JP2008117595A - Ｌｅｄ光源ユニット及びバックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ素子を複数個使用したバックライト装置１において、定電流駆動させたときの複数回路間の電圧のばらつきを抑え、定電流ドライバ９にて駆動させる場合、定電流ドライバの損失を抑えることができ、効率の良いＬＥＤバックライト装置を提供する。
【解決手段】本発明は、複数個のＬＥＤ素子３を基板２上にアレイ状に配置し、給電するようにしたＬＥＤ光源ユニット３０において、基板２には、複数ｎ本の並列配線がされており、ＬＥＤ素子３はｎ個間隔でｎ本の並列配線のいずれかと直列接続されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＥＤ光源ユニット及びバックライト装置に関する。

ＬＥＤ素子を光源とする液晶用バックライト装置では、個々のＬＥＤ素子の光量が低いために複数個のＬＥＤ素子を使用するのが一般的である。例えば、携帯電話機の表示部のバックライト装置には、ＬＥＤ素子を２〜４個程度使用している。

ＬＥＤ素子を光源として多数個使用する場合、複数個のＬＥＤ素子を直列接続して使用することが多い。しかしながら、ＬＥＤ素子の使用個数が多くなると、ＬＥＤ素子すべてを直列接続したのでは供給電圧が高くなってしまう。そのため、多数個のＬＥＤ素子への給電回路は、複数回路に分けて並列接続する必要がある。

ＬＥＤ素子を複数個使用する場合に問題となるのが、複数個のＬＥＤ素子間の光学的特性なばらつき（光度、色度）と電気的特性のばらつき（順電圧、Ｖｆ）である。そこで、特開２００４−２３３８０９号公報（特許文献１）に記載されているように、ＬＥＤ素子を複数個使用する場合に、複数個のＬＥＤ素子を２組のグループに分けて交互に配置することで、光学的特性のばらつきによるバックライトの輝度ムラを解消する技術が知られている。しかしながら、電気的特性であるＶｆは、ＬＥＤ素子毎にばらつきがあるだけでなく温度依存性がある。そのため、ＬＥＤ素子を複数個使用した際に、場所毎にＬＥＤ素子の素子温度が異なり、さらにばらつきが大きくなる問題点があった。
特開２００４−２３３８０９号公報

本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたもので、ＬＥＤ素子を複数個使用したＬＥＤ光源ユニットにおいて、定電流駆動させたときの複数回路間の電圧のばらつきを抑え、定電流ドライバにて駆動させる場合、定電流ドライバの損失を抑えることができ、効率の良いＬＥＤ光源ユニットを提供することを目的とする。

また、本発明は、上記ＬＥＤ光源ユニットを利用することで、定電流ドライバの損失を抑え、電力効率の良いバックライト装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、複数個のＬＥＤ素子を基板上にアレイ状に配置し、給電するようにしたＬＥＤ光源ユニットにおいて、前記基板には、複数ｎ本の並列配線がされており、前記ＬＥＤ素子はｎ個間隔で前記ｎ本の並列配線のいずれかと直列接続されていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１のＬＥＤ光源ユニットにおいて、前記基板は、その長手方向の片端側から給電できるように配線されていることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２のＬＥＤ光源ユニットにおいて、前記並列配線の給電端に単一の定電流ドライバの出力端を接続し、給電するようしたことを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のＬＥＤ光源ユニットを、導光板の端面に配置したバックライト装置を特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜３のＬＥＤ光源ユニットを複数個、装置底面に配置したバックライト装置を特徴とする。

本発明のＬＥＤ光源ユニット及びバックライト装置によれば、複数個のＬＥＤ素子を定電流駆動させたときの複数回路間の電圧のばらつきを抑え、定電流ドライバにて駆動させる場合にその定電流ドライバの損失を抑えることができ、効率を良くすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。

