特表2023-507239照明システムにおける適応的な電力駆動のためのシステム及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-21
(54)【発明の名称】照明システムにおける適応的な電力駆動のためのシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
H05B 45/34 20200101AFI20230214BHJP
H05B 45/345 20200101ALI20230214BHJP
H05B 45/48 20200101ALI20230214BHJP
H05B 45/46 20200101ALI20230214BHJP
H05B 47/14 20200101ALI20230214BHJP
【ＦＩ】
H05B45/34
H05B45/345
H05B45/48
H05B45/46
H05B47/14
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022552170
(86)(22)【出願日】2021-02-26
(85)【翻訳文提出日】2022-08-29
(86)【国際出願番号】 US2021020036
(87)【国際公開番号】W WO2021174090
(87)【国際公開日】2021-09-02
(31)【優先権主張番号】16/803,650
(32)【優先日】2020-02-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519047200
【氏名又は名称】ゼブラ テクノロジーズ コーポレイション
【氏名又は名称原語表記】Ｚｅｂｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【住所又は居所原語表記】３ Ｏｖｅｒｌｏｏｋ Ｐｏｉｎｔ， Ｌｉｎｃｏｌｎｓｈｉｒｅ， Ｉｌｌｉｎｏｉｓ ６００６９， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100098475
【弁理士】
【氏名又は名称】倉澤 伊知郎
(74)【代理人】
【識別番号】100130937
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100144451
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 博子
(74)【代理人】
【識別番号】100107537
【弁理士】
【氏名又は名称】磯貝 克臣
(72)【発明者】
【氏名】スロウィク ジョセフ エス
(72)【発明者】
【氏名】クリツペラ クリストファー ピー
【テーマコード（参考）】
3K273
【Ｆターム（参考）】
3K273AA08
3K273BA24
3K273BA32
3K273CA02
3K273DA08
3K273EA07
3K273EA17
3K273EA24
3K273EA25
3K273EA35
3K273EA36
3K273FA06
3K273FA07
3K273FA12
3K273FA13
3K273FA14
3K273FA28
3K273FA29
3K273FA41
3K273GA14
3K273GA18
3K273GA22
3K273GA27
3K273GA28
3K273GA29
3K273HA13
(57)【要約】
照明システムにおける適応的な電力駆動のためのシステム及び方法が、本明細書に開示される。例示的な方法は、（１）１または複数のプロセッサによって、メモリ内のデータを分析して、１または複数のＬＥＤの構成を決定する工程と、（２）１または複数のプロセッサによって、１または複数の照明サイクルの間に前記１または複数のＬＥＤを作動させるための照明制御指令を取得する工程と、（３）１または複数のプロセッサによって、前記照明制御指令に従って、照明ユニットの１または複数のスイッチを制御する工程と、（４）１または複数のプロセッサによって、前記照明制御指令に従って、前記１または複数のＬＥＤを作動させるための電流要求を決定する工程と、（５）１または複数のプロセッサによって、ＬＥＤドライバの電流制御設定値を前記電流要求に設定する工程と、を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
撮像アセンブリ用の照明システムの電力駆動装置であって、１または複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、当該ＬＥＤを示すデータを記憶するメモリと、を含む照明ユニットを受容するように適合された照明ポートと、
ＬＥＤドライバと、
前記照明ポート及び前記ＬＥＤドライバに動作可能に接続された少なくとも１つのプロセッサと、
を備え、
前記ＬＥＤドライバは、
前記照明ポートに動作可能に接続された電流出力ポートと、
電圧入力に動作可能に接続された電圧入力ポートと、
電流制御設定値を受信するように構成された入力ポートと、
を有しており、
前記ＬＥＤドライバは、前記電流出力ポートで供給される電流が前記電流制御設定値となるように、前記電圧入力ポートにおける電圧を前記電流出力ポートにおける出力電圧に昇圧するように構成されており、
前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記メモリ内の前記データを分析して、前記１または複数のＬＥＤの構成を決定し、
１または複数の照明サイクルの間に前記１または複数のＬＥＤを作動させるための照明制御指令を取得し、
前記照明制御指令に従って、前記照明ユニットの１または複数のスイッチを制御し、
前記照明制御指令に従って、前記１または複数のＬＥＤを作動させるための電流要求を決定し、
前記ＬＥＤドライバの前記電流制御設定値を前記電流要求に設定する
ように構成されている
ことを特徴とする電力駆動装置。
【請求項2】
前記照明ユニットは、２以上のＬＥＤバンクを含み、前記少なくとも１つのプロセッサは、更に、前記１または複数のスイッチを制御するために、１つのＬＥＤバンクへの電流の流れを防止するスイッチを制御するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電力駆動装置。
【請求項3】
前記照明ユニットは、複数のＬＥＤ群のストリングを含み、前記ＬＥＤ群は、１または複数のＬＥＤを含み、
前記少なくとも１つのプロセッサは、更に、前記１または複数のスイッチを制御するために、１または複数のＬＥＤを含む１つのＬＥＤ群への電流の流れをバイパスするスイッチを制御するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電力駆動装置。
【請求項4】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記１または複数のスイッチを制御するために、前記１または複数のスイッチのそれぞれのセットに動作可能に接続された１または複数の汎用入力／出力（ＧＰＩＯ）ポートを有することを特徴とする請求項１に記載の電力駆動装置。
【請求項5】
前記１または複数のスイッチは、トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の電力駆動装置。
【請求項6】
前記照明ユニットの前記メモリに記憶されたデータは、カテゴリー電圧、カテゴリー電流、カテゴリー温度、ＬＥＤの数、ＬＥＤの色、ＬＥＤの位置、ＬＥＤ群のアレンジメント、または、ＬＥＤビニング、のうちの１または複数を含むことを特徴とする請求項１に記載の電力駆動装置。
【請求項7】
前記１または複数のＬＥＤに並列に接続されたアクティブ放電回路を更に備え、
前記アクティブ放電回路は、前記照明ポートにおける前記電圧を放電するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電力駆動装置。
【請求項8】
前記アクティブ放電回路は、前記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続された入力ポートを有し、前記少なくとも１つのプロセッサは、前記アクティブ放電回路がアクティブである時を制御する
ことを特徴とする請求項７に記載の電力駆動装置。
【請求項9】
前記少なくとも１つのプロセッサは、更に、前記照明制御指令を分析して、後続の照明パルスが現在の照明パルスよりも小さい順方向電圧を要求することを判定し、
現在の照明パルスを実行した後で、前記アクティブ放電回路の前記入力ポートに信号を送信することによって、前記アクティブ放電回路をアクティブ化する
ように構成されている
ことを特徴とする請求項８に記載の電力駆動装置。
【請求項10】
前記電圧入力は、コンデンサによって供給される電圧であることを特徴とする請求項１に記載の電力駆動装置。
【請求項11】
