JP2006054312A - Light emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の発光ダイオードとその駆動用のICを一体に備えるランプ型、チップ型等の発光素子にし、特に複数の発光ダイオードとその駆動用のICを一体に備え、赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色を含み、白色光のみならず任意の色を発光させることのできる発光素子に関する。 The present invention is a lamp-type or chip-type light-emitting element that is integrally provided with a plurality of light-emitting diodes and their driving ICs, and is particularly provided with a plurality of light-emitting diodes and their driving ICs that are integrally provided with red (R), The present invention relates to a light emitting element including three primary colors of green (G) and blue (B) and capable of emitting any color as well as white light.
従来から、発光ダイオードとその発光色の補色の光を発する蛍光体との組み合わせによって、疑似的に白色光を発光可能な発光素子が特許文献1に開示されている。この場合、一般的に、発光ダイオードとして青色発光するものを使用し、蛍光体として青色光を吸収して黄色発光するものを組み合わせ、擬似的に人間の目に白色光と感じられるようにするものが多用されている。しかしながら、このような組合せでは特定の色成分が少ないため、すなわち前述のような青色と黄色の混色による場合には赤色成分が少ないことにより、演色性に欠けるという問題がある。
Conventionally,
また、白色光を発光させる別の方式として、RGBの各光を発する発光ダイオードを用いた3原色の混色を用いる例も知られている。しかしながら、3原色の混色によって白色発光させる場合は、例えば図11に示す典型的な各種発光ダイオードの発光強度−順電流特性から明らかなように、RGBのそれぞれの光を発する発光ダイオードの電気−光学特性に大きな差異があることから、各色の発光度合いを調整するための電流調整が非常に面倒になる。 As another method of emitting white light, an example using a mixed color of three primary colors using light emitting diodes that emit RGB light is also known. However, when white light is emitted by mixing the three primary colors, for example, as is apparent from the light emission intensity-forward current characteristics of various typical light emitting diodes shown in FIG. 11, the electro-optics of the light emitting diodes that emit RGB light. Since there is a large difference in characteristics, current adjustment for adjusting the light emission degree of each color becomes very troublesome.
また、白色発光以外の場合においても、RGBの3色あるいはそれとは異なる色の複数の発光ダイオードを用いて所望の色や発光強度分布を得る必要がある場合も、それぞれの発光ダイオードの発光強度を調整する必要があるが、そのための電流調整が面倒になる。また、この電流調整は、外付けの回路によって調整することもできるが、個々の発光素子毎に外付けの回路を設ける必要があり、回路構成が複雑化するという問題点が存在している。 Even in cases other than white light emission, if it is necessary to obtain a desired color or light emission intensity distribution using a plurality of light emitting diodes of RGB or different colors, the light emission intensity of each light emitting diode can be reduced. It is necessary to adjust, but current adjustment for that purpose becomes troublesome. Further, this current adjustment can be adjusted by an external circuit, but it is necessary to provide an external circuit for each light emitting element, and there is a problem that the circuit configuration becomes complicated.
従来、R、G、Bの3原色の各発光ダイオードを一体化したいわゆるマルチチップ式の発光素子は、R、G、Bの各発光ダイオードに流す電流値を制御することにより7色又は、多色の色制御を行っているが、カソード端子又はアノード端子以外はそれぞれ個別の配線を施す必要があるため、少なくとも4端子の外部端子が必要となり、なおかつ、数十mA程度の電流容量を確保した配線を施す必要がある。また、R、G、Bの3原色を全て点灯した場合に得られる白色光は、それぞれの発光ダイオードに流れる電流値を発光強度−順電流特性に合わせた設計上の電流値(例えば、R:10mA、G:7mA、B:10mAなど)に設定した場合でも、個々の発光ダイオードの電気−光学特性にバラツキがあるため、製品によって色度のバラツキが発生するという問題点が存在している。 Conventionally, a so-called multi-chip type light emitting device in which the light emitting diodes of the three primary colors of R, G, and B are integrated has seven colors or many by controlling the value of current flowing through each of the light emitting diodes of R, G, and B. Although color control is performed, since it is necessary to provide separate wiring for each other than the cathode terminal or the anode terminal, at least four external terminals are required, and a current capacity of about several tens of mA is secured. Wiring needs to be applied. In addition, white light obtained when all three primary colors R, G, and B are turned on has a design current value (for example, R: Even when set to 10 mA, G: 7 mA, B: 10 mA, etc., there is a variation in chromaticity depending on the product due to variations in electro-optical characteristics of individual light emitting diodes.
