば特許文献１には、複数のＬＥＤの特性を装置内部で測定し、測定結果に基づいて光源の劣化等をユーザに報知する発明が開示されている。また、特許文献２及び特許文献３には、複数のＬＥＤを用いて所望の発光色を得る場合に、受光素子によって複数のＬＥＤそれぞれの発光を検出し、この検出結果に基づいてスクリーン表面でのホワイトバランスを調整する発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２９６８４１号
【特許文献２】特開２００４−１８４８５２号
【特許文献３】特開２００４−２５３３０９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した各特許文献が開示している従来技術はいずれも経年変化によるＬＥＤの特性の変化を検出するためのものであり、しかも経年変化によるＬＥＤの特性の変化を検出するための手段として装置内部に受光素子を備えている。しかし、装置の小型化及び消費電力の削減が要求される照明装置、特に家庭用のプロジェクタ装置の電源用照明装置では、照明装置内部の構成を可能な限り簡略化する必要がある。また、装置を小型化した場合及び使用環境が厳しい場合等には、光源としてＬＥＤを使用したとしても装置内部の温度が上昇することは避けられない。このような場合、それぞれが異なる色の光を発光する複数のＬＥＤの発光特性の変化の程度が温度に応じてそれぞれ異なることに起因して色バランスが崩れてしまうという、経年変化には起因しない問題が残される。
【００１０】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、それぞれが異なる色の光を発光する複数の半導体発光素子、たとえばＬＥＤを備えた照明装置において、周囲の環境、特に温度変化に拘わらずに所定の発光色を維持することが可能な照明装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するために本発明は端的には、それぞれが異なる色の光を発光する複数の半導体発光素子を光源として所定の発光色が得られるように設定された設定項目のデータを初期設定値として予め記憶しておき、この記憶手段が記憶している初期設定値に従って所定の発光色が得られるように調整する構成を採っている。また、調整の具体的な手法としては、温度検出手段が検出した温度と記憶手段が予め記憶している初期設定時の温度との比較結果に応じて複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を変更すること、及び周囲温度をたとえばファン等で制御（冷却）すること等が可能である。
【００１２】
本発明に係る照明装置は、それぞれが異なる色の光を発光する複数の半導体発光素子を光源として所定の発光色を得る照明装置において、前記所定の発光色が得られるように設定された設定項目のデータを記憶した記憶手段と、該記憶手段が記憶している設定項目のデータに従って前記所定の発光色が得られるように、前記設定項目を調整する調整手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
このような本発明に係る照明装置では、調整手段が、記憶手段が記憶している設定項目のデータに従って所定の発光色が得られるように、設定項目を調整することにより、所定の発光色が得られる。
【００１４】
また本発明に係る照明装置は上記の照明装置の発明において、前記設定項目は、周囲温度に対する前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値であることを特徴とする。
【００１５】
このような本発明に係る照明装置では上記の照明装置の発明において、周囲温度に対する前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値、たとえば電流値が設定項目として利用される。
【００１６】
更に本発明に係る照明装置は上記の照明装置の発明において、前記記憶手段は、前記所定の発光色が得られた際の周囲温度及び前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を初期値として記憶しており、前記調整手段は、実使用時の周囲温度に応じて前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を変更するようにしてあることを特徴とする。
【００１７】
このような本発明に係る照明装置では上記の照明装置の発明において、記憶手段が記憶している所定の発光色が得られた際の周囲温度及び複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を初期値として、調整手段が実使用時の周囲温度に応じて複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を変更する。
【００１８】
