(57)【要約】  白色発光装置（２０）には、黄色みかかった白色を発光する第一の白色発光ダイオード（１１）、及び第一の白色発光ダイオード（１１）と同方向に、青色みかかった白色を発光する第二の白色発光ダイオード（１２）が設けられている。更に、第一及び第二の白色発光ダイオード（１１、１２）の駆動電流を制御する電流制御回路が設けられている。
2009101718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
黄色みかかった白色を発光する第一の白色発光ダイオードと、
前記第一の白色発光ダイオードと同方向に、青色みかかった白色を発光する第二の白色発光ダイオードと、
前記第一及び第二の白色発光ダイオードの駆動電流を制御する電流制御手段と、
を有することを特徴とする白色発光装置。
【請求項２】
前記電流制御手段が、前記駆動電流の出力のデューティ比を制御することを特徴とする請求項１に記載の白色発光装置。
【請求項３】
前記電流制御手段が、前記駆動電流の値の大小を制御することを特徴とする請求項１に記載の白色発光装置。
【請求項４】
前記第一及び第二の白色発光ダイオードは、いずれも、
青色発光ダイオードチップと、
前記青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を黄色光に波長変換する波長変換層と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の白色発光装置。
【請求項５】
前記第二の白色発光ダイオードに含まれる前記波長変換層の厚さが、前記第一の白色発光ダイオードに含まれる前記波長変換層の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項４に記載の白色発光装置。
【請求項６】
第一及び第二の青色発光ダイオードチップと、
前記第一及び第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を黄色光に波長変換する波長変換層と、
を有し、
前記波長変換層は、
前記第一の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を黄色光に波長変換して黄色みかかった白色を発光し、
前記第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を黄色光に波長変換して青色みかかった白色を発光することを特徴とする白色発光ダイオード。
【請求項７】
前記波長変換層は、
前記第一及び前記第二の青色発光ダイオードチップを覆う第一の蛍光体層と、
前記第一及び前記第二の青色発光ダイオードチップのうちで前記第二の青色発光ダイオードチップのみを覆う第二の蛍光体層と、
を有することを特徴とする請求項６に記載の白色発光ダイオード。
【請求項８】
第一及び第二の青色発光ダイオードチップと、
前記第一及び第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を黄色光に波長変換する波長変換層と、
前記第一及び第二の青色発光ダイオードチップの駆動電流を制御する電流制御手段と、
を有し、
前記波長変換層が前記第一の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を波長変換して得られる黄色光と前記第一の青色発光ダイオードチップからの青色光の残部との混色が黄色みかかった白色であり、
前記波長変換層が前記第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を波長変換して得られる黄色光と前記第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の残部との混色が青色みかかった白色であることを特徴とする白色発光装置。
【請求項９】
前記電流制御手段が、前記駆動電流の出力のデューティ比を制御することを特徴とする請求項８に記載の白色発光装置。
【請求項１０】
前記電流制御手段が、前記駆動電流の値の大小を制御することを特徴とする請求項８に記載の白色発光装置。
【請求項１１】
白色発光装置と、
前記白色発光装置から入射した光を導光して被照明体をライン状に照明する導光体と、
を有し、
前記白色発光装置は、
黄色みかかった白色を発光する第一の白色発光ダイオードと、
前記第一の白色発光ダイオードと同方向に、青色みかかった白色を発光する第二の白色発光ダイオードと、
前記第一及び第二の白色発光ダイオードの駆動電流を制御する電流制御手段と、
を有することを特徴とするライン状照明装置。
【請求項１２】
白色発光装置と、
前記白色発光装置から入射した光を導光して被照明体をライン状に照明する導光体と、
を有し、
前記白色発光装置は、
第一及び第二の青色発光ダイオードチップと、
前記第一及び第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を黄色光に波長変換する波長変換層と、
前記第一及び第二の青色発光ダイオードチップの駆動電流を制御する電流制御手段と、
を有し、
前記波長変換層が前記第一の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を波長変換して得られる黄色光と前記第一の青色発光ダイオードチップからの青色光の残部との混色が黄色みかかった白色であり、
前記波長変換層が前記第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を波長変換して得られる黄色光と前記第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の残部との混色が青色みかかった白色であることを特徴とするライン状照明装置。
