(57)【要約】【課題】半導体光源の発光素子と、発光素子を格納するケースとの間に印加される電圧を低減し、直列に接続して駆動することが可能な半導体光源の数を増やすことができる半導体光源駆動装置を提供する。【解決手段】半導体光源２０４を１つ以上直列に接続してなる光源回路１０１が電源回路１００に対して直列に接続される。光源回路１０１は導電体１０５に取り付けられる。光源回路１０１と電源回路１００の負側との間には電流検出用の抵抗１０３が接続される。電源回路１００の両端に第一の抵抗１０７と第二の抵抗１０８の直列接続が直列に接続され、その接続点が導電体１０５に導線１１１にて接続される。抵抗１０３に流れる電流値は電流検出回路１０４で検出され、その電流検出値が電源回路１００に供給され、電源回路１００が発生する電圧が光源回路１０１に流れる電流が一定となるように制御される。【選択図】図１
2014160747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光源が１つ以上直列に接続された光源回路と、
前記光源回路に電源を供給する電源回路と、
前記光源回路が取り付けられる導電体と、
前記電源回路の両端間に直列に接続される第一の抵抗と第二の抵抗と、
前記第一の抵抗と第二の抵抗の接続点を前記導電体に接続する接続手段と、
からなる半導体光源駆動装置。
【請求項２】
前記電源回路と光源回路との間に電流検出用抵抗が直列に接続される請求項１に記載の半導体光源駆動装置。
【請求項３】
前記電流検出用抵抗に流れる電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路の出力によって電源回路の電源電圧を制御することを特徴とする請求項２に記載の半導体光源駆動装置。
【請求項４】
前記接続手段は、アノードが前記第一の抵抗と第二の抵抗の接続点に接続されカソードが前記導電体にされたダイオードであり、前記ダイオードのカソードに一端が接続され他端が電源回路の負側に接続されるコンデンサを備える請求項３に記載の半導体光源駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体光源駆動装置を備えることを特徴とする投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の半導体光源素子を直列に接続して駆動するようにした半導体光源駆動装置、及びそれを用いた投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（発光ダイオード）の駆動電圧以上の電源電圧を確保するだけで、電源電圧変動、ＬＥＤの諸特性及び使用環境に影響されることなく、所定の定電流を駆動できるＬＥＤ駆動回路が例えば特許文献１に記載されている。直流電源Ｖと、直流電源Ｖの端子間に接続された定電流回路及び定電流回路と直列接続されたＬＥＤ列であって、定電流回路の出力端子間に少なくとも１つのＬＥＤが接続され、定電流回路はフローティング接続されている。これにより、電源電圧変動、ＬＥＤの諸特性及び使用環境に影響されることなく、所定の定電流を駆動できるＬＥＤ駆動回路を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５８６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、半導体光源の発光素子と発光素子を格納するケースとの間に印加される電圧を低減し、直列に接続して駆動することが可能な半導体光源の数を増やすことができる半導体光源駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の半導体光源駆動装置は、半導体光源が１つ以上直列に接続された光源回路と、光源回路に電源を供給する電源回路と、光源回路が取り付けられる導電体と、電源回路の両端間に直列に接続される第一の抵抗と第二の抵抗と、第一の抵抗と第二の抵抗の接続点を導電体に接続する接続手段とからなる。
【発明の効果】
【０００６】
本開示における半導体光源駆動装置は、複数の半導体光源を直列に接続して駆動する半導体光源駆動装置の半導体光源の発光素子と半導体を格納するケースとの間に印加される電圧を低減させることができ、直列に接続して駆動することが可能な半導体光源の数を増やすことができ、半導体駆動用電源の使用個数も削減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１における半導体光源駆動装置のブロック図
【図２】実施の形態で使用される半導体光源の構成を示す要部断面図
【図３】実施の形態で使用される半導体光源を導電体に取り付けた状態を示す図
【図４】半導体光源の直列接続における電圧関係を示す図
【図５】実施の形態１における半導体光源の直列接続の電圧関係を説明するための図