更に本発明に係る照明装置は上記の照明装置の発明において、前記調整手段は、前記複数の半導体発光素子の周囲温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段が検出した温度と前記記憶手段に記憶されている周囲温度とを比較する比較手段と、該比較手段による比較結果に応じて前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
このような本発明に係る照明装置では上記の照明装置の発明において、温度検出手段が検出した温度と記憶手段に記憶されている周囲温度とが比較され、この比較結果に応じて複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値が変更される。
【００２０】
更に本発明に係る照明装置は上記の照明装置の発明において、前記調整手段は、前記複数の半導体発光素子の周囲温度を低下させる冷却手段を更に備えることを特徴とする。
【００２１】
このような本発明に係る照明装置では上記の照明装置の発明において、複数の半導体発光素子の周囲温度が冷却手段によって冷却される。
【００２２】
更に本発明に係る照明装置は上記の照明装置の発明のいずれか一つにおいて、前記複数の半導体発光素子それぞれは、発光波長が異なるＬＥＤであることを特徴とする。
【００２３】
このような本発明に係る照明装置では前記の照明装置の発明のいずれか一つにおいて、複数の半導体発光素子それぞれが発光波長が異なるＬＥＤで構成されている。
【発明の効果】
【００２４】
前述のような本発明に係る照明装置によれば、半導体発光素子を光源とする照明装置の光源の色温度（発色光）を周囲の環境（温度）の変化に対応させて調整する際に、装置内部に発光素子からの発光光を検出する受光手段を設ける必要無しに、初期設定時の色温度を維持し続けることが可能となる。従って、照明装置を簡単な回路で構成することが可能になるので、照明装置の小型化、消費電力の削減等を実現することができる。
【００２５】
また本発明に係る照明装置によれば上記の照明装置の発明において、周囲温度に対する前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値、たとえば電流値が設定項目として利用されるので、制御が容易である。
【００２６】
更に本発明に係る照明装置によれば上記の照明装置の発明において、記憶手段が記憶している所定の発光色が得られた際の周囲温度及び複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を初期値として、調整手段が実使用時の周囲温度に応じて複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を変更するので、実使用時に発光素子の発光光を検出するための手段が不要になり、装置の小型化、消費電力の削減等が実現される。
【００２７】
更に本発明に係る照明装置によれば上記の照明装置の発明において、温度検出手段が検出した温度と記憶手段に記憶されている周囲温度とが比較され、この比較結果に応じて複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値が変更されるので、実使用時に発光素子の発光光を検出するための手段が不要になり、装置の小型化、消費電力の削減等が実現される。
【００２８】
更に本発明に係る照明装置によれば上記の照明装置の発明において、複数の半導体発光素子の周囲温度が冷却手段によって冷却されるので、半導体発光素子そのものの温度変化が小さくなり、半導体発光素子そのものの制御は必要最小限で済む。
【００２９】
更に本発明に係る照明装置によれば前記の照明装置の発明のいずれか一つにおいて、複数の半導体発光素子それぞれが発光波長が異なるＬＥＤで構成されているので、白色光は言うに及ばず、任意の色の光を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る照明装置について、その一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては本発明の一実施の形態として、半導体発光素子としてはＬＥＤを使用し、赤色ＬＥＤ，青色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤを１組とし、白色の発光色（白色光）を光源とするプロジェクタ装置に組み込まれて光源として使用される照明装置について具体的に説明する。
【００３１】
図１は本発明に係る照明装置をプロジェクタ装置１に組み込んだ場合の構成例を示すブロック図である。但し、図１に示す状態は初期設定時の状態を示している。
【００３２】
図１において、２Ｒは赤色発光部を、２Ｇは緑色発光部を、２Ｂは青色発光部をそれぞれ示している。また、３Ｒは赤色発光部２Ｒに印加される電流（ＩｆｐＲ）を制御する赤色発光部電流制御回路を、３Ｇは緑色発光部２Ｇに印加される電流（ＩｆｐＧ）を制御する緑色発光部電流制御回路を、３Ｂは青色発光部２Ｂに印加される電流（ＩｆｐＢ）を制御する青色発光部電流制御回路をそれぞれ示している。なお、図１においては各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂはそれぞれ１個のＬＥＤで構成されているように示されているが、各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを構成するＬＥＤの数は、１個ずつでもよいし、２個以上の同数ずつでもよいし、それぞれ異なる数であってもよい。