【請求項１３】
白色発光ダイオードと、
前記白色発光ダイオードから入射した光を導光して被照明体をライン状に照明する導光体と、
を有し、
前記白色発光ダイオードは、
第一及び第二の青色発光ダイオードチップと、
前記第一及び第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を黄色光に波長変換する波長変換層と、
を有し、
前記波長変換層が前記第一の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を波長変換して得られる黄色光と前記第一の青色発光ダイオードチップからの青色光の残部との混色が黄色みかかった白色であり、
前記波長変換層が前記第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を波長変換して得られる黄色光と前記第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の残部との混色が青色みかかった白色であることを特徴とするライン状照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色度の高い発光の取得を図った白色発光ダイオード、白色発光装置及びライン状照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色ＬＥＤチップと、この青色ＬＥＤチップを覆い、青色光等を黄色に変換できるＹＡＧ系蛍光物質からなる蛍光体層とを備えた白色発光ダイオードが提案されている。この白色発光ダイオードは、薄型化及び軽量化の点で優れている。【０００３】
図１４は従来の白色発光ダイオード１０１の構造の一例である。以下、この白色発光ダイオード１０１の発光動作について説明する。配線１０５より給電した青色ＬＥＤチップ１０２から青色光が発光し、この青色光が、透明樹脂中にＹＡＧ系蛍光粒子が分散して構成された蛍光体層１０３を通過する。その際に、この青色光の一部はＹＡＧ系蛍光粒子に衝突し、波長変換される。この結果、黄色光が発光される。また、青色光の他の一部は、ＹＡＧ系蛍光粒子に衝突せずに、そのまま発光される。従って、これらの黄色光及び青色光が混色されて発光されるので、白色光が発光される。このようにして、白色発光ダイオード１０１は、白色光源として機能する。なお、白色発光ダイオード１０１はプリント配線板１０６に実装されており、発光動作が電気的制御される。また、青色光ＬＥＤチップ１０２及び蛍光体層１０３はパッケージ１０４に収納されている。【０００４】
しかし、このような白色発光ダイオード１０１においては、青色ＬＥＤチップ１０１の出力及び波長にばらつきが生じることが知られている。また、蛍光体層１０３についても、厚さのばらつき、蛍光粒子の分散の不均一性、蛍光粒子による励起波長のばらつき等が生じることがある。そして、これらが複雑に絡み合って、発光スペクトルの分布に偏りが生じ、発光色が色度図上の白色点からずれることがある。つまり、これらは、白色発光ダイオード１０１の製造不良の原因となり得る。【０００５】
白色発光ダイオードの良否の選別は、選別機により行われることがあるが、選別機を用いても適切な選別を行うことができないことがある。そこで、特許文献１には、白色発光ダイオードの駆動に使用するパルス電流の平均電流値及び／又はデューティ比を変化させて、発光色を色度図上の白色点に合わせる技術が開示されている。【０００６】
しかしながら、平均電流値及びデューティ比を調整しようとしても、その調整可能な範囲には限界がある。このため、白色純度が高い白色発光ダイオードを用いなければ、白色点に到達する制御を行うことはできない。つまり、この従来技術によって発光色を色度図上の白色点（Ｘ，Ｙ＝０．３３，０．３３）に合わせるためには、初期の選別時に色温度が「Ｘ＝０．３１５〜０．３４５、Ｙ＝０．２９５〜０．３６５」の範囲内にある白色発光ダイオードを選択する必要がある。このため、使用可能な白色発光ダイオードの範囲が狭い。【０００７】
特許文献２には、白色発光ダイオードの製造に際し、青色光ＬＥＤチップ毎にピーク波長を測定し、この測定結果に基づいて当該青色光ＬＥＤチップに設ける蛍光体層の厚さを決定するという技術が開示されている。また、特許文献３には、白色発光ダイオードの製造に際し、青色光ＬＥＤチップからの発光色調を蛍光体層の前方で計測し、この測定結果に基づいて、混色の強度バランス、青色光ＬＥＤチップが放射する光の波長、蛍光体層の種類等を変更する技術が開示されている。【０００８】
これらの特許文献２又は３に記載された技術によれば、白色発光ダイオードの発光色度のばらつきを低減することができる。しかしながら、これらの技術では、青色光ＬＥＤチップ又はこれと蛍光体層とを組み合わせた白色発光ダイオードの半製品に対して、発光スペクトル等を個体毎に測定し、その測定結果に合わせて蛍光体層の特性を調整する必要がある。このため、白色発光ダイオードの一つ一つへの極め細かい調整が必要とされるため、量産に適した技術とはいえない。【０００９】
なお、特許文献４等には、ＬＥＤを光源として導光体で導いた光で原稿等をライン状に照らすライン状照明装置が開示されている。【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１３４２８４号公報
【特許文献２】特開２００７−０６６９６９号公報
【特許文献３】特開２００６−３０３３７３号公報
【特許文献４】特開２００６−２８７９２３号公報
【発明の開示】
【００１１】
本発明は、白色度が低い白色発光ダイオードを用いても高い白色度の発光を得ることができる白色発光ダイオード、白色発光装置及びライン状照明装置を提供することを目的とする。