前記コンデンサを充電するために用いられる電圧を最小化するように構成された電圧制御器を更に備えたことを特徴とする請求項１０に記載の電力駆動装置。
【請求項12】
前記少なくとも１つのプロセッサは、オペレータが前記照明制御指令を設計することを可能にする照明設計アプリケーションを実行するオペレータ装置に動作可能に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電力駆動装置。
【請求項13】
前記少なくとも１つのプロセッサは、更に、前記照明設計アプリケーションによる表示のために、前記照明設計アプリケーションに前記１または複数のＬＥＤの前記構成を提供する
ように構成されている
ことを特徴とする請求項１２に記載の電力駆動装置。
【請求項14】
前記少なくとも１つのプロセッサは、更に、前記照明ユニットの前記メモリから、前記照明ユニットの最大電流定格を取得し、
前記照明設計アプリケーションに前記最大電流定格を提供する
ように構成されている
ことを特徴とする請求項１２に記載の電力駆動装置。
【請求項15】
前記照明制御指令を取得するために、前記少なくとも１つのプロセッサは、更に、前記照明設計アプリケーションから、前記照明制御指令を受信する
ように構成されている
ことを特徴とする請求項１２に記載の電力駆動装置。
【請求項16】
前記少なくとも１つのプロセッサは、更に、前記照明ユニットの前記メモリから、前記照明ユニットの最大電流定格を取得し、
前記電流要求が前記最大電流定格を超えることを判定し、
前記電流制御設定値を前記最大電流定格に設定し、
前記電流要求と前記最大電流定格との間の差に基づいて、前記照明サイクルのパルス持続時間を増大させる
ように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電力駆動装置。
【請求項17】
撮像アセンブリ用の照明システムの適応電力駆動の方法であって、前記照明システムは、
１または複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、当該ＬＥＤを示すデータを記憶するメモリと、を含む照明ユニットを受容するように適合された照明ポートと、
ＬＥＤドライバであって、当該ＬＥＤドライバによって供給される電流が電流制御設定値となるように、入力電圧を出力電圧レベルに昇圧するように構成されたＬＥＤドライバと、
を含み、
当該方法は、
１または複数のプロセッサによって、前記メモリ内の前記データを分析して、前記１または複数のＬＥＤの構成を決定する工程と、
前記１または複数のプロセッサによって、１または複数の照明サイクルの間に前記１または複数のＬＥＤを作動させるための照明制御指令を取得する工程と、
前記１または複数のプロセッサによって、前記照明制御指令に従って、前記照明ユニットの１または複数のスイッチを制御する工程と、
前記１または複数のプロセッサによって、前記照明制御指令に従って、前記１または複数のＬＥＤを作動させるための電流要求を決定する工程と、
前記１または複数のプロセッサによって、前記ＬＥＤドライバの前記電流制御設定値を前記電流要求に設定する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項18】
前記照明ユニットは、２以上のＬＥＤバンクを含み、前記１または複数のスイッチを制御する前記工程は、前記１または複数のプロセッサによって、１つのＬＥＤバンクへの電流の流れを防止するスイッチを制御する工程を含む
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記照明ユニットは、複数のＬＥＤ群のストリングを含み、前記ＬＥＤ群は、１または複数のＬＥＤを含み、
前記１または複数のスイッチを制御する前記工程は、前記１または複数のプロセッサによって、１または複数のＬＥＤを含む１つのＬＥＤ群への電流の流れをバイパスするスイッチを制御する工程を含む
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項20】
前記１または複数のスイッチを制御する前記工程は、前記１または複数のプロセッサによって、前記１または複数のスイッチのそれぞれのセットに動作可能に接続された１または複数の汎用入力／出力（ＧＰＩＯ）ポートを介して制御信号を送信する工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項21】
前記１または複数のプロセッサによって、前記照明制御指令を分析して、後続の照明パルスが現在の照明パルスよりも小さい順方向電圧を要求することを判定する工程と、現在の照明パルスを実行した後で、前記照明ポートにおける前記電圧を放電するように構成されたアクティブ放電回路をアクティブ化する工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項22】
前記１または複数のプロセッサによって、前記ＬＥＤドライバに電力を供給するコンデンサに接続された電圧制御器を制御して、前記コンデンサを充電するために用いられる電圧を最小化する工程を更に備えたことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項23】
前記１または複数のプロセッサによって、前記１または複数のＬＥＤの前記構成ないし最大電流定格の少なくとも一方を、オペレータ装置上で実行される照明設計アプリケーションに提供する工程を更に備えたことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項24】
前記照明制御指令を取得する前記工程は、オペレータ装置から前記照明制御指令を受信する工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項25】
前記１または複数のプロセッサによって、前記照明ユニットの最大電流定格を取得する工程と、前記１または複数のプロセッサによって、前記電流要求が前記最大電流定格を超えることを判定する工程と、
前記１または複数のプロセッサによって、前記電流制御設定値を前記最大電流定格に設定する工程と、
前記１または複数のプロセッサによって、前記電流要求と前記最大電流定格との間の差に基づいて、前記照明サイクルのパルス持続時間を増大させる工程と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
多くの照明システムは、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような照明要素に電力を供給するためのエネルギーを蓄積するために、コンデンサに依存している。しかし、コンデンサは、動作寿命が制限されている。照明システムの動作特性は、コンデンサの寿命の長さに影響を与える。従って、適応的なエネルギー蓄積のためのシステム及び方法を使用することによって照明システムのコンデンサの動作寿命を改善するというニーズがある。
【0002】
別の面では、伝統的な照明電力システムは、固定された（一定の）照明電圧を提供するように構成されている。この点について、照明システムがほとんどのシナリオ（計画、展開）で動作することを保証するために、伝統的な照明電力システムは、最悪の場合のシナリオに対して十分な電圧を提供するように構成されている。従って、照明システムがより少ない電力を要求する場合には、余剰な電圧が熱として放散される。従って、適応的な電力駆動のためのシステム及び方法を実装することによって、照明システムにおいて熱として放散される電力を低減するというニーズもある。
【発明の概要】
【0003】
一実施形態では、本発明は、撮像アセンブリ用の照明システムの電力駆動装置である。当該電力駆動装置は、（ｉ）１または複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、当該ＬＥＤを示すデータを記憶するメモリと、を含む照明ユニットを受容するように適合された照明ポートと、（ｉｉ）ＬＥＤドライバであって、（ａ）前記照明ポートに動作可能に接続された電流出力ポートと、（ｂ）電圧入力に動作可能に接続された電圧入力ポートと、（ｃ）電流制御設定値を受信するように構成された入力ポートと、を有するＬＥＤドライバと、（ｉｉｉ）前記照明ポート及び前記ＬＥＤドライバに動作可能に接続された少なくとも１つのプロセッサと、を備え、前記ＬＥＤドライバは、前記電流出力ポートで供給される電流が前記電流制御設定値となるように、前記電圧入力ポートにおける電圧を前記電流出力ポートにおける出力電圧に昇圧するように構成されており、前記少なくとも１つのプロセッサは、（１）前記メモリ内の前記データを分析して、前記１または複数のＬＥＤの構成を決定し、（２）１または複数の照明サイクルの間に前記１または複数のＬＥＤを作動させるための照明制御指令を取得し、（３）前記照明制御指令に従って、前記照明ユニットの１または複数のスイッチを制御し、（４）前記照明制御指令に従って、前記１または複数のＬＥＤを作動させるための電流要求を決定し、（５）前記ＬＥＤドライバの前記電流制御設定値を前記電流要求に設定する、ように構成されている。