【００３３】
なお、ＬＥＤは印加される電流値にほぼ正比例して発光強度が変化するので、各発光部電流制御回路３Ｒ，３Ｇ，３Ｂが各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに印加する電流値を制御することにより、各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの発光強度を印加する電流値に正比例させて制御することが可能である。
【００３４】
参照符号９は強制的な冷却手段としてのファン装置を示している。このファン装置９は図示しないモータで図示しないファンを回転させて各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを冷却する。但し、冷却手段としてはファン装置９によるいわゆる空冷方式に限らず、冷却水を循環させる水冷方式を採用することも可能である。参照符号８はファン装置９のファンを回転させるモータの電圧を制御するファン電圧制御回路を示している。
【００３５】
更に、参照符号１３は温度センサを示しており、本実施の形態では各発光部２Ｒ，２Ｇ，２ＢのＬＥＤそれぞれの、又は何れか一つの接合部温度を周囲温度とみなして測定する。参照符号１１はＥＥＰＲＯＭであり、書き換え可能な不揮発性の記憶手段である。なお、ＥＥＰＲＯＭに代えてたとえばフラシュメモリ、小型のハードディスクドライブ等を利用することも可能である。
【００３６】
参照符号１２はＲＯＭであり、書き換え不可能な不揮発性の記憶手段である。ＲＯＭ１２には、制御部１０による制御を実行するためのコンピュータプログラムが記録されたプログラムファイル，コンピュータプログラムの実行に必要な種々のデータ等が予め記憶されている。更に、ＲＯＭ１２には、ＬＥＤの特性（周囲温度別の印加電流値と発光輝度との関係）のデータが予め記憶されている。このデータは一般的なデータでもよいが、ＬＥＤの製造者（メーカ）別に実際に測定されたデータを記憶しておくことにより、照明装置に実装されているＬＥＤの製造者に応じて周囲温度の変化に対する補正がより正確に行なえる。
【００３７】
以上の各発光部電流制御回路３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ、ファン電圧制御回路８、ＥＥＰＲＯＭ１１、ＲＯＭ１２、温度センサ１３はＣＰＵ（マイクロコンピュータ）１０に接続されている。ＣＰＵ１０はＲＯＭ１２に予め記憶されているコンピュータプログラム，種々のデータ等を使用して後述する処理を実行する。
【００３８】
なお、参照符号１４は各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから発光される３色の光を加算した白色光を外部のスクリーン１６に焦点を合わせて照射（投射）するためのレンズ群である。このスクリーン１６に照射される光の明るさ又は光の波長及び強さは光度計又は光測定器１５により測定される。但し、光度計又は光測定器１５は製造者における初期設定時にのみ必要であり、プロジェクタ装置１が実使用される状態においてはスクリーン１６は必要であるが、光度計又は光測定器１５は必要ではない。
【００３９】
次に、図１に示す構成の本発明に係る照明装置の初期設定について以下に説明する。この初期設定は、３色の光を発光する各発光部２Ｒ，２Ｂ，２Ｇを使用してホワイトバランスを調整しつつ白色の発光色を得るための処理であり、通常は製造者において出荷前に行なわれ、ユーザが行なう処理ではない。
【００４０】
図２はそのような初期設定のための処理手順を示すフローチャートであり、ＲＯＭ１２に予め記憶されているコンピュータプログラムに従ってＣＰＵ１０により実行される。但し、この初期設定は製造者において出荷前に行なわれる処理であるので、初期設定用のコンピュータプログラムを外部の記憶手段に記憶させておき、初期設定時にのみＣＰＵ１０を外部の記憶手段に接続して実行させるようにしてもよい。
【００４１】
まず最初にＣＰＵ１１は、最も輝度が低い光を発光する発光部２Ｇ（又は２Ｒ，２Ｂ）の電流制御回路３Ｇ（又は３Ｒ，３Ｂ）を制御して印加電流値ＩｆｐＧ（又はＩｆｐＲ，ＩｆｐＢ）を徐々に上げて、あらゆる環境においても実用上問題なく使用可能な略最大値を発光部２Ｇ（又は２Ｒ，２Ｂ）の印加電流値の初期設定の基準値として設定する（ステップＳ１１）。この際、ＣＰＵ１０は最も発光輝度が低い発光部２Ｇ（又は２Ｒ，２Ｂ）以外の発光部２Ｒ及び２Ｂ（又は２Ｇ及び２Ｂ，２Ｒ及び２Ｇ）にはそれぞれの電流値制御回路２Ｒ及び２Ｂ（又は２Ｇ及び２Ｂ，２Ｒ及び２Ｇ）を制御することによって電流ＩｆｐＲ及びＩｆｐＢ（又はＩｆｐＧ及びＩｆｐＢ，ＩｆｐＲ及びＩｆｐＧ）を印加しないように、即ち最も発光輝度が低い発光部２Ｇ（又は２Ｒ，２Ｂ）以外の発光部２Ｒ及び２Ｂ（又は２Ｇ及び２Ｂ，２Ｒ及び２Ｇ）を発光させないようにする。なお、略最大値とは実際に限度一杯の最大値ではなく、それよりもやや低い目の若干の余裕を持たせた値である。
