JPH0664228A - Led発光装置 - Google Patents

Led発光装置

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JPH0664228A
JPH0664228A JP22297692A JP22297692A JPH0664228A JP H0664228 A JPH0664228 A JP H0664228A JP 22297692 A JP22297692 A JP 22297692A JP 22297692 A JP22297692 A JP 22297692A JP H0664228 A JPH0664228 A JP H0664228A
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Shizuo Tsuchiya
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、LEDプリンタ等に使用され、多
数のLED素子を列状に配設したLED発光装置に係
り、特に全てのLED素子の発光光量を均一にすること
を可能としたLED発光装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 LEDチップ8a、8b、・・・に対応して
配設された駆動用IC9a、9b、・・・に電源を供給
する電源線パターン2を折り返し部2bを設けて配設す
ることにより、各LEDチップ8a、8b、・・・に対
する電源入力を−電圧供給線パターン7と反対方向から
供給することができ、全てのLED素子に対して均一に
電圧を印加することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LEDプリンタ等に使
用され、多数のLED素子を列状に配設したLED発光
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】LEDプリンタ等に使用されるLED発
光装置は、印字データに従って感光体に光書き込みを行
う装置である。図9は、かかるLED発光装置内に配設
された基板の配線構成を示す図である。同図において、
基板14は例えばセラミック等で構成され、このセラミ
ック基板14上にガリウム−砒素−リン等から成るLE
D素子を列状に形成したLEDチップ15を複数一列に
配設し、これらのLED素子とIC回路16との接続
を、例えばワイヤボンディング17により個々に行って
いる。
【0003】しかし、各LEDチップ15内のLED素
子は列状に長く形成されている為、対応するIC回路1
6の配設位置とLED素子の配設位置との関係からLE
D素子に流れる電流が異なる。すなわち、IC回路16
の配設位置から遠い所に形成されたLED素子には長い
配線が必要である為、抵抗損失によりLED素子に流れ
る電流は少なくなる。一方、IC回路の配設位置から近
い所に形成されたLED素子では配線が短いので抵抗損
失が少なく、LED素子に流れる電流が多い。このこと
は、同一のLEDチップ内のLED素子において、その
配設位置による発光光量の差となって現れ、感光体に形
成される静電潛像の電位レベルが異なり、結果的に画像
濃度に差が生じる。
【0004】この為、従来のLED発光装置では、各L
ED素子を接続する配線導体の線幅を変え、又は線の厚
さ(配線パターンの厚さ)を変え、抵抗損失を一定と
し、各LED素子に流れる電流を一定にしている。
【0005】
【従来技術の問題点】しかしながら、セラミック基板1
4上に一列に形成されるLED素子は、上述のように多
数のLED素子を一列に形成したLEDチップ15を複
数配設して構成されている。そして、従来のLED発光
装置は上述のように、各LEDチップ内のLED素子と
対応するIC回路16との関係のみについて、LED素
子に流れる電流を均一にするものである。すなわち、各
LEDチップ15相互間での供給電流の均一化を図るも
のではない。
【0006】この為、同時に発光するLED素子の個数
が少ない場合はそれほど問題はないが、全LED素子が
同時に発光する場合には各LEDチップ15間に誤差が
生じ、全LED素子の発光光量を均一に保てない。すな
