特開 2024-7925 フルカラーＬＥＤのＨＳＶ色空間に基づく調光制御

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024007925

(43)【公開日】2024-01-19

(54)【発明の名称】フルカラーＬＥＤのＨＳＶ色空間に基づく調光制御

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/20 20200101AFI20240112BHJP

   H05B 45/10 20200101ALI20240112BHJP

   H05B 47/105 20200101ALI20240112BHJP

   H05B 47/165 20200101ALI20240112BHJP

   H05B 47/155 20200101ALI20240112BHJP

   H05B 45/59 20220101ALI20240112BHJP

【ＦＩ】

H05B45/20

H05B45/10

H05B47/105

H05B47/165

H05B47/155

H05B45/59

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022109349

(22)【出願日】2022-07-06

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-11-17

(71)【出願人】

【識別番号】710000778

【氏名又は名称】小林 隆利

(72)【発明者】

【氏名】小林 隆利

【テーマコード（参考）】

3K273

【Ｆターム（参考）】

3K273AA09

3K273AA10

3K273BA07

3K273BA12

3K273CA02

3K273CA09

3K273FA03

3K273FA04

3K273FA14

3K273FA30

3K273FA36

3K273FA40

3K273FA41

3K273GA25

(57)【要約】

【課題】 フルカラーＬＥＤでＨＳＶ色空間に基づく調光制御を行い使用上問題となる点の改善を行う。
【解決手段】 複数の単色ＬＥＤで構成するフルカラーＬＥＤの調光において、拡散制御を用いることで、２色の単色ＬＥＤを排他点灯する色相制御と、すべての単色ＬＥＤを排他点灯する彩度制御、およびすべての単色ＬＥＤを消灯する明度制御を合成して、フルカラーの発光色を点灯する。それにより人間の感覚に近いＨＳＶ色空間に基づく調光制御で、発光色を多彩化すると同時に管理を容易にする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フルカラーの色を発光させる構造を持ったＬＥＤ群の調光において、特定の色相を発光するために必要な２色の単色ＬＥＤを排他的に点灯させる時系列配列に、彩度を制御するためにすべての単色ＬＥＤを排他的に点灯させ白色にする時系列配列を色相を維持するように合成し、さらにその合成後の時系列配列に明度を制御するために単色ＬＥＤをすべて消灯する時系列配列を色相と彩度を維持するように合成し、その結果の時系列配列を繰り返し参照してフルカラーの色を発光する調光制御方式。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は複数色の単体ＬＥＤで構成されるフルカラーＬＥＤの調光制御に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の照明では、フルカラーで色を出力するとき、ＲＧＢ色空間に基づく加法混色により実施している。色の表現方法では、人間の色感覚を主眼にしたＨＳＶ色空間があり、色相(Hue)、彩度(Saturation)、明度(Value)の各要素を持つ。特許文献１に記載している方式は拡散制御である。特許文献２に記載している方式はＨＬＳ色空間に基づいた調光制御である。本願で単色ＬＥＤと呼ぶものは、フルカラーの色を発光させる構造を持ったＬＥＤ群を構成する単色のＬＥＤとする。フリッカー現象とは調光により発光色にちらつきが発生する現象のことで、一般的に好ましい状況ではない。オストワルト表色系は純色に白と黒を回転混合する割合ですべての色を表し、混色系としては例外的にＣＨＭ（Color Harmony Manual）と呼ばれる色票を持つ。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４７４０３７７号

【0004】

【特許文献2】特許第５２８５１３７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＨＬＳ色空間に基づいた調光の明度拡散制御では、白色と全消灯を双極とした制御をしているので、それぞれを個別に調整できず、発光色に制限が発生する。

【0006】

ＨＬＳ色空間に基づいた調光の明度拡散制御では、彩度と明度両方の制御を行っていることにより、明度調整の機能が最適化できずフリッカー現象が発生する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

色の表現方法をＨＬＳ色空間からＨＳＶ色空間に変更することにより、白色を合成する彩度制御と全消灯を合成する明度制御を分離した方式にする。

【0008】

明度制御を色相制御と彩度制御を合成した後に実施し、フリッカー現象が発生しないように制御周期を短くする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の請求項１により、フルカラーＬＥＤの調光がＨＳＶ色空間に基づく色相・彩度・明度の各要素により調整できる。また、この明示的な各要素の組み合わせは人間の感覚に近く、発光色を多彩化すると同時に管理を容易にする。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の全体構成を示す構成図