【0004】
別の一実施形態では、本発明は、撮像アセンブリ用の照明システムの適応的な電力駆動の方法である。当該照明システムは、（ｉ）１または複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、当該ＬＥＤを示すデータを記憶するメモリと、を含む照明ユニットを受容するように適合された照明ポートと、（ｉｉ）ＬＥＤドライバであって、当該ＬＥＤドライバによって供給される電流が電流制御設定値となるように、入力電圧を出力電圧レベルに昇圧するように構成されたＬＥＤドライバと、を含む。当該方法は、（１）１または複数のプロセッサによって、前記メモリ内の前記データを分析して、前記１または複数のＬＥＤの構成を決定する工程と、（２）１または複数のプロセッサによって、１または複数の照明サイクルの間に前記１または複数のＬＥＤを作動させるための照明制御指令を取得する工程と、（３）１または複数のプロセッサによって、前記照明制御指令に従って、前記照明ユニットの１または複数のスイッチを制御する工程と、（４）１または複数のプロセッサによって、前記照明制御指令に従って、前記１または複数のＬＥＤを作動させるための電流要求を決定する工程と、（５）１または複数のプロセッサによって、前記ＬＥＤドライバの前記電流制御設定値を前記電流要求に設定する工程と、を備える。
【0005】
添付の図面は、以下の詳細な説明と共に、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を形成し、特許請求される発明を含む概念の実施形態を更に説明するのに役立ち、また、それら実施形態の様々な原理及び利点を説明するのに役立つ。添付図面において、同様の参照符号は、別個の図面を通して同一または機能的に類似の要素を指している。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
当業者は、図面内の要素は簡潔及び明瞭に示されていて、必ずしも一定縮尺で描かれていない、ということを理解するであろう。例えば、図面内の幾つかの要素の寸法は、本発明の実施形態の理解を改善することを助けるべく、他の要素と比較して誇張されている可能性がある。
【0013】
装置及び方法の構成要素は、適切な場合、図面内で従来の符号によって示されており、当該図面は、詳細に関する開示を不明瞭にしないように、本発明の実施形態を理解することに関連する特定の詳細のみを示しており、当該詳細に関する開示は、本明細書の記載の利益を受ける当業者にとって容易に明らかである。
【0014】
コンデンサは、当該コンデンサが実装される動作環境に基づく制限された動作寿命を有する。この点について、動作温度とコンデンサ電圧との両方が、コンデンサの寿命に影響を与える。すなわち、温度がより高くなって、コンデンサ電圧がより高くなると、コンデンサの寿命はより短くなる。本明細書に記載される技術の第１セットにおいては、コンデンサ電圧が、コンデンサが充電される電圧を最小化するように適応的に制御される。本明細書に記載される技術の第２セットにおいては、コンデンサ温度が、熱として放散される電力量を低減させることによって低下される。開示される技術の一方または両方を実装することによって、コンデンサの寿命が延長され、それによって照明システムの動作寿命が増大される。
【0015】
図１は、本明細書に開示された適応的なエネルギー蓄積技術を実装する例示的な照明システム１００を示している。図１では、照明ユニット用の電流供給経路が、より太い線で図示されており、制御接続線が、より細い線で図示されている。照明システム１００は、工業的な環境内に実装され得る。例えば、照明システム１００は、部品上に配置されたバーコードを検出するために、及び／または、部品上の欠陥を検出するために、アセンブリライン内に実施され得る。図示のように、照明システム１００の３つの主要な構成要素、すなわち、画像データを捕捉するように構成された撮像ユニット１４０と、画像データの捕捉を容易化するために照明光を提供する照明ユニット１３０と、照明ユニット１３０に電力を提供するように構成された電力駆動装置１１０と、が存在する。
【0016】
撮像ユニット１４０について説明を開始すると、撮像ユニット１４０は、カメラまたは広角カメラを含み得て、画像データを捕捉するための任意の既知の撮像素子を含み得る。例えば、撮像ユニット１４０は、レンズ系を通過する光の反射を検出するように構成されたイメージセンサ１４２のアレイを含み得る。幾つかの実施形態では、撮像ユニット１４０は、イメージセンサ１４２によって感知される前及び／または後に反射光をフィルタリングするように構成された１または複数のフィルタを含む。
【0017】
照明ユニット１３０に説明を転じると、照明ユニット１３０は、１または複数のＬＥＤ１３２と、メモリ１３４と、を含む。図示の実施形態では、照明ユニット１３０は、２つの群に分離されたＬＥＤ１３２（１３２ａ～１３２ｈ）の４つのバンクを含む。当該バンクの各々は、当該バンク内のそれぞれのＬＥＤ１３２に電流が流れることを制御可能に防止するために、それに関連付けられたスイッチを含み得る。例えば、バンク１に関連付けられたスイッチは、電流がＬＥＤ群１３２ａ、１３２ｂに流れることを阻止し得る。同様に、ＬＥＤ群の各々は、ＬＥＤバンク内に流れる電流をして、ＬＥＤ群（１３２ａ～１３２ｈ）を制御可能にバイパスさせる、ためのスイッチと関連付けられ得る。スイッチは、リレーのような物理的スイッチである必要はなく、代わりに、トランジスタを介して実装される電気的スイッチであってもよい、ということが理解されるべきである。
【0018】
照明ユニット１３０のメモリは、ＬＥＤ１３２に関する様々な情報を記憶するように構成され得る。例えば、メモリ１３４は、ＬＥＤ１３２のカテゴリ電圧、ＬＥＤ１３２のカテゴリ電流、ＬＥＤ１３２のカテゴリ温度、ＬＥＤ１３２の数、ＬＥＤ１３２のＬＥＤ色、ＬＥＤ１３２のＬＥＤビニング、ＬＥＤ群のアレンジメント（例えば、バンク及び群のナンバリングに関するＬＥＤ１３２の論理的位置決め）、物理的配置（例えば、照明ユニット１３０上のＬＥＤ１３２の物理的位置）、照明ユニット１３０のモデル番号、及び／または、照明ユニット１３０及び／またはＬＥＤ１３２に関する他の情報、を含む。
【0019】
図示の例では、照明ユニット１３０は、照明ポート１１９を介して電力駆動装置１１０に接続されている。図１は、異なる地点で生じるＬＥＤ１３２への電流供給とメモリ１３４への論理的接続とを図示しているが、幾つかの実施形態では、両方の接続が単一のコネクタ（例えば、パラレルポートコネクタ）内に含まれ得る。幾つかの実施形態では、照明ユニット１３０を形成する複数のバンクは、別個の照明基板であってもよい、ということが理解されるべきである。本実施形態の幾つかの実装形態では、照明ポート１１９は、各照明基板に関連付けられたコネクタを受容するように構成され得る。他の実装形態では、各照明基板は、照明基板を相互に積層及び／またはデイジーチェーンするための２つのコネクタを含む。これらの実装形態では、照明ポート１１９は、最も近い照明基板からコネクタを受容するように構成され得て、次いで、それが、次に最も近い照明基板からコネクタ受容する。
【0020】
電力駆動装置１１０に説明を転じると、電力駆動装置１１０は、照明システム１００の動作を適応的に制御するように構成されたプロセッサ１２０を含む。当該プロセッサ１２０は、マイクロプロセッサ及び／または他のタイプの論理回路であり得る。例えば、プロセッサ１２０は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であり得る。従って、プロセッサ１２０は、例えば、本明細書に付随する図面のフローチャートによって表され得るように、本明細書に記載された例示的な方法の動作を実装するための指令を実行可能であり得る。機械可読命令が、プロセッサ１２０のメモリ（例えば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ）内に記憶され得て、例えば、本開示のフローチャートによって表される動作及び／または照明ユニット１３０及び／または撮像ユニット１４０の動作、に対応する。
【0021】
例えば、プロセッサ１２０は、照明ユニット１３０のスイッチの動作を制御するように構成され得る。この点に関して、ＬＥＤバンクのスイッチの制御、及び、ＬＥＤ群のスイッチの制御は、プロセッサ１２０の汎用入力／出力（ＧＰＩＯ）ポートに接続されたそれぞれの制御ライン上に多重化され得る。従って、プロセッサ１２０は、それぞれのＧＰＩＯポートを介して制御指令を送信することによって、照明ユニット１３０の複数のスイッチに対する制御状態を設定することが可能である。
【0022】