わち、各LEDチップ15の配設位置と電源パターン1
8、接地パターン19の配線関係から、電源供給位置に
近い、例えばLEDチップ15’では抵抗損が少ないか
ら供給電流が多くなる一方、電源供給位置から遠く離れ
た位置のLEDチップ15”では抵抗損が大きいことか
ら供給電流が少なく、発光光量が減るからである。
【0007】尚、同図に示す配線パターン20〜23
は、IC回路16へ印字データや、クロック信号、ラッ
チ信号、ストローブ信号等のデータや信号の授受を行う
為のパターンである。
【0008】
【発明の目的】本発明は上記従来の問題点に鑑み、全て
のLED素子の発光光量を均一にすることを可能とした
LED発光装置を提供することを目的とする。
【0009】
【発明の要点】本発明は上記目的を達成する為に、ライ
ン状に並んだ複数のLED素子の各々に電源を供給して
発光させるLED発光装置において、前記各LED素子
のアノード端子に高電位電圧を供給する高電圧分岐給電
路群が集約された第1の共通給電パターンと、前記各L
ED素子のカソード端子に低電位電圧を供給する低電圧
分岐給電路群が集約された第2の共通給電パターンとを
有し、前記第1の共通給電パターンと前記高電圧分岐給
電路群との第1の接続点と、前記第2の共通給電パター
ンと前記低電圧分岐給電路群との第2の接続点とは、前
記LED素子が構成するラインの両端に配置されたこと
を特徴とする。
【0010】
【実 施 例】以下、本発明の一実施例について図面を
参照しながら説明する。図1は本実施例のLED発光装
置に使用され、多数のLED素子が配設された基板の構
成図である。同図において、基板1上には電源線パター
ン2、データ信号線パターン3、クロック信号線パター
ン4、ラッチ信号線パターン5、ストローブ信号線パタ
ーン6、−電圧供給線パターン7等のパターン配線と、
多数個のLED素子が形成されたLEDアレー8、駆動
用IC9、及びチップ別調整抵抗10が配設されてい
る。
【0011】LEDアレー8は所定個のLED素子が形
成された複数のLEDチップ8a、8b、・・・を一列
に配設して構成され、例えば各LEDチップ8a、8
b、・・・の配設間隔は数10ミクロン単位である。ま
た、駆動用IC9も各LEDチップ8a、8b、・・・
に対応して設けられ、LEDチップ8a、8b、・・・
と各々対応する駆動用IC9a、9b、・・・は所定数
のワイヤボンディング12によって接続されている。
【0012】また、駆動用IC9a、9b、・・・は上
述の電源線パターン2、データ信号線パターン3、クロ
ック信号線パターン4、ラッチ信号線パターン5、スト
ローブ信号線パターン6と接続する端子A1〜A11を
有している。例えば、端子A1、A2、A10、A11
は高電位電圧を供給する電源線パターン2と接続し、こ
の接続線を介して各駆動用IC9a、9b、・・・には
高電位電圧が供給される。また、端子A3、A7はデー
タ信号線パターン3に接続し、この接続線を介して各駆
動用IC9a、9b、・・・には印字データが供給され
る。同様に、端子A4、A8、A9は各々クロック信号
線パターン4と、ラッチ信号線パターン5と、ストロー
ブ信号線パターン6が接続され、この接続線を介して各
駆動用IC9a、9b、・・・にクロック信号、ラッチ
信号、及びストローブ信号を供給する。また、端子A
5、A6はチップ別調整抵抗10に接続され、LEDチ
ップ8a、8b、・・・間の抵抗誤差を調整している。
【0013】尚、図示しないが、各駆動用IC9a、9
b、・・・、及びLEDチップ8a、8b、・・・は基
板上で低電位を供給する−電圧供給線パターン7と接続
されている。
【0014】電源線パターン2には不図示の電圧レギュ
レータから上述のように高電位の電圧が供給される。こ
の電源線パターン2への電源供給位置は電源線パターン
2の端部である位置2aであり、電源線パターン2はこ
の位置2aから折り返し部2bまで延設され、さらに逆
方向に位置2cまで延設されている。ここで、電源線パ
ターン2の中で位置2a〜折り返し位置2bまでが第1
の共通給電パターンであり、折り返し位置2b〜位置2
cまでが分岐給電路群である。この分岐給電路群には、
前述の駆動用IC9a、9b、・・・の端子A1、A