また、RGBの各光を発する発光ダイオードを用いた3原色の混色を用いた白色光は、図12の各種発光ダイオードのスペクトル分布特性図に示すように、RとGの発光スペクトルの間隔はGとBの発光スペクトルの間隔に比すると広いので、RとGの間に発光スペクトル分布が不連続な領域が存在する。したがって、より演色性の高い白色光を得るには、R、G、Bの3原色の各発光ダイオードだけでなく発光スペクトル分布がRとGの間に位置する橙色(O)及び黄色(Y)の発光ダイオードのうちの少なくとも1つがさらに使用されるが、そうするとこれらの発光ダイオードをマルチチップ化した発光素子の端子数はさらに多くなるため、上述の問題点はより大きく表れる。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、マルチチップ方式の発光素子における色制御の複雑さ、回路構成の複雑さを解消し、簡単な駆動方式により多色光、及び白色光の発光制御を可能とした発光素子を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and its object is to eliminate the complexity of color control and circuit configuration in a multi-chip light emitting element, and to simplify the process. An object of the present invention is to provide a light emitting element capable of controlling light emission of multicolor light and white light by a simple driving method.
また、本発明の別の目的は、マルチチップ方式の発光素子において、例えば赤、緑、青の3原色の発光制御を行うためには少なくとも4端子の外部端子が必要であったが、これを3端子などの少ない外部端子により制御可能とし、少ない外部端子にて複雑な色の発光制御を可能とした発光素子を提供するものである。 Another object of the present invention is that, in a multi-chip type light emitting device, for example, at least four external terminals are required to perform light emission control of three primary colors of red, green, and blue. Provided is a light-emitting element that can be controlled by a small number of external terminals such as three terminals and that can control light emission of a complex color with a small number of external terminals.
また、本発明のさらに別の目的は、R、G、Bの3原色の各発光ダイオードより得られる白色の色度のバラツキを簡便に精度良く制御できる構成の発光素子を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a light emitting device having a configuration capable of easily and accurately controlling variations in white chromaticity obtained from each of the R, G, and B primary light emitting diodes.
さらに、本発明の別の目的は、マルチチップ方式の発光素子において、赤、緑、青の3原色による白色発光では、赤と緑の発光スペクトルの間隔が広いため、発光スペクトル分布に不連続な領域があり、白色光としては不完全であるが、これを赤から青まで連続的なスペクトル分布を有する白色光を容易に得ることができるようにした発光素子を提供することにある。 Furthermore, another object of the present invention is to provide a discontinuous emission spectrum distribution in a multi-chip type light emitting device, because white light emission by three primary colors of red, green and blue has a wide interval between red and green emission spectra. An object is to provide a light-emitting element which has a region and is incomplete as white light, but can easily obtain white light having a continuous spectral distribution from red to blue.
本発明の上記各目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、請求項1に係る発光素子の発明は、複数の発光ダイオードと、これらの発光ダイオードを駆動する駆動用ICを一体化した発光素子であって、前記駆動用ICは、電流供給回路、カウンタ、信号制御回路及び複数ビットドライバよりなることを特徴とする。この場合、複数の発光ダイオードとしては、任意の色の組み合わせのものが使用できるが、白色光が得られる組み合わせにする方が用途が広がるので好ましい。
Each of the above objects of the present invention can be achieved by the following configurations. That is, the invention of the light emitting device according to
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の発光素子において、前記複数ビットドライバは、前記複数の発光ダイオード毎の電流値もしくは前記複数の発光ダイオード間の電流比率を一定に制御するものであることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the light emitting device according to the first aspect, the plurality of bit drivers control a current value for each of the plurality of light emitting diodes or a current ratio between the plurality of light emitting diodes to be constant. It is characterized by being.
また、請求項3に係る発明は、請求項1に記載の発光素子において、前記複数ビットドライバは、前記複数の発光ダイオード毎の電流値もしくは前記複数の発光ダイオード間の電流比率を微調整する機能を備えていることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項4に係る発明は、請求項3に記載の発光素子において、前記微調整は、前記駆動用ICに内蔵した不揮発性メモリに記憶させた補正用のデータに基づいて行われることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the light emitting device according to the third aspect, the fine adjustment is performed based on correction data stored in a nonvolatile memory built in the driving IC. Features.
また、請求項5に係る発明は、請求項1又は2に記載の発光素子において、前記駆動用ICのカウンタ回路は、少なくとも1つの外部信号端子により、前記複数の発光ダイオード毎の発光を順次切り替える構成としたことを特徴とする。この場合、カウンタ回路としては、発光ダイオードの数に応じて適宜選択して使用し得るが、白色光を発光させるためには3ビット以上が好ましい。 According to a fifth aspect of the present invention, in the light emitting device according to the first or second aspect, the counter circuit of the driving IC sequentially switches light emission for each of the plurality of light emitting diodes by at least one external signal terminal. It is characterized by having a configuration. In this case, the counter circuit can be appropriately selected and used according to the number of light emitting diodes, but 3 bits or more are preferable for emitting white light.
また、請求項6に係る発明は、請求項1に記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードは、それらの光の混色によって白色発光が可能な発光色を備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the light emitting device according to the first aspect, the plurality of light emitting diodes have a light emitting color capable of emitting white light by a color mixture of the light.
また、請求項7に係る発明は、前記請求項6に記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードは、赤色、緑色、青色の3原色のそれぞれを発光するものを含むことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the light emitting device according to the sixth aspect of the present invention, the plurality of light emitting diodes include those that emit light of three primary colors of red, green, and blue.
