JP2009059980A

JP2009059980A - Ｌｅｄ発光装置

Info

Publication number: JP2009059980A
Application number: JP2007227320A
Authority: JP
Inventors: Norikazu Kadotani; 典和門谷; Sadato Imai; 貞人今井; Koichi Fukazawa; 孝一深沢
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2009-03-19

Abstract

【課題】一定の明るさで点灯させることができて、小型、薄型化が可能なＬＥＤ発光装置を低価格で提供する。
【解決手段】発光素子として機能する第１のＬＥＤと、該第１のＬＥＤから出射される光の光量を検出する受光素子として機能する第２のＬＥＤと、該第２のＬＥＤの検出値により前記第１のＬＥＤの発光状態を調整する調整手段とを備え、前記第１、第２のＬＥＤが互いに光透過可能状態で隣接して配置されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を備えたＬＥＤ発光装置に関し、特にカメラ機能を備えた携帯電話機や携帯情報端末機等に搭載されるフラッシュライト等に用いられるＬＥＤ発光装置に関する。

最近の携帯電話等の携帯端末は、カメラ機能を備えたものが主流になってきており、フラッシュライト機能を備えた製品も提供されている。これらのカメラ機能付き携帯端末は小型化が要求されることから、フラッシュライト用の光源としては、ＬＥＤ発光装置が用いられるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。従来のこのようなＬＥＤ発光装置を搭載したカメラモジュールの一例を図７に基づいて説明する。

図７に示すように、外ケース２１５に配設されたフラッシュライト用ＬＥＤ付きカメラモジュール２００は、カメラレンズモジュール２１０とフラッシュライト用ＬＥＤモジュール２２０とで構成される。フラッシュライト用ＬＥＤモジュール２２０は、外ケース２１５に固定され被写体方向に向かって照射光２２６を照射する凸レンズからなる照射レンズ２２１と、外ケース２１５に配設された回路基板保持台２２４上のＬＥＤモジュール２２５とで構成される。ＬＥＤモジュール２２５は、回路基板保持台２２４上に配設された回路基板２２３にＬＥＤ２２２が実装されている。

特開２００６−２２１０９８号公報（第３頁、図１０）

しかしながら、最近のフラッシュライト用ＬＥＤには高輝度ＬＥＤが用いられることが多い。この高輝度ＬＥＤは大きい電流が流れるので、長時間使用時に熱を発生することになる。この熱により周辺温度の上昇と共に接合部の温度が上昇すると、順方向電圧と電流が共に減少するので、温度が高くなるにつれて明るさが低下する。また、ＬＥＤは、出射時間が経過するにつれて明るさが変化する。このため、明るさを一定に保つためには、各ＬＥＤの光量を測定し、この測定値に応じて印加する電圧や電流を制御する必要がある。このＬＥＤの光量を測定するためのセンサーとしてフォトダイオードで受光する例が開示されているが、製造コストが高くなるという問題があった。また、配置するためのスペースが必要で、小型、薄型化が難しいという問題があった。

（目的）
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、一定の明るさで点灯し、小型、薄型化が可能なＬＥＤ発光装置を低価格で提供することを目的とするものである。

上記課題を解決ために本発明のＬＥＤ発光装置は、発光素子として機能する第１のＬＥＤと、該第１のＬＥＤから出射される光の光量を検出する受光素子として機能する第２のＬＥＤと、該第２のＬＥＤの検出値により前記第１のＬＥＤの発光状態を調整する調整手段とを備え、前記第１、第２のＬＥＤが互いに光透過可能状態で隣接して配置されている。