例示的な電力駆動装置１１０は、また、電力入力ポート１１１の入力電圧を電圧出力ポート１１３に供給されるプログラム可能な出力電圧に昇圧（ブースト）するように構成された電圧制御器１１２を含む。幾つかの実施形態では、電圧制御器１１２は、ＤＣ－ＤＣ昇降圧電圧変換器である。従って、電圧制御器１１２は、１または複数の入力ポート１１４を含み、当該入力ポート１１４を介して、プロセッサ１２０が電圧制御器１１２の動作を制御する。例えば、入力ポート１１４の１つが、出力電圧制御であり得て、それを介して、プロセッサ１２０が電圧出力ポート１１３に供給される出力電圧を設定する。以下に説明されるように、プロセッサ１２０は、照明サイクルの間の照明ユニット１３０のＬＥＤ１３２の動作のための電力要求を満たす充電レベルにまで蓄積コンデンサ１１５を再充電するのに必要とされる最小コンデンサ電圧を決定し得る。従って、プロセッサ１２０は、この決定された最小コンデンサ電圧レベルに出力電圧を設定するように構成され得る。
【0023】
別の例として、入力ポート１１４の１つが、電流制限ポートに対応し得て、それを介して、プロセッサ１２０が電圧制御器１１２に流れる最大電流を設定する。この点に関して、電力入力ポート１１１に接続される電源１０５が、最大電流定格と関連付けられ得る。例えば、電源１０５がユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）電源である場合、実装されるＵＳＢバージョンに応じて、最大電流は、５００ｍＡ、９００ｍＡ、１．５Ａ、または、３Ａ、であり得る。
【0024】
蓄積コンデンサ１１５は、照明ユニット１３０によって実行される照明サイクル及び／またはそのパルスに電力供給するための電荷を蓄積するように構成されている。図１は、単一のコンデンサとして蓄積コンデンサ１１５を図示しているが、蓄積コンデンサ１１５は、互いに直列及び／または並列に接続されたコンデンサのバンクであり得る。例示的な照明ユニット１３０は、（ＬＥＤドライバ１２２を介して）コンデンサ１１５から電力を引き出すように構成されている。例示的な蓄積コンデンサ１１５は、電源１０５から引き出されて昇圧された電圧が当該蓄積コンデンサ１１５を再充電するために使用されるように、電圧制御器１１２の出力ポート１１３に接続されている。この点に関して、プロセッサ１２０によって決定される最小コンデンサ電圧は、後続の照明サイクル及び／またはそのパルスに電力供給するのに十分な電圧レベルにまで蓄積コンデンサ１１５を再充電するための最小電圧レベルに対応し得る。従って、蓄積コンデンサ１１５は、照明ユニット１３０の動作のために要求される最小電圧（のみ）に曝されて、それによって、蓄積コンデンサ１１５の寿命が延びる。
【0025】
例示的なＬＥＤドライバ１２２は、電圧入力ポート１２３に接続された蓄積コンデンサ１１５から電力を引き出し、電流出力ポート１２５で電流設定点値を供給する電圧レベルにまでコンデンサ電圧を昇圧するように構成されている。この点に関して、ＬＥＤドライバ１２２は、入力ポート１２４を含み得て、それを介して、プロセッサ１２０がＬＥＤドライバ１２２の電流設定点値を設定し得る。図示のように、電流出力ポート１２５は、照明ユニット１３０に電力を供給するように照明ポート１１９に接続される。
【0026】
図示の例では、電流出力ポート１２５における出力電流を検出するために、ＬＥＤドライバ１２２は、既知の抵抗を有するセンス抵抗器１２８に接続され得る。この点に関して、ＬＥＤドライバ１２２は、センス抵抗器１２８の両側に動作可能に接続されたポートを含み得る。これにより、ＬＥＤドライバ１２２は、センス抵抗器１２８の既知の抵抗に対する比較のために当該センス抵抗器１２８を横切る電圧降下を判定することが可能である。次に、ＬＥＤドライバ１２２は、プロセッサ１２０によってプログラムされた電流設定点に出力電流が到達するまで、電流出力ポート１２５に供給される電圧を上昇させ得る。
【0027】
動作中、ＬＥＤ１３２の電圧降下は、異なる照明ニーズに起因して変化する、ということが理解されるべきである。従って、ＬＥＤの適切な動作のための電圧ブースト要求も同様に変化する。照明アセンブリのための伝統的な電力駆動装置は、一定の電圧を供給するので、伝統的な電力駆動装置は、より低い電圧が必要とされる時でも、常により悪いケースの電圧レベルを提供し、熱放散を引き起こす。代わりに、本明細書に記載される適応的な電力駆動技術は、電流要求に基づいてＬＥＤ１３２に供給される電力を制御する。これにより、ＬＥＤドライバ１２２は、ＬＥＤの実際の動作に基づいて（照明ポート１１９を介して）ＬＥＤに供給される電圧を適応的に調整する。従って、熱として散逸する余剰な電力が少ない。
【0028】
プロセッサ１２０はまた、蓄積コンデンサ１１５の温度を感知するように構成された温度センサ１１６に接続されている。感知された温度に基づいて、プロセッサ１２０は、決定された最小コンデンサ電圧を調整し得る。この点に関して、コンデンサ温度が上昇する場合、プロセッサ１２０は、コンデンサの寿命の変化を相殺するために、最小コンデンサ電圧を低減させ得る。幾つかのシナリオでは、低減された最小コンデンサ電圧は、後続の照明サイクル及び／またはパルスのために蓄積コンデンサ１１５を再充電するには不十分であり得る。従って、プロセッサ１２０は、照明ユニット１３０及び／または撮像ユニット１４０の動作を調整し得て、蓄積コンデンサ１１５が再充電するための追加の時間を提供し得る。例えば、プロセッサ１２０は、より遅いフレームレートを作動させるように、より低い電流で作動するように、及び／または、より短いパルス持続時間で作動するように、照明ユニット１３０及び／または撮像ユニット１４０を制御し得る。同様に、プロセッサ１２０は、照明ユニット１３０の追加的なＬＥＤ１３２をバイパスするように、照明サイクル及び／またはパルスを調整し得る。これらの調整の結果として、照明サイクル及び／またはパルスは、より低い電圧を要求し、それによって、電圧制御器１１２がより低い最小コンデンサ電圧で蓄積コンデンサ１１５を十分に再充電することを可能にする。
【0029】
プロセッサ１２０はまた、オペレータ装置１５０との間でデータを交換するための入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポートを含み得る。この点に関して、オペレータ装置１５０は、照明システム１００を含む産業環境の動作を制御し得る。例えば、オペレータ装置１５０は、ワークステーションコンピュータ、ラップトップ、携帯電話、または、産業環境及び／または照明システム１００の動作を制御することを許可された任意の他のコンピューティングデバイス、であり得る。従って、オペレータ装置１５０は、照明システム１００によって実行される照明サイクルをオペレータが設計することを可能にする照明設計アプリケーションを含み得る。例えば、照明システム１００が製品の生産ラインの一部である場合、照明サイクルは、像ユニット１４０の前方を通過する製品の様々な特徴を検出するための様々な照明条件を提供するように、照明ユニット１３０を構成し得る。オペレータ装置１５０は、当該照明設計を、Ｉ／Ｏポートを介してプロセッサ１２０内にダウンロードされる照明制御指令のセットに変換し得る。これに応じて、プロセッサ１２０は、照明制御指令に従って、照明ユニット１３０（及び／または、その様々なスイッチ）を構成し得る。
【0030】
更に、プロセッサ１２０は、Ｉ／Ｏポートを介してオペレータ装置１５０にデータを送信し得る。例えば、照明ユニット１３０のメモリ１３４は、ＬＥＤ１３２の物理的及び／または論理的位置（配置）に関する情報を含み得る。従って、照明設計アプリケーションは、改善された設計制御及び／またはシミュレーションのために、ＬＥＤ１３２のレイアウトを示すインタフェースを提示し得る。別の例として、メモリ１３４は、照明ユニット１３０のモデル番号を含み得る。これに応じて、照明設計アプリケーションは、ＬＥＤの位置（配置）を決定（判定）するために、照明ユニットデータベース（図示せず）に問い合わせることができる。別の例として、プロセッサ１２０は、メモリ１３４からＬＥＤ１３２のための最大電流定格を取得し得て、オペレータ装置１５０に提供し得る。従って、照明設計アプリケーションは、最大電流定格に従うことを保証するために、プロセッサ１２０にそれらをダウンロードする前に、制御指令をシミュレーションするように構成され得る。
【0031】
ここで、図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、照明システム１００の変形例である例示的な照明システム２００が図示されている。特に、例示的な照明システム２００は、アクティブ放電回路２６０１を含む電力駆動装置２１０を含む。電力駆動装置２１０はまた、コンデンサ２１５と、ＬＥＤドライバ２２２と、プロセッサ２２０と、を含み、それらは、それぞれ、図１の、蓄積コンデンサ１１５、ＬＥＤドライバ１２２、及び、プロセッサ１２０、であり得る。