【００１２】
第１の発明に係る白色発光装置は、黄色みかかった白色を発光する第一の白色発光ダイオードと、前記第一の白色発光ダイオードと同方向に、青色みかかった白色を発光する第二の白色発光ダイオードと、前記第一及び第二の白色発光ダイオードの駆動電流を制御する電流制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
第２の発明に係る白色発光装置は、第１の発明において、前記電流制御手段が、前記駆動電流の出力のデューティ比を制御することを特徴とする。
【００１４】
第３の発明に係る白色発光装置は、第１の発明において、前記電流制御手段が、前記駆動電流の値の大小を制御することを特徴とする。
【００１５】
第４の発明に係る白色発光装置は、第１の発明において、前記第一及び第二の白色発光ダイオードは、いずれも、青色発光ダイオードチップと、前記青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を黄色光に波長変換する波長変換層と、を有することを特徴とする。
【００１６】
第５の発明に係る白色発光装置は、第４の発明において、前記第二の白色発光ダイオードに含まれる前記波長変換層の厚さが、前記第一の白色発光ダイオードに含まれる前記波長変換層の厚さよりも薄いことを特徴とする。
【００１７】
第６の発明に係る白色発光ダイオードは、第一及び第二の青色発光ダイオードチップと、前記第一及び第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を黄色光に波長変換する波長変換層と、を有し、前記波長変換層は、前記第一の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を黄色光に波長変換して黄色みかかった白色を発光し、前記第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を黄色光に波長変換して青色みかかった白色を発光することを特徴とする。
【００１８】
第７の発明に係る白色発光ダイオードは、第６の発明において、前記波長変換層は、前記第一及び前記第二の青色発光ダイオードチップを覆う第一の蛍光体層と、前記第一及び前記第二の青色発光ダイオードチップのうちで前記第二の青色発光ダイオードチップのみを覆う第二の蛍光体層と、を有することを特徴とする。
【００１９】
第８の発明に係る白色発光装置は、第一及び第二の青色発光ダイオードチップと、前記第一及び第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を黄色光に波長変換する波長変換層と、前記第一及び第二の青色発光ダイオードチップの駆動電流を制御する電流制御手段と、を有し、前記波長変換層が前記第一の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を波長変換して得られる黄色光と前記第一の青色発光ダイオードチップからの青色光の残部との混色が黄色みかかった白色であり、前記波長変換層が前記第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を波長変換して得られる黄色光と前記第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の残部との混色が青色みかかった白色であることを特徴とする。
【００２０】
第９の発明に係る白色発光装置は、第８の発明において、前記電流制御手段が、前記駆動電流の出力のデューティ比を制御することを特徴とする。
【００２１】
第１０の発明に係る白色発光装置は、第８の発明において、前記電流制御手段が、前記駆動電流の値の大小を制御することを特徴とする。
【００２２】
第１１の発明に係るライン状照明装置は、白色発光装置と、前記白色発光装置から入射した光を導光して被照明体をライン状に照明する導光体と、を有し、前記白色発光装置は、黄色みかかった白色を発光する第一の白色発光ダイオードと、前記第一の白色発光ダイオードと同方向に、青色みかかった白色を発光する第二の白色発光ダイオードと、前記第一及び第二の白色発光ダイオードの駆動電流を制御する電流制御手段と、を有することを特徴とする。
【００２３】
第１２の発明に係るライン状照明装置は、白色発光装置と、前記白色発光装置から入射した光を導光して被照明体をライン状に照明する導光体と、を有し、前記白色発光装置は、第一及び第二の青色発光ダイオードチップと、前記第一及び第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を黄色光に波長変換する波長変換層と、前記第一及び第二の青色発光ダイオードチップの駆動電流を制御する電流制御手段と、を有し、前記波長変換層が前記第一の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を波長変換して得られる黄色光と前記第一の青色発光ダイオードチップからの青色光の残部との混色が黄色みかかった白色であり、前記波長変換層が前記第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を波長変換して得られる黄色光と前記第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の残部との混色が青色みかかった白色であることを特徴とする。
【００２４】
