JP2010258209A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はカラー表示装置等にバックライトや照明として用いられるLED素子を用いた発光装置に関するものであり、詳しくは赤色LED、緑色LED、青色LEDを混色性の高い発光色に変換する発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device using an LED element used as a backlight or illumination in a color display device or the like, and more particularly to a light emitting device that converts red LED, green LED, and blue LED into a light emitting color with high color mixing properties. .
近年、LED素子(以下LEDという)は半導体素子であるため、長寿命で優れた駆動特性を有し、さらに小型で発光効率が良く、鮮やかな発光色を有することから、カラー表示装置のバックライトや照明等に広く利用されるようになってきた。 In recent years, since LED elements (hereinafter referred to as LEDs) are semiconductor elements, they have a long life and excellent driving characteristics, and are small, have high luminous efficiency, and have a bright emission color. It has come to be widely used for lighting and lighting.
特に近年、赤色(R)緑色(G)青色(B)の三原色に、高効率のLEDが開発されたことから、加色混合型のLED発光装置が用いられている。この加色混合型のLED発光装置は、R,G,Bの3色のLEDを同時に発光させることによって白色光を発光させ、この白色光光源と表示装置のカラーフィルタとによってカラー表示をおこなったり、白色光を照明装置として用いるものである。 In particular, since highly efficient LEDs have been developed for the three primary colors of red (R), green (G) and blue (B) in recent years, additive color mixing type LED light emitting devices are used. This additive color mixing type LED light emitting device emits white light by simultaneously emitting LEDs of three colors of R, G, and B, and performs color display by the white light source and the color filter of the display device. The white light is used as a lighting device.
しかし、この加色混合型のLED発光装置は、R、G、Bの各LEDを基板上に平面的に実装配置して発光させているため、各色の発光が分離して見えるので、加色混合を行うためには発光面上に拡散板等を配置して拡散効果を高める必要があり、また分散発光のため混色性の高い発光色を得ることが難しかった。 However, in this additive color mixing type LED light emitting device, each LED of R, G, B is mounted and arranged on a substrate in a plane to emit light, so that the light emission of each color appears to be separated. In order to perform mixing, it is necessary to dispose a diffusion plate or the like on the light emitting surface to enhance the diffusion effect, and it is difficult to obtain a light emission color with high color mixing property due to dispersed light emission.
この、R、G、Bの各LEDを基板上に平面的に実装配置して発光させている加色混合型のLED発光装置の欠点を解決する構成として、R,G,BのLEDを積層配置することにより発光点を重ね合わせて混色性の高い発光色を得る積層方式の加色混合型LED発光装置が提案されている(例えば特許文献1,特許文献2)。
R, G, and B LEDs are stacked as a configuration that solves the disadvantages of the additive color mixing type LED light emitting device in which R, G, and B LEDs are mounted and arranged in a plane on a substrate to emit light. A layered additive color mixing type LED light emitting device has been proposed in which light emitting points are superposed to obtain a light emitting color with high color mixing properties (for example,
以下従来の積層方式の加色混合型LED発光装置に付いて説明する。
特許文献1は面積の等しいR、G、Bの各LEDを積層配置することによって、下層のLEDは上層のLEDを透過して発光する構成とし、さらに各LEDへの注入電流を制御して各LEDの光強度を最適化することによって、所望する色の文字や画像を表示している。
A conventional additive color mixing type LED light emitting device will be described below.