【図2】色相制御部１の説明図

【図3】彩度制御部２の説明図

【図4】中間色制御部３の説明図

【図5】明度制御部４の説明図

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１で本方式の全体構造を示す。フルカラーＬＥＤを構成する単色ＬＥＤを駆動する回路を赤ＬＥＤ駆動回路部５、緑ＬＥＤ駆動回路部６、青ＬＥＤ駆動回路部７とし、マイクロチップ部８からの制御信号と接続する。また本願では、マイクロチップとはプログラム構造を定義でき、そのプログラム制御により外部に対しての制御信号を処理できるものを呼ぶ。

【0012】

マイクロチップ部８より出力される制御信号は、それぞれの単色ＬＥＤを点灯と消灯の２値で制御する。また本願ではフルカラーＬＥＤを構成するすべての単色ＬＥＤが消灯することを全消灯と呼ぶ。

【0013】

マイクロチップ部８のプログラムにより拡散制御で調光を行う。拡散制御とは特許文献１で記載している制御方式で、どの単色ＬＥＤを排他的に点灯するか、もしくは全消灯を、一定間隔で変更しながら調光する。このとき使用する時系列に並ぶ制御配列を拡散形式と呼ぶ。

【0014】

色相制御部１は目的とする色相を出力するために、必要となる２色の単色ＬＥＤの合成比率を考慮して拡散形式を作成する。拡散制御は二つ以上の単色ＬＥＤが同時点灯しないので、どのような色相を出力しても輝度の上昇がなく、色相調整機能を適正化する。例として、Ｒの点灯時間ＴiＲとＢの点灯時間ＴiＢを同比率にして、赤と青が５０％ずつ配合された拡散形式を作成する。この色相制御部１による拡散形式を図２に示す。図で示すＲＧＢはそれぞれ赤ＬＥＤ、緑ＬＥＤ、青ＬＥＤの点灯を表し、一文字単位で一定の時間間隔とする。

【0015】

彩度制御部２は白色を出力するために必要となるすべての単色ＬＥＤを同比率で合成した拡散形式を作成する。拡散制御は複数の単色ＬＥＤを回転混色する白色でも輝度の上昇がなく、彩度調整機能を適正化する。例として周期をＴｉＷとした拡散形式を作成する。この彩度制御部２による拡散形式を図３に示す。

【0016】

中間色制御部３は色相制御部１と彩度制御部２で決定された拡散形式を、目的とする彩度になるように合成した拡散形式を作成する。例として色相制御部１からＴｉＨと彩度制御部２からＴｉＳの時間を同比率で採用し、赤と青を同比率で点灯した色相の彩度を５０％下げた拡散形式を作成する。この中間色制御部３による拡散形式を図４に示す。

【0017】

明度制御部４は色相制御部１で決めた色相と中間制御部３で決めた彩度を維持しながら、中間色制御部３で作成された拡散形式に、目的とする明度になるように全消灯を合成した拡散形式を作成する。合成する制御周期を短くすることで、フリッカー現象をなくし、同時に輝度を下がりにくくすることで発光色が暗い色ではなく濃い色と感じることができ、明度調整機能を適性化する。例として中間制御部３からＴｉＭの時間単位で分割採用し、全消灯の時間ＴｉＶを同比率で入れることで、赤と青を同比率で点灯した色相の彩度を５０％下げ、さらに５０％明度を下げた拡散形式を作成する。この明度制御部４による拡散形式を図５に示す。図で示すＸは全消灯を表す。

【0018】

明度制御部４で作成した拡散形式を繰り返し参照した制御信号をマイクロチップ部８から出力し、赤ＬＥＤ駆動回路部５、緑ＬＥＤ駆動回路部６、青ＬＥＤ駆動回路部７によりフルカラーの発光色を点灯する。

【0019】

発光色の管理において、本方式は純色とする色相に対して彩度調整としての白や明度調整としての黒を回転混合するという観点から、オストワルト表色系と同等に扱うことができる。このことは定量的な数値の組み合わせにより発光色が決まり、その発光色を伝達・共有するために有益である。実際の発光色は単色ＬＥＤの波長に影響され、単色ＬＥＤの光度差による影響は少ない。また本方式は肉眼の時間残像を一般的な調光方式より長く設定しているので、色の要素を多く反映することで発光色の階調性が高い。さらに点灯変化を一定の時間間隔で繰り返し実施するため、単色ＬＥＤの稼働電流が大きくなった時に、過度特性に伴う意図しない発光色の変化が起こりにくい。