【００４２】
ところで、上述の最も輝度が低い発光部とは、各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを構成するＬＥＤ単体の規格値の比較ではなく、本発明に係る照明装置に備えられた一組の発光部２Ｒ，２Ｂ，２Ｇの内の最も輝度が低い色の光の発光部のことである。具体的には、個々のＬＥＤ単体では、緑色光を発光するＬＥＤが規格上最も輝度が低いとしても、たとえば緑色光を発光する２個のＬＥＤで緑色発光部２Ｇが構成されており、赤色光を発光する１個のＬＥＤで赤色発光部２Ｒが構成されており、青色光を発光する１個のＬＥＤで青色発光部２Ｂが構成されているとすると、２個のＬＥＤで構成されている緑色発光部２Ｇが必ずしも最も輝度が低い発光部になるとは限らない。この場合は、他の色（赤又は青）の１個のＬＥＤで構成されている内の一方の発光部２Ｒ（又は２Ｂ）が最も輝度が低い発光部になる場合も有り得る。
【００４３】
次に、残りの発光部の内の発光輝度がより低い発光部の電流をその発光部用の電流制御回路をＣＰＵ１０が制御することによって徐々に上げて行き（ステップＳ１２）、その発光光を前述の最も輝度が低い発光部の発光光と加算する。２色の光が加算された光はレンズ群１４によりスクリーン１６に照射され、そのスクリーン１６上での明るさが光度計（色温度計）又は光測定器１５により測定される。この測定の結果はＣＰＵ１０にフィードバックされる。従って、ＣＰＵ１０はその時点で発光させている二色の発光部の内の先に発光させている発光部の発光強度はステップＳ１１で設定した状態のままとし、後から発光させた発光部が発光する光を加算した光が所定の色温度になるまで（ステップＳ１３でＮＯ）、後から発光させた発光部用の電流制御回路を制御して徐々に印加電流値を上げる。
【００４４】
たとえば、輝度が最も低い発光部が緑色発光部２Ｇであるとし、この緑色発光部２Ｇの発光光に青色発光部２Ｂの発光光を加算すると加算光の色はシアンになる。従って、輝度又は緑色の波長の強さと青色の波長の強さとの加算値を光度計又は光測定器１５で測定した値が予め決められた値になるように（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０が緑色発光部電流制御回路３Ｇを制御して緑色発光部２Ｇに印加される電流値を調整する。この場合の予め決められた値は、発光部を構成するＬＥＤの特性から算出された値を参考にしてもよく、予め標準の白色光と比較して同色となるように調整した白色光から赤色発光部２Ｒの電流を遮断した場合の光度計（色温度計）又は光測定器１５の値としてもよい。
【００４５】
次に、ＣＰＵ１０は残りの一色の発光部（赤色発光部２Ｒ）への印加電流を赤色発光部電流制御回路３Ｒを制御して徐々に上げる（ステップＳ１４）。この場合は、既に発光している緑色発光部２Ｇ及び青色発光部２Ｂに関してはＣＰＵ１０は印加電流値は変化させない。従って、緑色発光部２Ｇ及び青色発光部２Ｂが発光している２色の光に赤色発光部２Ｒが発光している赤色光を加算した光がレンズ群１４によりスクリーン１６に照射される。スクリーン１６上に照射された光は光度計（色温度計）又は光測定器１５により測定されて測定結果がＣＰＵ１０にフィードバックされる。従って、前述した場合と同様に光度計又は光測定器１５による測定結果が白色光の色温度になるまで（ステップＳ１５でＮＯ）、ＣＰＵ１０が赤色発光部電流制御回路３Ｒを制御する。なお、上述のステップＳ１４の処理ではどうしても白色光が得られない場合は、前述したステップＳ１２及びＳ１４の処理を反復してもよい。
【００４６】
以上のようにして白色光、即ちホワイトバランスの調整が完了すると（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０はその時点の温度センサ１３の測定値である周囲温度及び各色の発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂに印加されている電流値を読み込み（ステップＳ１６）、これらのデータをＥＥＰＲＯＭ１１に初期設定データ（初期設定温度、初期設定電流値）として書き込んで記憶させる（ステップＳ１７）。以上で初期設定が終了する。この後、プロジェクタ装置１は光度計又は光測定器１５を外され、また初期設定用のコンピュータプログラムを外部の記憶手段から読み込んでいた場合にはその記憶手段との接続も外されて出荷される。
【００４７】
なお、本発明に係る照明装置に実装されているＬＥＤの製造者名をデータとしてＥＥＰＲＯＭ１１に書き込んでおくことにより、初期設定した所定の発色光（本実施の形態では白色）を維持するための後述する処理の際の精度向上に役立てることが可能になる。
【００４８】