In
また特許文献2はR、G、Bの各LEDの面積を、大、中、小に形成し、面積が最大のLEDを下側に配置し、さらに面積が中、小の順番で上方に積層配置することによって、下側のLEDはその発光の一部が上側のLEDを透過して発光し、他の一部が直接発光することによって、下側のLEDの発光効率を高める構成としている。
In
上記特許文献1の提案は面積の等しいR、G、Bの各LEDを積層配置することによって、下層のLEDの発光はすべて上層のLEDを透過して発光する構成としているために、各LEDの配置及び面積が発光方向に対して等しくなるので、カラー表示装置として各発光源の発光位置がそろった美しい表示が可能になり、さらに各LEDを平面的にずらせて配置する場合に比べて、R,G,BのLED配置面積を3分の1にすることができ、分解能の高いカラー表示装置を提供できる、という長所がある。
Since the proposal of the above-mentioned
しかし、下層のLEDの発光はすべて上層のLEDを透過して発光する構成となっているため、下層側のLEDの発光を強めるために供給電流を大きくする必要があり、直接発光する最上層のLEDに対して、2層のLED層を透過して発光する最下層のLEDに対する供給電流が大きくなりすぎて、下層側のLEDの発熱が大きくなり、半導体素子としての寿命が短くなるという問題がある。 However, since all of the light emission of the lower layer LEDs is transmitted through the upper layer LED, it is necessary to increase the supply current in order to increase the light emission of the lower layer side LED. There is a problem in that the supply current to the lowermost LED that emits light through the two LED layers is too large for the LED, the heat generation of the lower LED increases, and the life as a semiconductor element is shortened. is there.
また、特許文献2の提案はR、G、Bの各LEDの面積を、大、中、小に形成し、面積が最大のLEDを下側に配置し、さらに面積が中、小の順番で上方に積層配置することによって、下側のLEDはその発光の一部が上側のLEDを透過して発光し、他の一部が直接発光することによって、下側のLEDの発光効率を高め、下側のLEDの供給電流の増加を少なくできるという長所がある。
In addition, the proposal of
しかし、面積を大、中、小に形成した各LEDを片側に揃えて配置しているため、R、G、Bの各LEDの発光位置がずれた状態となってしまい、このずれた部分が分散発光となって混色性の高い発光色を得ることが困難になるという問題がある。 However, since the LEDs formed in large, medium, and small areas are aligned on one side, the light emission positions of the R, G, and B LEDs are shifted, and this shifted portion is There is a problem that it becomes difficult to obtain a light emission color with high color mixing properties due to dispersed light emission.
本発明の目的は上記問題点を解決しようとするものであり、LED発光装置において、複数LEDの積層により実装面積の小型化及び高密度化を実現するとともに、混色性の高い発光色を得ることができる加色混合型のLED発光装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-described problems, and in an LED light-emitting device, the mounting area is reduced and the density is increased by stacking a plurality of LEDs, and an emission color with high color mixing properties is obtained. An object of the present invention is to provide an additive color mixed type LED light emitting device capable of achieving the above.
上記目的を達成するため本発明においては、 異なる発光色の複数のLED素子を積層配置した発光部と、前記発光部の各LED素子に個別に駆動電流を供給する駆動調整手段とを有する発光装置であって、前記発光部を構成する複数のLED素子は異なる面積を有し、かつ各LED素子の中心が略一致するように積層配置されており、前記駆動調整手段は個々のLED素子の駆動電流を可変して発光色の混色レベルを調整することを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the present invention, a light emitting device having a light emitting section in which a plurality of LED elements of different emission colors are arranged and a drive adjusting means for individually supplying a driving current to each LED element of the light emitting section. The plurality of LED elements constituting the light-emitting portion have different areas and are stacked so that the centers of the LED elements substantially coincide with each other, and the drive adjusting means drives the individual LED elements. The present invention is characterized in that the color mixing level of the luminescent color is adjusted by varying the current.
上記構成によると、複数LEDの積層により実装面積の小型化及び高密度化を実現するとともに、各LED素子の中心が略一致するように積層配置するとともに、駆動調整手段によって個々のLED素子の駆動電流を可変して発光色の混色レベルを調整することにより、混色性の高い発光色を有する加色混合型のLED発光装置を提供することができる。 According to the above configuration, a plurality of LEDs are stacked to reduce the mounting area and increase the density, and the LED elements are stacked so that the centers of the LED elements substantially coincide with each other. By adjusting the color mixing level of the luminescent color by varying the current, it is possible to provide an additive color mixing type LED light emitting device having a luminescent color with high color mixing properties.
