JP2004537173A - パッケージ内の量及びスペクトル感知能力とデジタル信号出力とを有するマルチチップledパッケージ - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、マルチチップ発光ダイオード(LED)パッケージに関するものであり、特に、2つ以上のLEDチップと、LEDの光出力の量及びスペクトルの特性を測定する1つ以上のフィードバックセンサと、アナログ−デジタル変換論理回路を具えるデジタル信号処理回路であって、センサからのデジタル信号出力をパッケージ外部の制御装置に供給し、LEDのルーメン出力及び色成分を制御する当該デジタル信号処理回路とを装着した支持部材を有するマルチチップLEDパッケージに関するものである。
【背景技術】
【0002】
マルチチップLEDパッケージは、従来技術においては白色光照明装置として用いられてきた。例えば、米国特許第5,136,483号明細書には、赤色、緑色及び青色LEDを採用しこれらを同時に使用してこれらのLEDの色が互いに対しての補色となり白色光を発生するようになっている、ヘッドランプのような白色光照明装置が開示されている。
【0003】
他の白色光照明装置は、米国特許第5,803,579号明細書に開示されている。この米国特許における照明装置は支持部材上に複数のLEDを有している。これらすべてのLEDが附勢されると、最初に知覚される色、例えば青緑を呈する照明がこれらLEDの少なくとも1つから放出され、残りのLEDの少なくとも1つから放出される二番目に知覚される色、例えば琥珀色を呈する照明と重なり合い混合される。この重なり合い混合した照明が白色を形成する。
【0004】
通常、LEDを少なくとも「ターンオン」及び「ターンオフ」させるために、これら装置と共に制御装置が用いられる。また、この制御装置によりLEDの光出力及び色を調整制御することもできる。このようにするには、装置のルーメン出力及び色(波長)を検出しその情報を制御装置に供給するある種類の外部光センサを用いる必要がある。
【0005】
外部光センサを用いると、装置の大きさ及び費用が不所望に増大してしまう。さらに、これら既知の装置においてはLEDの動作温度を測定する方法が存在しない。LEDの動作温度は、その変化によりLEDの量及びスペクトル出力に、従って装置に影響を及ぼすおそれがあるために重要なことである。
【0006】
従って、上述した従来技術のマルチチップLEDパッケージの欠点をほぼ解消し、且つ価格、占有スペース及び製造の簡便性の観点からさらに改良されたマルチチップLEDパッケージが必要とされている。
【0007】
マルチチップ発光ダイオードパッケージは、支持部材と、この支持部材上に配置された少なくとも2つの発光ダイオードチップと、この支持部材上に配置された少なくとも1つのセンサであって、発光ダイオードの光出力に関する量及びスペクトル情報を制御装置に伝達する当該センサとを有する。
【0008】
本発明の一例によれば、マルチチップ発光ダイオードパッケージは、支持部材上に配置された信号処理回路であって、センサにより発生されたアナログ信号出力を制御装置によりデジタル処理するために調整する信号処理装置を有する。
【0009】
本発明の他の例によれば、マルチチップLEDパッケージは、上述した信号処理回路内に設けられたアナログ−デジタル変換論理回路であって、センサにより発生されたアナログ出力信号をデジタル信号出力に変換する当該アナログ−デジタル変換論理回路を有する。
【0010】
本発明の利点、性質及び種々の付加的な特徴は、本発明の実施例によるマルチチップLEDパッケージの斜視図である添付図面に関連して以下に詳細に説明する実施例を考察することにより一層完全に明らかとなるであろう。
【0011】
図1は、本発明の実施例によるマルチチップLEDパッケージ10を示すものである。このマルチチップLEDパッケージ10は、2つ以上(図示では4つ)のLEDチップすなわち「ダイ」14と、このLEDパッケージ10の外部の制御装置30に量及びスペクトル情報を伝達する少なくとも1つのフィードバックセンサ15と、制御装置30によるデジタル処理のために、1つ以上のフィードバックセンサ15により発生される信号を調整する信号処理回路20とを装着した支持部材12を有する。支持部材12上のLEDチップ14、センサ16、18及び信号処理回路20の上に光学部材22を装着して、LEDパッケージ10により発生される光を光学的に処理するようにしうる。
【0012】
