JP2005197304A

JP2005197304A - 発光装置

Info

Publication number: JP2005197304A
Application number: JP2003435747A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Goto; 宏光後藤
Original assignee: Toki Corp
Current assignee: Toki Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-21
Also published as: US20050141237A1; US7045971B2

Abstract

【課題】ＲＧＢのＬＥＤによるフルカラー発光ユニットは、発光色の色味に違いが生じることがあった。
【解決手段】本発明の発光装置１０は、制御装置２０、電力供給ケーブル２２、複数の発光ユニットを備える。複数の発光ユニットとして、第１発光ユニット３０、第２発光ユニット３２、第３発光ユニット３４、第４発光ユニット３６、第５発光ユニット３８、第６発光ユニット４０、第７発光ユニット４２、第８発光ユニット４４が図示される。各発光ユニットには、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤが搭載され、順方向電圧の低い赤色ＬＥＤにはダイオードが接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関し、特に発光状態を良好に保つ技術に関する。

比較的安価な発光素子として、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ、発光ダイオード）が知られている。ＬＥＤには赤色や緑色を始めとして様々な色で発光するものがあり、中でも近年実用化された青色ＬＥＤにも注目が集まっている。このように三原色が揃ったことから、ＬＥＤを使ったフルカラーの表示装置も実現可能となり（例えば、特許文献１参照）、ＬＥＤの様々な応用が期待されている。
特開２００２−３５３５１９号公報

ここで、フルカラーで発光させるために用いる三原色に対応したＬＥＤのうち、赤色ＬＥＤは青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤと比べて順方向電圧（ＶＦ）が低い。多数のＬＥＤを数十ｍにもわたってひとつのケーブルに接続した場合、電圧降下によりケーブルの端と端では電流値が変わってＬＥＤの発光強度が異なってしまう。しかし、その電圧降下の度合いはＬＥＤの色ごとにその順方向電圧によって異なるため、全体としてＲＧＢを混ぜた発光色の色味がケーブルの端と端で違ってきてしまう。

本発明者は以上の認識に基づき本発明をなしたもので、その目的は、ＬＥＤを用いた発光装置における発光の色味を均質にする技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光装置は、電力供給のためのケーブルと、ケーブル上に所定の間隔で接続された複数の発光ユニットと、ケーブルの一端に接続され、ケーブルを介した複数の発光ユニットへの電力供給を制御する制御装置と、を備える。発光ユニットは、発光色の異なる複数の発光素子を有するとともに、これら複数の発光素子のうち発光に必要な電圧が相対的に低い発光素子に対してダイオードが接続されている。

ここで「発光素子」は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよいし、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）であってもよい。ＬＥＤの場合、例えばＲＧＢ（赤色、緑色、青色）にそれぞれ対応した三つのＬＥＤであってもよい。「発光ユニット」は、ＲＧＢが混ざることにより表現される色で発光してもよい。「発光に必要な電圧が相対的に低い」とは、例えばＬＥＤの場合、順方向電圧がより低いことを指し、例えば緑色ＬＥＤや青色ＬＥＤより順方向電圧が低い赤色ＬＥＤが該当する。

この態様によると、発光ユニットに含まれる複数の発光素子のうち発光に必要な電圧が相対的に低い発光素子に対してダイオードが付加される。ダイオードおよび発光素子による電圧降下は、発光素子のみによる電圧降下より大きいものとなる。その電圧降下の度合いは、他の発光素子における電圧降下の度合いに近づくこととなり、流れる電流の値も近づく。したがって、比較的長いケーブル上に多数の発光ユニットを接続した場合に、発光色ごとの電圧降下や電流量の差が小さくなるので、多数の発光ユニットにおける発光色の色味が均質化される。また理想的には、発光色ごとの電圧降下がほぼ等しくなるようダイオードの値を設定することが望ましい。

本発明の別の態様もまた、発光装置である。この装置は、電力供給のためのケーブルと、ケーブル上に所定の間隔で接続された複数の発光ユニットと、ケーブルを介した複数の発光ユニットへの電力供給を制御する制御装置と、を備える。発光ユニットは、発光色の異なる複数の発光素子を有するとともに、これら複数の発光素子のそれぞれによる電圧降下がほぼ等しくなるよう複数の発光素子のうち少なくともいずれかに対して定電流ダイオードが接続されている。

この態様によると、定電流ダイオードを発光素子に接続することによって、発光色ごとの電圧降下を一定になる。定電流ダイオードを用いたことによって、より正確に電圧降下および電流値を設定できるので、発光ユニットごとの発光色の色味をより均質にすることができる。

本発明によれば、発光素子を用いた発光装置における発光色の色味を良好にすることができる。

（実施例１）
本実施例における発光装置は、例えば商業空間の屋外照明や屋内照明といった電飾に用いられる、いわゆるテープライトである。

図１は、発光装置の全体的な構成を示す。発光装置１０は、制御装置２０、電力供給ケーブル２２および複数の発光ユニットを備える。本図では、複数の発光ユニットとして、第１発光ユニット３０、第２発光ユニット３２、第３発光ユニット３４、第４発光ユニット３６、第５発光ユニット３８、第６発光ユニット４０、第７発光ユニット４２、第８発光ユニット４４を示す。