2、A10、A11に接続された接続線が接続され、同
図の最も左端に位置する駆動用IC9aの端子A1 が接
続される接続点を第1の接続点B1とする。この第1の
接続点B1から同図の右側の分岐給電路群には駆動用I
C9a、9b、・・・の端子A1、A2、A10、A1
1が順次接続され、各駆動用IC9a、9b、・・・へ
の電源供給を行う。尚、電源線パターン2は銅泊で構成
され、一定の抵抗値を有している。したがって、第1の
接続点B1に近い駆動用IC9aでは抵抗損は少ない
が、第1の接続点B1から離れた位置2cでは抵抗損は
大きい。
【0015】一方、第2の共通給電パターンとしての−
電圧供給線パターン7には、その端部7aに−電圧が供
給される。そして、同図の最も右側に位置するLEDチ
ップ8nとの接続点を第2の接続点B2とする。この第
2の接続点B2から同図の左側の分岐給電路群には順次
駆動用IC9n、9n−1、・・・、及びLEDチップ
8n、8n−1、・・・の端子(不図示)が接続されて
いる。したがって、上述の構成から分かるように、LE
D素子のアノードに供給される高電位電圧は電源線パタ
ーン2側から供給され、LED素子のカソードに供給さ
れる低電位電圧は−電圧供給線パターン7側から供給さ
れ、電源線パターン2に設けられた第1の接続点B1と
−電圧供給線パターン7に設けられた第2の接続点B2
はLEDアレー8に対して対象の位置に設けられた構成
である。
【0016】図2は上述のプリント板上の回路構成(配
線構成)を等価回路で表した図である。同図に示す
p ’は電源線パターン2に含まれる第1の共通給電パ
ターンの抵抗値を示し、rp は電源線パターン2に含ま
れる分岐給電路群の各端子間の抵抗値、及び−電圧供給
線パターン7の各端子間の抵抗値を示す。また、rd
電源線パターン2と駆動用IC9a、9b、・・・との
接続線及び駆動用IC9a、9b、・・・とLEDチッ
プ8a、8b、・・・とを接続するワイヤボンディング
の抵抗値を示す。
【0017】次に、上述のLED発光装置において、抵
抗損失を計算する。尚、この抵抗損失を計算する際、先
ず各場合における電圧降下を計算する。図2はLED素
子L1にのみ電流を流し、LED素子L1のみ発光させ
る場合も示している。この場合、流れる電流をI1
し、この電流I1 が電源線パターン2の位置2a→第1
の接続点B1→LED素子L1→第2の接続点B2→−
電圧供給線パターン7を通って−電圧供給線パターン7
の端部7aに達する間の電圧降下V1Sは、 V1S=rp ’×I1 +n×rp ×I1 ・・・(1) で表される。
【0018】同様に図3の場合、LED素子Lnにのみ
電流を流し、LED素子Lnのみ発光させる場合であ
り、流れる電流をIn とし、この電流In が電源線パタ
ーン2の位置2a→第1の接続点B1→位置2c→LE
D素子Ln→第2の接続点B2→−電圧供給線パターン
7を通って−電圧供給線パターン7の端部7aに達する
間の電圧降下Vnsは、 Vns=rp ’×In +n×rp ×In ・・・(2) で表される。
【0019】同様に、LEDアレー8の中の真ん中のL
ED素子のみ発光させる場合については、流れる電流を
n/2 とすると、図示しないが電圧降下VCSは、 Vcs=rp ’×In/2 +n×rp ×In/2 ・・・(3) で表される。
【0020】次に、LED素子L1〜Lnの全てを発光
させた場合、LED素子L1に流れる電流によって起こ
る電圧降下V1aは、 V1a=rp ’×(I1 +I2 +I3 +・・・)+rp ×I1 +rp ×(I1 + I2 )+rp ×(I1 +I2 +I3 )+・・・rp ×(I1 +I2 +・・・)・ ・・(4) で表される。
【0021】同様に、LED素子L1〜Lnの全てを発
光させた場合(図4)、LED素子Lnに流れる電流に
よって起こる電圧降下Vnaは、 Vna=rp ’×(I1 +I2 +I3 +・・・)+rp ×(I2 +I3 +・・・ )+rp ×(I3 +I4 +・・・)+・・・rp ×(In-1 +In )+rp ×I n +rp ×(I1 +I2 +I3 +・・・)・・・(5) で表される。
【0022】同様に、LED素子L1〜Lnの全てを発
