JP2005203200A - 発光ダイオードを用いた光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造プロセスの相違を克服でき、穏やかな色彩温度を有するホワイト・ライトを発光可能な発光ダイオードを用いた光源装置を提供する。
【解決手段】 印刷電気回路基板２０と、複数のＲＧＢ発光ダイオード・ユニット２２Ａ−２２Ｈと、少なくとも一つのコントロール・ユニット２４Ａ−２４Ｃとを備えており、印刷電気回路基板２０が長尺状に形成され、対応しあう正面部と裏面部と、対応しあう二つの側面部と二つの対向しあう端面部とを有し、前記複数のＲＧＢ発光ダイオード・ユニット２２Ａ−２２Ｈが前記長尺状の印刷電気回路基板２０の正面部に取り付けられ、また、コントロール・ユニット２４Ａ−２４Ｃが長尺状電気回路基板２０の任意の一面に取り付けられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発光ダイオードを用いた光源装置に係わり、特に、一種の製造プロセスの相違を克服でき、穏やかな色彩温度を有するホワイト・ライトを発光可能な発光ダイオードを用いた光源装置に関するものである。

一般に、大衆に周知されるように、ホワイト・ライト・ソースはエレクトロニック・デバイスに広範的に利用されるライト・ソース・デバイスであり、特にファミリー用のスキャナーやファクシミリなど、またはカラー・フラット・パネル・ディスプレイなどのバック・ライト・モジュールのマーケットにおいて、そのテクニックの向上がいつもそれぞれのメーカの積極的に投入される研究開発のフォーカスである。

図１に示すのは、エッジ・ライト・エミッティング・タイプのバック・ライト・モジュール１０を示す分解図であり、そのエッジ・ライト・エミッティング・タイプ・バック・ライト・モジュール１０には、フラット・パネル・タイプ・ライト・ガイド・ピース１００と、ライト・エキスパンド・ピース１００のある側に位置するライト・チューブ１０２と、ライト・チューブ１０２の外周縁部に包囲されるライト・チューブ・リフレクト・ピース１０４と、フラット・パネル・タイプ・ライト・ガイド・ピース１００の下側に位置するリフレクト・ピース１０６とを備えており、その中、エッジ・ライト・エミッティング・タイプ・バック・ライト・モジュール１０には、さらにプリズム・ピースとライト・エキスパンド・プレートなどの構成部材を有し、しかしながら、それらの構成部材がすべて従来技術であるので、ここでは説明を省略する。エッジ・ライト・エミッティング・タイプ・バック・ライト・モジュール１０がフラット・パネル・ディスプレイに利用される場合、そのライト・チューブ１０２（例えば、ＣＣＦＬライト・チューブを使用する）がホワイト・ライトを発光でき、そのホワイト・ライトがライト・チューブ１０２より発光し出し、ライト・チューブ・リフレクト・ピース１０４に反射されてライト・ガイド・ピース１００にガイドされる。ライト・ガイド・ピース１００がリフレクト・ピース１０６とプリズム・ピースとライト・エキスパンド・プレートなどの構成部材に合せて、出射されるライトを均一的にならせると共に、正面より発散させることも出来、例えばリキッド・クリスタル・ディスプレイに対しバック・ライト・モジュールを提供できる。しかしながら、ＣＣＦライト・チューブは下記のような課題を有する。つまり、（１）高圧駆動を要し、電源電気回路のデザインがたやすくないなどの課題を有し、（２）その発光効率が温度の変化にしたがって変化される場合があるので、安定なライト・ソースを提供できず、厳しい課題を有し、（３）ライト・チューブの両側の発光効率がかなり弱く、無効発光エリアを生じる場合があるので、ディスプレイに悪い影響を与える場合がある。前記に説明したのは、ディスプレイにおける応用であり、もし、そのエッジ・ライト・エミッティング・タイプ・バック・ライト・モジュール１０がスキャナーに利用される場合、ライト・チューブ１０２の不好適な特性の影響によってライト・ソースの色彩温度とスキャニングとの品質を劣化させることがある。

発光ダイオードのテクニックの成熟と高明るさの青色ダイオードの研究開発の成功にしたがって、他の種のライト・チューブを取り替えられるライト・ソースとして発光ダイオードを採用できる。一般的に言って、白色発光ダイオードによるライト・ソースが次の二種類の方式によって提供できる。つまり、
（１）青色発光ダイオードにイエロ蛍光粉を合せて使用することが出来るが、そのライト・ソースの発光効率が蛍光粉の影響を受けることがある。
（２）赤と青と緑との三色の発光ダイオードによってライトをミッキシングしてホワイト・ライトを生成できるが、従来の赤と青と緑との三色の発光ダイオードからなるホワイト・ライトの発光ダイオードのライト・ソースが色彩温度がコントロールしがたい課題を有し、それは、赤と青と緑との三色の発光ダイオードがその製造時に製造プロセスの相違によってそれぞれ異なる特性曲線を有するようになり、たとえ所定のオペレーティング・カレントを使用する場合でも、予期外れの色彩温度を生成する場合もある。