【図６】実施の形態２における半導体光源駆動装置のブロック図
【図７】実施の形態３における半導体光源駆動装置のブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【０００９】
なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１０】
（実施の形態１）
以下、図１〜図５を用いて、実施の形態１を説明する。
【００１１】
図１は、実施の形態１における半導体光源駆動装置１０６のブロック図である。図２は実施の形態で使用される半導体光源の構成を示す要部断面図である。
【００１２】
図１において電源回路１００の正側（＋）に片方の端子が接続される半導体光源２０４を１つ以上直列に接続してなる光源回路１０１を有する。光源回路１０１は後述するような方法にて導電体１０５に取り付けられる。
【００１３】
光源回路１０１の電源回路１００の正側に接続されていない側の端子には電流検出用の抵抗１０３の一端が接続され、抵抗１０３の他端は電源回路１００の負（−）側に接続される。電流検出用の抵抗１０３の両端間電圧は電流検出回路１０４に供給される。
【００１４】
電流検出回路１０４は抵抗１０３に流れる電流値を検出し、その電流検出値を電源回路１００にする。
【００１５】
電源回路１００はいわゆるフローティング電源として構成されており、電流検出回路１０４からの電流検出値によって、電源回路１００が発生する両端間電圧が制御され光源回路１０１に流れる電流が一定となるように制御される。
【００１６】
電源回路１００の両端に第一の抵抗１０７と第二の抵抗１０８の直列接続が直列に接続され、その接続点Ｐが導電体１０５に導線１１１によって接続される。
【００１７】
図２は半導体光源２０４の内部構造を示す要部断面図であって、半導体光源２０４は発光素子２０１と、発光素子２０１に接続された端子２０３と、発光素子２０１および端子２０３に接するように設けられる絶縁基板２００と、絶縁基板２００と接する導電性のケース２０２とから構成される。端子２０３は導電性のケース２０２に設けられた透孔２０５を通してケース２０２外部に突出している。従って、端子２０３とケース２０２とは接触しておらず電気的に絶縁されている。
【００１８】
半導体光源２０４は、金属製の放熱板である導電体１０５に図３のように取り付けられる。端子２０３は導電体１０５の透孔１１０を通して貫通配置され、ケース２０２は導電体１０５と接触配置される。
【００１９】
従って、端子２０３は導電体１０５とは接触しておらず電気的に絶縁されている。一方、ケース２０２と導電体１０５とは電気的に接続される。
【００２０】
以上のように構成された半導体光源駆動装置１０６について、その動作を以下説明する。
【００２１】
半導体光源２０４は上述したように、発光素子２０１と、発光素子２０１に接続された端子２０３と、発光素子２０１および端子２０３に接するように設けられる絶縁基板２００と、絶縁基板２００と接するケース２０２とを有する。
【００２２】
このような構成により、発光素子２０１はケース２０２とは絶縁され、かつ絶縁基板２００を通して発光素子２０１の熱をケース２０２から放熱可能となる。
【００２３】
図４は半導体光源２０４の導電体１０５への従来の取り付け例である。
【００２４】
光源回路１０１として６個の半導体光源２０４ａ、半導体光源２０４ｂ、半導体光源２０４ｃ、半導体光源２０４ｄ、半導体光源２０４ｅ、半導体光源２０４ｆが導電体１０５に取り付けられている。光源回路１０１の最終段の半導体光源２０４ｆの半導体光源２０４ｅに繋がれていない方の端子２０３ｆ２は抵抗１０３を介して導電体１０５に接続される。
【００２５】
この状態で光源回路１０１の半導体光源２０４ａの隣の半導体光源２０４ｂに繋がれていない方の端子２０３ａ１と導電体１０５に電源回路１００から電圧を供給して発光素子２０１を動作させるとする。
【００２６】
光源回路１０１の半導体光源２０４ａ〜ｆの端子間の各々の電圧は発光素子の動作電圧Ｖｆになる。
【００２７】
また、半導体光源の端子と半導体光源のケース２０２または導電体１０５との間の最大電圧は、電源電圧の値、すなわち発光素子の動作電圧Ｖｆの６倍の電圧の６Ｖｆ＋抵抗１０３の両端間電圧となり、かかる最大電圧は、半導体光源２０４ａの端子２０３ａ１と半導体光源２０４ａのケース２０２または導電体１０５との間で発生する。
【００２８】
導電体１０５にＮ個の半導体光源を実装した場合、最も高い電圧が印加される半導体光源の端子と半導体光源のケースまたは導電体との間の電圧は、最大Ｖｆ＊Ｎ＋抵抗１０３の両端間電圧となる。
【００２９】
半導体光源２０４の端子２０３とケース２０２または導電体１０５との間の許容電位差には上限があるため、導電体１０５に実装できる半導体光源２０４の数には限界が有る。
【００３０】