支持部材12は熱伝導性の部材であり、LEDチップ14を外部電源28に結合する正及び負の電源ポート26(図示するように正のポートをそれぞれのLEDチップ14に対して設け、各LEDチップ14に供給される電力を個々に調整しうるようにすることができる)と、少なくとも1つのフィードバックセンサ15及び信号処理回路20を外部制御装置30に結合する少なくとも1つのデジタル信号入/出力(I/O)ポート32とを有する。本発明の他の実施例においては、このデジタル信号I/Oポート32を2つのデジタルポート(図示せず)に、つまり1つの入力ポートと1つの出力ポートとに置き換えることができる。本発明の実施例においては、支持部材12は、個々のLEDチップを支持でき、これらLEDチップを同時に電源ポートに電気的に接続でき、1つ以上のセンサを信号処理回路に電気的に接続でき、この信号処理回路をデジタル信号ポートに電気的に接続できるプリント回路基板、セラミック基板、ハウジング又は他の構造体を有することができる。
【0013】
LEDパッケージ10に使用するLEDチップ14は、このマルチチップLEDパッケージ10を白色又は他の色の光が発生するように動作させうる、有効ないかなる群のLED色で有効ないかなる個数のLEDチップとすることもできる。特に白色光を発生させることを目的としてマルチチップLEDパッケージに使用したLEDチップ14は、それぞれが緑色、赤色及び青色の光を発光する通常の緑色、赤色及び青色のLEDチップとすることができるが、これは説明のためであって、これに限定されるものではない。LEDパッケージ10により発生される白色光の特性を最適化するために、任意の数のLEDチップを使用することができる。例えば、LEDチップ14が、1つの赤色LEDチップと、2つの緑色LEDチップと、1つの青色LEDチップとを有するようにすることができる。
【0014】
1つ以上のフィードバックセンサ15は、1つ以上の光センサ、又は1つ以上の熱センサ、又は好ましくは図に示すように少なくとも1つの光センサ16と少なくとも1つの熱センサ18との組合せを含み得るものである。光センサ16は、LED14の出力を量(光強度)及びスペクトル(波長)に関して外部制御装置30に伝達する。LEDパッケージ内に光センサを配置することにより、本発明のマルチチップLEDパッケージ10を採用しうる光源LEDモジュールの大きさ及び価格が低減される。光センサはホトダイオードのような通常のホトセンサを有することができるが、これは説明のためであって、これに限定されるものではない。
【0015】
熱センサ18は、半導体ダイオード接合、又はバンドギャップレファレンス回路、又は集積回路技術において用いられる他のいかなる種類の熱感知素子を有することもできる。熱センサ18は、LEDチップ14の動作温度と相関させることができる支持部材12の温度を測定することにより、外部制御装置30にLEDチップ14の量及びスペクトル出力を伝達する。LEDチップ14の動作温度の変化はこれらLEDチップ14の量及びスペクトル出力に影響を及ぼす。従って、LEDチップ14の動作温度が変化した場合には、熱センサ18により支持部材の温度を制御装置に伝達し、次にこの温度によりLEDチップ14への電源電流を調整する補正作用によりLEDチップ14の量及びスペクトル出力を一定に保持することができる。
【0016】
熱センサ18は、安全保護装置として用いることもできる。一例として、熱センサを用いて、LEDチップ14が過熱して損傷を受けるのを防止することができるが、これに限定されるものではない。
【0017】
信号処理回路20は、デジタル処理のために、1つ以上のセンサ15(光センサ16及び熱センサ18)により発生される比較的低い電圧のアナログ信号出力を増幅し符号化することにより、これらアナログ信号出力をデジタル変換処理するものである。A/D変換論理回路を「LEDパッケージ」内に設けることにより、パッケージ内の構成素子の重複や、パッケージの費用及びパッケージの占めるスペースを有利に低減させる。信号処理回路20は、アナログ又はデジタルの形態とすることができるが、1つ以上のセンサ15の増幅し且つ符号化されたアナログ信号出力をデジタル信号出力に変換するアナログ-デジタル(A/D)変換論理回路24を有するようにするのが好ましい。これら回路について多くの変形例があることは当業者にとって周知であることから、これら回路の構造及び機能についての説明は不要であり省略する。
【0018】