また、請求項8に係る発明は、前記請求項7に記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードは、さらに赤色と緑色の間に中心波長を有する発色光を有するものを含むことを特徴とする。
The invention according to
また、請求項9に係る発明は、前記請求項7に記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードは、さらに橙色及び黄色の少なくとも1つを発光するものを含むことを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the light emitting device according to the seventh aspect, the plurality of light emitting diodes further include a light emitting element that emits at least one of orange and yellow.
また、請求項10に係る発明は、前記請求項1〜9のいずれかに記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードは前記駆動用ICの表面に設けられていることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項11に係る発明は、前記請求項1〜10のいずれかに記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードと前記駆動用ICは、同じ樹脂によって覆われていることを特徴とする。
The invention according to
本発明は上記構成を備えることにより以下に述べるような優れた効果を奏する。すなわち、請求項1の発明によれば、複数の発光ダイオードを制御する駆動用ICが複数の発光ダイオードとともに一体化されているので、外部へ接続する端子数が減少するとともに、この駆動用ICによりそれぞれの発光ダイオードへ供給される電流値を制御できるため、発光素子外部で複雑な電流制御を行うことなく、簡便に色度精度の良い発光素子を得ることができるようになる。 By providing the above configuration, the present invention has the following excellent effects. That is, according to the first aspect of the present invention, since the driving IC for controlling the plurality of light emitting diodes is integrated with the plurality of light emitting diodes, the number of terminals to be connected to the outside is reduced and the driving IC is used. Since the current value supplied to each light emitting diode can be controlled, a light emitting element with high chromaticity accuracy can be easily obtained without performing complicated current control outside the light emitting element.
また、請求項2の発明によれば、複数の発光ダイオードのそれぞれに供給する電流を一定値に制御できるためにその選択された発光ダイオードの発光強度を一定値に保つことができ、また、複数の発光ダイオード間の電流比率を一定に制御できるため合成された光の色度を一定に保つことができるようになる。
According to the invention of
また、請求項3の発明によれば、発光素子毎の同色の発光ダイオード間の電気−光学特性のバラツキを補正できるとともに、所定の合成された色の光を得るための各発光ダイオードに流れる電流値を制御できるため、発光素子毎の発光強度や発光色のバラツキを簡便に精度良く制御できる均一な品質の発光素子が得られる。
According to the invention of
また、請求項4の発明によれば、発光素子毎の発光強度や発光色のバラツキの補正用のデータを駆動用ICに内蔵した不揮発性メモリに記憶させて利用できるため、ユーザは発光素子毎のバラツキを考慮する必要がなくなるので、使用時の外部回路構成を簡略化できる発光素子が得られる。
Further, according to the invention of
また、請求項5の発明によれば、カウンタを使用することにより、一つの外部信号により複数の発光ダイオードを適宜切換発光させることができる発光素子が得られる。
According to the invention of
また、白色光源は、液晶表示パネルのバックライト、照明光等、広い技術分野で要求されている光源であり、請求項6の発明によればこれらの広い技術分野への適用が可能な発光素子が得られる。
The white light source is a light source required in a wide technical field such as a backlight of a liquid crystal display panel, illumination light, and the like. According to the invention of
また、請求項7の発明によれば、容易に演色性の高い白色光を発光することができる発光素子が得られる。
According to the invention of
また、請求項8、9の発明によれば、発光スペクトルの間隔が広い赤色発光ダイオードの発光スペクトルと緑色発光ダイオードの発光スペクトルとの間を、赤色と緑色の間に中心波長を有する発色光を有する発光ダイオード、または橙色発光ダイオード及び黄色発光ダイオードの少なくとも1つにより補うことができるため、赤から青まで実質的に連続的なスペクトル分布を有する白色光を得ることができる発光素子が得られる。 According to the eighth and ninth aspects of the present invention, the colored light having a center wavelength between red and green is emitted between the emission spectrum of the red light emitting diode and the emission spectrum of the green light emitting diode having a wide emission spectrum interval. Since it can be supplemented by at least one of a light emitting diode or an orange light emitting diode and a yellow light emitting diode, a light emitting element capable of obtaining white light having a substantially continuous spectral distribution from red to blue can be obtained.
また、請求項10の発明によれば、駆動用IC自体を複数の発光ダイオードを固定するための基板として用いることができるため、小型の発光素子が得られる。
Further, according to the invention of
また、請求項11の発明によれば、複数の発光ダイオードと駆動用ICが同じ樹脂により覆われて一体化されているため、組立作業性のよい発光素子が得られる。 According to the eleventh aspect of the present invention, since the plurality of light emitting diodes and the driving IC are covered and integrated with the same resin, a light emitting element with good assembling workability can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのRGBの3原色の発光ダイオードを備える発光素子の例を説明するものである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below describes an example of a light emitting element including light emitting diodes of three primary colors of RGB for embodying the technical idea of the present invention.