第１３の発明に係るライン状照明装置は、白色発光ダイオードと、前記白色発光ダイオードから入射した光を導光して被照明体をライン状に照明する導光体と、を有し、前記白色発光ダイオードは、第一及び第二の青色発光ダイオードチップと、前記第一及び第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を黄色光に波長変換する波長変換層と、を有し、前記波長変換層が前記第一の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を波長変換して得られる黄色光と前記第一の青色発光ダイオードチップからの青色光の残部との混色が黄色みかかった白色であり、前記波長変換層が前記第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の一部を波長変換して得られる黄色光と前記第二の青色発光ダイオードチップからの青色光の残部との混色が青色みかかった白色であることを特徴とする。
【００２５】
これらの技術によれば、電流制御により高い白色度の発光が得られるため、白色発光のある程度の白色色度のバラツキが許容される。従って、これまでは不良と判断されていたような白色発光ダイオード等も利用可能となり、生産性が向上する。つまり、経済的な利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る白色発光装置の光源部を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１に係る白色発光装置を駆動する電気回路図の一例を表す図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１に係る白色発光装置の発光色度関係を示す色度図である。
【図４】図４は、本発明の実施例１における白色発光ダイオードの点灯時間の制御を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施例１の変形例に係る白色発光装置を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施例２に係るライン状照明装置を示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施例２に係るライン状照明装置を組み込んだ密着型イメージセンサユニットを示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の実施例２に係るライン状照明装置における点灯時間を調整する前のＲＧＢ各色の相対照度を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の実施例２に係るライン状照明装置における点灯時間を調整した後のＲＧＢ各色の相対照度を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の実施例３に係る白色発光ダイオードの製造方法（蛍光体層を形成する前の構成）を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａに引き続き、本発明の実施例３に係る白色発光ダイオードの製造方法（蛍光体層を形成した後の構成）を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例３に係る白色発光ダイオードをプリント配線板に実装した状態を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例３に係る白色発光ダイオードの発光色度関係を示す色度図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例４に係るライン状照明装置を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例４に係るライン状照明装置を組み込んだ密着型イメージセンサユニットを示す断面図である。
【図１４】図１４は、従来技術の白色発光ダイオードの一例を示す断面図である。
【図１５】図１５は、白色発光ダイオードの白度と識別エリアとの関係を示す色度図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、発明者が青色ＬＥＤチップ及び蛍光物質を有する白色発光ダイオードの特性を検討し、均一な白色度で高出力の光を発する白色発光ダイオード及び白色発光装置並びに白色発光の照明装置を検討し、容易な構成により完成に至ったものである。【００２８】
（実施例１）
実施例１に係る白色発光装置には、２個以上の白色発光ダイオードが設けられている。いずれの白色発光ダイオードにも、青色ＬＥＤチップと、この青色ＬＥＤチップから発光される放射光に励起されて黄色を発光する蛍光体層とが含まれている。なお、黄色は青色の補色である。ここでは、２個以上の白色発光ダイオードが設けられた白色発光装置２０について、図１〜図５を参照しながら説明する。【００２９】
図１は本実施例１の白色発光装置２０の光源部１０を図示している。この白色発光装置２０には、色度図上の白色点よりも黄色みかかった白色発光する第一の白色発光ダイオード１１、及び色度図上の白色点よりも青色みかかった白色発光する第二の白色発光ダイオード１２が、隣接してプリント基板１５上に実装されている。また、白色発光ダイオード１１及び１２は、その主たる発光方向が、互いに平行で、かつ略同一方向になるようにして配置されている。プリント基板１５上には、給電するための配線１６が、２つの白色発光ダイオード１１及び１２に共通のアノードラインと、各白色発光ダイオード１１、１２に接続されている２つのカソードラインとして設けられている。これらのアノードライン及び２つのカソードラインは、それぞれ端子Ａ、Ｋ１、Ｋ２から外部に設けた電流制御部（図２参照）に接続されている。電流制御部により、白色発光装置２０の光源部１０を構成する白色発光ダイオード１１及び１２が駆動される。【００３０】