従って、図１に示す実施の形態１における半導体光源駆動装置１０６では、電源回路１００の両端間に第一の抵抗１０７と第二の抵抗１０８との直列接続が直列に接続され、第一の抵抗１０７と第二の抵抗１０８との接続部Ｐが導電体１０５に導線１１１によって接されている。
【００３１】
図５は図１の回路構成における半導体光源の直列接続の電圧関係を説明するための図である。
【００３２】
光源回路１０１として６個の半導体光源２０４ａ、半導体光源２０４ｂ、半導体光源２０４ｃ、半導体光源２０４ｄ、半導体光源２０４ｅ、半導体光源２０４ｆの直列接続が導電体１０５に取り付けられている。光源回路１０１の最終段の半導体光源２０４ｆの半導体光源２０４ｅに繋がれていない方の端子２０３ｆ２には抵抗１０３の一端が接続され、
他端は電源回路１００の負側（−）に接続される。また、半導体光源２０４ａの端子２０３ａ１は電源回路１００の正側（＋）に接続される。
【００３３】
電源回路１００の両端に直列に接続される第一の抵抗１０７と第二の抵抗１０８の接続点Ｐは導電体１０５に導線１１１にて接続される。
【００３４】
このように接続することで、光源回路１０１の最も高い電圧が印加される半導体光源２０４の端子２０３ａ１とケース２０２または導電体１０５間の電圧は、（光源回路１０１に実装する半導体光源２０４の個数６＊Ｖｆ＋抵抗１０３の両端間電圧）−電源回路１００の電圧＊第二の抵抗１０８の抵抗値／（第一の抵抗１０７の抵抗値＋第二の抵抗１０８の抵抗値）となる。
【００３５】
前記抵抗１０３の値はその両端電圧が、通常２Ｖ（ボルト）以下程度の低い電圧になる値に設定される。
【００３６】
第一の抵抗１０７の抵抗値と第二の抵抗１０８の抵抗値を同じ値にした場合、電源回路１００の電圧＊第二の抵抗１０８の抵抗値／（第一の抵抗１０７の抵抗値＋第二の抵抗１０８の抵抗値）が電源回路１００の電圧の１／２になり、光源回路１０１の最も高い電圧が印加される半導体光源２０４の端子２０３とケース２０２または導電体１０５の間の電圧はほぼ１／２になる。これにより、半導体光源２０４の端子２０３とケース２０２または導電体１０５との間の許容電位差によって制限される個数のほぼ２倍の半導体光源２０４を実装することが可能となる。
【００３７】
電流検出回路１０４は、電流検出用の抵抗１０３の両端の電圧を検出することで、電流検出用の抵抗１０３に流れる電流すなわち光源回路１０１を流れる電流を検出し、電源回路１００を制御することで、所望の電流を、光源回路１０１に流す。
【００３８】
光源回路１０１の導電体は通常熱伝導率が良いため、半導体光源２０４の放熱板として作用する。
【００３９】
以上のように、本実施の形態において、半導体光源２０４の端子２０３とケース２０２との間の許容電位差によって制限される個数の約２倍の半導体光源２０４を実装することが可能となる。
【００４０】
また、電流検出回路１０４は、抵抗１０３の両端の電圧を検出することで、抵抗１０３に流れる電流、すなわち光源回路１０１を流れる電流を検出し、電源回路１００を制御するようにしている。かかる構成によれば、抵抗１０３の片方の端子電位が電源回路１００の負側の電位になり、且つ抵抗１０３のもう片方の電位は、電源回路１００の負側の電位に対して正の電位になるため、電流検出回路１０４は電源回路１００の負側の電位を基準とした正の電源を用いた回路にて構成でき、電流検出回路１０４の構成を簡単にできるという利点がある。
【００４１】
（実施の形態２）
以下、図６を用いて、実施の形態２を説明する。
【００４２】
図６は、実施の形態２における半導体光源駆動装置１１６のブロック図である。
【００４３】
この実施の形態２において、実施の形態１と同一構成部分については同一符号を付している。
【００４４】
実施の形態１と異なる点は、電流検出用の抵抗１０３が電源回路１００の正側（＋）と光源回路１０１との間に直列に接続され、電流検出回路１０４は抵抗１０３の両端間電圧を検出し、その検出値を電源回路１００に出力して、電源回路１００が発生する電圧を制御し、光源回路１０１に流れる電流が所望の一定値になるようにしている。
【００４５】
この実施例においても、電源回路１００の両端間電圧を第一の抵抗１０７と第二の抵抗１０８によって分圧し、その電圧を光源回路１０１が取り付けられた導電体１０５に印加しているので、第一の抵抗１０７と第二の抵抗１０８が同じ抵抗値であれば、半導体光源に対する許容電圧が半分になるので、約２倍の数の半導体光源を接続できる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態において、実施の形態１における半導体光源駆動装置１０６と同様の効果、すなわち、半導体光源２０４の端子２０３とケース２０２または導電体１０５との間の許容電位差によって制限される個数の約２倍の半導体光源２０４を実装することが可能となる。
【００４７】