次に、ユーザがプロジェクタ装置１を実使用する際に、その使用環境（周囲温度）が初期設定時の環境（温度）と異なる場合に、発光色（本実施の形態では白色）を初期設定時の状態に維持するための処理について、その処理手順を示す図３のフローチャート及び図４に示す温度センサ１３の検出温度とファン電圧制御回路８によるファン装置９への給電電圧との関係を示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、図４（ａ）は温度センサ１３の検出温度を、図４（ｂ）はファン電圧制御回路８がファン装置９のモータに給電する電圧（ファン電圧）をそれぞれ時間経過に沿って示している。
【００４９】
ユーザがプロジェクタ装置１の電源をオンにしてプロジェクタ装置１を起動すると、照明装置の光源である各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを構成するＬＥＤの全てが発光して白色光を発光する（ステップＳ２１でＹＥＳ）。なおこのタイミングは図４（ａ）の「ＬＥＤオン」のタイミングである。
【００５０】
ところで、ハロゲンランプほどではないにしても、ＬＥＤも発光状態を継続していると時間経過に伴なってＬＥＤの接合部温度（本実施の形態では周囲温度とみなす）が徐々に上昇する。この状態は図４（ａ）の「ＬＥＤオン」の時点からの温度上昇として示されている。本発明に係る照明装置ではこのような温度上昇は温度センサ１３によって検出されており（ステップＳ２２）、その検出結果のデータ（以下、検出温度という）はＣＰＵ１０へ出力されている。ＣＰＵ１０は温度センサ１３から出力されている検出温度を定期的に読み込み、その結果を初期設定温度、即ち図２のフローチャートに示す初期設定時にＥＥＰＲＯＭ１１に記憶された周囲温度と比較する（ステップＳ２３）。
【００５１】
ステップＳ２３での比較の結果、温度センサ１３が検出した検出温度と初期設定温度との温度差が所定温度差以上である場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は温度差に応じて各発光部の発光強度を変更する制御を行なう。具体的には、ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１２に予め格納されている各色の発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂを構成する各色の光を発光するＬＥＤの接合部温度別の印加電流値と明るさとの関係を示すデータを参照し、最も輝度が低い発光部２Ｇ（又は２Ｒ，２Ｂ）の明るさをその時点の検出温度において初期設定時の明るさと同一にするために必要な補正（電流）値を求める（ステップＳ２５）。即ち、補正値とは、初期設定時に設定された基準値と、その時点の検出温度において必要な電流値との差である。
【００５２】
次にＣＰＵ１１は、他の発光部２Ｒ及び２Ｂ（又は２Ｇ及び２Ｂ，２Ｒ及び２Ｇ）に必要な電流値を求める（ステップＳ２６）。具体的には、基準値と上述のようにして求めた補正値との比率に基づいて、初期設定時の他の発光部２Ｒ及び２Ｂ（又は２Ｇ及び２Ｂ，２Ｒ及び２Ｇ）のＬＥＤの電流値を補正する。このようにして補正された各発光部２Ｒ，２Ｇ，２ＢのＬＥＤの電流値が各発光部電流制御回路３Ｒ，３Ｇ，３Ｂから各発光部２Ｒ，２Ｇ，２ＢのＬＥＤへ印加されるようにＣＰＵ１０が制御することにより（ステップＳ２７）、初期設定時と完全にではないにしてもほぼ同一の白色光が得られる。
【００５３】
なお、上述したように最も輝度が低い発光部２Ｇ（又は２Ｒ，２Ｂ）への印加電流値を上げる必要がある、換言すれば初期設定時の基準値を上げる必要があるので、図２のフローチャートに示した初期設定時においては、最も輝度が低い発光部２Ｇ（又は２Ｒ，２Ｂ）の電流値（基準値）を最大値に設定せずにそれよりもやや低い目の若干の余裕をみた値に設定する必要がある。
【００５４】
更に、ＲＯＭ１２に予め記憶させておくＬＥＤの特性（周囲温度別の印加電流値と発光輝度との関係）のデータは一般的なデータではなく、ＬＥＤの製造者（メーカ）別に実際に測定されたデータを記憶しておくことにより、上述した実使用時の周囲温度の変化に対する補正がより正確に行なえる。
【００５５】
ところで、周囲温度（温度センサ１３の検出温度）に応じた各色の発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの発光輝度の補正は上述のようにして行なわれるが、可能な限り温度上昇しないようにすれば上述のような補正を行なわずに済むか、補正を行なわざるを得ないとしても大幅な補正は行なわずに済むことになる。従って、本実施の形態では上述した各色の発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの発光輝度の補正を行なうと共に冷却も行なっている。以下、具体的に説明する。
【００５６】
前述したステップＳ２４での判断結果がＮＯであった場合又はステップＳ２７の処理が終了した後、ＣＰＵ１０は温度センサ１３が検出した検出温度と所定温度幅とを比較する（ステップＳ２８）。ここで、所定温度幅とは具体的には図４（ａ）に示す上限値と下限値との間の温度幅のことである。なお、これらの所定の温度幅の上限値及び下限値は予めＲＯＭ１２又はＥＥＰＲＯＭ１１に記憶されている。
【００５７】