また、前記第１、第２のＬＥＤは同一基板の同一平面上に配置されていることを特徴とする。

また、前記第１、第２のＬＥＤは同一の透明性の封止樹脂で封止されていることを特徴とする。

また、前記第１、第２のＬＥＤの互いの間隔と、前記第１、第２のＬＥＤの上面から前記封止樹脂上面までの距離とは、前記第１のＬＥＤ中央部から出射した光が前記封止樹脂上面の空気との境界面で全反射して隣接する前記第２のＬＥＤの中央部に入るように設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、高価なフォトダイオードの代わりに受光素子としてＬＥＤを用いて、発光素子としてのＬＥＤの光量をモニターし、印加する電圧、電流量を制御することにより、一定の明るさで点灯するＬＥＤ発光装置を提供することができる。また、受光素子としてのＬＥＤと発光素子としてのＬＥＤとを１パッケージとすることにより、部品点数の削減が可能となり、小型で薄型のＬＥＤ発光装置を低価格で提供することができる。

図１から図５は本発明の実施形態におけるＬＥＤ発光装置の主要部を示す。図１に示すように本実施形態におけるＬＥＤ発光装置２１は、回路基板２２と、この回路基板２２上に実装される発光部２８、この発光部２８を取り囲む反射面３３が形成された反射枠体３１とを備えている。

回路基板２２は、図２に示すように、ガラスエポキシ樹脂等からなり、両側面にアノード電極３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ及びカソード電極３４ｂ、３５ｂ、３６ｂ、３７ｂがスルーホールによって形成されており、それぞれ回路基板２２の両側面から中央部に延びるリードパターンが形成されている。さらに、アノード電極３４ａとカソード電極３４ｂ、アノード電極３５ａとカソード電極３６、アノード電極３６ａとカソード電極３６ｂのリードパターンのそれぞれの先端間に第１のＬＥＤである発光素子としてのＬＥＤ２４、２５、２６が実装され、ボンディングワイヤを介して接続されている。また、アノード電極３７ａとカソード電極３７ｂのリードパターンの先端間に第２のＬＥＤである受光素子としてのＬＥＤ２７が実装され、ボンディングワイヤを介して接続されている。

発光部２７は、前述の発光素子としての３つのＬＥＤ２４、２５、２６と、受光素子としてのＬＥＤ２７と、これらのＬＥＤ２４、２５、２６、２７を封止する透明又は透光性を有する封止樹脂２９とを備えている。発光素子としての３つのＬＥＤ２４、２５、２６及び受光素子としてのＬＥＤ２７は、窒化ガリウム系化合物半導体であり、それぞれのアノード電極３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａとカソード電極３４ｂ、３５ｂ、３６ｂ、３７ｂ間に接続されている。また、ＬＥＤ２４、２５、２６、２７は、回路基板２２のほぼ中央に四角形状に均等配置されており、かつ受光素子としてのＬＥＤ２７が発光素子としてのＬＥＤ２４、２５、２６からのそれぞれの出射光を受光出来るように回路基板２２の同一平面上に互いに光透過可能状態で隣接して配置されている。

図４は発光部２８を示す部分拡大断面図である。以下、発光素子としてのＬＥＤ２４、２５、２６と受光素子としてのＬＥＤ２７との配置関係について、ＬＥＤ２４とＬＥＤ２７とを例として配置関係を説明する。図４に示すように、発光素子としてのＬＥＤ２４と受光素子としてのＬＥＤ２７とは、回路基板２２の同一平面上に配置されており、ＬＥＤ２４の上面２４ａとＬＥＤ２７の上面２７ａとが同じ高さになるように配置されている。また、ＬＥＤ２４、２７は、同一の封止樹脂２９で封止されており、ＬＥＤ２４、２７のそれぞれの上面２４ａ、２７ａから封止樹脂２９の上面２９ａまでの距離ａが等しくなるように封止されている。また、ＬＥＤ２４、２７の互いの間隔ｂと、前述のＬＥＤ２４、２７の上面２４ａ、２７ａから封止樹脂２９の上面２９ａまでの距離ａとは、発光素子としてのＬＥＤ２４中央部から出射した光が封止樹脂２９の上面２９ａである空気との境界面で全反射して隣接する受光素子としてのＬＥＤ２７の中央部に入るように設定されている。即ち、発光素子としてのＬＥＤ２４中央部から出射した光が封止樹脂２９の上面２９ａである空気との境界面に入射する角度が境界面における臨界角度より大きい値のとなるように設定されている。これより、発光素子としてのＬＥＤ２４の上面から出射した光と側面から出射した光の両方が受光素子としてのＬＥＤ２７に入射する。なお、発光素子としてのＬＥＤ２５、２６については、ＬＥＤ２４と同様に配置する。

