JP3627478B2 - 光源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードを利用した光源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、発光ダイオードを利用した光源装置として、発光色の異なる発光ダイオードチップを一平面上に複数個配設し混色することにより所望の発光色を得る光源装置が提案されている。この種の光源装置では、発光色が異なる同一チップ面積の可視光発光ダイオードチップを配設している。そして、例えば、図12に示すように、赤色発光ダイオードDR 、緑色発光ダイオードDG 、青色発光ダイオードDB を並列接続し、且つ各発光ダイオードDR 、DG 、DB それぞれのアノード側に限流要素としての抵抗RR 、RG 、RB を直列に挿入してあり、各抵抗RR 、RG 、RB の抵抗値を適宜設定することにより、各発光ダイオードDR 、DG 、DB に流れる電流を調整して調光・調色を行うようになっている。
【0003】
また、図13に示すように、同一チップ面積の赤色発光ダイオードDR 、緑色発光ダイオードDG 、青色発光ダイオードDB を直列接続し、且つ限流要素としての抵抗Rを直列接続したものもある。
また、発光ダイオードを利用した面光源としての光源装置は、図14に示すように構成され、可視光発光ダイオードチップ1(例えば、赤色発光ダイオードDR のチップ、緑色発光ダイオードDG のチップ、青色発光ダイオードDB のチップ)と、光反射板5に設けられ可視光発光ダイオードチップ1へ給電する電極パターン8と、可視光発光ダイオードチップ1が実装される光反射板5と、該光反射板5の実装面側に対向配置され可視光発光ダイオードチップ1の光を拡散透過させる拡散透過板9(例えば、乳白色の拡散透過板)とを備えている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図12に示した従来構成では、各発光ダイオードDR ,DG ,DB のチップ面積が同じなので、混色によって所望の発光色を得ようとする場合、各発光ダイオードDR 、DG 、DB のうち一番輝度の小さくなる発光ダイオードの輝度によって発光色の輝度が決まり、所望の発光色の十分な輝度が得られないという問題があった。
【0005】
また、図13に示した従来構成では、各発光ダイオードDR ,DG ,DB のチップ面積が同じで且つ各発光ダイオードDR ,DG ,DB に流れる電流が等しいので、調色ができないという問題があった。
また、図14に示した従来構成では、可視光発光ダイオード1の光を拡散透過板9を通して外部へ取り出しているが、拡散透過板9の光の透過率が低いので、可視光発光ダイオードチップ1からの光を効率良く外部へ取り出すことができず、十分な輝度が得られないという問題があった。
【0006】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、請求項1、2の発明の目的は、発光ダイオードを用いた面光源を構成する高輝度の光源装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、第1の可視光発光ダイオードチップと、第1の可視光発光ダイオードチップが実装される第1の透明基板と、第1の透明基板に設けられ第1の可視光発光ダイオードチップへ給電する第1の透明電極と、第2の可視光発光ダイオードチップと、第1の透明基板の実装面側に対向配置され第2の可視光発光ダイオードチップが実装される第2の透明基板と、第2の透明基板に設けられ第2の可視光発光ダイオードへ給電する第2の透明電極とを備えて成ることを特徴とするものであり、第1の透明電極及び第1の透明基板を通して第2の可視光発光ダイオードチップの光を外部へ取り出すことができるとともに、第2の透明電極及び第2の透明基板を通して第1の可視光発光ダイオードチップの光を外部へ取り出すことができ、可視光発光ダイオードを利用した従来の面光源に比べて高輝度の面光源を実現することができる。
【0015】
請求項2の発明は、第1の発光ダイオードチップと、第1の発光ダイオードチップが実装される第1の透明基板と、第1の透明基板に設けられ第1の発光ダイオードチップへ給電する第1の透明電極と、第2の発光ダイオードチップと、第1の透明基板の実装面側に対向配置され第2の発光ダイオードチップが実装される第2の透明基板と、第2の透明基板に設けられ第2の発光ダイオードへ給電する第2の透明電極とを備え、各透明基板の実装面側には対向する透明基板に実装された発光ダイオードチップの光を受けて可視光領域の光を発光する蛍光体が設けられて成ることを特徴とするものであり、蛍光体の光を第1の透明基板及び第2の透明基板を通して外部へ取り出すことができ、発光ダイオードチップの光を有効に利用して、可視光発光ダイオードを利用した従来の面光源に比べて高輝度の面光源を実現することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