光させた場合、LEDアレー8の中央に位置するLED
素子に流れる電流によって起こる電圧降下Vcaは、 Vca=rp ’×(I1 +I2 +・・・)+rp ×(I2 +I3 +・・・)+r p ×(I3 +I4 +・・・)+・・・rp ×(In/2 +In/2+1 +・・・+In )+rp ×(I1 +I2 +・・・In/2 )+rp ×(I1 +I2 +・・・In/2 +In/2+1 )+・・・rp ×(I1 +I2 +・・・In ) で表される。
【0023】ここで、上述の(1)式〜(6)式を簡単
化する為、電流I1 〜In を同じ値と仮定し、また抵抗
値rp ’=k・rp とし、全ての値をrp ×Iで割り算
すると、 V1S=k+n・・・(1)’ Vns=k+n・・・(2)’ Vcs=k+n・・・(3)’ V1a=kn+(n+1)n/2・・・(4)’ Vna=kn+(n+1)n/2・・・(5)’ Vca=kn+(n+n/2)n/2・・・(6)’ となる。
【0024】ここで、具体的な数値として、例えばnを
2560とし、kを100として上述の電圧降下の値を
計算すると、 V1S=k+n=2660・・・(1)’ Vns=k+n=2660・・・(2)’ Vcs=k+n=2660・・・(3)’ V1a=kn+(n+1)n/2=3534080・・・(4)’ Vna=kn+(n+1)n/2=3534080・・・(5)’ Vca=kn+(n+n/2)n/2=5171200・・・(6)’ となる。
【0025】一方、同様にして従来例について計算す
る。図5〜図7に示す等価回路は、図9に示した従来の
LED発光装置に使用された配線構成の等価回路であ
る。尚、図5がLED素子L1のみ発光する場合であ
り、図6がLED素子Lnのみ発光する場合であり、図
7が全てのLED素子L1〜Lnを発光する場合の例で
ある。そして、従来の回路においても上述と同様に電源
降下V1s、Vns、Vcs、V1a、Vna、Vcaを計算する
と、 V1s=2×n×rp ×I1 Vns=2×rp ×In Vcs=2×rp ×In/2 ×n/2 V1a=2×rp ×I1 +2×rp ×(I1 +I2 )+2
×rp ×(I1 +I2+I3 )+・・・2×rp ×(I
1 +I2 +I3 ・・・) Vna=2×rp ×(I1 +I2 +I3 ・・・In ) Vca=2×rp ×(I1 +I2 +I3 ・・・+In/2
+2×rp ×(I1 +I2 +I3 ・・・+In/2 +I
n/2+1 )+2×rp ×(I1 +I2 +I3 ・・・+I
n/2 +In/2+2 )+2×rp ×(I1 +I2 +I3 ・・
・In ) である。
【0026】ここで、本実施例の場合と同様に、電流I
1 〜In を同じ値と仮定し、全ての値をrp×Iで割り
算すると、 V1S=2n Vns=2 Vnc=n V1a=n×(n+1) Vna=2n Vca=3n2 /4 となる。
【0027】ここで、具体的な数値として、上述と同様
n=2560、k=100を代入して従来の回路の電圧
降下を計算すると、 V1S=2n=5120・・・(1)” Vns=2・・・(2)” Vnc=n=2560・・・(3)” V1a=n×(n+1)=6556160・・・(4)” Vna=2n=5120・・・(5)” Vca=3n/4=4915200・・・(6)” となる。
【0028】以上の計算により求めた値は、その数値が
小さい程配線パターンでの電圧降下が少ないことを示
す。そこで、本実施例の場合(1)’〜(6)’と、従
来例の場合(1)”〜(6)”とを比較すると、特に全
部のLED素子L1〜Lnを発光した時、その差が顕著
に現れることが分かる。すなわち、従来例ではV1a
(4)”が6556160であるのに対してVna
(5)”は5120であり、その差が桁違いに大きい。
しかし、本実施例ではV1a(4)’が3534080に
対してVca(6)’は5171200とその差が少な
い。このことは本実施例のLED発光装置内のLED素
子が全て発光しても電圧降下の差が小さいことを意味す
る。
【0029】そこで、全LED素子がオンした時の電圧
降下を具体的に計算すると、従来例では、 V1a=0.656V Vna=0.001V Vca=0.492V であるのに対し、本実施例では、 V1a=0.353V Vna=0.353V Vca=0.517V であり、電圧降下は略均一となる。