すなわち、異なる発光色の複数のLED素子を積層配置することによって、各LEDの実効面積をできるだけ同じにし、わずかに残る各LEDの面積差を駆動電流で調整することにより、LEDの駆動電流差を小さくしてLEDの発熱劣化を少なくし、さらに各LEDの中心を一致させることによって混色性の高い発光色を得るようにしている。 In other words, by arranging a plurality of LED elements of different emission colors in a stacked manner, the effective area of each LED is made the same as much as possible, and by slightly adjusting the difference in the area of each remaining LED with the drive current, the LED drive current difference is reduced. The LED is reduced to reduce the heat generation deterioration of the LED, and the center of each LED is matched to obtain a light emission color with high color mixing.
前記複数のLED素子は赤色LED、緑色LED、青色LEDであり、発光色は白色発光であると良い。 The plurality of LED elements may be a red LED, a green LED, and a blue LED, and the emission color may be white emission.
上記構成によると、バックライトとしての混色性の高い白光色を有する加色混合型のLED発光装置を提供することができる。 According to the above configuration, it is possible to provide an additive color mixing type LED light emitting device having a white color with high color mixing properties as a backlight.
前記発光部は矩形形状で異なる面積の複数のLED素子を、積層配置して構成されていると良い。 The light emitting unit may be formed by stacking a plurality of LED elements having a rectangular shape and different areas.
前記発光部は長さが等しく、幅の異なる複数のLED素子を、積層配置して構成されていると良い。 It is preferable that the light emitting unit is configured by stacking a plurality of LED elements having the same length and different widths.
前記発光部は矩形形状で異なる面積の複数のLED素子を、平面的に異なる角度で積層配置して構成されていると良い。 The light emitting unit may be configured by stacking a plurality of LED elements having a rectangular shape and different areas at different angles in a plane.
上記の如く本発明によれば、複数LEDの積層による実装面積の小型化及び高密度化を実現するとともに、各LED素子の中心が略一致するように積層配置するとともに、駆動調整手段によって個々のLED素子の駆動電流を可変して発光色の混色レベルを調整することにより、混色性の高い発光色を有する加色混合型のLED発光装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the mounting area can be reduced and the density can be increased by stacking a plurality of LEDs, and the LED elements can be stacked so that the centers of the LED elements substantially coincide with each other. By changing the drive current of the LED element and adjusting the color mixture level of the emission color, it is possible to provide an additive color mixing type LED light emitting device having a light emission color with high color mixing properties.
以下図面により、本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の第1実施形態における発光装置のブロック図、図2は図1に示す発光装置における発光部の平面図、図3は図2に示す発光部のA−A断面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a block diagram of a light emitting device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a light emitting unit in the light emitting device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of the light emitting unit shown in FIG. .
図1において1は発光装置であり、発光部2と駆動調整手段10により構成されている。発光部2は異なる発光色の複数のLED素子を積層配置した構成を有し、本実施形態においては大面積のR・LED4、中面積のG・LED5,小面積のB・LED6よりなり、下面側より各LEDの中心線Sを略一致させた状態において、大面積のR・LED4、中面積のG・LED5,小面積のB・LED6の順に積層配置されている。
In FIG. 1,
駆動調整手段10はR・LED駆動回路11、G・LED駆動回路12、B・LED駆動回路13を有し、R・LED駆動回路11はR・LED4に駆動電流を調整可能に供給し、G・LED駆動回路12はG・LED5に駆動電流を調整可能に供給し、B・LED駆動回路13はB・LED6に駆動電流を調整可能に供給している。