次にＣＰＵ１０はファン装置９のファンが回転中であるか否か、換言すれば冷却中でるか否かを判断する（ステップＳ２９）。冷却中ではない場合（ステップＳ２９でＮＯ）、ＣＰＵ１０は検出温度が所定温度幅以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０）。検出温度が所定温度幅以上でない場合（ステップＳ３０でＮＯ）、ＣＰＵ１０は処理をステップＳ２２へ戻す。従って、冷却中ではなくしかも検出温度が所定温度幅以上でない場合は、ＣＰＵ１０は冷却は行なわずに所定時間間隔で、即ち定期的に温度センサ１３の検出値を読み込み、上述同様の処理を反復する。検出温度が所定温度幅以上である場合（ステップＳ３０でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は検出温度に応じた回転数でファン装置９のファンが回転するようにファン電圧制御回路８を制御する（ステップＳ３１）。従って、冷却中ではない状態で検出温度が所定温度幅以上である場合は、冷却が開始される。このタイミングは図４（ｂ）に「ファン回転開始」として示されている。この後、ＣＰＵ１０はステップＳ２２へ処理を戻す。
【００５８】
一方、既にファン装置９のファンが回転中である場合、換言すれば冷却中である場合、（ステップＳ２９でＹＥＳ）、検出温度が所定温度幅以下でなければ（ステップＳ３２でＮＯ）ＣＰＵ１０はステップＳ３１へ処理を進めて検出温度に応じた回転数でファン装置９のファンが回転するようにファン電圧制御回路８を制御する。従って、冷却中である状態で検出温度が所定温度幅以下でない場合は、冷却が継続される。
【００５９】
この後、ＣＰＵ１０はステップＳ２２へ処理を戻すので、次に温度センサ１３から検出温度を読み込んだ時点で検出温度が更に上昇している場合は、ＣＰＵ１０はその上昇した検出温度に対応させてより高速でファン装置９のファンが回転するようにファン電圧制御回路８を制御する。従って、検出温度に応じて、即ち検出温度が高ければ高いほど、ファン装置９のファンは高速回転し、冷却効果もより大になる。この状態は図４（ａ）に示されている検出温度の上昇に伴なって図４（ｂ）に示されているファン電圧が高くなり、図４（ａ）に示されている検出温度の低下に伴なって図４（ｂ）に示されているファン電圧が低くなることにより示されている。
【００６０】
このようにして冷却が進むと、ステップＳ３２において検出温度が所定温度幅を下回るようになるので（ステップＳ３２でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０はファン装置９のファンの回転を停止させるようにファン電圧制御回路８を制御する（ステップＳ３３）。このタイミングは図４（ｂ）に「ファン停止」として示されている。
【００６１】
以上のように、周囲温度の上昇及び下降に応じてファン装置９のファンは回転及び停止を反復するので、一旦冷却が開始された後は周囲温度はある一定の範囲内に維持され、その範囲内で各発光部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの発光輝度が制御されることにより、本発明に係る照明装置の発光色は初期設定時と実質的に同一の白色を維持することができる。
【００６２】
なお、上述の実施の形態では本発明に係る照明装置をプロジェクタ装置１の照明装置として組み込んで白色光を得る場合について説明したが、白色光以外にも本発明の照明装置を適用することも勿論可能である。たとえば、ナトリウム灯は５８９ｎｍの単一光を発光するので、霧、煙に対する透過性がよいことからトンネル内の照明、自動車のフォグランプ等に使用されている。従って、赤色光を発光する発光部と緑色光を発光する発光部とを組み合わせた場合の黄色の発光色を可能な限り５８９ｎｍを最も強い分光として初期設定値を定めることにより、本発明に係る照明装置をナトリウム灯に代えて使用することが可能である。この場合にも、初期設定した波長を周囲温度の変化には拘わらずに維持させることが可能になる。勿論、他の種々の発光色に関しても本発明に係る照明装置を同様に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る照明装置をプロジェクタ装置に組み込んだ場合の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る照明装置の初期設定のための処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る照明装置の実使用時に発光色を初期設定時の状態に維持するための処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る照明装置の温度センサの検出温度とファン電圧制御回路によるファン装置への給電電圧との関係を示すタイミングチャートである。
【図５】ＬＥＤの使用環境による特性の一般的な変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１ 照明装置
２Ｒ，２Ｇ，２Ｂ 赤色，緑色，青色発光部
３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ 発光部電流制御回路
