JP3627478B2 - 光源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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Ｄ_Ｒ 、緑色発光ダイオードＤ_Ｇ 、青色発光ダイオードＤ_Ｂ を並列接続し、且つ各発光ダイオードＤ_Ｒ 、Ｄ_Ｇ 、Ｄ_Ｂ それぞれのアノード側に限流要素としての抵抗Ｒ_Ｒ 、Ｒ_Ｇ 、Ｒ_Ｂ を直列に挿入してあり、各抵抗Ｒ_Ｒ 、Ｒ_Ｇ 、Ｒ_Ｂ の抵抗値を適宜設定することにより、各発光ダイオードＤ_Ｒ 、Ｄ_Ｇ 、Ｄ_Ｂ 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Ｄ_Ｒ 、緑色発光ダイオードＤ_Ｇ 、青色発光ダイオードＤ_Ｂ 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Ｄ_Ｒ のチップ、緑色発光ダイオードＤ_Ｇ のチップ、青色発光ダイオードＤ_Ｂ 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Ｄ_Ｒ ，Ｄ_Ｇ ，Ｄ_Ｂ 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Ｄ_Ｒ 、Ｄ_Ｇ 、Ｄ_Ｂ 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Ｄ_Ｒ ，Ｄ_Ｇ ，Ｄ_Ｂ のチップ面積が同じで且つ各発光ダイオードＤ_Ｒ ，Ｄ_Ｇ ，Ｄ_Ｂ 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１_R、緑色発光ダイオードチップ１_G、青色発光ダイオードチップ１_B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１_R、１_G、１_B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Ｄ_R、Ｄ_G、Ｄ_B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１_R、１_G、１_B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１_R、１つの緑色発光ダイオードチップ１_G、１つの青色発光ダイオードチップ１_B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１_Ｒ 、緑色発光ダイオードチップ１_Ｇ 、青色発光ダイオードチップ１_Ｂ 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１_R、緑色発光ダイオードチップ１_G、青色発光ダイオードチップ１_Bに形成されている発光各発光ダイオードをＤ_R、Ｄ_G、Ｄ_Bとした場合、図３に示すように各発光ダイオードＤ_R、Ｄ_G、Ｄ_B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Ｄ_R、Ｄ_G、Ｄ_Bを直列接続し各発光ダイオードＤ_R、Ｄ_G、Ｄ_B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Ｄ_Ｒ 、Ｄ_Ｇ 、Ｄ_Ｂ を図４に示すように、それぞれ限流要素としての抵抗Ｒ_Ｒ 、Ｒ_Ｇ 、Ｒ_Ｂ を介して並列接続してもよく、この場合には、抵抗Ｒ_Ｒ 、Ｒ_Ｇ 、Ｒ_Ｂ 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Ｒ_Ｒ 、Ｒ_Ｇ 、Ｒ_Ｂ によって発光ダイオードＤ_Ｒ 、Ｄ_Ｇ 、Ｄ_Ｂ 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Ｄ_Ｒ 、Ｄ_Ｇ 、Ｄ_Ｂ 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Ｄ_Ｒ 、Ｄ_Ｇ 、Ｄ_Ｂ 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】
１_R 赤色発光ダイオードチップ
１_G 緑色発光ダイオードチップ
１_B 青色発光ダイオードチップ
１０ 基板
Ｍ モジュール

Claims (2)

1. 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。
2. 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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