The drive adjustment means 10 includes an R / LED drive circuit 11, a G / LED drive circuit 12, and a B / LED drive circuit 13. The R / LED drive circuit 11 supplies a drive current to the R /
図2は図1に示す発光部2の平面図、図3は図2に示す発光部2のA−A断面図であり、回路基板3の上面周辺には接続電極3a〜3fが設けられており、また回路基板3の中央には大面積のR・LED4、中面積のG・LED5,小面積のB・LED6が、図3に示す如く下面側より各LEDの中心線Sを略一致させて状態において、大面積のR・LED4、中面積のG・LED5,小面積のB・LED6の順に積層配置されている。
2 is a plan view of the
そしてR・LED4のパッド電極4a,4bは接続電極3a、3fにワイヤーボンディングされることにより、図1に示す駆動調整手段10のR・LED駆動回路11に接続されており、またG・LED5のパッド電極5a,5bは接続電極3c、3dにワイヤーボンディングされることにより、駆動調整手段10のG・LED駆動回路12に接続されており、さらにB・LED6のパッド電極6a,6bは接続電極3b、3eにワイヤーボンディングされることにより、駆動調整手段10のB・LED駆動回路13に接続されており、全体が封止樹脂15によって封止されている。
The pad electrodes 4a and 4b of the R •
次に上記発光装置1の調整動作を説明する。図1に示すごとく、まず駆動調整手段10のR・LED駆動回路11のみを駆動状態にして、R・LED4のみを点灯させる。この状態において発光面Hでの発光量を測定し、この測定量が所定の値になるようにR・LED駆動回路11を調整する。次にG・LED駆動回路12のみを駆動状態にして、G・LED5のみを点灯させる。この状態において発光面Hでの発光量を測定し、この測定量が所定の値になるようにG・LED駆動回路12を調整する。さらにB・LED駆動回路13のみを駆動状態にして、B・LED6のみを点灯させる。この状態において発光面Hでの発光量を測定し、この測定量が所定の値になるようにB・LED駆動回路13を調整する。
Next, the adjustment operation of the
この調整により、各LEDの実効面積に合わせた光量調整が完了し、各LEDの発光量が整合される。この状態から白色光の混色調整を行うためにR・LED4,G・LED5,B・LED6を同時に点灯させて発光面Hでの混色性を測定する。そしてこの白色光の混色性が最適化されるように各色LED駆動回路の微調整をおこなって、白色光の混色性を最適化させる。なお、図1に示す発光線Pは各LEDからの発光状態と混色の状態を示しており、直接発光P1、透過光P2、斜光P3により混色がおこなわれている。
By this adjustment, the light amount adjustment in accordance with the effective area of each LED is completed, and the light emission amount of each LED is matched. In order to adjust the color mixing of white light from this state, the R •
次に図4,図5,図6により本発明の第2実施形態について説明する。
図4は本発明の第2実施形態における発光部20の平面図、図5は図4に示す発光部20のA−A断面図、図6は図4に示す発光部20のB−B断面図である。なお、発光部20の基本的構成は図2に示す発光部2と同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明を省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
4 is a plan view of the light emitting unit 20 according to the second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA of the light emitting unit 20 shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a cross section taken along line BB of the light emitting unit 20 shown in FIG. FIG. Note that the basic configuration of the light emitting unit 20 is the same as that of the
第2実施形態における発光部20が第1実施形態における発光部2と異なるところは各LEDの形状であり、発光部2における各LEDの形状がいずれも矩形形状において各LEDの面積が異なっていたのに対し、発光部20における各LEDの形状は長さが等しく幅を異ならせた長方形で、面積が異なるようにしたことである。
The light emitting unit 20 in the second embodiment differs from the
すなわちR・LED24、G・LED25,B・LED26は図5に示す如く長さLが同じであり、また図6に示す如く幅がW1>W2>W3の順に異なっており、この結果大面積のR・LED24、中面積のG・LED25,小面積のB・LED26が形成され、下面側より各LEDの中心線Sを略一致させた状態において、大面積のR・LED24、中面積のG・LED25,小面積のB・LED26の順に積層配置されている。
That is, the R •
上記構成によれば、発光部20における各LEDの長さLを同一とし、その長手方向にパッド電極をそろえて配置することができるため、各LEDの製造が容易になると共に、ワイヤーボンディングの長さが略等しくなって接続が容易になるという利点がある。 According to the above configuration, the length L of each LED in the light emitting unit 20 can be made the same, and the pad electrodes can be arranged in the longitudinal direction thereof. There is an advantage that the connection is facilitated by making the lengths substantially equal.