(参考例1)
図2は本参考例の光源装置の基本構成を示すものであって、発光色の異なる赤色発光ダイオードチップ1R、緑色発光ダイオードチップ1G、青色発光ダイオードチップ1Bを基板の同一平面上に実装して所望の発光色になるようにそれぞれのチップ面積が設定されている。したがって、所望の発光色になるように各発光ダイオードチップ1R、1G、1Bそれぞれのチップ面積を設定することにより、所望の発光色を高輝度で得ることができる。例えば、図12に示した従来構成において各発光ダイオードDR、DG、DBに流れる電流比を1.5:2.0:1.0として得ていた発光色も各発光ダイオードチップ1R、1G、1Bそれぞれのチップ面積を適宜設定することにより得ることが可能となる。
【0018】
本参考例では、図1に示すように、矩形状の基板10の同一平面上に実装され所望の発光色になるようにそれぞれのチップ面積が設定された1つの赤色発光ダイオードチップ1R、1つの緑色発光ダイオードチップ1G、1つの青色発光ダイオードチップ1Bにより1単位のモジュールMを構成し、複数のモジュールMを同一平面上に配列してある。したがって、本参考例の光源装置は、所望の発光色及び光量を得ることができる面光源を構成し、モジュールMの数を増やすことによって比較的大面積の面光源を提供することができる。また、各モジュールMごとに輝度を異ならせることによって配光を変化させることができる。
【0019】
なお、発光色の異なる赤色発光ダイオードチップ1R 、緑色発光ダイオードチップ1G 、青色発光ダイオードチップ1B を複数個ずつ集合させたものを1単位としてモジュールMを構成してもよいことは勿論である。また、モジュールMの形状は図1に示すように矩形状に限らず、形状を適宜変化させて配列することにより任意の形状の面光源を提供することが可能になる。
【0020】
ところで、本参考例では、赤色発光ダイオードチップ1R、緑色発光ダイオードチップ1G、青色発光ダイオードチップ1Bに形成されている発光各発光ダイオードをDR、DG、DBとした場合、図3に示すように各発光ダイオードDR、DG、DBを直列接続し定電流源Iに接続してある。しかして、本参考例の光源装置では、各発光ダイオードDR、DG、DBを直列接続し各発光ダイオードDR、DG、DBに流れる電流の大きさを同じにした場合であっても所望の発光色を得ることができる。
【0021】
また、他の構成例としては、各発光ダイオードDR 、DG 、DB を図4に示すように、それぞれ限流要素としての抵抗RR 、RG 、RB を介して並列接続してもよく、この場合には、抵抗RR 、RG 、RB の抵抗値を変化させることによっても任意の調色が可能になる。しかも、抵抗RR 、RG 、RB によって発光ダイオードDR 、DG 、DB に過電流が流れるのを防止することができる。また、図5に示すように、発光ダイオードDR 、DG 、DB を直列接続し且つ限流要素としての抵抗を直列接続した複数の直列回路を直流電圧源Eに並列接続してもよく、該直列回路を適宜位置に配置することにより、配光を変化させることが可能となる。この場合も抵抗Rによって発光ダイオードDR 、DG 、DB に過電流が流れるのを防止することができる。
【0022】
(参考例2)
本参考例の光源装置は、図6に示すように、複数の可視光発光ダイオードチップ1と、これらの可視光発光ダイオードチップ1が同一平面に実装される透明基板6(光透過率の良い透明材料により形成された光透過板)と、透明基板6に設けられ可視光発光ダイオードチップ1へ給電する透明電極4(例えばITOなど)と、透明基板6の実装面側に対向配置され可視光発光ダイオード1の光を反射する光反射板5とを備えている。
【0023】
しかして、本参考例の光源装置では、可視光発光ダイオードチップ1からの光は、光反射板5により反射され、透明電極4及び透明基板6を通して外部へ取り出されるので、可視光発光ダイオードチップ1からの光を効率良く外部へ取り出すことができ、可視光発光ダイオードを利用した従来の面光源に比べて高輝度の面光源を提供することができる。なお、図6中の矢印は、光の経路を例示したものである。
【0024】