【0032】
アクティブ放電回路２６０は、ＬＥＤ電圧（ＶＬＥＤ）をコンデンサ電圧（ＶＣＡＰ）に放電させて、照明ユニット１３０の安全な動作を保証するように構成され得る。この点に関して、プロセッサ２２０は、ＬＥＤ１３２の異なる構成（形態）を伴う連続的な照明パルスを実行するべく、照明ユニット１３０を制御するように構成され得る。この場合において、ＬＥＤ１３２を駆動するために要求される電圧が連続する照明パルスの間で減少していく場合、最初のより高い照明電圧は、次のより低い照明パルスに必要な電圧レベルを下回るように十分に放電されない可能性がある。例えば、次のより低い照明パルスは、より少ないＬＥＤ１３２を起動し得て、及び／または、より少ない電力を要求する色（例えば、赤色ｖｓ白色の照明）でＬＥＤを作動させ得る。この時の余剰電圧は、より低い照明パルスを実行する時、ＬＥＤ１３２を損傷し得る。この余剰電圧を積極的に放電することにより、アクティブ放電回路２６２は、照明ユニット１３０の安全な動作を保証する。
【0033】
図示のように、アクティブ放電回路２６０は、プロセッサ２２０がアクティブ放電回路２６０をアクティブ化（活性化）することを可能にする入力ポート２６２を含む。例えば、制御信号を入力ポート２６２に送信することによって、プロセッサ２２０は、ＬＥＤドライバ２２２によって供給される電流をして（図１の照明ポート１１９のような照明ポートを介して）照明ユニット１３０の代わりにアクティブ放電回路２６０に流させるように、スイッチ（図示せず）を閉じる。この間、コンデンサ２１５は再充電している。従って、プロセッサ２２０は、そこに記憶された照明制御指令を分析し、連続する照明パルスのために要求される電圧が減少する時を検出して、これに応じて入力ポート２６２を介して放電回路２６０を制御する、というように構成され得る。
【0034】
図２Ｂは、図２Ａの電力駆動装置２１０内に実装され得る例示的なアクティブ放電回路２６０を示している。プロセッサ２６０が高電圧信号を入力ポート２６２に送信すると、ｎＦＥＴトランジスタ２６１（ＱＮ）がアクティブ化（活性化）され、放電電流をグラウンドに接続する。これに応じて、抵抗器２６４（Ｒ１）及び２６８（Ｒ２）が、分圧器として作用する。ここで、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）２６６（「Ｑｌｉｍｉｔ」）のベース電圧は、ＢＪＴ２６６のコレクタ電圧よりも大きい。結果として、ｐＦＥＴ２６３（ＱＰ）がアクティブ化（活性化）され、電流が抵抗器２６７を介して導通され（「Ｒｌｉｍｉｔ」）、これによって、ＢＪＴ２６６のベースにおいてＶＬＥＤ電圧レベルから電圧降下が生じる。この電圧降下が、ＢＪＴ２６６のエミッタ－ベース閾値に達すると、ＢＪＴ２６６がアクティブになって、ｐＦＥＴ２６３のゲート電圧を増大させ、それによって、ｐＦＥＴ２６３をオーミック領域で作動させる。ｐＦＥＴ２６３がオーミック領域で作動するとき、アクティブ放電回路２６０は、電流制限抵抗器２６７とＢＪＴ２６６のベース－エミッタ電圧閾値との間の関係に基づく定電流レベルで作動する。例示的なアクティブ放電回路２６０は、ＶＬＥＤの放電中にｐＦＥＴトランジスタ２６３のゲート－ソース電圧を安全な電圧レベルに制限するためのツェナーダイオード２６５（Ｚ１）を含む。
【0035】
図３を参照して、（図１のオペレータ装置１５０のような）オペレータ装置３５０上で実行される照明設計アプリケーション用の例示的なユーザインタフェース３００が図示されている。当該オペレータ装置は、プロセッサ３２０（図１のプロセッサ１２０、図２Ａのプロセッサ２２０、及び／または、他の同様に構成された論理回路）のＩ／Ｏポートに接続され得る。前述のように、照明設計アプリケーションは、オペレータが（図１乃至図２Ｂの照明ユニット１３０のような）照明ユニットによって実行される照明サイクルを示す照明制御指令のセットを設計することを可能にするように構成され得る。
【0036】
照明設計アプリケーションは、ユーザインタフェース３００にデータ投入する情報のために、プロセッサ３２０をポーリングするように構成され得る。例えば、照明設計アプリケーションは、プロセッサ３２０からＬＥＤレイアウトを取得して、その視覚表示３１０を提示するように構成され得る。幾つかの実施形態では、ＬＥＤレイアウト３１０の表示は、対象物に対するＬＥＤの位置を示すこともできる。ＬＥＤレイアウト３１０内の個々のＬＥＤを表す表示は、対応するＬＥＤ構成パネルを提示するよう選択可能であり得る。
【0037】
図示のように、ＬＥＤ構成パネルは、選択されたＬＥＤを記述する静的情報３２２と、プログラマブル情報３２４と、を含み得る。照明設計アプリケーションは、プロセッサ３２０から表示情報を取得し得る。従って、オペレータは、インタフェース要素３３４を選択し、それぞれのプログラマブルフィールドの値を入力することによって、プログラマブル情報３２４を修正し得る。オペレータがパルス数フィールドを修正する場合、ユーザインタフェース３１０は、新しいパルスに対応する新しい情報を取得し得る、ということが理解されるべきである。従って、オペレータは、ユーザインタフェース３００を介して、任意の数のパルスを含む照明サイクルを設計することが可能である。
【0038】
オペレータが照明サイクルの設計を終了すると、オペレータはユーザ要素３３２と対話し得て、設計された照明サイクルに対応する照明制御指令のセットをプロセッサ３２０にプログラムし得る。制御指令のセットを受信した後、プロセッサ３２０は、これに応じて、照明ユニットの１または複数のスイッチを制御し得て、及び／または、ＬＥＤをプログラムし得る。幾つかの実施形態では、照明制御指令のセットをプロセッサ３２０にダウンロードする前に、照明設計アプリケーションは、照明サイクルのシミュレーションを実行して、最大電流のようなＬＥＤの動作限界に対するコンプライアンス（適合）を判定する。従って、シミュレーションされた照明サイクルが動作限界内で実行されない場合、照明設計アプリケーションは、オペレータに警告を提示し得る。当該警告は、動作限界に適合しない特定のＬＥＤを表示し得て、これに応じて、照明サイクルをどのように調整するべきかの指示を提供し得る。
【0039】
ここで、図４を参照して、本明細書に記載された適応的なエネルギー蓄積技術を実装するための例示的なフローチャート４００が図示されている。当該フローチャートは、（図１、図２Ａ及び図３のプロセッサ１２０、２２０、３２０、並びに／または、他の同様に構成された論理回路のような）照明システムのプロセッサによって、及び／または、他の同様に構成された論理回路によって、実行され得る。
【0040】
ブロック４０４において、プロセッサは、電力供給される。より詳細には、プロセッサは、（例えば図１の電源１０５のような）電源に、当該電源に関連付けられたスイッチを閉じること等によって、接続され得る。
【0041】
ブロック４０８において、プロセッサは、電源タイプを検出する。例えば、プロセッサは、電源によって供給される直流電圧レベルを判定し得る。別の例として、プロセッサは、電源に関連付けられたメモリから、当該電源に関する情報を取得する。この点に関して、当該メモリは、当該電源の最大電流定格の指標を含み得る。幾つかの実施形態では、電源は、５ＶのＵＳＢ電源である。
【0042】
ブロック４１２において、プロセッサは、電源に関連付けられた電流制限を強制するように、（図１の電圧制御器１１２のような）電圧制御器を構成する。より具体的には、プロセッサは、電流制限器に関連付けられた入力ポートを介して、電圧制御器に制御信号を送信し得る。これに応答して、電圧制御器は、電源から引き出される電流が電流制限を超えないことを保証する。
【0043】
ブロック４１６において、プロセッサは、（図１及び図２Ａのコンデンサ１２０、２２０のような）蓄積コンデンサのための最大コンデンサ電圧を出力するように、電圧制御器を構成する。最大コンデンサ電圧は、蓄積コンデンサの既知の特性に基づいて決定され得る。例えば、蓄積コンデンサの最大電圧定格は、蓄積コンデンサに関連付けられたメモリ内に記憶され得る。コンデンサをその最大電圧で作動させると、当該コンデンサの寿命を大幅に短縮させ得る、ということが理解されるべきである。従って、幾つかの実施形態では、「最大」コンデンサ電圧は、実際には、真の最大コンデンサ電圧のパーセンテージ（例えば、６０％、７０％、７５％）である。前述のように、コンデンサの寿命はまた、コンデンサ温度に基づく。従って、前記パーセンテージは、コンデンサ温度に基づいて変化し得る。すなわち、コンデンサ温度が高温であればある程、真の最大コンデンサ電圧に対する「最大」コンデンサ電圧のパーセンテージは、より低くなる。「最大」コンデンサ電圧を決定した後、プロセッサは、電圧制御器の入力ポートに制御信号を送信し得て、電圧制御器をして、信号化された「最大」コンデンサ電圧のレベルを設定点値として使用して電力供給電圧を昇圧させ得る。