【符号の説明】

【0020】

１．．．色相制御、２．．．彩度制御、３．．．中間色制御、４．．．明度制御、５．．．．赤ＬＥＤ駆動回路、６．．．緑ＬＥＤ駆動回路、７．．．青ＬＥＤ駆動回路、８．．．マイクロチップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2022-07-09

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0019】

発光色の管理において、本方式は純色とする色相に対して彩度調整としての白や明度調整としての黒を回転混色するという観点から、オストワルト表色系と同等に扱うことができる。このことは定量的な数値の組み合わせにより発光色が決まり、その発光色を伝達・共有するために有益である。実際の発光色は単色ＬＥＤの波長に影響され、単色ＬＥＤの光度差による影響は少ない。また本方式は肉眼の時間残像を一般的な調光方式より長く設定しているので、色の要素を多く反映することで発光色の階調性が高い。さらに点灯変化を一定の時間間隔で繰り返し実施するため、単色ＬＥＤの稼働電流が大きくなった時に、過度特性に伴う意図しない発光色の変化が起こりにくい。

【手続補正書】

【提出日】2022-07-10

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0002】

従来の照明では、フルカラーで色を出力するとき、ＲＧＢ色空間に基づく加法混色により実施している。色の表現方法では、人間の色感覚を主眼にしたＨＳＶ色空間があり、色相(Hue)、彩度(Saturation)、明度(Value)の各要素を持つ。特許文献１に記載している方式は拡散制御である。特許文献２に記載している方式はＨＬＳ色空間に基づいた調光制御である。本願で単色ＬＥＤと呼ぶものは、フルカラーの色を発光させる構造を持ったＬＥＤ群を構成する単色のＬＥＤとする。フリッカー現象とは調光により発光色にちらつきが発生する現象のことで、一般的に好ましい状況ではない。オストワルト表色系は純色に白と黒を回転混色する割合ですべての色を表し、混色系としては例外的にＣＨＭ（Color Harmony Manual）と呼ばれる色票を持つ。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

フルカラーの色を発光させる構造を持ったＬＥＤ群の調光において、特定の色相を発光するために必要な２色の単色ＬＥＤを合成比率を考慮して排他的に点灯させる時系列配列に、彩度を制御するためにすべての単色ＬＥＤを排他的に点灯させ白色にする時系列配列を色相を維持するように合成し、さらにその合成後の時系列配列に明度を制御するために単色ＬＥＤをすべて消灯する時系列配列を色相と彩度を維持するように合成し、その結果の時系列配列を繰り返し参照してフルカラーの色を発光する調光制御方式。

【手続補正書】

【提出日】2022-08-19

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0017】

明度制御部４は色相制御部１で決めた色相と中間制御部３で決めた彩度を維持しながら、中間色制御部３で作成された拡散形式に、目的とする明度になるように全消灯を合成した拡散形式を作成する。合成する制御周期を短くすることで、フリッカー現象をなくし、同時に見た目の明るさを下がりにくくすることで発光色が暗い色ではなく濃い色と感じることができ、明度調整機能を適性化する。例として中間制御部３からＴｉＭの時間単位で分割採用し、全消灯の時間ＴｉＶを同比率で入れることで、赤と青を同比率で点灯した色相の彩度を５０％下げ、さらに５０％明度を下げた拡散形式を作成する。この明度制御部４による拡散形式を図５に示す。図で示すＸは全消灯を表す。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

フルカラーの色を発光させる構造を持ったＬＥＤ群の調光において、特定の色相を発光するために必要な２色の単色ＬＥＤを合成比率を考慮して排他的に点灯させる時系列配列に、彩度を制御するためにすべての単色ＬＥＤを排他的に点灯させ白色にする時系列配列を色相を維持するように合成し、さらにその合成後の時系列配列に明度を制御するために単色ＬＥＤをすべて消灯する時系列配列を色相と彩度を維持するように合成し、その結果の時系列配列を繰り返し参照してフルカラーの色を発光する調光制御方法。