第一の白色発光ダイオード１１としては、例えば、縦横寸法が約２．０×１．２ｍｍの市販表面実装型ＬＥＤパッケージである白色ＬＥＤ（日亜化学工業株式会社製；ＮＥＳＷ００７Ａ）の白色発光ダイオードのなかから、定電流１０ｍＡ点灯での識別法で黄色みかかった白色発光していると識別されたものを用いることができる。また、第二の白色発光ダイオード１２としては、例えば、縦横寸法が約２．０×１．２ｍｍの市販表面実装型ＬＥＤパッケージである白色ＬＥＤ（日亜化学工業株式会社製；ＮＥＳＷ００７Ａ）の白色発光ダイオードのなかから、定電流１０ｍＡ点灯での識別法で青色みかかった白色発光していると識別されたものを用いることができる。【００３１】
ここで、本実施例１の各白色発光ダイオード１１、１２の発光色度関係について図３及び図１５の色度図を用いて説明する。第一の白色発光ダイオード１１としては、青色ＬＥＤチップからの発光で蛍光体層の蛍光粒子に衝突しない青色光と、蛍光粒子に衝突して波長変換された黄色光とが混ぜ合わさった混色が、白色点より黄色側に分布しているものを選択する。第二の白色発光ダイオード１２としては、同様に混色された発光が、白色点から青色側に分布しているものを選択する。【００３２】
この関係について図３に示す色度図を用いて説明する。ここでは、ＹＡＧ系蛍光体による波長変換後の黄色の発光（５６０ｎｍ）の色度点をＹ、青色ＬＥＤチップからの青色の発光（４５０ｎｍ〜４７０ｎｍのうち代表的なもの）の色度点をＢとする。そして、色度点Ｙ及びＢがいずれも色度図における単色光を示す曲線ＳＴの近傍に存在するものと見なして曲線ＹＢを規定すると、この曲線ＹＢは、白色の色度点Ｗ（ｘ＝０．３３、ｙ＝０．３３）の近傍を通過する。これは、ＹＡＧ系蛍光体は、色ＬＥＤチップの発光と当該蛍光体の発光とを合成して蛍光体白色光を得ることを目的として用いられているからである。【００３３】
また、第一の白色発光ダイオード１１の発光する混色の色度点ＷＹ１は、実質的に、白色点Ｗと黄色点Ｙと結ぶ曲線ＷＹ上に位置する。第二の白色発光ダイオード１２の発光する混色の色度点ＷＢ１は、実質的に、白色点Ｗと青色点Ｂとを結ぶ曲線ＷＢ上に位置する。【００３４】
一方、選別機による定電流１０ｍＡで駆動での選別において、輝度と併せて選別できる色度のエリアの一例は図１５に示すようなものである。従って、第一の白色発光ダイオード１１としては、定電流１０ｍＡで駆動した時に、色度座標が概ね０．３３＜Ｃｘ≦０．３６、０．３３＜Ｃｙ≦０．３８となる発光ダイオードを用い、色度座標が実施的に曲線ＹＢ上にある発光ダイオードを用いることが好ましい。また、第二の白色発光ダイオード１２としては、定電流１０ｍＡで駆動した時に、色度座標が概ね０．２７≦Ｃｘ＜０．３３、０．２６≦Ｃｙ＜０．３３となる発光ダイオードを用い、色度座標が実質的に曲線ＹＢ上にある発光ダイオードを用いることが好ましい。このように、本発明において、黄色みかかった白色とは、曲線ＷＹ上でほぼ白色点に近い白色をいい、青色みかかった白色とは、曲線ＷＢ上でほぼ白色点に近い白色をいう。【００３５】
図２は白色発光装置２０を駆動するための電気回路の一例を示す図である。この電気回路には、光源部１０及び電流制御部３３が含まれている。光源部１０は図１に示す部分に相当する。電流制御部３３には、各白色発光ダイオード１１、１２に流れる電流を設定する電流制御部が各々独立して設けられている。例えば、白色発光ダイオード１１、１２毎に、光源部１０の２つのカソード端子Ｋ１、Ｋ２に電流調整回路２１、２２が互いに並列に接続されている。また、各白色発光ダイオード１１、１２をＯＮ・ＯＦＦするトランジスタＴ１、Ｔ２が電流調整回路２１、２２に接続されている。トランジスタＴ１及びＴ２は、グランドＧＮＤに接続されている。【００３６】
電流調整回路２１、２２には、例えば、オペレーションアンプ、トランジスタ及び電流制限抵抗Ｒ１又はＲ２が設けられている。電流制御部３３により白色発光ダイオード１１、１２にはそれぞれに定めた定電流が流され、パルス幅変調（以下ＰＷＭと略す）方式でそれぞれの白色発光ダイオード１１、１２の点灯が制御される。このような電流制御部３３は電流制御手段として機能する。【００３７】
次に、本実施例１の白色発光装置２０の発光混色を、実質的に色度図上の白色点に到達させるための電流制御の内容について説明する。図４は、白色発光ダイオード１１、１２の点灯時間のパルス幅変調（ＰＷＭ）方式での制御を示すタイミングチャートである。【００３８】
先ず、パルスの周期Ｔを１０ｍ秒とし、白色発光ダイオード１１及び１２を駆動する電流を１０ｍＡとし、白色発光ダイオード１１の点灯時間ｔ１を一周期当たり９ｍ秒間として、白色発光装置２０を動作させる。なお、白色発光ダイオード１１及び１２の駆動電流は電流調整回路２１及び２２により設定し、点灯時間ｔ１はトランジスタＴ１により調整する。【００３９】
次に、白色発光装置２０の発光面上方の、２つの白色発光ダイオード１１、１２からの発光が充分混ざり合う距離をとった位置に色度測定用のセンサーを設置し、周期Ｔの数１０倍以上を受光時間とする色度の測定を開始する。【００４０】
その後、白色発光ダイオード１２の一周期当たりの点灯時間ｔ２をトランジスタＴ２で調整し、白色発光装置２０による発光の色度測定値がほぼＣｘ＝０．３３、Ｃｙ＝０．３３になる点灯時間ｔ２を見出す。【００４１】
そして、白色発光装置２０の発光混色を、実質的に色度図上の白色点に到達させるためには、電流制御部３３によるＰＷＭ制御により、白色発光ダイオード１１をデューティ比Ｄ１＝ｔ１／Ｔで点灯させ、白色発光ダイオード１２をデューティ比Ｄ２＝ｔ２／Ｔで点灯させればよい。【００４２】