本発明は、製造プロセスの相違を克服でき、穏やかな色彩温度のホワイト・ライトを発光できる発光ダイオードを用いた光源装置を提供することをその主要な解決しようとする課題とする。

前記の課題を解決するために、本発明は、複数の側面部を有する長尺状印刷電気回路基板と、前記長尺状印刷電気回路基板のある側面部に配列され、それぞれ赤色発光ダイオードと、緑色発光ダイオードと、青色発光ダイオードとＲＧＢライト・ミッキシング・ダイオードとを備える複数のＲＧＢ発光ダイオード・ユニットと、前記複数のＲＧＢ発光ダイオード・ユニットにおけるそれぞれの発光ダイオードに電気的に接続され、それぞれの発光ダイオードの駆動カレントをコントロールすることによってそれぞれのＲＧＢ発光ダイオード・ユニットに所定の色彩温度のホワイト・ライトを発光させる、少なくとも一つのコントロール・ユニットとを備えることを特徴とする、発光ダイオードを用いた光源装置を提供する。

また、それぞれのコントロール・ユニットにはメモリ・ユニットを有し、それには前記それぞれの発光ダイオードに対する駆動カレントの情報が記憶され、当該メモリ・ユニットとしてＥＥＰＲＯＭを使用でき、前記長尺状印刷電気回路基板として熱伝導性が優れた材料からなるものを使用し、例えばアルミニウム基板や銅基板などを採用する。

本発明の特徴と技術手段をさらに解明するために、以下に添付図面を参照しながら本発明の優れた実施の形態を詳細的で具体的に説明するが、それらの説明による具体的な構造は単に本発明を説明することに利するために挙げた実施可能な実施の形態に過ぎず、本発明の権利主張範囲を狭義的に定義するものではないことは言うまでもない。

図２と図３Ａと図３Ｂとが、それぞれ本発明の発光ダイオード・光源装置２を示す斜視図と平面図と底面図であり、図２に示すように、本発明の発光ダイオード・光源装置２には、主に、印刷電気回路基板２０と、複数のＲＧＢ発光ダイオード・ユニット２２Ａ−２２Ｈと、少なくとも一つのコントロール・ユニット２４Ａ−２４Ｃとを備えており、印刷電気回路基板２０が長尺状に形成され、対応しあう正面部と裏面部と、対応しあう二つの側面部と二つの対向しあう端面部とを有し、前記複数のＲＧＢ発光ダイオード・ユニット２２Ａ−２２Ｈが長尺状の印刷電気回路基板２０の正面部に取り付けられ、また、コントロール・ユニット２４Ａ−２４Ｃが長尺状電気回路基板２０の任意の一面に取り付けられ、図２に示すように、コンロール・ユニット２４Ａ−２４Ｃが長尺状の印刷電気回路基板２０の裏面に取り付けられ、しかしながら、注意されたいことが、コントロール・ユニット２４Ａ−２４Ｃが長尺状電気回路基板２０の他の表面に取り付けられてもよい。その中、長尺状電気回路基板２０として熱伝導性が優れた材料からなるものを使用しており、例えば、アルミニウム基板または銅基板などを採用できる。

図３Ａに示すように、この好適な実施の形態において、発光ダイオード・光源装置２には、長尺状印刷電気回路基板２０の正面に位置する８セットのＲＧＢ発光ダイオード・ユニット２２Ａ−２２Ｈを備えており、それぞれのＲＧＢ発光ダイオード・ユニット２２Ａ−２２Ｈが同様な構造を有しており、図４に示すように、ＲＧＢ発光ダイオード２２Ａを例として説明する場合、それには、ベース（符号標記無し）と、そのベースに取り付けられる赤色発光ダイオード３０Ａと、緑色発光ダイオード３０Ｂと、青色発光ダイオード３０Ｃとを有しており、赤色発光ダイオード３０Ａのアノードとカソードとがそれぞれリードを介して接点３２Ａ，３４Ａに接続され、緑色発光ダイオード３０Ｂのアノードとカソードとがそれぞれリードを介して接点３２Ｂ，３４Ｂに接続され、また、青色発光ダイオード３０Ｃのアノードとカソードとがそれぞれリードを介して接点３２Ｃと３４Ｃに接続される。