しかしながら、本発明は、RGBの3原色以外に例えば橙色及び黄色の少なくとも一方を発光し得る発光ダイオードと組み合わせた発光素子の場合にも、あるいはその他の色を発光し得る複数個の発光ダイオードを備える発光素子の場合にも等しく適用し得るものである。特に一般的にはRGBの発光ダイオードのスペクトル分布特性は、緑の発光ダイオードのピーク波長が、青と赤の発光ダイオードのピーク波長の中間点よりも青の発光ダイオード側に大きく偏った特性となり、緑と赤の発光ダイオードの間に波長の不連続な領域が存在しているが、赤と緑の発光ダイオードの中間にピーク波長を持つ橙色や黄色などの発光ダイオードを追加することによって、波長の不連続な領域を埋めることができ、演色性をより一層高めることができる。 However, the present invention includes a plurality of light emitting diodes capable of emitting other colors even in the case of a light emitting element combined with a light emitting diode capable of emitting at least one of orange and yellow other than the three primary colors of RGB. The present invention is equally applicable to light emitting elements. In general, the spectral distribution characteristics of the RGB light emitting diodes are such that the peak wavelength of the green light emitting diodes is greatly biased toward the blue light emitting diode side than the midpoint of the peak wavelengths of the blue and red light emitting diodes. There is a discontinuous wavelength region between the green and red light emitting diodes, but by adding an orange or yellow light emitting diode with a peak wavelength between the red and green light emitting diodes, Discontinuous regions can be filled, and color rendering can be further enhanced.
実施例1の発光素子1Aを図1〜図4を用いて説明する。なお、図1は実施例1の発光素子1Aのモールド樹脂を透視した状態の外観斜視図であり、図2は図1の発光素子1Aの駆動用ICをブロック図で表した等価回路図であり、図3は実施例1で使用した駆動用ICの内部回路の一具体例を示す図であり、また、図4は実施例1の駆動用ICの動作を説明するためのタイミングチャートである。 A light-emitting element 1A of Example 1 will be described with reference to FIGS. 1 is an external perspective view of the light emitting element 1A of Example 1 seen through the mold resin, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing the driving IC of the light emitting element 1A of FIG. 1 in a block diagram. FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the internal circuit of the driving IC used in the first embodiment, and FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the driving IC of the first embodiment.
発光素子1Aは、小型の発光素子とするために、チップ状態の複数の発光ダイオード2をこれらの発光ダイオードを駆動する回路基板を兼ねる駆動用IC3上に一体化して構成されている。各発光ダイオード2は、ウエハから分割された状態のベアチップで構成され、裏面にカソード電極を備えている。本実施例1では、白色発光を行うために、複数の発光ダイオード2として3原色である赤(R)、緑(G)、青(B)の発光色を持つ3個の発光ダイオード2R、2G、2Bを用いた。
The light emitting element 1A is configured by integrating a plurality of
駆動用IC3は、各発光ダイオード2R、2G、2Bに対応した出力端子3R、3G、3Bを表面に備え、各発光ダイオード2R、2G、2B毎の電流値もしくは各発光ダイオード2R、2G、2B間の電流比率を一定に制御するための駆動回路を内蔵している。この駆動回路によって、各出力端子の出力電流が調整され、各発光ダイオード2R、2G、2Bの発光強度が各々予め設定した範囲内に維持される。
The driving
この駆動用IC3は、3つの発光ダイオード2R、2G、2Bの発光色が混色されることによって、それぞれの駆動パルス幅が同一の場合に白色が得られるように、各出力の電流値あるいは電流の比率が予め設定されている。
This driving
発光素子1Aは、少なくとも3端子型の発光素子であり、3つの外部端子5〜7を備えている。回路基板を兼ねる駆動用IC3には、一方の電源端子として機能する外部端子5及び他方の電源端子として機能する外部端子6がそれぞれ電気的に絶縁された状態で駆動用IC3の下部表面及び側面の一部分に設けられ、このうち外部端子6の表面上に各発光ダイオード2R、2G、2Bのカソード電極側が導電材料を用いて固定配置されている。この駆動用IC3は、さらに表面に制御信号CRGB入力用の外部端子7及び複数の発光ダイオード2R、2G、2B用の出力端子3R、3G、3B等の端子が配置されており、このうち出力端子3R、3G、3Bとそれぞれの発光ダイオード2R、2G、2Bとの間は金線などのワイヤにより電気的に接続されている。
The