［第１の実施の形態］図１に、本発明の第１の実施の形態のバックライト装置を示してある。本実施の形態のバックライト装置１は、例えば、８インチワイド型サイドライト方式で、光源には複数個のＬＥＤ素子３を使用している。ＬＥＤ素子３は１５個使用している。ＬＥＤ素子３は、本仕様のようなトップビュータイプ、つまり、基板２に対する実装面の反対面から発光するタイプのものでもよいし、携帯電話機用に広く採用されているサイドビュータイプ、つまり、基板実装面に垂直な面を発光面とするタイプのものでもよい。

本実施の形態では、１５個のＬＥＤ素子３を基板２上にアレイ状に実装してＬＥＤ光源ユニット３０を構成している。基板２は、放熱を考慮した選定をするのが望ましく、メタルベース基板やセラミック基板などを使用するのが望ましい。また、省スペース、給電を考慮するとフレキシブルプリント基板が好適である。

導光板４は、その一端面である入光面４ａがＬＥＤ光源ユニット３０のＬＥＤ素子３群に近接対向するように配置されている。複数個のＬＥＤ素子３からの光は、この導光板４の一端面の入光面４ａから導光板に導光し、導光板４の体内で反射、散乱させ、入光面４ａに直角な発光面４ｂから一様な輝度分布にして出射させる。導光板４の発光面４ｂの外側には、出射光の配光を制御する光学シート類６が配置してあり、また、導光板４の裏面には反射板５が配置してある。これらＬＥＤ光源ユニット３０、反射板５、導光板４、光学シート類６がフロントフレーム７及びバックフレーム８内に収納して、本実施の形態のバックライト装置１を構成している。

図２は、ＬＥＤ光源ユニット３０の複数個のＬＥＤ素子３に対して給電し発光させるための基板回路を示している。本実施の形態のＬＥＤ光源ユニット３０にはＬＥＤ素子３が１５個使用されているので、基板回路は（ｎ＝）３回路並列に設けて、この１５個のＬＥＤ素子３を３個置きに５個ずつ直列接続している。そして、定電流ドライバ９によりこれらの３回路分を１つの回路で駆動させるようにしてある。

このような回路構成にすることで、３回路間にＶｆのばらつきがあった場合でも、定電流ドライバ９により各回路間のＬＥＤ素子３の電流のばらつきを抑えることができる。しかし、Ｖｆのばらつき分は定電流ドライバ９で吸収することになり、これが熱損失となる。

図３に、基板回路の配線パターンを示す。ＬＥＤ素子３は（ｎ＝）３回路に分けられており、図３ではそれぞれのグループのＬＥＤ素子３を符号３ａ，３ｂ，３ｃにて区別している。ＬＥＤ素子３の並び順は、ＬＥＤ素子３ａ，３ｂ，３ｃ，３ａ，…となるように順番に配置し、同じグループのＬＥＤ素子３ａ，３ａ，…、ＬＥＤ素子３ｂ，３ｂ，…、ＬＥＤ素子３ｃ，３ｃ，…は、配線パターンｃ１，ｃ２，ｃ３それぞれによって順次直列に接続している。尚、図３では、片面配線での例を示しているが、両面配線であっても多層配線であってもよい。符号Ａ１は、グランドパターンである。

図１に示すように、図３に示す構造のＬＥＤ光源ユニット３０をバックライト装置１に組込み点灯すると、複数個のＬＥＤ素子３のアレイの端部側のＬＥＤ素子３の温度よりもアレイ中央部側のＬＥＤ素子３の方が温度が高くなる。そのため、図４に示すようにＬＥＤ素子群をＬＥＤ素子３ａ群、ＬＥＤ素子３ｂ群、ＬＥＤ素子３ｃ群の３グループに分け、各グループをアレイ基板２の左、中、右となるように別々に配置すると、中央位置のＬＥＤ素子３ｂ群の温度が高くなるため、ＬＥＤ素子群のＶｆの合計値は、ＬＥＤ素子３ａ群、ＬＥＤ素子３ｃ群で高くなり、ＬＥＤ素子３ｂ群で低くなる。一方、図５に示すように、（ｎ＝）３群のＬＥＤ素子３ａ群、ＬＥＤ素子３ｂ群、ＬＥＤ素子３ｃ群を、３個置きに配置すると、ＬＥＤ素子群毎の温度差がなくなるため、ＬＥＤ素子群の合計のＶｆは、初期のＶｆのばらつき以外はほとんどなくなる。そのため、１つの定電流ドライバ９で駆動させた場合、定電流ドライバ９での熱損失が最小限で済み、この結果として、定電流ドライバ９の効率が高くなる。そして、バックライト装置１の効率は、ＬＥＤ素子３群の発光効率と定電流ドライバ９の効率とで決定されるため、本実施の形態の方式を採用することで、バックライト装置としての効率を高くすることができる。