また、電流検出回路１０４は、抵抗１０３の両端の電圧を検出することで、抵抗１０３に流れる電流すなわち光源回路１０１に流れる電流を検出し、電源回路１００を制御するようにしている。かかる構成によれば抵抗１０３の片方の端子電位が電源回路１００の正側の電位になり、且つ抵抗１０３のもう片方の電位は、電源回路１００の正側の電位に対して負の電位になるため、電流検出回路１０４は電源回路１００の正側の電位を基準とした負の電源を用いた回路にて構成でき、電流検出回路１０４の構成を簡単にできる利点がある。
【００４８】
（実施の形態３）
以下、図７を用いて、実施の形態３を説明する。
【００４９】
図７は、実施の形態３における半導体光源駆動装置１２６のブロック図である。
【００５０】
実施の形態１の半導体光源駆動装置と異なる点は、第一の抵抗１０７と前記第二の抵抗１０８の接続部Ｐを光源回路１０１の導電体１０５に直接接続するのではなく、ダイオード３００のアノードを第一の抵抗１０７と第二の抵抗１０８の接続部に接続し、ダイオード３００のカソードを光源回路１０１の導電体に接続するとともに、ダイオード３００のカソードと電源回路１００の負側との間にコンデンサ３０１を挿入している。
【００５１】
コンデンサ３０１の電圧は、電源回路１００の電圧＊第二の抵抗１０８の抵抗値／（第一の抵抗１０７の抵抗値＋第二の抵抗１０８の抵抗値）に充電され、且つ電源回路１００が発生するノイズはコンデンサ３０１によりバイパスされる。
【００５２】
その他は、実施の形態１における半導体光源駆動装置１０６と同様の動作を行う。
【００５３】
以上のように、本実施の形態において、実施の形態１における半導体光源駆動装置１０６と同様の効果、すなわち、半導体光源２０４の端子２０３とケース２０２との間の許容電位差によって制限される個数の約２倍の半導体光源２０４を実装することが可能となる。
電流検出回路１０４は、抵抗１０３の両端の電圧を検出することで、抵抗１０３に流れる電流、すなわち光源回路１０１を流れる電流を検出し、電源回路１００を制御するようにしている。抵抗１０３の片方の端子電位が電源回路１００の負側の電位になり、且つ抵抗１０３のもう片方の電位は、電源回路１００の負側の電位に対して正の電位になるため、電流検出回路１０４は電源回路１００の負側の電位を基準とした正の電源を用いた回路にて構成でき、電流検出回路１０４の構成を簡単にできるという利点がある。
【００５４】
更に、本実施の形態によれば、光源回路１０１の導電体に印加されるノイズを低減することが可能である。
【００５５】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜３を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１〜３で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００５６】
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【００５７】
実施の形態１〜３では、光源回路を構成する要素として半導体光源を記載しているが、具体的にはレーザーダイオードやＬＥＤ（発光ダイオード）を用いる事が可能である。
【００５８】
また、実施の形態１〜３の半導体光源駆動装置は、投写型映像表示装置（プロジェクタ）の光源として使用できる。
【００５９】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【００６０】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００６１】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本開示は、複数の半導体光源素子を直列に接続して駆動する、半導体光源駆動装置に適用可能である。具体的には、プロジェクタの光源、照明用光源などに、本開示は適用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  電源回路
１０１  光源回路
１０３  抵抗
１０４  電流検出回路
１０５  導電体
１０６、１１６、１２６  半導体光源駆動装置
１０７  第一の抵抗
１０８  第二の抵抗
１１１  導線
２００  絶縁基板
２０１  発光素子
２０２  ケース
２０４、２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｅ、２０４ｄ、２０４ｆ  半導体光源
２０３、２０３ａ１、２０３ｆ２  端子
【図１】
2014160747.tif 000003
【図２】
2014160747.tif 000004
【図３】
2014160747.tif 000005
【図４】
2014160747.tif 000006
【図５】
2014160747.tif 000007
【図６】
2014160747.tif 000008
【図７】
2014160747.tif 000009