(参考例3)
本参考例の光源装置は、図7に示すように、複数の可視光発光ダイオードチップ1と、これら可視光発光ダイオードチップ1が同一平面に実装される透明基板6と、透明基板6に設けられ可視光発光ダイオードチップ1へ給電する透明電極4と、透明基板6の実装面側に対向配置され可視光発光ダイオードチップ1の光の一部を透過させ残りの光を反射する光反射板7とを備えている。
【0025】
しかして、本参考例の光源装置では、可視光発光ダイオードチップ1からの光は、対向配置される光反射板7と透明基板6との両方を通して外部へ取り出されるので、可視光発光ダイオードチップ1からの光を効率良く外部へ取り出すことができ、可視光発光ダイオードを利用した従来の面光源に比べて高輝度の面光源を提供することができる。なお、図7中の矢印は、光の経路を例示したものである。
【0026】
(参考例4)
本参考例の光源装置は、図8に示すように、複数の発光ダイオードチップ2と、これら発光ダイオードチップ2が同一平面に実装される透明基板6と、透明基板6に設けられ発光ダイオードチップ2へ給電する透明電極4と、透明基板6の実装面側に対向配置され発光ダイオードチップ2からの光を反射する光反射板5とを備え、発光ダイオードチップ2からの光を受けて可視光領域の光を発光する蛍光体3が上記光反射板5に設けられている。発光ダイオードチップ2としては紫外域か青色の少なくとも一方の波長域の光を発光するものを用いている。
【0027】
しかして、本参考例の光源装置では、蛍光体3の光を、透明電極4及び透明基板6を通して外部へ取り出すことができ、発光ダイオードチップ2の光を有効に利用して、可視光発光ダイオードを利用した従来の面光源に比べて高輝度の面光源を提供することができる。なお、図8中において実線で示す矢印は、発光ダイオードチップ2からの光の経路を例示したものであり、一点鎖線で示す矢印は、蛍光体3からの光の経路を例示したものである。
【0028】
(参考例5)
本参考例の光源装置は、図9に示すように、複数の発光ダイオードチップ2と、これら発光ダイオードチップ2が実装される透明基板6と、透明基板6に設けられ発光ダイオードチップ2へ給電する透明電極4と、透明基板6の実装面側に対向配置され発光ダイオード2の光の一部を透過させ残りの光を反射する光反射板7(光反射透過板)とを備え、発光ダイオードチップ2からの光を受けて可視光領域の光を発光する蛍光体3が上記光反射板7に設けられている。発光ダイオードチップ2としては紫外域か青色の少なくとも一方の発光域の光を発光するものを用いている。
【0029】
しかして、本参考例の光源装置では、蛍光体3の光を光反射板7と透明基板6との両方を通して外部へ取り出すことができ、発光ダイオードチップ2の光を有効に利用して、可視光発光ダイオードを利用した従来の面光源に比べて高輝度の面光源を提供することができる。
(実施形態1)
本実施形態の光源装置は、図10に示すように、第1の可視光発光ダイオードチップ1と、第1の可視光発光ダイオードチップ1が実装される第1の透明基板6と、第1の透明基板6に設けられ第1の可視光発光ダイオードチップ1へ給電する第1の透明電極4と、第2の可視光発光ダイオードチップ1’と、第1の透明基板6の実装面側に対向配置され第2の可視光発光ダイオード1’が実装される第2の透明基板6’と、第2の透明基板6’に設けられ第2の可視光発光ダイオードチップ1’へ給電する第2の透明電極4’とを備えている。
【0030】
しかして、本実施形態の光源装置では、可視光発光ダイオードチップ1からの光を第2の透明電極4’及び第2の透明基板6’を通して外部へ取り出すことができ且つ可視光発光ダイオード1’からの光を第1の透明電極4及び第1の透明基板6を通して外部へ取り出すことができるので、可視光発光ダイオードチップ1及び可視光発光ダイオードチップ1’からの光を効率良く外部へ取り出すことができ、可視光発光ダイオードを利用した従来の面光源に比べて高輝度の面光源を提供することができる。
【0031】
(実施形態2)
本実施形態の光源装置は、図11に示すように、第1の発光ダイオードチップ2と、第1の発光ダイオードチップ2が実装される第1の透明基板6と、第1の透明基板6に設けられ第1の発光ダイオードチップ2へ給電する第1の透明電極4と、第2の発光ダイオードチップ2’と、第1の透明基板6の実装面側に対向配置され第2の発光ダイオードチップ2’が実装される第2の透明基板6’と、第2の透明基板6’に設けられ第2の発光ダイオードチップ2’へ給電する第2の透明電極4’とを備え、各透明基板6、6’の実装面側には発光ダイオードチップ2、2’の光を受けて可視光領域の光を発光する蛍光体3が設けられている。発光ダイオードチップ2、2’としては紫外域か青色の少なくとも一方の発光域の光を発光するものを用いている。