本実施例1で使用した複数の発光ダイオード2R、2G、2Bは、裏面にカソード電極を備えているものを使用したので、導電材料により外部端子6に固定されているが、複数の発光ダイオード2R、2G、2Bが表面にアノードとカソードの両方の電極を備える場合は、これらの両方の電極にワイヤによる配線を施す必要がある。
Since the plurality of
本実施例1の発光素子1Aは、これらの複数の発光ダイオード2R、2G、2Bを駆動用ICの表面に固定し、配線を施した後に、光透過性のモールド樹脂9によってこれらの表面を覆うことにより作製される。
In the light emitting element 1A of the first embodiment, these
この発光素子1Aは、図2に示すように、駆動用IC3とそれに接続した各発光ダイオード2R、2G、2Bからなる発光回路を2つの外部端子5、6間に接続するとともに、外部端子7に制御信号CRGBが入力される回路構成をとる。従来例のように駆動用IC3を設けずに各発光ダイオード2R、2G、2Bのみを一体化する場合は最少で4端子が必要となるが、本実施例1の場合は3端子ですむ。なお、別途リセットSET端子を設けて4端子型の発光素子としてもよい。
As shown in FIG. 2, the light emitting element 1A connects a driving
次に、本実施例1で使用した駆動用IC3の一具体例を、図3及び図4を用いて説明する。この駆動用IC3は、電流供給回路11、3ビットカウンタ12、各種信号制御回路13及び3ビットドライバ15を備えている。3ビットカウンタ回路12は、制御信号CRGBとして入力されたパルスの立ち上がりに同期してその3つの出力端子121〜123のうちの一つを順番に選択し、その出力端子1〜3にそれぞれ対応する発光ダイオード2R、2G、2Bのうちの一つに対し、各種信号制御回路13及び3ビットドライバ15を経て、電流供給回路11から所定の駆動電流を供給することにより発光させるようになっている。
Next, a specific example of the driving
各種信号制御回路13は、カウンタ回路12からの出力信号を2つの反転回路を直列接続した波形成形回路13R、13G、13Bを介して3ビットドライバ15に送る。3ビットドライバ15は、図3の符号15R、15G、15Bに示すように、CMOS回路及びFETにより形成された基準電流供給回路であり、ここでは電源VDD2から供給される電流を各発光ダイオード2R、2G、2Bに供給するようになっている。なお、電源VDD2は電源端子である一方の外部端子5に直接接続ないしは所定の定電圧回路(図示せず)を経て接続されていてもよい。3ビットドライバ15から各発光ダイオード2R、2G、2Bのそれぞれに流れる電流はそれぞれのドライバ15R、15G、15Bの回路定数を変えることによりあるいは前記定電圧回路の電圧を変えることにより、それぞれの発光ダイオード2R、2G、2Bの駆動パルス幅が同一の場合に白色が得られるように調整されている。
The various
この駆動用IC3の動作は図4のタイミングチャートに示したとおりである。すなわち、駆動用IC3に電源電圧が供給されているとき、外部端子7にパルス状の制御信号CRGBが入力されると、そのパルスの立ち上がりに同期して3ビットカウンタ回路12の出力端子121〜123のうちの一つの端子に出力が現われ、そのパルスの立ち下がりに同期してその端子の出力が消失する。そして、外部端子7に次のパルスが入力されると、最初に選択された出力端子とは異なる次の端子に出力が現われる。すなわち、3ビットカウンタ回路12は、外部端子7にパルスが入力される毎に、出力端子121〜123の何れかが選択されて、その出力端子121〜123に対応する発光ダイオード2R、2G、2Bの何れか1つが発光し、出力端子121〜123のいずれも選択されていないときは発光ダイオード2R、2G、2Bのいずれも発光しないようになっている。
The operation of this driving
したがって、本実施例1の発光素子1Aでは、3パルスで1周期となり、その1周期の間に各発光ダイオード2R、2G、2Bが順番に発光するようになる。したがって、図4に示したように、制御信号CRGBとして1周期内の3連続するパルスの幅が全て等しい場合(例えば、aの領域の場合)は、各発光ダイオード2R、2G、2Bのそれぞれの発光時間は等しくなるので、発光間隔を人の目の残像時間を考慮して定めれば、人の目に見える発光色は白色となる。また、制御信号CRGBとして3連続するパルスの幅がそれぞれ異なる場合(例えば、bの領域の場合)には、発光ダイオード2R、2G、2Bのそれぞれの発光時間は対応する制御信号CRGBのパルスの幅に等しくなり、人の目にみえる発光色は発光時間の長い色が強調された色となる。
Therefore, in the light emitting element 1A of the first embodiment, three pulses form one cycle, and the
この場合、3ビットカウンタ12は、入力端子7にパルス状の制御信号CRGBが入力されると、出力端子121〜123に順番に出力を与えるから、各発光ダイオード2R、2G、2Bは予め定められた順番に発光することになる。したがって、例えば赤色光を得たい場合、制御信号CRGBにおける赤色発光ダイオード2Rに対応するパルス幅を1周期中で最も大きくし、緑色発光ダイオード2G及び青色発光ダイオード2Bに対応するパルス幅を3ビットカウンタ12が応答できる範囲内で最も小さくすればよい。なお、実施例1の発光素子1Aにおいては、必要に応じて3ビットカウンタ12をリセットするためのSET端子を設けてもよい。
In this case, when the pulse control signal CRGB is input to the
このように、制御信号CRGBとしての3連続するそれぞれのパルスの幅を必要とする発光色に応じて変化させることにより、赤色から青色まで実質的に無段階の色を発色させることができるとともに、白色光の場合には赤色、緑色、青色の発光成分を有して色度精度の高い白色光を得ることができる。 In this way, by changing the width of each of the three consecutive pulses as the control signal CRGB according to the required emission color, it is possible to develop a substantially stepless color from red to blue, In the case of white light, white light having red, green, and blue light-emitting components and high chromaticity accuracy can be obtained.