図５は、全反射と臨界角の関係を示す図である。図５に示すように、発光素子としてのＬＥＤ２４中央部から出射した光が封止樹脂２９の上面２９ａである空気との境界面に入射する角度ｐが境界面における臨界角度より大きい値の場合、全反射となる。本実施形態における封止樹脂２９の屈折率が１．５、空気の屈折率を１．０とした場合、臨界角は、約４２度となる。したがって、ＬＥＤ２４中央部から出射した光がＬＥＤ２４とＬＥＤ２７と中間に対応する封止樹脂２９の上面２９ａへ入射する角度ｐを臨界角である４２度より大きい値になるようにＬＥＤ２４、２７の互いの間隔ｂと、ＬＥＤ２４、２７の上面２４ａ、２７ａから封止樹脂２９の上面２９ａまでの距離ａとの値を設定する。なお、発光素子としてのＬＥＤ２５、２６についても発光素子としてのＬＥＤ２４と同様に上記関係を満たすように、ＬＥＤ２５、２６と受光素子としてのＬＥＤ２７と間隔ｂと、封止樹脂２９の上面２９ａまでの距離ａとの値を設定する。本実施形態においては、四角形形状に配置したＬＥＤ２４、ＬＥＤ２５、ＬＥＤ２６、ＬＥＤ２７の互いに隣接する距離ｂを同じ値設定し、入射角度ｐの値が４５度なるように、間隔ｂと、距離ａとの値を設定した。

前述の各ＬＥＤ２４、２５、２６、２７は順方向電圧印加により発光状態とされて発光素子として機能し、逆方向電圧印加により受光素子として機能することが知られている。したがって、ＬＥＤ２４、２５、２６に順方向電圧を印加し発光素子として機能させることができる。また、ＬＥＤ
２７に逆方向電圧を印加することにより受光素子として機能させることができ、発光素子としてのＬＥＤ２４、２５、２６から出射される光の光量を受光素子としてのＬＥＤ２７で検出することができる。なお、回路基板２２には、受光素子としてのＬＥＤ
２７での検出値により発光素子としてのＬＥＤ２４、２５、２６の発光状態を調整する調整手段として、後述するフィードバック回路が備えられている。

次に、発光素子としてのＬＥＤ２４、２５、２６の発光状態を調整する方法について図３に基づいて説明する。まず、発光素子としてのＬＥＤ２４を点灯し、ＬＥＤ２４からの出射光の光量を受光素子としてのＬＥＤ２７により検出する。この検出した光の光量に応じて出力された値によりフィードバック回路２３が発光素子としてのＬＥＤ２４に供給する電圧又は電流を調整する。光量が所定の量より少ないときは、発光素子としてのＬＥＤ２４に供給する電圧又は電流を上げ、ＬＥＤ２４の光量を大きくする。逆に光量が多いときはＬＥＤ２４に供給する電圧又は電流を下げ、ＬＥＤ２４の光量を少なくする。このフィードバックを所定の回数繰り返し行い、検出される光量が一定になるように調整する。これにより、ＬＥＤ２４から出射される光の経時的な輝度の変化を抑制することができる。同様に発光素子としてのＬＥＤ２５、２６についても検出される光量が一定になるように調整することにより出射される光の経時的な輝度の変化を抑制することができる。