【0030】さらに、各LED素子に供給される電圧を
計算すると、LED素子L1、Ln、Lcへの供給電圧
Vd1、Vdn、Vdcは、Vd =VDD−VF −V1aより、従
来例では、 Vd1=2.144V Vdn=2.799V Vdc=2.308V であるのに対し、本実施例では、 Vd1=2.447V Vdn=2.447V Vdc=2.283V であり、極めて均一な電圧を印加することができる。し
たがって、いずれの位置のLED素子も均一な光量の光
を感光体に照射することができる。
【0031】図8は、このことを示す図であり、全LE
D素子を発光した時の、例えば1番目のLED素子L1
と、1280番目(LEDアレー8の真ん中)のLED
素子L1280と、2560番目のLED素子L256
0の発光エネルギー(発光光量)を比較した図である。
特性Iに示す如く従来例においては、最大値に対して7
6.6%の光量低下があるのに対し、特性IIに示す如く
本実施例では93.3%の光量低下があり、従来に比べ
て均一な光量を得ることができる。
【0032】したがって、本実施例によれば、均一な光
量の光書き込みを感光体に行うことができ、感光体に形
成される静電潛像の電位レベルも一定となるので、極め
て良好な画像を得ることができる。
【0033】尚、本実施例では、具体的な数値を適用し
て説明したが、本発明は上述の数値に限定されるもので
はない。
【0034】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ればLED発光装置内に配設されたLED素子の発光光
量を均一にでき、均一な光量の光書き込みを感光体に行
い、感光体に形成される静電潛像の電位レベルを一定と
し、極めて良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例のLED発光装置内の配線構成を説明
する図である。
【図2】図1の等価回路である。
【図3】LED素子Lnにのみ電流が流れる時の等価回
路である。
【図4】全てのLED素子に電流が流れる時の等価回路
である。
【図5】従来のLED発光装置内の配線構成の等価回路
である。
【図6】従来例のLED素子Lnにのみ電流が流れる時
の等価回路である。
【図7】従来例の全てのLED素子に電流が流れる時の
等価回路である。
【図8】全てのLED素子に電流が流れる場合の従来例
と本実施例との比較を説明する図である。
【図9】従来のLED発光装置の配線構成を説明する図
である。
【符号の説明】
1 基板 2 電源線パターン 3 データ信号選択パターン 4 クロック信号線パターン 5 ラッチ信号選択パターン 6 ストローブ信号線パターン 7 −電圧供給線パターン 8 LEDアレー 8a、8b、・・・ LEDチップ 9a、9b、・・・ 駆動用IC 10 チップ調整用抵抗 12 ワイヤボンディング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 1/036 A 9070−5C

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ライン状に並んだ複数のLED素子の各
    々に電源を供給して発光させるLED発光装置におい
    て、 前記各LED素子のアノード端子に高電位電圧を供給す
    る高電圧分岐給電路群が集約された第1の共通給電パタ
    ーンと、 前記各LED素子のカソード端子に低電位電圧を供給す
    る低電圧分岐給電路群が集約された第2の共通給電パタ
    ーンとを有し、 前記第1の共通給電パターンと前記高電圧分岐給電路群
    との第1の接続点と、前記第2の共通給電パターンと前
    記低電圧分岐給電路群との第2の接続点とは、前記LE
    D素子が構成するラインの両端に配置されたことを特徴
    とするLED発光装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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