【0044】
ブロック４２０において、プロセッサは、電圧制御器の出力を起動する。より具体的には、プロセッサは、電圧制御器の入力ポートに制御信号を送信し、電圧制御器をして、電源からの入力電圧を信号化された設定点電圧（すなわち、決定された「最大」コンデンサ電圧）へと昇圧開始させる。
【0045】
ブロック４２４において、プロセッサは、（図１及び図２Ａの照明ユニット１３０のような）照明ユニットの（図１及び図２ＡのＬＥＤ１３２のような）１または複数のＬＥＤに関するデータを、当該照明ユニットの（図１のメモリ１３４のような）メモリから取得する。この点に関して、プロセッサは、設計された照明サイクルを実行するために、照明制御指令のセットによってプログラムされ得る。従って、プロセッサは、照明サイクル中にＬＥＤに電力供給するために期待（予想）される電圧要求を決定するべく、１または複数の較正パルスを含む較正照明サイクルを実行するように構成され得る。これに応じて、プロセッサは、照明サイクル中にアクティブであるＬＥＤのデータ特性を取得（識別）し得る。取得されたデータに基づいて、プロセッサは、較正パルスのための電流要求及びパルス持続時間を決定し得る。
【0046】
ブロック４２８において、プロセッサは、決定された電流要求（すなわち、試験電流）を提供するように、（図１及び図２ＡのＬＥＤドライバ１２２、２２２のような）ＬＥＤドライバを構成する。この点に関して、プロセッサは、ＬＥＤドライバの入力ポートに制御信号を送信し得て、ＬＥＤドライバを制御し得て、決定された電流要求を電流出力設定点として使用し得る。
【0047】
ブロック４３２において、プロセッサは、取得されたデータに基づく特性を有するパルスを提供するように、ＬＥＤドライバを構成する。すなわち、プロセッサは、識別された較正パルスの持続時間と、プログラムされた照明サイクルの特性に基づくパルスレートと、を有するパルスを提供するように、ＬＥＤドライバを構成し得る。これに応じて、プロセッサは、１または複数の入力ポートを介してＬＥＤドライバを信号処理することによって、当該パルス持続時間及び当該パルスレートを構成し得る。
【0048】
ブロック４３６において、プロセッサは、ＬＥＤバンクを起動する。特には、プロセッサは、照明サイクルに従って、ＬＥＤを構成する。この点に関して、プロセッサは、ＬＥＤバンク、及び／または、ＬＥＤバンク内のＬＥＤ群、に関連付けられたスイッチを制御するために、１または複数のＧＰＩＯポートに制御指令のセットを出力し得る。例えば、プロセッサは、ＬＥＤバンク及び／またはＬＥＤ群の（複数の）スイッチの制御状態を信号処理するための多重化技術を実装するＧＰＩＯポートを介して、制御信号を送信し得る。更に、照明ユニットは、色プログラム可能なＬＥＤを含み得て、プロセッサは、ＬＥＤのＬＥＤ色をも設定し得るように構成され得る。照明ユニットのスイッチとＬＥＤ色とを設定した後で、プロセッサは、照明ユニットをＬＥＤドライバに接続するためのスイッチを閉じることができる。
【0049】
ブロック４４０において、プロセッサは、ＬＥＤドライバを起動する。特には、プロセッサは、入力ポートを介してＬＥＤドライバに制御信号を送信し、照明サイクル（較正サイクル）に従って照明ユニットへの電流供給を開始する。この時点で、照明ユニットは、電力の引き出しを開始する。
【0050】
ブロック４４４において、プロセッサは、照明ユニットが較正サイクルに従って作動される時に、実際のＬＥＤ電圧を決定する。ＬＥＤドライバは、較正パルスの実行中、電流設定点で構成されているので、当該ＬＥＤドライバは、電流出力を設定点に維持するべく、供給電圧を調整するであろう。較正サイクル中に照明ユニットに供給される最大電圧を測定することによって、プロセッサは、ＬＥＤに電力供給するために要求される実際の電圧を決定することが可能である。
【0051】
ブロック４４８において、プロセッサは、ＬＥＤに電力供給するための実際の電圧要求を供給するために要求される最小コンデンサ電圧を決定する。特には、測定された実際の電圧要求及び電流設定点に基づいて、プロセッサは、当該照明ユニットを介して当該較正サイクルを実行するための電力要求を決定し得る。この電力要求に基づいて、プロセッサは、当該較正サイクルの電力要求を満たすのに十分なエネルギーを蓄積するようにパルス間で蓄積コンデンサを再充電するのに必要とされる最小コンデンサ電圧を決定する。この決定は、既知のコンデンサ特性及び較正サイクルのパルスレートに基づき得る。
【0052】
ブロック４５２において、プロセッサは、最小コンデンサ電圧が「最大」コンデンサ電圧より大きいか否かを判定する。最小コンデンサ電圧が「最大」コンデンサ電圧より小さい場合、当該照明サイクルに従って照明ユニットを作動させることは安全である。このシナリオでは、フローチャート４００は、「いいえ」の分岐がブロック４５６に続く。最小コンデンサ電圧が「最大」コンデンサ電圧より大きい場合、フローチャート４００は、「はい」の分岐がブロック４６０に続く。
【0053】
ブロック４５６（「いいえ」の分岐に続く）において、プロセッサは、電圧制御器を、最小コンデンサ電圧を出力するように設定する。より具体的には、プロセッサは、電圧制御器の入力ポートに制御信号を送信して、「最大」コンデンサ値から最小コンデンサ値へと出力電圧設定値を低減させる。
【0054】
ブロック４６０（「はい」の分岐に続く）において、プロセッサは、照明サイクルを実行するための電圧要求を低減させるべく、１または複数のアクションを実行する。例えば、プロセッサは、コンデンサが再充電する時間をより長くするためにフレームレートを低減させるように、照明ユニット及び／または撮像ユニット（図１の撮像ユニット１４０のような）を構成し得る。別の例として、プロセッサは、照明サイクルがより低い電力要求を有するように、ＬＥＤ電流及び／またはパルス持続時間を低減させ得る。更に別の例として、プロセッサは、ＬＥＤバンク及び／またはＬＥＤ群に関連付けられたスイッチの制御状態を変更し得て、（例えば、電流がＬＥＤバンク内に流れることを防止することによって、あるいは、あるＬＥＤ群をバイパスすることによって）照明サイクル中にアクティブなＬＥＤの数を低減し得る。
【0055】
ブロック４７０において、プロセッサは、通常の動作に従って照明ユニットを制御する。すなわち、プロセッサは、プログラムされた照明サイクルを繰り返し実行する。
【0056】
ブロック４７４において、プロセッサは、再較正基準が満たされたか否かを判定する。例えば、コンデンサ温度が動作中に増大した場合、「最大」コンデンサ電圧は、ブロック４１６で最初に決定されたよりも減少し得る。従って、１つの再較正基準は、閾値を超える温度の上昇であり得る。別の例として、再較正基準は、照明システムの使用の指標（例えば、経過時間、あるいは、照明サイクルの数及び／またはそのパルスの数）を含み得る。更に別の例として、再較正基準は、パルス特性の変化（例えば、パルス持続時間、パルス電流）、または、照明ユニット構成の変化（例えば、ＬＥＤバンクの数の変化を検出すること、及び／または、その動作可能なＬＥＤの数の変化を検出すること）を含み得る。再較正基準が満たされた場合、フローチャート４００は、「はい」の分岐がブロック４１６に続いて、新しい較正サイクルを実行する。さもなくは、フローチャート４００は、「いいえ」の分岐がブロック４７０に続いて、通常の動作を再開する。
【0057】
ここで、図５を参照して、本明細書に記載された適応的なエネルギー蓄積技術を実装するための例示的なフローチャート５００が図示されている。当該フローチャート５００は、（図１、図２Ａ及び図３のプロセッサ１２０、２２０、３２０、並びに／または、他の同様に構成された論理回路のような）照明システムのプロセッサによって、及び／または、他の同様に構成された論理回路によって、実行され得る。
【0058】
ブロック５０２において、プロセッサは、（図１及び図２Ａの照明ユニット１３０のような）照明ユニットの（図１のメモリ１３４のような）メモリに記憶されたデータを取得する。例えば、照明ユニットのメモリに記憶されたデータは、カテゴリ電圧、カテゴリ電流、カテゴリ温度、ＬＥＤの数、ＬＥＤ色、ＬＥＤビニング、または、ＬＥＤ群のアレンジメント、のうちの１または複数を含む。
【0059】
ブロック５０４において、プロセッサは、（図１の温度センサ１１６のような）温度センサから温度値を取得する。例えば、プロセッサは、照明システムの初期構成中、照明システムを較正している間、及び／または、ある照明サイクルを実行した後に、当該値を取得するために温度センサをサンプリングするように構成され得る。
【0060】