以上のように、実施例１によれば、一個の白色発光ダイオードでは難しかった高純度の白色度を発光して、高出力の白色発光装置２０を得ることができる。また、各白色発光ダイオード１１及び１２の駆動電流の制御によっては、この白色発光装置２０の発光色度を色度点ＷＹ１から色度点ＷＢ１まで曲線ＹＢに沿って変化させることも可能である。【００４３】
なお、白色発光装置２０における電流制御として、ＰＷＭ方式の制御に代えて、白色発光ダイオード１１及び１２を駆動する電流の大きさの制御を行ってもよい。電流の大きさの制御は、電流調整回路２１、２２により行うことが可能である。また、ＰＷＭ方式の制御と電流の大きさの制御とを組み合わせてもよい。【００４４】
次に、本実施例１の変形例について、図５を参照しながら説明する。この変形例に係る白色発光装置２４には、蛍光体層１４の厚さが相違する２種類の白色発光ダイオード１７及び１８が、隣接してプリント基板１５上に実装されている。つまり、第一の白色発光ダイオード１７には、厚い蛍光体層１４が設けられており、この白色発光ダイオード１７からの発光混色は、白色発光ダイオード１１と同様に、黄色みかかった白色である。また、第二の白色発光ダイオード１８には、第一の白色発光ダイオード１７よりも薄い蛍光体層１４が設けられており、この白色発光ダイオード１７からの発光混色は、白色発光ダイオード１２と同様に、青色みかかった白色である。蛍光体層１４の厚さの調整は、例えば、白色発光ダイオード１７及び１８の作製段階で行われる。【００４５】
このような白色発光ダイオード１７及び１８を含む光源部１０に電流制御部３３が接続された白色発光装置２４においても、実施例１と同様に高純度の白色度を得ることができる。また、一個の青色ＬＥＤチップを用いた白色発光ダイオードと比べ高出力の白色発光が得られる。【００４６】
（実施例２）
実施例２に係るライン状照明装置５０には、実施例１に係る白色発光装置２０が用いられている。このライン状照明装置５０について図６〜図８を用いて詳細に説明する。【００４７】
本実施例２のライン状照明装置５０は、例えば、画像読取り装置における紙面等の原稿面を照明するために用いられる。このライン状照明装置５０には、図６に示すように、透明な材料から構成された棒状の導光体５１、及びその一方の端部に設けられた入光面５４に向けて配置された光源部１０が設けられている。光源部１０には、端子リード６２を介して、実施例１のように電流制御部３３が接続されている（図６では図示せず）。そして、導光体５１には、入光面５４から入射された光を導光体の長手方向に導く導光部５２、及びこの導光部５２からの光を長手方向のライン状に亘って照射する出光部５３が設けられている。【００４８】
また、導光体５１の入射面５４から収率よく導光体５１内に入射できるように、光源部１０の出光面のサイズは、入射面５４のサイズ内に余裕をもって収まるように設計されている。例えば、光源部１０の出光面のサイズが、２．５ｍｍ（横方向）×２ｍｍ（縦方向）である場合、導光体５１の入射面のサイズは、３．５ｍｍ（横方向）×２．５ｍｍ（縦方向）とされる。【００４９】
なお、導光体５１としては、例えば、３種類の波長（例えば赤、緑、青）の発光ダイオードを並べて配置（配置位置が異なる）した光源用のものを用いることができる。つまり、光源からの光を入射面から入光させ、各波長に対して導光体内で適切な反射及び拡散が行われて、長手方向に亘って各波長の出力が均等に分布して出光するライン状照明用として設計したものを用いることができる。このような機能を有する導光体の詳細は、例えば特許文献４（特開２００６−２８７９２３号公報）に記載されている。【００５０】
従って、光源として用いた白色発光装置２０の光源部１０の２つの白色発光ダイオード１１及び１２の間に、発光波長の差があり、且つ２つの発光中心点が同位置でない場合であっても、導光体５１は、入射面５４からの入射光を充分に混色して均一な白度分布のライン照明光を出射させることができる。【００５１】
本発明者らは、本実施例２のライン状照明装置５０の上述の効果を、以下の手順で確認した。先ず、図７に示すように、ライン状照明装置５０を、画像読取り装置を構成する密着型イメージセンサユニット（以下ＣＩＳユニットと略す）６０に組み込んだ。なお、図示しないが、白色発光装置２０の電流制御部３３はコネクタ６１を経由して接続した。【００５２】
このＣＩＳユニット６０では、紙面原稿５９からの反射光をレンズアレー５５でラインセンサ５６に結像させた。ラインセンサ５６としては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を受光して光電変換するための直線で３列の画素列から構成されたものを用いた（図示を略す）。このラインセンサ５６では、各画素列上に、ＲＧＢに対応した透過波長域をもつ３種類のカラーフィルタが配置されている。従って、各画素列はそれぞれＲＢＧの各色に対応した分光感度で機能する。このようなセンサアレイは、例えば特許第３９９０４３７号公報に記載されている。【００５３】
従って、このＣＩＳユニット６０は、紙面原稿５９からの白色の反射光をＲＧＢの各色に分光し、画素列の長手方向に並んだ画素毎に照度を測定することが可能である。この画素毎の照度測定値は、導光体５１における長手方向の一方の端面である入射面側から他方の端面までに対応する照度分布として表せる。【００５４】
次に、紙面原稿５９を取決めた基準用白色紙面に取換えてから、実施例１と同様に、電流制御部３３を用いて白色発光ダイオード１１及び１２の両方を駆動させた。そして、ライン状照明装置５０の照明光をＲＧＢ各色の相対照度をライン方向の照度分布として測定した（図８Ａ）。この時、両白色発光ダイオード１１及び１２に流れる電流はそれぞれ１０ｍＡに調整しておいた。この照度分布の測定結果では、図８Ａに示すように、赤色及び緑色の相対照度はほぼ同じ値で長手方向の分布は略均一分布であったが、青色は長手方向の分布はほぼ均一な分布であり、赤色及び緑色に比べ低い相対照度を示していた。【００５５】