電力供給ケーブル２２は、例えば約２０ｍ程度の長さを持つケーブルであり、並行に配置された４芯の導線を樹脂部材で被覆してテープ状に形成させた扁平型のケーブルである。電力供給ケーブル２２において所定の間隔、例えば約１０ｃｍ間隔で発光ユニットが接続される。電力供給ケーブル２２の一端に制御装置２０が接続されており、制御装置２０から電力供給ケーブル２２を通じて複数の発光ユニットのそれぞれに電力が供給される。

複数の発光ユニットは、それぞれ３原色であるＲＧＢ（赤色、緑色、青色）に対応して３色のＬＥＤが搭載され、制御装置２０からの電力供給およびその制御に応じて発光する。このとき、３色のＬＥＤに印加される電圧に応じてそれぞれ異なる強さで発光するとともに、３色の発光強度の組合せでフルカラー発光が実現される。電力供給ケーブル２２上に設けられた複数の発光ユニットは、制御装置２０による制御の下、それぞれ同じ発光色で発光する。制御装置２０は、ＬＥＤごとに印加する電圧のデュティー比や位相を変化させることにより、発光色を徐々に変化させてもよい。

ここで、電力供給ケーブル２２は比較的長距離であるため、第１発光ユニット３０と第８発光ユニット４４とでは電圧降下により発光強度が微妙に異なる。このような発光強度の違いは、単色点灯であれば人間の目で認識され難いため大きな問題は生じない。しかし、ＲＧＢを混ぜて発光色を表現する場合、以下説明するように発光色の色味に違いが生じてしまう。このような発光色の色味の違いは人間の目で認識されやすい。

ＲＧＢに対応するＬＥＤはそれぞれ順方向電圧（ＶＦ）が異なる。例えば赤色ＬＥＤは約１．９Ｖであるのに対して、緑色ＬＥＤや青色ＬＥＤは約３．５Ｖである。すなわち、発光色ごとに電圧降下の度合いに違いがあるため、第１発光ユニット３０に生じる電圧降下の影響と第８発光ユニット４４に生じる電圧降下の影響はＬＥＤごとに異なり、３色を混ぜた状態では色味の違いとなって現れる。そこで、本実施例では、順方向電圧が低い赤色ＬＥＤにダイオードを付加することにより、そのダイオードと赤色ＬＥＤとの電圧降下を他の色のＬＥＤにおける電圧降下とほぼ等しくなるよう構成する。これにより、色ごとの電圧降下の影響がほぼ等しくなり、複数の発光ユニットにおいて色味の違いを生じにくくすることができる。

図２は、第１発光ユニット３０の電気的構成を示す図である。なお、第２〜８発光ユニット３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４は第１発光ユニット３０と同様の構成を持つので、説明を省略する。第１発光ユニット３０は、赤色用抵抗６０、緑色用抵抗６２、青色用抵抗６４、赤色ＬＥＤ７０、緑色ＬＥＤ７２、青色ＬＥＤ７４、補助ダイオード８０を含む。赤色用電力供給線５０、緑色用電力供給線５２、青色用電力供給線５４、コモン線５６は、電力供給ケーブル２２に含まれる４芯の導線である。

赤色ＬＥＤ７０、緑色ＬＥＤ７２、青色ＬＥＤ７４は、それぞれ赤色、緑色、青色に発光する発光ダイオードであり、これらの色を混ぜ合わせることにより様々な色を表現できる。赤色用抵抗６０、緑色用抵抗６２、青色用抵抗６４は、それぞれ赤色ＬＥＤ７０、緑色ＬＥＤ７２、青色ＬＥＤ７４へ流れる電流を制限し、各ＬＥＤの焼損を防止するために接続される。

赤色用抵抗６０、赤色ＬＥＤ７０、補助ダイオード８０は、直列接続される。すなわち、赤色用抵抗６０の一端は赤色用電力供給線５０に接続され、他端が赤色ＬＥＤ７０のアノード電極に接続される。赤色ＬＥＤ７０のカソード電極は補助ダイオード８０のアノード電極に接続される。補助ダイオード８０のカソード電極はコモン線５６に接続される。コモン線５６は接地される。

緑色用抵抗６２と緑色ＬＥＤ７２は直列接続される。すなわち、緑色用抵抗６２の一端は緑色用電力供給線５２に接続され、他端が緑色ＬＥＤ７２のアノード電極に接続される。緑色ＬＥＤ７２のカソード電極は、コモン線５６に接続される。

青色用抵抗６４と青色ＬＥＤ７４は直列接続される。すなわち、青色用抵抗６４の一端は青色用電力供給線５４に接続され、他端は青色ＬＥＤ７４のアノード電極に接続される。青色ＬＥＤ７４のカソード電極は、コモン線５６に接続される。