次に図7,図8により本発明の第3実施形態について説明する。
図7は本発明の第3実施形態における発光部30の平面図、図8は図7に示す発光部30のA−A断面図である。なお、発光部30の基本的構成は図4に示す発光部20と同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明を省略する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a plan view of the light emitting unit 30 according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line AA of the light emitting unit 30 shown in FIG. Note that the basic configuration of the light emitting unit 30 is the same as that of the light emitting unit 20 shown in FIG. 4, and the same elements are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.
第3実施形態における発光部30が第2実施形態における発光部20と異なるところは各LEDの配置であり、発光部20では長方形で面積が異なる各LEDを並べて積層していたのに対し、発光部30では長方形で面積が異なる各LEDを平面的に異なる角度で積層配置して構成していることである。 The light emitting unit 30 in the third embodiment is different from the light emitting unit 20 in the second embodiment in the arrangement of each LED. In the light emitting unit 20, the LEDs having a rectangular shape and different areas are arranged side by side. In the part 30, each rectangular LED having a different area is stacked and arranged at different angles in a plane.
すなわち、図7に示すR・LED34、G・LED35,B・LED36は図4に示すR・LED24、G・LED25,B・LED26と同様に長さLが同じで、幅がW1>W2>W3の順に異なっている大面積のR・LED34、中面積のG・LED35,小面積のB・LED36を、下面側より各LEDの中心点Spを略一致させた状態において、平面的に異なる角度で大面積のR・LED34、中面積のG・LED35,小面積のB・LED36の順に積層配置されている。
That is, the R ·
なお、本実施形態においては各LEDを配置する平面的に異なる角度としては60度ごとにずらせて配置し、また、各LEDの長方形の形状としては長さLが同じで、幅W1,W2、W3は実効面積に合わせて変化させているが、各LEDの長さも実効面積に合わせて変化させても良い。 In addition, in this embodiment, it arrange | positions by shifting every 60 degree | times as a plane different angle which arrange | positions each LED, and the length L is the same as the rectangular shape of each LED, and width W1, W2, Although W3 is changed in accordance with the effective area, the length of each LED may be changed in accordance with the effective area.
上記構成によれば、各LEDを配置角度により交叉配置しているので、各LEDの積層部分の面積少なく、直接発光する部分の面積が大きくなるので各LEDの直接発光が多くなって発光効率がよくなる。従って全体として発光効率の高い発光装置を提供できる。 According to the above configuration, since the LEDs are arranged in an intersecting manner according to the arrangement angle, the area of the stacked portion of each LED is small, and the area of the portion that directly emits light is large. Get better. Accordingly, a light emitting device with high luminous efficiency as a whole can be provided.
本発明における各実施形態においては1個の白色発光装置について示したが、これに限定されるものではなく、実施形態に示した発光装置を平面的に複数個配置することによって大画面用の大型発光装置とすることができ、また白色発光のみに限定されずR,G,B、LED以外の組み合わせによるカラー発光装置としても利用可能である。 In each embodiment of the present invention, one white light emitting device has been described. However, the present invention is not limited to this, and a large-sized large screen can be obtained by arranging a plurality of light emitting devices shown in the embodiment in a plane. The light-emitting device can be used, and is not limited to white light emission, and can be used as a color light-emitting device using a combination other than R, G, B, and LED.
1 発光装置
2、20,30 発光部
3 回路基板
3a〜3f 接続電極
4、24,34 R・LED
5、25,35 G・LED
6,26,36 B・LED
4a,4b パッド電極
5a,5b パッド電極
6a、6b パッド電極
10 駆動調整手段
11 R・LED駆動回路
12 G・LED駆動回路
13 B・LED駆動回路
15 封止樹脂
DESCRIPTION OF
5, 25, 35 G LED
6, 26, 36 B LED
4a, 4b Pad electrode 5a, 5b Pad electrode 6a,
Claims (5)
5. The light emitting device according to claim 3, wherein the light emitting unit is configured by stacking and arranging a plurality of LED elements having a rectangular shape and different areas at different angles in a plane.
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WO2012067116A1 (en) | 2010-11-18 | 2012-05-24 | 矢崎総業株式会社 | Power supply control device |
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