その後、実施例１と同様に、白色発光ダイオード１２の一周期当り点灯時間、つまりデューティ比Ｄ２を調整したところ、図８Ｂに示すように、ＲＧＢの各色の相対照度をほぼ同一の分布に調整することができた。【００５６】
以上の本実施例２の結果から、ＲＧＢ各色の相対照度をバランスよく照射するライン状照明装置５０を製造できることが判った。【００５７】
従来の白色発光ダイオード一個を光源に用いたライン状照明装置では、コストを犠牲にして白色純度によい白色発光ダイオードを労力掛けて厳選して選ぶか、又は白色度のずれている白色発光ダイオードを選択して低品質の白色照明光となることが多い。これに対し、本実施例２のライン状照明装置５０によれば、白色度からずれた市販の白色発光ダイオードを組み合わせ、その点灯時間を、例えばＰＷＭ方式のデューティ比制御により調整することで容易の高純度の白色照明が得られることが判った。【００５８】
そして、白色発光ダイオード１１及び１２の組み合わせについては、黄色みかかった白色発光するもの及び青色みかかった白色発光するものを選択すればよく、白色発光ダイオードの固有特性である色度値が確定していなくてもよい。従って、白色発光ダイオード１１及び１２としては、図３の色度図においてほぼ曲線ＹＢ上で発光するものであれば、白色点からのずれが大きくてもかまわない。このため、これまでは不良と判断されていた白色発光ダイオードを廃棄せずに用いることができ、白色発光ダイオードの生産性の向上に繋がる。【００５９】
（実施例３）
実施例３では、２つの青色ＬＥＤチップを一つのパッケージに実装し、その各青色ＬＥＤチップを覆うＹＡＧ蛍光体層の厚さを、青色ＬＥＤチップ毎に異ならせている。図９Ａ及び図９Ｂを参照しながら、このような実施例３の白色発光ダイオード７１を作製する方法について説明する。【００６０】
上側が開口した凹型で底部にリードフレームからなる配線を内挿したパッケージ７２を樹脂で形成し、その底部のリードフレームからなるアノード配線７５上に第一の青色ＬＥＤチップ７３及び第二の青色ＬＥＤチップ７４を配置する。そして、これらのカソード端子及びアノード端子を、リードフレームからなるそれぞれのカソード配線７６及びアノード配線７５に、例えばワイヤボンド法により接続し、実装する（図９Ａ）。なお、開口寸法は、例えば縦横とも約２．５ｍｍ以下にする。【００６１】
次に、透明の熱硬化性透明樹脂に所定量のＹＡＧ蛍光体の粒子を混合させ調合した蛍光体層用樹脂液を、青色ＬＥＤチップ７３及び７４の両方を覆うように塗布する。その後、蛍光体層用樹脂液の熱硬化を行うことにより、図９Ｂに示すように、第一の蛍光体層７８を形成する。その後、上記の蛍光体層用樹脂液と同じ蛍光体層用樹脂液を、青色ＬＥＤチップ７３の上側だけを更に覆うように、蛍光体層７８の表面に塗布する。その後、蛍光体層用樹脂液の熱硬化を行うことにより、第二の蛍光体層７９を形成する。その後、蛍光体層７８及び７９の上部に、蛍光体層用樹脂液に含まれているものと同一の熱硬化性透明樹脂を用いて封止体８０を形成する。このようにして、図９Ｂに示すように、白色発光ダイオード７１が作製される。【００６２】
なお、蛍光体層７８及び７９の厚さは、例えば、以下の方法で予め決定することができる。先ず、青色ＬＥＤチップ７３及び７４と特性が同一の青色ＬＥＤチップを複数準備し、これらの上に、上記の方法で調整した蛍光体層用樹脂液を用いて、互いに厚さが異なる蛍光体層を形成する。この結果、複数の評価用の白色発光ダイオードが得られる。次に、評価用の白色発光ダイオードのそれぞれを所定電流で発光させ、蛍光粒子に衝突しない青色光と、蛍光体層の蛍光粒子に衝突して波長変換された黄色光との混色が、確実に青色みかかった白色になり得るものを抽出し、これらの蛍光体層の厚さから蛍光体層７８の厚さの範囲を決定する。次に、前記範囲内の厚さの蛍光体層７８が青色ＬＥＤチップ上に形成された白色発光ダイオードを複数準備し、これらの上に、上記の方法で調整した蛍光体層用樹脂液を用いて、互いに厚さが異なる蛍光体層を形成する。この結果、新たに複数の評価用の白色発光ダイオードが得られる。次に、評価用の白色発光ダイオードのそれぞれを所定電流で発光させ、蛍光粒子に衝突しない青色光と、蛍光体層の蛍光粒子に衝突して波長変換された黄色光との混色が、確実に黄色かかった白色になり得るものを抽出し、これらの蛍光体層の厚さから蛍光体層７９の厚さの範囲を決定する。【００６３】
このようにして作製された白色発光ダイオード７１は、例えば図１０に示すように、プリント基板８２に実装して用いることができる。なお、発光ダイオード７１の駆動のためには、例えば実施例１の電流制御部３３を用いることができ、アノード配線７５のリード線ａと２本のカソード配線７６のリード線ｋ１、ｋ２とにそれぞれに接続される。この場合、白色発光ダイオード７１を備えた白色発光装置の電気回路構成は、図２における白色発光ダイオード１１、１２を青色ＬＥＤチップ７３、７４に置き換えたものと等価なものとなる。【００６４】
このように作製された白色発光ダイオード７１における発光の白色度の調整は、例えば次のようにして行うことができる。まず、電流制御部３３を用いて、青色ＬＥＤチップ７３及び７４に流す電流値を２０ｍＡに設定し、実施例１と同様のＰＷＭ方式で両青色ＬＥＤチップ７３及び７４を駆動させる。その後、それぞれの青色ＬＥＤチップ７３及び７４の一周期当り点灯時間を調整し、白色発光ダイオード７１からの発光の波長分布の平均（混色）がほぼ白色点になるための各青色ＬＥＤチップ７３及び７４を駆動するデューティ比を決定する。【００６５】