赤色ＬＥＤ７０の順方向電圧は約１．９Ｖであり、緑色ＬＥＤ７２および青色ＬＥＤ７４の順方向電圧は約３．５Ｖである。すなわち、赤色ＬＥＤ７０の発光に必要な電圧は、緑色ＬＥＤ７２および青色ＬＥＤ７４の発光に必要な電圧に比べると相対的に低い。補助ダイオード８０は、その順方向電圧が例えば１．６Ｖに近い値のものが採用される。よって、赤色ＬＥＤ７０、緑色ＬＥＤ７２、青色ＬＥＤ７４のそれぞれに流れる電流がほぼ等しくなるとともに、色ごとの電圧降下の度合いがほぼ等しくなる。したがって、電力供給ケーブル２２上の両端近傍にそれぞれ位置する第１発光ユニット３０と第８発光ユニット４４の間で、電圧降下による影響の差が色ごとにばらつかなくなり、発光色の色味に違いが生じにくくなる。

（実施例２）
図３は、実施例２における第１発光ユニット３０の電気的構成を示す。本実施例の発光装置は、定電流ダイオードを用いて発光色の色味の差をなくす点で、実施例１と異なる。すなわち、図２における赤色用抵抗６０、緑色用抵抗６２、青色用抵抗６４の代わりにそれぞれ定電流ダイオード９０、９２、９４を接続し、赤色ＬＥＤ７０、緑色ＬＥＤ７２および青色ＬＥＤ７４に流れる電流値が等しくなるよう設定する。このように、定電流ダイオードによっても色ごとのＬＥＤの電流値を一定にすることができる。したがって、電力供給ケーブル２２上の両端近傍にそれぞれ位置する第１発光ユニット３０と第８発光ユニット４４の間で、電圧降下による影響の差が色ごとにばらつかなくなり、発光色の色味に違いが生じにくくなる。

なお、定電流ダイオードは、実施例１の補助ダイオード８０と比べてより正確に制御できる分、２０〜３０倍も高価である。換言すれば、実施例１は、より安価なダイオードを接続するだけで発光ユニットごとの発光色の色味を均質化できる点で大きなメリットがある。

（実施例３）
図４は、実施例３における第１発光ユニット３０の電気的構成を示す。本実施例の発光装置は、赤色ＬＥＤ７０、緑色ＬＥＤ７２、青色ＬＥＤ７４、補助ダイオード８０が逆の極性になる方向で接続されている点で、実施例１と異なる。すなわち、赤色ＬＥＤ７０、緑色ＬＥＤ７２、青色ＬＥＤ７４のカソード電極がそれぞれ赤色用抵抗６０、緑色用抵抗６２、青色用抵抗６４の一端に接続され、赤色ＬＥＤ７０のアノード電極が補助ダイオード８０のカソード電極に接続される。また、緑色ＬＥＤ７２、青色ＬＥＤ７４、補助ダイオード８０のアノード電極がコモン線５６に接続される。この構成によっても実施例１と同様の効果が得られる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、その各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

発光装置の全体的な構成を示す図である。第１発光ユニットの電気的構成を示す図である。実施例２における第１発光ユニットの電気的構成を示す図である。実施例３における第１発光ユニットの電気的構成を示す図である。

符号の説明

１０発光装置、２０制御装置、２２電力供給ケーブル、３０第１発光ユニット、５０赤色用電力供給線、５２緑色用電力供給線、５４青色用電力供給線、５６コモン線、６０赤色用抵抗、６２緑色用抵抗、６４青色用抵抗、７０赤色ＬＥＤ、７２緑色ＬＥＤ、７４青色ＬＥＤ、８０補助ダイオード、９０定電流ダイオード、９２定電流ダイオード、９４定電流ダイオード。

Claims

電力供給のためのケーブルと、
前記ケーブル上に所定の間隔で接続された複数の発光ユニットと、
前記ケーブルの一端に接続され、前記ケーブルを介した前記複数の発光ユニットへの電力供給を制御する制御装置と、を備え、
前記発光ユニットは、発光色の異なる複数の発光素子を有するとともに、これら複数の発光素子のうち発光に必要な電圧が相対的に低い発光素子に対してダイオードが接続されていることを特徴とする発光装置。
前記ダイオードは、前記必要な電圧が相対的に低い発光素子および前記ダイオードによって生じる電圧降下が、他の発光素子によって生じる電圧降下とほぼ等しくなるよう構成されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記複数の発光素子は、赤色に発光する発光素子と、緑色に発光する発光素子と、青色に発光する発光素子で構成され、前記赤色に発光する発光素子に対して前記ダイオードが接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
電力供給のためのケーブルと、
前記ケーブル上に所定の間隔で接続された複数の発光ユニットと、
前記ケーブルを介した前記複数の発光ユニットへの電力供給を制御する制御装置と、を備え、
前記発光ユニットは、発光色の異なる複数の発光素子を有するとともに、これら複数の発光素子のそれぞれによる電圧降下がほぼ等しくなるよう前記複数の発光素子のうち少なくともいずれかに対して定電流ダイオードが接続されていることを特徴とする発光装置。