［比較例］
図６に発光素子としてのＬＥＤ２４と受光素子としてのＬＥＤ２７とが別々に分かれて封止されている例を示す。図６に示すように、ＬＥＤ２４は、封止樹脂３９で封止されており、ＬＥＤ２７は封止樹脂４９で封止されている。発光素子としてのＬＥＤ２４から出射された光のうち、封止樹脂３９の上面３９ａで全反射された光が封止樹脂３９の側面３９ｂで反射、屈折される。屈折して空気中に出た光が隣接する封止樹脂４９の側面４９ｂで反射、屈折され、屈折した光が封止樹脂４９の内部に入射し、受光素子としてのＬＥＤ２７に到達する。このため、ＬＥＤ２４、ＬＥＤ２７が別々に分かれて封止されていると発光素子としてのＬＥＤ２４の側面から出謝した光は、受光素子としてのＬＥＤ２７に入射するが、上面から出射した光は、ほとんど受光素子としてのＬＥＤ２７に入射しない。したがって、発光素子としてのＬＥＤ２４から出射された光のうち受光素子としてのＬＥＤ２７に入射する光量が少なくなり、安定して光を検出できず正確なフィードバックが行えないおそれがあり、好ましくない。

以上のように、本実施例によれば、高価なフォトダイオードの代わりに受光素子としてＬＥＤを用いて、発光素子としてのＬＥＤの光量をモニターし、印加する電圧、電流量を制御することにより、一定の明るさで点灯するＬＥＤ発光装置を提供することができる。また、受光素子としてのＬＥＤと発光素子としてのＬＥＤとを１パッケージとすることにより、部品点数の削減が可能となり、小型で薄型のＬＥＤ発光装置を低価格で提供することができる。

なお、本実施形態においては、発光素子としてのＬＥＤの数を３個、受光素子としてのＬＥＤの数を１個の場合を例として説明したが、これらの数に限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定することができる。

また、各ＬＥＤの機能は、発光素子または受光素子に限定されるものではなく、切り替えて用いることが出来る。例えば、本実施形態における１個の受光素子を受光素子として使用しない場合には、発光素子として用い、３個の発光素子に加えて、４個の発光素子として用いることができる。

なお、実施形態におけるＬＥＤ発光装置は、フラッシュライトや、各種照明装置に用いることができる。

本発明の実施形態におけるＬＥＤ発光装置を示す図で、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。本発明の実施形態における回路基板を示す概略平面図である。本発明の実施形態における発光素子としてのＬＥＤの発光状態を調整する方法について説明するための図である。本発明の実施形態における受光素子としてのＬＥＤの受光状態を示す図である。本発明の実施形態における受光素子としてのＬＥＤの受光状態を示す図である。受光素子としてのＬＥＤの受光状態の比較例を示す図である。従来技術におけるＬＥＤ発光装置を搭載したカメラモジュールを示す概略断面図である。

符号の説明

２１ＬＥＤ発光装置
２２回路基板
２３フィードバック回路
２４発光素子としてのＬＥＤ
２４ａＬＥＤの上面
２５、２６発光素子としてのＬＥＤ
２７受光素子としてのＬＥＤ
２７ａＬＥＤの上面
２８発光部
２９封止樹脂
２９ａ封止樹脂の上面
３１反射枠体
３３反射面
３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａアノード電極
３４ｂ、３５ｂ、３６ｂ、３７ｂカソード電極
３９、４９封止樹脂
３９ａ、４９ａ封止樹脂の上面
３９ｂ、４９ｂ封止樹脂の側面

Claims

発光素子として機能する第１のＬＥＤと、該第１のＬＥＤから出射される光の光量を検出する受光素子として機能する第２のＬＥＤと、該第２のＬＥＤの検出値により前記第１のＬＥＤの発光状態を調整する調整手段とを備え、前記第１、第２のＬＥＤが互いに光透過可能状態で隣接して配置されていることを特徴とするＬＥＤ発光装置。
前記第１、第２のＬＥＤは同一基板の同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
前記第１、第２のＬＥＤは同一の透明性の封止樹脂で封止されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ発光装置。
前記第１、第２のＬＥＤの互いの間隔と、前記第１、第２のＬＥＤの上面から前記封止樹脂上面までの距離とは、前記第１のＬＥＤ中央部から出射した光が前記封止樹脂上面の空気との境界面で全反射して隣接する前記第２のＬＥＤの中央部に入るように設定されていることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ発光装置。