ブロック５０６において、プロセッサは、取得されたデータ及び温度値を分析して、照明サイクルに従って（図１及び図２ＡのＬＥＤ１３２のような）照明ユニットのＬＥＤを作動させるための最小コンデンサ電圧を決定する。この分析は、図４のフローチャート４００のブロック４１６～４４８に関して記述された動作を実行する工程を含み得る。例えば、プロセッサは、温度値を分析し得て、最大許容コンデンサ電圧を決定し得る。プロセッサは、次いで、当該最大許容コンデンサ電圧を（図１及び図２Ａのコンデンサ１２０、２２０のような）コンデンサに印加して、照明サイクルのための較正パルスを実行し、ＬＥＤドライバ出力で感知される電圧に基づいて最小コンデンサ電圧を決定するように、（図１の電圧制御器１１２のような）電圧制御器を構成し得る。コンデンサは、並列配置または直列配置の少なくとも一方の、コンデンサのバンクであり得る。幾つかの実施形態では、電圧制御器は、プログラマブルなＤＣ－ＤＣ昇降圧電圧変換器である。
【0061】
これらの実施形態では、最大許容コンデンサ電圧を印加するように電圧制御器を構成することに加えて、プロセッサはまた、電圧制御器が当該電圧制御器へ入力電圧を提供する電源の電流定格を超えることができない、というように電圧制御器を制御し得る。幾つかの実施形態では、電源は、ＵＳＢ電源である。
【0062】
ブロック５０８において、プロセッサは、電圧制御器の入力電圧を決定された最小コンデンサ電圧に変換するように、電圧制御器を制御する。ここで、電圧制御器は、決定された最小コンデンサ電圧をコンデンサに印加するように構成されている。照明システムは、照明サイクル中の１または複数のＬＥＤの動作に基づいてコンデンサ電圧を適応的に昇圧するように構成された（例えば、図１及び図２ＡのＬＥＤドライバ１２２、２２２のような）ＬＥＤドライバを含み得る。決定された最小コンデンサ電圧を使用して照明サイクルを実行する間、プロセッサは、再較正基準が満たされることを判定し得て、当該照明サイクルのための再較正パルスを実行し得て、ＬＥＤドライバ出力で感知される電圧に基づいてＬＥＤを作動させるための更新された最小コンデンサ電圧を決定し得る。次いで、プロセッサは、更新された最小コンデンサ電圧を供給するように、電圧制御器を再構成し得る。結果として、コンデンサは、より低い電圧レベルで再充電され、それによってコンデンサの寿命が延びる。
【0063】
幾つかの実施形態では、決定された最小コンデンサ電圧を適用する前に、プロセッサは、最小コンデンサ電圧が当該コンデンサの最大動作電圧を超えることを判定する。これに応じて、プロセッサは、より遅いフレームレート、より低い電流、または、より低いパルス持続時間、のうちの少なくとも１つを作動させるように照明ユニットを制御し得る。付加的または代替的に、プロセッサは、１または複数のＬＥＤのうちの少なくとも１つのＬＥＤをバイパスするように照明ユニットを制御し得る。
【0064】
図６は、本明細書に記載された適応的な電力駆動技術を実装する例示的なフローチャート６００を示している。当該フローチャート６００は、（図１、図２Ａ及び図３のプロセッサ１２０、２２０、３２０、並びに／または、他の同様に構成された論理回路のような）照明システムのプロセッサによって、及び／または、他の同様に構成された論理回路によって、実行され得る。フローチャート６００に関して説明される適応的な電力駆動技術は、フローチャート４００及び／または５００に関して説明された適応的なエネルギー蓄積技術を実装する照明システムにおいて実装され得るが、当該適応的な電力駆動技術は、他の電源と共に実装されてもよい。例えば、フローチャート６００は、蓄積コンデンサの代わりにバッテリー内に電力を蓄積する照明システムにおいて実装されてもよい。
【0065】
ブロック６０２において、プロセッサは、（図１及び図２Ａの照明ユニット１３０のような）照明ユニットの（図１のメモリ１３４のような）メモリ内のデータを分析する。例えば、当該データは、論理的な位置（バンクの番号、及び、群の番号）を示し得て、それに従って、前記１または複数のＬＥＤへの電流が制御され得る。
【0066】
ブロック６０４において、プロセッサは、１または複数の照明サイクル中に１または複数のＬＥＤを作動させるための照明制御指令を取得する。幾つかの実施形態では、プロセッサは、当該プロセッサのＩ／Ｏポートに動作可能に接続された（図１及び図３のオペレータ装置１５０、３５０のような）オペレータ装置から照明制御指令を受信する。この点に関して、オペレータ装置は、オペレータが照明サイクルを設計することを可能にする照明設計アプリケーションを実行するように構成され得る。付加的または代替的に、プロセッサは、照明ユニットのメモリ内に記憶されたデータに基づく照明制御指令を取得し得る。幾つかの実施形態では、照明ユニットは、プロセッサによって取得される照明制御指令のセットを記憶し得る。他の実施形態では、プロセッサは、ＬＥＤ特性を示すデータを分析し得て、照明制御指令のセットを生成し得る。一例では、プロセッサは、所定のパルス持続時間の間、全てのＬＥＤを照明する照明制御指令のデフォルトのセットを生成する。別の例では、プロセッサは、１または複数セットのアプリケーション固有の照明制御指令（例えば、バーコード走査、ダイレクトパーツマーキング（ＤＰＭ）コード走査、等）を記憶する。この例では、プロセッサは、ＬＥＤ特性を示すデータに基づいて、アプリケーション固有の照明制御指令を適応させ得る。
【0067】
幾つかの実施形態では、プロセッサは、メモリから取得されたデータをオペレータ装置に提供する。例えば、プロセッサは、１または複数のＬＥＤの構成ないし最大電流定格の少なくとも一方を、オペレータ装置上で実行される照明設計アプリケーションに提供し得る。
【0068】
ブロック６０６において、プロセッサは、照明制御指令に従って、照明ユニットの１または複数のスイッチを制御する。例えば、照明ユニットが２以上のＬＥＤバンクを含む場合、プロセッサは、ＬＥＤの１つのバンク内に流れる電流を防止するスイッチを制御し得る。別の例として、複数のＬＥＤがＬＥＤ群にセグメント化される場合、プロセッサは、１または複数のＬＥＤのセットへの電流の流れをバイパスするスイッチを制御し得る。幾つかの実施形態では、プロセッサは、１または複数のスイッチのそれぞれのセットに動作可能に接続された１または複数の汎用の入力／出力（ＧＰＩＯ）ポートを介して、制御信号を送信する（例えば、１つのセットが、照明バンクへの電流の流れを制御し、別のセットが、ＬＥＤ群への電流の流れを制御する）。スイッチは、物理的スイッチ（例えば、リレー）である必要がないことが、理解されるべきである。この点に関して、スイッチは、トランジスタであり得る。
【0069】
ブロック６０８において、プロセッサは、照明制御指令に従って１または複数のＬＥＤを作動させるための電流要求を決定する。この点に関して、プロセッサは、照明制御指令と取得されたＬＥＤデータとを比較し得て、当該照明指令に従ってＬＥＤを作動させるための期待（予想）電力要求を決定し得る。
【0070】
ブロック６１０において、プロセッサは、（図１及び図２ＡのＬＥＤドライバ１２２、２２２のような）ＬＥＤドライバの電流制御設定点を前記電流要求に設定する。プロセッサが照明サイクルを実行する時、ＬＥＤの電圧降下が変化する。ＬＥＤドライバを電流設定点に制御することにより、当該電圧変化が自動的に考慮され、ＬＥＤ電圧降下の事前知識の必要性が除去される。結果として、照明に供給される電力が実際の電力需要に適合し、熱として放散されるエネルギーの量が減少され、幾つかの実施形態では、蓄積コンデンサの寿命が延びる。
【0071】
幾つかの実施形態では、照明サイクルを実行する前に、プロセッサは、照明ユニットの最大電流定格を取得し、電流制御設定点を当該最大電流定格と比較する。電流要求が最大電流定格を超えているとプロセッサが判定する場合、当該プロセッサは、代わりに、電流制御設定点を最大電流定格に設定し得て、電流要求と最大電流定格との間の差に基づいて照明サイクルのパルス持続時間を増大させ得る。この点に関して、プロセッサは、同じ量の電力がより低い最大電流定格レベルで引き出されるように、パルス持続時間を調整するように構成され得る。
【0072】