図３Ｂに示すように、この好適な実施の形態において、発光ダイオード・光源装置２には、長尺状印刷電気回路基板２０の裏面に位置する３セットのコントロール・ユニット２４Ａ−２４Ｃを有しており、その中、コントロール・ユニット２４Ａが前記８個の赤色発光ダイオードの駆動カレントをコントロールし、且つ８本の接続レッグを有し、それぞれがＲＧＢ発光ダイオード・ユニットの赤色発光ダイオードのアノード接点またはカソード接点（例えば３２Ａまたは３４Ａ）に接続される。コントロール・ユニット２４Ｂが８個の緑色発光ダイオードの駆動カレントをコントロールするものであり、且つ８本の接続レッグを有し、それぞれがＲＧＢライト・エミッティング・ユニットの緑色発光ダイオードに対応するアノード接点またはカソード接点（例えば３２Ｂまたは３４Ｂ）に接続される。コントロール・ユニット２４Ｃが前記８個の青色発光ダイオードの駆動カレントをことロールするものであり、それには８本の接続レッグを有し、それぞれがＲＧＢ発光ダイオードの青色発光ダイオードに対応するアノード接点またはカソード接点（例えば３２Ｃまたは３４Ｃ）に接続され、三セットのコントロール・ユニット２４Ａ−２４Ｃによってそれぞれ８セットのＲＧＢ発光ダイオード・ユニットにおける赤色と青色と緑色との発光ダイオードの明るさをコントロールできるので、その発光ダイオード・光源装置２の色彩温度をコントロールできる。また、前記の具体的な実施の形態において、それぞれのコントロール・ユニットが対応する発光ダイオードと直列的に接続されるが、注意されたいのは、対応する発光ダイオードと並列的に接続されてもよいことは言うまでもない。

さらに詳しく説明すると、もし、発光ダイオードが作製時にその製造プロセスに誤差が生じる場合、その特性は不均一的になり、もし、同様な駆動条件によって駆動すると、それぞれのＲＧＢ発光ダイオード２２の色彩温度が異なるようになってしまい、そのため、それぞれの取り付け出来上がったＲＧＢ発光ダイオード２２において、接点を介してその特性を校正でき、それから特性修整情報をコントロール・ユニット２４のメモリ・ユニット（符号表記せず、例えばＥＥＰＲＯＭなどを使用可能）に記憶できる。発光ダイオード・光源装置２を点灯する際に、コントロール・ユニット２４が前記メモリ・ユニット内の特性修整情報を読み取り、それからそれぞれのＲＧＢ発光ダイオード・ユニット２２における赤色発光ダイオードと青色発光ダイオードと緑色発光ダイオードをコントロールする。また、それぞれのコントロール・ユニットとしてコントロールＩＣを使用でき、外部コマンドを受信してカレントの駆動制御を実行する。駆動カレントがそれぞれの元来の校正結果にしたがってそれぞれの発光ダイオードを駆動するものであるので、それぞれのＲＧＢ発光ダイオード・ユニット２２の有する予定の色彩温度を確保できる。

また、図５Ａに示すのは、本発明の他の好適な実施の形態であり、この実施の形態による場合、ＲＧＢ発光ダイオード・ユニット２２Ａ−２２Ｈとが複数の二色発光ダイオード・ユニットによって取り替えられ、且つそれぞれの二色発光ダイオード・ユニットには第一の発光ダイオード４０Ａと、それと色彩が異なる第二の発光ダイオード４０Ｂを有しており、図５Ａに示すように、第一の発光ダイオード４０Ａがリードを介して接点４２Ａ，４４Ａに接続されると共に、第二の発光ダイオード４０Ｂがリードを介して接点４２Ｂ，４４Ｂに接続される。図６に示すように、本発明の第二の実施の形態の発光ダイオード・光源装置には、少なくともコントロール・ユニット５０Ａ，５０Ｂを有し、且つそれぞれが前記二色発光ダイオード・ユニットにおける第一の発光ダイオード４０Ａの接点４２Ａ，４４Ａと第二の発光ダイオード４０Ｂの接点４２Ｂ，４４Ｂに接続されるので、予定の特性修整情報に基づいてそれぞれの二色発光ダイオード・ユニットにおけるそれぞれの発光ダイオードをそれぞれ駆動できる。駆動カレントがそれぞれ元来の校正結果に基づいてそれぞれの発光ダイオードを駆動するので、それぞれの二色の発光ダイオード・ユニットにすべて均一的な表示結果をアピールできることを確保できる。

図５Ｂは本発明の他の好適な実施の形態であり、この実施の形態による場合では、ＲＧＢ発光ダイオード・ユニット２２Ａ−２２Ｈとして複数の単色の発光ダイオード・ユニット（図示省略）によって取り替えられ、且つそれぞれの単色の発光ダイオード・ユニットには発光ダイオード４６を有し、図５Ａに示すように、発光ダイオード４６がリードを介して接点４７，４８に接続され、そのため、コントロール・ユニット（図示省略）によって元来の校正結果に基づいてそれぞれの発光ダイオードを駆動でき、そのため、それぞれの発光ダイオード・ユニットにすべて均一的な表示結果をアピールできることを確保できる。