８ ファンの電圧制御
９ ファン
１３ 温度センサ
１４ レンズ群
１０ ＣＰＵ
１１ ＥＥＰＲＯＭ
１２ ＲＯＭ
１６ スクリーン
１５ 光度計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが異なる色の光を発光する複数の半導体発光素子を光源として所定の発光色を得る照明装置において、
前記所定の発光色が得られるように設定された設定項目のデータを記憶した記憶手段と、
該記憶手段が記憶している設定項目のデータに従って前記所定の発光色が得られるように、前記設定項目を調整する調整手段と
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記設定項目は、周囲温度に対する前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記所定の発光色が得られた際の周囲温度及び前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を初期値として記憶しており、
前記調整手段は、実使用時の周囲温度に応じて前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を変更するようにしてあること
を特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記調整手段は、
前記複数の半導体発光素子の周囲温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段が検出した温度と前記記憶手段に記憶されている周囲温度とを比較する比較手段と、
該比較手段による比較結果に応じて前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を変更する変更手段と
を備えることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記調整手段は、前記複数の半導体発光素子の周囲温度を低下させる冷却手段を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記複数の半導体発光素子それぞれは、発光波長が異なるＬＥＤであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項１】
それぞれが異なる色の光を発光する複数の半導体発光素子を光源として所定の発光色を得る照明装置において、
前記所定の発光色が得られるように設定された設定項目のデータを記憶した記憶手段と、
該記憶手段が記憶している設定項目のデータに従って前記所定の発光色が得られるように、前記設定項目を調整する調整手段と
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記設定項目は、周囲温度に対する前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記所定の発光色が得られた際の周囲温度及び前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を初期値として記憶しており、
前記調整手段は、実使用時の周囲温度に応じて前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を変更するようにしてあること
を特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記調整手段は、
前記複数の半導体発光素子の周囲温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段が検出した温度と前記記憶手段に記憶されている周囲温度とを比較する比較手段と、
該比較手段による比較結果に応じて前記複数の半導体発光素子それぞれへの給電に関する値を変更する変更手段と
を備えることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記調整手段は、前記複数の半導体発光素子の周囲温度を低下させる冷却手段を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記複数の半導体発光素子それぞれは、発光波長が異なるＬＥＤであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−８７８１６（Ｐ２００７−８７８１６Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７６３３５（Ｐ２００５−２７６３３５）
【出願日】平成１７年９月２２日（２００５．９．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２２日（２００５．９．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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