実施例1の発光素子1Aにおいては、3ビットドライバ15から各発光ダイオード2R、2G、2Bのそれぞれに流れる電流を、それぞれの発光ダイオード2R、2G、2Bに流れる電流値を発光強度−順電流特性に合わせるとともに個々の発光ダイオードの電気−光学特性のバラツキを補正するため、それぞれのドライバ15R、15G、15Bの回路定数を変えることによりあるいは前記定電圧回路の電圧を変えることにより、各発光ダイオード2R、2G、2Bの駆動パルス幅が同一の場合に白色が得られるように調整するようにしたが、このような調整方法は、発光素子1Aの組立中に行うことができる方法であって、発光素子1Aの組立終了後には調整が困難である。
In the light emitting element 1A of the first embodiment, the current flowing from the 3-
そこで、実施例2として、外部から各発光ダイオード2R、2G、2Bに流れる電流値を調整できるようにして、発光素子の組立後にそれぞれの発光ダイオード2R、2G、2B間の光学特性の差異を補正できるようにした発光素子1Bを作製した。
Therefore, as Example 2, the current value flowing to each
この発光素子1Bを図5及び図6を用いて説明する。ここで、図5は実施例2の発光素子1Bの駆動用ICをブロック図で表した等価回路図であり、図6は実施例2で使用した制御用ICの内部回路の一具体例を示す図である。 The light emitting element 1B will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 5 is an equivalent circuit diagram showing the driving IC of the light emitting element 1B of the second embodiment in a block diagram, and FIG. 6 shows a specific example of the internal circuit of the control IC used in the second embodiment. FIG.
なお、図5及び図6においては、実施例1の発光素子1Aと同一の構成部分には同一の参照符号を付与して一部の説明は省略することとする。
5 and 6, the same reference numerals are given to the same components as those of the
この実施例2の発光素子1Bは、駆動用IC3’とそれに接続した複数の発光ダイオード2R、2G、2Bからなる発光回路を2つの外部端子5、6間に接続するとともに、駆動用IC3’の入力端子7に制御信号CRGBが入力される回路構成をとっている点では実施例1の発光素子1Aと同じであるが、駆動用IC3’の構成は実施例1の駆動用IC3とは内部構成が相違している。
In the light emitting element 1B of the second embodiment, a driving
すなわち、この実施例2の駆動用IC3’は、図5及び図6に示すように、電流供給回路11、3ビットカウンタ12、3×3ビット不揮発メモリ17、各種信号制御回路18及びドライバ19を備えており、そのうち3×3ビット不揮発メモリ17はそれぞれのビット毎に3ビット分、すなわち8段階の補正レベルを記憶しており、選択された補正レベルの出力は各種信号制御回路18及びドライバ19を経て各発光ダイオード2R、2G、2Bに対して所定の補正された電流を供給するようになっている。
That is, the driving
各種信号制御回路18は、各発光ダイオード2R、2G、2Bのそれぞれに対応する3つの信号制御回路ブロック18R、18G、18Bを備えており、各信号制御回路ブロック18R、18G、18Bは、例えば緑の発光ダイオード2G駆動用のものを例に取ると、2つの反転回路を直列接続した波形成形回路18G1と、3×3ビット不揮発メモリ17からの出力とカウンタ回路12の出力端子122の出力とのアンド出力をとる3つのアンド回路18G2〜18G4からなり、それぞれの信号制御回路ブロック18Gの出力は3×4ビットドライバ19Gの対応するドライバ19G1〜19G4に入力され、それぞれのドライバ19G1〜19G4の出力は並列に接続されて対応する緑の発光ダイオード2Gに供給されるようになっている。
The various
なお、赤の発光ダイオード2R及び青の発光ダイオード2B駆動用の各信号制御回路ブロック18R、18B及び3×4ビットドライバ19R、19Bも緑の発光ダイオード2G駆動用の信号制御回路ブロック18G及び3×4ビットドライバ19Gと同様の構成を備えているが、図示は省略した。
The signal
この実施例2の発光素子1Bの発光色の調整は次のとおりの方法により行われる。まず、複数の発光ダイオード2R、2G、2Bのそれぞれの発光強度−順電流特性から白色光を得るための平均的な電流値TYPを求め、この値を中心とし、各発光ダイオードの製品毎のバラツキを考慮して所定の電流間隔、例えば、5%分ごとに、+20%、+15%、+10%、+5%、TYP、−5%、−10%、−15%の8レベルの電流値を定める。
The light emission color of the light emitting element 1B of Example 2 is adjusted by the following method. First, an average current value TYP for obtaining white light is obtained from the light emission intensity-forward current characteristics of each of the plurality of light-emitting
そして、3×4ビットドライバ19Gは、カウンタ回路12の端子122の出力によってのみ駆動されるドライバ19G1の出力電流として前記−15%に対応する電流値を供給するようにし、他の3つのドライバ19G2〜19G4はそれぞれ前記の所定の電流間隔に対応する+5%分、+10%分及び+20%分の電流を供給するようにする。
Then, 3 × 4-
そうすると、発光ダイオード2Gには、カウンタ回路12の端子122に出力が現われると、常にドライバ19G1から前記の−15%に対応する電流が供給されるとともに、3×3ビット不揮発メモリ17に記憶されたデータに基づく出力に応じて他の3つのドライバ19G2〜19G4からの出力電流が同時に供給されるため、発光ダイオード2Gに供給される電流値は−15%を最低値として、−10%、−5%、TYP、+5%、+10%、+15%、+20%の8レベルに変えることができる。
Then, the
このような構成を採用することにより、発光素子1Bの組立時ないしは組立後に、発光ダイオード2Gに対して所定の補正された電流を供給できるように3×3ビット不揮発メモリ17に対して所定の補正データを記憶させれば、所定の補正された電流値を発光ダイオード2Gに対して供給することができるようになる。