前記に説明した通り、本発明は、製造プロセスの相違による課題を克服でき、安定な色彩温度を有するホワイト・ライトや予定の色彩の発光ダイオードを用いた光源装置を提供できる。

また、前記に詳しく説明した具体的な構造は、単に本発明の実施の形態に過ぎず、本発明の明細書と図面に開示される技術要旨に基づいて実施される相同な効果を有するすべての改造や変更や一部転用などがすべて本発明の主張範囲内に納入されるべきである。例えば、前記のＲＧＢ発光ダイオード・ユニットの個数が８個に限らず、また、コントロール・ユニットの数もＲＧＢ発光ダイオード・ユニットに対応し、その中のそれぞれの発光ダイオードの駆動カレントを制御すればよい。

従来のホワイト・ライト・ソースを示す応用説明図である。 本発明の発光ダイオードの光源装置を示す斜視図である。 本発明の発光ダイオードの光源装置を示す平面図である。 本発明の発光ダイオードの光源装置を示す底面図である。 本発明の発光ダイオードの光源装置のＲＧＢ発光ダイオード・ユニットを示す平面図である。 本発明の第二の好適な実施の形態の発光ダイオード・ユニットを示す平面図である。 本発明の第三の好適な実施の形態の発光ダイオード・ユニットを示す平面図である。 本発明の発光ダイオードの光源装置を示す底面図である。

符号の説明

２ 発光ダイオード・光源装置
１０ バック・ライト・モジュール
２０ 印刷電気回路基板
２２Ａ−２２Ｈ ＲＧＢ発光ダイオード・ユニット
２４Ａ−２４Ｈ コントロール・ユニット
３０Ａ 赤色発光ダイオード
３０Ｂ 緑色発光ダイオード
３０Ｃ 青色発光ダイオード
３２Ａ−３２Ｃ 接点
３４Ａ−３４Ｃ 接点
４０Ａ，４０Ｂ，４６ 発光ダイオード
４２Ａ，４２Ｂ，４４Ａ，４４Ｂ，４７，４８ 接点
１００ ライト・ガイド・ピース
１０２ ライト・チューブ
１０４ ライト・チューブ・リフレクト・ピース
１０６ リフレクト・ピース

Claims (10)

1. 複数の側面部を有する長尺状印刷電気回路基板と、
   前記長尺状印刷電気回路基板のある側面部に配列され、それぞれ少なくとも一個の発光ダイオードを備える複数の発光ダイオード・ユニットと、
   前記複数の発光ダイオード・ユニットにおけるそれぞれの発光ダイオードに電気的に接続され、それぞれの発光ダイオードの駆動カレントをコントロールできる少なくとも一つのコントロール・ユニットとを備えることを特徴とする発光ダイオードを用いた光源装置。
2. それぞれの発光ダイオードのカソードとアノードとが直接的に発光ダイオード・ユニットにおける二つの接点に接続され、また、接点を経由して対応するコントロール・ユニットに接続されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードを用いた光源装置。
3. 前記それぞれのコントロール・ユニットにはメモリ・ユニットを有し、それによってそれぞれの発光ダイオードの駆動カレントの情報を記憶することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードを用いた光源装置。
4. 前記コントロール・ユニットとしてコントロールＩＣを使用することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードを用いた光源装置。
5. 前記長尺状印刷電気回路基板として熱伝導性が優れた材料からなる部品を使用することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードを用いた光源装置。
6. 前記長尺状印刷電気回路基板としてアルミニウム基板または銅基板などを使用することを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオードを用いた光源装置。
7. それぞれの発光ダイオード・ユニットには、赤色発光ダイオードと、緑色発光ダイオードと、青色発光ダイオードとを有し、また、コントロール・ユニットには、赤色コントロール・ユニットと、緑色コントロール・ユニットと、青色コントロール・ユニットとを有し、その中、前記赤色コントロール・ユニットがすべての発光ダイオード・ユニットにおける赤色発光ダイオードに電気的に接続され、また、前記緑色コントロール・ユニットがすべての発光ダイオード・ユニットにおける緑色発光ダイオードに電気的に接続され、また、前記青色コントロール・ユニットがすべての発光ダイオード・ユニットにおける青色発光ダイオードに電気的に接続され、それらによってそれぞれの発光ダイオード・ユニットに所定の色彩温度の白色を発光させることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードを用いた光源装置。
8. 前記それぞれのコントロール・ユニットが対応する発光ダイオードと並列的に、または直列的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードを用いた光源装置。
9. それぞれの発光ダイオード・ユニットには第一の発光ダイオードと、それと色彩が異なる第二の発光ダイオードを有することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードを用いた光源装置。
10. それぞれの発光ダイオード・ユニットには一個の発光ダイオードを有することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードを用いた光源装置。

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