光学部材22は、マルチチップLEDパッケージ10により発生される光を光学的に処理する1つ以上の光学素子を有しうるものである。例えば、光学部材22は、LEDパッケージ10のLEDチップ14により発生する光の集束及び整形の双方又はいずれか一方を行うコリメータを有しうるものである。このような光学素子は、当業者にとって周知であり、通常のようにプラスチック又はガラスから製造しうるものである。
【0019】
本発明を上述の実施例を参照して説明したが、本発明の精神から逸脱することなく種々の変更及び変形を行うことができる。一例として、熱センサ18を信号処理回路20内に組み込むことができるが、これに限定されるものではない。さらに、熱センサ18をLEDチップ14のそれぞれに対し設けることもできる。これらの及び他のいかなる変更及び変形も特許請求の範囲の範囲内にあるものである。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】図1は、本発明の実施例によるマルチチップLEDパッケージの斜視図である。
Claims (14)
- 支持部材と、
この支持部材上に配置された少なくとも2つの発光ダイオードチップと、
この支持部材上に配置された少なくとも1つのセンサであって、前記発光ダイオードチップの光出力に関する情報を制御装置に伝達する当該センサと
を有するマルチチップ発光ダイオードパッケージ。 - 請求項1に記載のマルチチップ発光ダイオードパッケージにおいて、前記少なくとも1つのセンサが光フィードバックセンサを含むマルチチップ発光ダイオードパッケージ。
- 請求項1又は2に記載のマルチチップ発光ダイオードパッケージにおいて、当該マルチチップ発光ダイオードパッケージがさらに熱フィードバックセンサを有するマルチチップ発光ダイオードパッケージ。
- 請求項1に記載のマルチチップ発光ダイオードパッケージにおいて、前記少なくとも1つのセンサがアナログ信号出力を発生するようになっており、前記マルチチップ発光ダイオードパッケージが、さらに、前記支持部材上に配置された信号処理回路であって、前記少なくとも1つのセンサにより発生された前記アナログ信号出力をデジタル信号出力に変換する当該信号処理回路を有するマルチチップ発光ダイオードパッケージ。
- 請求項4に記載のマルチチップ発光ダイオードパッケージにおいて、前記信号処理回路が、アナログ-デジタル変換論理回路を有するマルチチップ発光ダイオードパッケージ。
- 請求項1に記載のマルチチップ発光ダイオードパッケージにおいて、当該マルチチップ発光ダイオードパッケージが、さらに、前記少なくとも1つのセンサの出力を前記制御装置に電気的に接続するための少なくとも1つのデジタル信号ポートを有するマルチチップ発光ダイオードパッケージ。
- 請求項1に記載のマルチチップ発光ダイオードパッケージにおいて、当該マルチチップ発光ダイオードパッケージが、さらに、前記発光ダイオードチップの光出力を処理する光学部材を有するマルチチップ発光ダイオードパッケージ。
- 支持部材と、
この支持部材上に配置された少なくとも2つの発光ダイオードチップと、
この支持部材上に配置された少なくとも1つのセンサであって、発光ダイオードの光出力に関する情報を制御装置に伝達する当該センサと
を有するマルチチップ発光ダイオードパッケージを少なくとも1つ具える光発生器。 - 請求項8に記載の光発生器において、前記少なくとも1つのセンサが光フィードバックセンサを含む光発生器。
- 請求項8又は9に記載の光発生器において、当該光発生器がさらに熱フィードバックセンサを有する光発生器。
- 請求項8に記載の光発生器において、前記少なくとも1つのセンサがアナログ信号出力を発生するようになっており、前記光発生器が、さらに、前記支持部材上に配置された信号処理装置であって、前記少なくとも1つのセンサにより発生されたアナログ信号出力をデジタル信号出力に変換する当該信号処理回路を有する光発生器。
- 請求項11に記載の光発生器において、前記信号処理回路が、アナログ−デジタル変換論理回路を有する光発生器。
- 請求項8に記載の光発生器において、当該光発生器が、さらに、前記発光ダイオードチップの光出力を処理する光学部材を有する光発生器。
- 請求項8に記載の光発生器において、当該光発生器が、さらに、前記少なくとも1つのセンサの出力を前記制御装置に電気的に接続するための少なくとも1つのデジタル信号ポートを有する光発生器。
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