［第２の実施の形態］図６に本発明の第２の実施の形態のバックライト装置１Ａを示す。本実施の形態のバックライト装置１Ａは、図２の回路構成、図３の回路パターンのＬＥＤ光源ユニット３０を複数体、フレーム１０の底面上に配置した構成である。ＬＥＤ光源ユニット３０の数に応じて定電流ドライバ９も複数個配置している。尚、複数体のＬＥＤ光源ユニット３０の上面には、図示していないが拡散板及び光学シート類を配置し、その全体をフレーム１０内に収容することで、直下式バックライト装置１Ａを構成する。

ＬＥＤ光源ユニット３０は、第１の実施の形態と同様に、図３に示すように、ｎ個の回路それぞれに接続されるＬＥＤ素子を他のＬＥＤ素子に対してｎ個置きとなるように配置し、かつ、全ＬＥＤ素子３群はアレイ状に配置されている。

本実施の形態のバックライト装置１Ａにあっても、ＬＥＤ光源ユニット３０を点灯させると、バックライト装置１Ａの中央部、すなわち各ＬＥＤ光源ユニット３０における基板２の長手方向の中央部の温度が高くなる。そこで、本実施の形態のように、ｎグループそれぞれに属するＬＥＤ素子群が温度の異なる位置に別々に配置するのではなく、基板２の長手方向の各位置に均等に分布するように配置することにより、それぞれのグループに属するＬＥＤ素子群の合計Ｖｆは、初期のＶｆのばらつき以外はほとんどなくなる。そのため、１つの基板２に実装されたＬＥＤ素子３群を１つの定電流ドライバ９で駆動させた場合、定電流ドライバ９での熱損失が最小限で済み、この結果として、定電流ドライバ９の効率を高くすることができ、ひいては、バックライト装置の効率を高くすることができる。

本発明の第１の実施の形態のバックライト装置の分解斜視図。 上記実施の形態におけるＬＥＤ光源ユニットの回路図。 上記実施の形態におけるＬＥＤ光源ユニットの配線パターン図。 上記実施の形態に対する比較例のＬＥＤ光源ユニットのＬＥＤ素子群の配置図。 上記実施の形態のＬＥＤ光源ユニットのＬＥＤ素子群の配置図。 本発明の第２の実施の形態のバックライト装置の平面図、側面図。

符号の説明

１，１Ａ バックライト装置
２ 基板
３ ＬＥＤ素子
３ａ，３ｂ，３ｃ （各グループに分けられた）ＬＥＤ素子
４ 導光板
４ａ 入光面
４ｂ 発光面
５ 反射板
６ 光学シート類
７ フロントフレーム
８ バックフレーム
９ 定電流ドライバ
１０ フレーム
３０ ＬＥＤ光源ユニット

Claims (5)

1. 複数個のＬＥＤ素子を基板上にアレイ状に配置し、給電するようにしたＬＥＤ光源ユニットにおいて、
   前記基板には、複数ｎ本（ｎは２以上の任意の自然数）の並列配線がされており、前記複数個のＬＥＤ素子はｎ個間隔で前記ｎ本の並列配線のいずれかと直列接続されていることを特徴とするＬＥＤ光源ユニット。
2. 前記基板は、その長手方向の片端側から給電できるように配線されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源ユニット。
3. 前記並列配線の給電端に単一の定電流ドライバの出力端を接続し、給電するようしたことを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ光源ユニット。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ光源ユニットを、導光板の端面に配置したことを特徴とするバックライト装置。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ光源ユニットを複数個、装置底面に配置したことを特徴とするバックライト装置。

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