【0032】
しかして、本実施形態の光源装置では、蛍光体3の光を透明基板6、6’を通して外部へ取り出すことができ、発光ダイオードチップ2の光を有効に利用して、可視光発光ダイオードを利用した従来の面光源に比べて高輝度の面光源を提供することができる。
なお、参考例2〜5、実施形態1、2において光反射板の反射面が拡散反射性を有するものであってもよい。
【0033】
【発明の効果】
請求項1の発明は、第1の可視光発光ダイオードチップと、第1の可視光発光ダイオードチップが実装される第1の透明基板と、第1の透明基板に設けられ第1の可視光発光ダイオードチップへ給電する第1の透明電極と、第2の可視光発光ダイオードチップと、第1の透明基板の実装面側に対向配置され第2の可視光発光ダイオードチップが実装される第2の透明基板と、第2の透明基板に設けられ第2の可視光発光ダイオードへ給電する第2の透明電極とを備えているので、第1の透明電極及び第1の透明基板を通して第2の可視光発光ダイオードチップの光を外部へ取り出すことができるとともに、第2の透明電極及び第2の透明基板を通して第1の可視光発光ダイオードチップの光を外部へ取り出すことができ、可視光発光ダイオードを利用した従来の面光源に比べて高輝度の面光源を実現することができるという効果がある。
【0041】
請求項2の発明は、第1の発光ダイオードチップと、第1の発光ダイオードチップが実装される第1の透明基板と、第1の透明基板に設けられ第1の発光ダイオードチップへ給電する第1の透明電極と、第2の発光ダイオードチップと、第1の透明基板の実装面側に対向配置され第2の発光ダイオードチップが実装される第2の透明基板と、第2の透明基板に設けられ第2の発光ダイオードへ給電する第2の透明電極とを備え、各透明基板の実装面側には対向する透明基板に実装された発光ダイオードチップの光を受けて可視光領域の光を発光する蛍光体が設けられているので、蛍光体の光を第1の透明基板及び第2の透明基板を通して外部へ取り出すことができ、発光ダイオードチップの光を有効に利用して、可視光発光ダイオードを利用した従来の面光源に比べて高輝度の面光源を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考例1を示す概略構成図である。
【図2】同上の基本構成の説明図である。
【図3】同上の回路構成の説明図である。
【図4】同上の他の回路構成例の説明図である。
【図5】同上のまた他の回路構成例の説明図である。
【図6】参考例2を示す概略構成図である。
【図7】参考例3を示す概略構成図である。
【図8】参考例4を示す概略構成図である。
【図9】参考例5を示す概略構成図である。
【図10】実施形態1を示す概略構成図である。
【図11】実施形態2を示す概略構成図である。
【図12】従来例を示す回路図である。
【図13】他の従来例を示す回路図である。
【図14】従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1R 赤色発光ダイオードチップ
1G 緑色発光ダイオードチップ
1B 青色発光ダイオードチップ
10 基板
M モジュール
Claims (2)
- 第1の可視光発光ダイオードチップと、第1の可視光発光ダイオードチップが実装される第1の透明基板と、第1の透明基板に設けられ第1の可視光発光ダイオードチップへ給電する第1の透明電極と、第2の可視光発光ダイオードチップと、第1の透明基板の実装面側に対向配置され第2の可視光発光ダイオードチップが実装される第2の透明基板と、第2の透明基板に設けられ第2の可視光発光ダイオードへ給電する第2の透明電極とを備えて成ることを特徴とする光源装置。
- 第1の発光ダイオードチップと、第1の発光ダイオードチップが実装される第1の透明基板と、第1の透明基板に設けられ第1の発光ダイオードチップへ給電する第1の透明電極と、第2の発光ダイオードチップと、第1の透明基板の実装面側に対向配置され第2の発光ダイオードチップが実装される第2の透明基板と、第2の透明基板に設けられ第2の発光ダイオードへ給電する第2の透明電極とを備え、各透明基板の実装面側には対向する透明基板に実装された発光ダイオードチップの光を受けて可視光領域の光を発光する蛍光体が設けられて成ることを特徴とする光源装置。
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