By adopting such a configuration, a predetermined correction is applied to the 3 × 3 bit
なお、ここでは緑の発光ダイオード2Rを発光させる場合を例に取り説明したが、赤の発光ダイオード2R及び青の発光ダイオード2Bを発光させる場合についても同様であり、このようにして3つの発光ダイオード2R、2G、2Bの全てについて補正した電流値を供給することによって、所望の色度の発光素子が得られる。なお、本実施例2の発光素子1Bの駆動回路3’の動作も、実施例1の発光素子1Aの駆動回路3のタイミングチャートである図5に示したとおりであるので、その詳細な説明は省略する。
Here, the case where the green
実施例1の発光素子1Aは、小型の発光素子とするために、チップ状態の複数の発光ダイオード2R、2G、2Bを回路基板を兼ねる駆動用IC3上に一体化した例を示したが、実施例3ではリードフレームを有する基板上に駆動用IC及び複数の発光ダイオード2R、2G、2Bを載置した発光素子1C及び1Dを作製した。
The light-emitting element 1A of the first embodiment is an example in which a plurality of light-emitting
この実施例3の発光素子1C及び1Dを図7及び図8を用いて説明する。なお、図7は実施例3の発光素子1Cの光透過性のモールド樹脂を透過して表した平面図であり、また図8は実施例3の別の態様の発光素子1Dの光透過性のモールド樹脂を透過して表した平面図であり、実施例1の発光素子1Aと同一の構成部分には同一の参照符号を付与して一部の説明は省略することとする。 The light-emitting elements 1C and 1D of Example 3 will be described with reference to FIGS. 7 is a plan view showing the light-transmitting mold resin of the light-emitting element 1C of Example 3 that is transmitted through. FIG. 8 is a plan view showing the light-transmitting property of the light-emitting element 1D of another aspect of Example 3. FIG. It is the top view which permeate | transmitted and expressed mold resin, The same referential mark is provided to the same component as 1 A of light emitting elements of Example 1, and suppose that a one part description is abbreviate | omitted.
この実施例3の発光素子1Cが実施例1の発光素子1Aと大きく構成が相違している点は、基板4として4端子のリードフレームを有するモールド型のものを用い、このうち2つの他方の外部端子6、6間を接続する幅広のリードフレーム8上に各発光ダイオード2R、2G、2Bのカソード電極側を導電材料を用いて固定配置し、また、モールド部分上に駆動用IC3を載置した点であり、また、別の態様の発光素子1Dは、各発光ダイオード2R、2G、2Bだけでなく駆動用IC3もフレーム8上に載置して放熱効率を向上させるとともにリセット用端子SETを設けた点で実施例1の発光素子1Aと大きく構成が相違している。
The light-emitting element 1C of Example 3 is greatly different from the light-emitting element 1A of Example 1 in that a mold type having a 4-terminal lead frame is used as the
また、本実施例3で使用した駆動用IC3の表面には、各発光ダイオード用の出力端子3R、3G、3B、制御信号入力端子3C、電源電圧入力端子3V、共通端子3E等の端子が配置されており、このうち各発光ダイオード用の出力端子3R、3G、3Bとそれぞれの発光ダイオード2R、2G、2Bとの間、制御用信号入力端子3Cと外部端子7との間、電源電圧入力端子3Vと一方の外部端子5との間、GND端子3Eと他方の外部端子6との間はそれぞれ金線などにより電気的に接続されている。なお、実施例3の発光素子1C及び1Dの駆動用IC3の内部構成としては、実施例1の駆動用IC3及び実施例2の駆動用IC3’のどちらでも採用することができる。
Further, terminals such as
このような構成の実施例3の発光素子1C及び1Dによれば、2つの他方の外部端子6、6間を接続する幅広のリードフレーム8上に少なくとも各発光ダイオード2R、2G、2Bが設けられているため、各発光ダイオード2R、2G、2Bの発熱はリードフレーム8を経て効率よく放熱することができるので、各発光ダイオード2R、2G、2Bに大電流を流すことができ、明るい発光素子1Cないし1Dが得られる。また、駆動用IC3もリードフレーム8上に配置して放熱性を高めてもよい。
According to the light emitting elements 1C and 1D of Example 3 having such a configuration, at least each of the
実施例4ではプラスチックモールドしたランプ型の発光素子を2種類作製した。ランプの場合、多数の端子を設けたり、発光ダイオード搭載部分に複雑な配線を施したりすることが困難であり、3端子などの少ない端子数でRGBの3色の発光ダイオード等の複雑な制御が出来れば非常に効果的である。その具体例を図9及び図10を用いて説明する。 In Example 4, two types of plastic-molded lamp-type light emitting elements were produced. In the case of a lamp, it is difficult to provide a large number of terminals or to provide complicated wiring on a light emitting diode mounting portion, and complicated control of RGB three-color light emitting diodes can be performed with a small number of terminals such as three terminals. It is very effective if possible. A specific example will be described with reference to FIGS.