前述の説明は、添付の図面のブロック図を参照する。当該ブロック図によって表される実施例の代替的な実装は、１または複数の追加的または代替的な要素、プロセス及び／または装置を含む。追加的または代替的に、図中の１または複数の例示的なブロックは、組み合わされ得るし、分割され得るし、再配置され得るし、あるいは、省略され得る。図中のブロックで表されるコンポーネント（構成要素）は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、並びに／または、ハードウェア、ソフトウェア及び／若しくはファームウェアの任意の組み合わせ、によって実装される。幾つかの例では、ブロックによって表されるコンポーネントの少なくとも１つが、論理回路によって実装される。本明細書で使用される場合、「論理回路」という用語は、（例えば、所定の構成（コンフィグレーション）に従う動作を介して、及び／または、記憶された機械可読命令の実行を介して）１または複数の機械を制御するように及び／または１または複数の機械の動作を実行するように構成される少なくとも１つのハードウェアコンポーネント、を含む物理デバイスとして明示的に定義される。論理回路の例は、１または複数のプロセッサ、１または複数のコプロセッサ、１または複数のマイクロプロセッサ、１または複数のコントローラ、１または複数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、１または複数のアプリケーション固有の集積回路（ＡＳＩＣ）、１または複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、１または複数のマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）、１または複数のハードウェアアクセラレータ、１または複数の特殊用途（専用）コンピュータチップ、及び、１または複数のシステムオンチップ（ＳｏＣ）装置、を含む。ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ等の幾つかの例示的な論理回路は、動作（例えば、本明細書に記載され、存在する場合には本開示のフローチャートによって表される、１または複数の動作）を実行するために特別に構成されたハードウェアである。幾つかの例示的な論理回路は、動作（例えば、本明細書に記載され、存在する場合には本開示のフローチャートによって表される、１または複数の動作）を実行するために機械可読命令を実行するハードウェアである。幾つかの例示的な論理回路は、特別に構成されたハードウェアと、機械可読命令を実行するハードウェアと、の組み合わせを含む。前述の説明は、本明細書で説明される様々な動作、及び、それらの動作の流れを説明するために本明細書に添付され得るフローチャート、に言及している。そのようなフローチャートは、いずれも、本明細書に開示される例示的な方法を表している。幾つかの例では、フローチャートによって表される方法は、ブロック図によって表される装置を実装する。本明細書に開示される例示的な方法の代替的な実装は、追加的または代替的な動作を含み得る。更に、本明細書に開示される方法の代替的な実装の動作は、組み合わされ得るし、分割され得るし、再配置され得るし、あるいは、省略され得る。幾つかの例では、本明細書で説明される動作は、１または複数の論理回路（例えば、プロセッサ）によって実行されるために、媒体（例えば、有形の機械可読媒体）に記憶された機械可読命令（例えば、ソフトウェア及び／またはファームウェア）によって実装される。幾つかの例では、本明細書で説明される動作は、１または複数の特別に設計された論理回路（例えば、ＡＳＩＣ）の１または複数の構成（コンフィグレーション）によって実施される。幾つかの例では、本明細書で説明される動作は、１または複数の論理回路によって実行されるために、特別に設計された１または複数の論理回路と、媒体（例えば、有形の機械可読媒体）に記憶された機械可読命令と、の組み合わせによって実装される。
【0073】
本明細書で使用される場合、「有形の機械可読媒体」、「非一時的な機械可読媒体」、及び「機械可読記憶装置」という用語の各々は、任意の好適な期間だけ（例えば、恒久的、長期間（例えば、機械可読命令に関連するプログラムが実行されている間）、及び／または、短期間（例えば、機械可読命令がキャッシュされている間、及び／または、バッファリングプロセス中））機械可読命令（例えば、ソフトウェア及び／またはファームウェアの形態のプログラムコード）が記憶される記憶媒体（例えば、ハードディスクドライブ（のディスク）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、等）として明示的に定義される。更に、本明細書で使用される場合、「有形の機械可読媒体」、「非一時的な機械可読媒体」及び「機械可読記憶装置」という用語の各々は、伝播信号（の態様）を除外するものとして明示的に定義される。すなわち、特許請求の範囲で使用される場合、「有形の機械可読媒体」、「非一時的な機械可読媒体」及び「機械可読記憶装置」という用語はいずれも、伝搬信号によって実装されるものとは、読まれ得ない。
【0074】
前述の明細書には、特定の実施形態が記載されている。しかしながら、当業者は、特許請求の範囲に記載されるような本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更がなされ得る、ということを理解する。従って、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で理解されるべきであり、そのような全ての修正が、本教示の範囲内に含まれることが意図されている。更に、説明された実施形態／実施例／実装は、相互に排他的であると解釈されるべきではなく、その代わりに、そのような組み合わせが何らかの方法で許容される場合、潜在的に組み合わせ可能であると理解されるべきである。換言すれば、前述の実施形態／実施例／実装のいずれかに開示された任意の特徴が、他の前述の実施形態／実施例／実装のいずれかに含まれてもよい。
【0075】
利益、利点、問題の解決策、及び、何らかの利益、利点ないし解決策を生じさせ得るかまたはより顕著にし得る任意の要素は、特許請求の範囲の請求項のいずれかまたは全てにおいての、重要な、必要な、または本質的な機能または要素として解釈されるべきではない。特許請求される発明は、本出願の係属中になされる補正、及び、発行される請求項の全ての均等物を含んで、添付される請求項によってのみ定義される。
【0076】
更に、当該文書において、第１及び第２、上及び下、等のような関連語は、１つの実体または動作を他の実体または動作から区別するためにのみ用いられている可能性があり、必ずしもそのような実体または動作間の実際のそのような関係または順序を要求したり含意したりしていない可能性がある。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」、「含有している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、あるいは、それらの他のあらゆる変形語は、非排他的な包含をカバーすることが意図されている。要素の列挙（リスト）を、備える、有する、含む、または、含有する、というプロセス、方法、物品、または、装置は、それらの要素のみを含むのではなく、明示的に列挙されていない他の要素や、そのようなプロセス、方法、物品、または、装置に固有の他の要素を含み得る。「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ ．．．ａ）」、「を有する（ｈａｓ ．．．）」、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ．．．ａ）」、「を含有する（ｃｏｎｔａｉｎｓ ．．．ａ）」の後に続く要素は、更なる制約条件が無ければ、当該要素を、備える、有する、含む、または、含有する、というプロセス、方法、物品、または、装置、における付加的な同一要素の存在を排除しない。用語「ａ」及び「ａｎ」は、明示的に他の言及が無い限り、１または複数として定義される。用語「実質的に」、「本質的に」、「およそ」、「約」、あるいは、それらの他のあらゆる変形語は、当業者に理解されるように、近い状態であるものとして定義され、１つの非限定的な実施形態において、当該用語は、１０％以内、別の実施形態においては５％以内、別の実施形態においては１％以内、及び、別の実施形態において０．５％以内、として定義される。本明細書で用いられる用語「結合された」は、接続されたものとして定義されるが、必ずしも直接的でなくてもよく、また、必ずしも機械的でなくてもよい。ある方式で「構成された」デバイスまたは構造は、少なくとも当該方式で構成されるが、挙げられていない方式で構成されてもよい。
【0077】
本開示の要約は、読者が当該技術的開示の性質を素早く確認することを許容するために提供される。それは、特許請求の範囲の請求項の範囲または意味を解釈または制限するために用いられないという理解と共に提示される。また、前述の詳細な説明において、当該開示を円滑にする目的で、様々な実施形態において様々な特徴がまとめてグループ化されていることが認められ得る。この開示方法は、特許請求される実施形態が、各請求項で明示的に記載されている特徴よりも多くの特徴を必要とする、という意図を反映するものとして解釈されるべきでない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、本発明の主題は、単一の開示された実施形態の全ての特徴よりも少なく存在する。以下の特許請求の範囲は、ここで詳細な説明に組み入れられ、各請求項は、別個に特許請求される主題として、それ自身独立している。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【国際調査報告】