なお、図9は、実施例4のランプ型の発光素子の一例を示す図であり、図9(a)はモールド樹脂を透視した平面図であり、図9(b)は同じく側面図である。この発光素子1Eは、駆動用IC3の表面に各発光ダイオード2R、2G、2Bを配置し、この駆動用IC3を端子6上に載置するとともに、各発光ダイオード2R、2G、2Bと駆動用IC3の外部端子の間及び駆動用IC3の外部端子と各端子5〜7との間を金線などにより配線し、全体を光透過性のモールド樹脂で被覆したものである。
FIG. 9 is a view showing an example of a lamp-type light-emitting element of Example 4, FIG. 9 (a) is a plan view seen through a mold resin, and FIG. 9 (b) is a side view of the same. . In the light emitting element 1E, the
また、図10は、実施例4のランプ型の発光素子の別の態様を示す図であり、図10(a)はモールド樹脂を透視した平面図であり、図10(b)は同じく側面図である。この発光素子1Fは、駆動用IC3及び各発光ダイオード2R、2G、2Bを端子6上に載置するとともに、各発光ダイオード2R、2G、2Bと駆動用IC3の外部端子の間及び駆動用IC3の外部端子と各端子5〜7との間を金線などにより配線し、全体を光透過性のモールド樹脂で被覆したものである。
10 is a view showing another aspect of the lamp-type light emitting device of Example 4, FIG. 10 (a) is a plan view seen through the mold resin, and FIG. 10 (b) is also a side view. It is. The light emitting element 1F has the driving
これらの実施例4の発光素子1E及び1Fは、駆動用IC3とそれに接続した各発光ダイオード2R、2G、2Bからなる発光回路を2つの外部端子5、6間に接続するとともに、外部端子7に制御信号CRGBが入力される回路構成をとっており、実施例1の発光素子1Aと同様の動作原理により各発光ダイオード2R、2G、2Bを個別に制御して所望の発光色を得ることができる。なお、この実施例4の発光素子1E及び1Fの駆動用IC3の内部構成としては、実施例1の駆動用IC3及び実施例2の駆動用IC3’のどちらでも採用することができる。
The light-emitting elements 1E and 1F of Example 4 connect a light-emitting circuit composed of the driving
以上述べたように、本発明の発光素子によれば、例えばRGBの3色の発光ダイオードを利用した方式による白色発光において、外部から複雑な電流制御を行うことなく、簡便に、色度精度の良い発光素子を提供することができるようになり、従来例のような疑似白色での問題点である演色性を改善することが可能となるため、最終製品として特にLCD表示を行った場合、演色性の良いディスプレーを提供することが可能となる。 As described above, according to the light emitting element of the present invention, for example, in white light emission by a method using light emitting diodes of three colors of RGB, chromaticity accuracy can be easily and easily performed without performing complicated current control from the outside. It is possible to provide a good light emitting element, and it is possible to improve the color rendering, which is a problem with pseudo white as in the conventional example. It is possible to provide a display with good characteristics.
また、本発明は、白色発光のみでなく、RGB3原色などを点灯制御することにより、例えばシーケンシャル方式の液晶表示装置など、多色の発光を制御する用途にも適しており、特に3端子などの少ない外部端子にて複数の発光ダイオードを制御することができるため、RGB3原色又はそれ以上の発光色を制御するにも適している。 Further, the present invention is suitable not only for white light emission but also for controlling multicolor light emission, such as a sequential type liquid crystal display device, by controlling lighting of RGB three primary colors and the like. Since a plurality of light emitting diodes can be controlled with a small number of external terminals, it is also suitable for controlling light emission colors of three or more primary colors of RGB.
1A〜1E 発光素子
2、2R、2G、2B 発光ダイオード
3、3’ 駆動用IC
4 回路基板
5〜7 外部端子
8 リードフレーム
9 光透過性のモールド樹脂
11 電流供給回路
12 3ビットカウンタ回路
13 各種信号処理回路
15、15R、15G、15B ドライバ
17 3×3ビット不揮発メモリ
18 各種信号制御回路
19、19R、19G、19B ドライバ
CRGB 制御信号
SET リセット端子
1A to 1E Light-emitting
4
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