この関係を図１１の色度図を用いて説明すると次のようになる。青色ＬＥＤチップ７３だけを２０ｍＡの電流で点灯させた場合の白色発光ダイオード７１から発光の混色は、実質的に曲線ＷＹ上に位置する色度点ＷＹ３として検出される。同様に、青色ＬＥＤチップ７４だけを２０ｍＡ電流で点灯させた場合の白色発光ダイオード７１からの発光の混色は、実質的に曲線ＷＢ上に位置する色度点ＷＢ３として検出される。これは、蛍光体層７８及び７９の厚さが適切に規定されているからである。なお、色度点ＷＹ３及びＷＢ３の色度図上の座標は、例えばそれぞれ（Ｃｘ＝０．３６以上、Ｃｙ＝０．３９以上）、（Ｃｘ＝０．２６以下、Ｃｙ＝０．２５以下）である。従って、これらの色度座標は、図１５の選別許容色度エリアａ０、ｂ１、ｂ２、ｃ０の外側であってもよい。【００６６】
次に、青色ＬＥＤチップ７３及び７４の両方のＰＷＭ方式駆動におけるデューティ比をそれぞれ調整し、その際の白色発光ダイオード７１からの発光の混色の色度測定値がほぼ白度点（Ｃｘ＝０．３３、Ｃｙ＝０．３３）になる点灯時間を見出す。【００６７】
以上のように、本実施例３の白色発光ダイオード７１は、２つの青色ＬＥＤチップ７３及び７４を搭載し、これらを覆うＹＡＧ蛍光体層７８及び７９の厚さが適切に規定されている。そして、蛍光体層７８及び７９の両方に覆われた青色ＬＥＤチップ７３を点灯するデューティ比を制御することで、黄色みかかった白色発光の光量を制御することができる。また、蛍光体層７８のみに覆われた青色ＬＥＤチップ７４を点灯するデューティ比を制御することで、青色みかかった白色発光の光量を制御することができる。そして、これらの制御により、白色発光ダイオード７１からの発光の混色を白度点Ｗにすることができる。【００６８】
このように、本実施例３での白色発光ダイオード７１によれば、青色ＬＥＤチップが本来持っている発光波長のばらつき、及び蛍光体層の形成特性に伴う黄色波長のばらつき等を特段に配慮せずとも、白色の発光を得ることができる。更に、この白色発光ダイオード７１からの発光を高品質の白色発光に容易に調整することもできる。また、一個の青色ＬＥＤチップを用いた白色発光ダイオードと比べ高出力の白色発光が得られる。【００６９】
また、実施例３においては、青色ＬＥＤチップ７３だけを２０ｍＡで駆動したときの白色発光ダイオード７１の発光は、図１１に示すように、確実に黄色みかかった白色の色度点ＷＹ３で表現される。同様に、青色ＬＥＤチップ７４だけを駆動したときの白色発光ダイオード７１の発光は、図１１に示すように、確実に青色みかかった白色の色度点ＷＢ３で表現される。そして、蛍光体層７８及び７９の厚さを適正に決定し、確実な黄色み及び青色みを求めることにより、色度点ＷＹ３及びＷＢ３を、白色色度点Ｗを基準として、実施例１の「黄色みかかった白色」の色度点ＷＹ１及び「青色みかかった白色」の色度点ＷＢ１（図３）より離れた位置に設定してもよい。これは、白色発光ダイオード７１の発光色度も、青色ＬＥＤチップ７３及び７４のそれぞれに流す駆動電流を制御して、実施例１と同様に、白色点Ｗに到達させることができるからである。そして、実施例３の白色発光ダイオード７１によれば、発光色度を曲線ＹＢ上において実施例１より広い色度点ＷＹ３から色度点ＷＢ３の範囲で制御することが可能となる。【００７０】
なお、本実施例３では、青色ＬＥＤチップ７３及び７４からの青色光を黄色光に波長変換する割合を蛍光体層７８及び７９の厚さで調整しているが、蛍光体層７８及び７９中に分散させているＹＡＧ蛍光体の濃度によって調整してもよい。また、本実施例３では、黄色みかかった発光、及び青色みかかった発光の光量をパルス当りの点灯時間で調整しているが、青色ＬＥＤチップ７３及び７４に流す電流の値によって調整してもよい。【００７１】
（実施例４）
実施例４に係るライン状照明装置９０には、実施例３に係る白色発光ダイオード７１が用いられている。このライン状照明装置９０について図１２及び図１３を用いて詳細に説明する。【００７２】
本実施例４のライン状照明装置９０も、実施例２と同様に、例えば、画像読取り装置における紙面等の原稿面を照明するために用いられる。ライン状照明装置９０は、図１２に示すように、実施例２における光源部１０に代えて実施例３の白色発光ダイオード７１を実装したプリント回路板８２を設けることにより、構成されている。【００７３】
また、このライン状照明装置９０をＣＩＳユニット９１に組み込むと、図１３に示す画像読取り装置が得られる。なお、図示しないが、実施例２と同様に、電流制御部３３はコネクタ６１を経由して接続される。他の構成は実施例２のものと同様である。【００７４】
従って、光源として用いた白色発光ダイオード７１内の青色ＬＥＤチップ７３及び７４の間に、発光波長の差があり、且つ２つの発光中心点が同位置でない場合であっても、導光体５１は、入射面５４からの入射光を充分に混色して均一な白度分布のライン照明光を出射させることができる。【００７５】
本発明者らは、本実施例４のライン状照明装置９０の上述の効果を、以下の手順で確認した。先ず、実施例２と同様に、ライン状照明装置９０を、画像読取り装置を構成するＣＩＳユニット９１に組み込んだ。【００７６】
次に、実施例２と同様に、紙面原稿５９を取決めた基準用白色紙面に取換えてから、電流制御部３３を用いての青色ＬＥＤチップ７３及び７４を電流値２０ｍＡのＰＷＭ方式で同時に駆動させた。そして、ＲＧＢ各色の相対照度及びライン方向の照度分布を測定した。【００７７】
その後、実施例２と同様に、測定結果に基づいて、青色ＬＥＤチップ７３及び７４を駆動させる電流パルスのデューティ比をそれぞれ調整したところ、ＲＧＢの各色の相対照度を紙面原稿５９の全幅でほぼ同一の分布に調整することができた。【００７８】
以上の本実施例４の結果から、白色発光ダイオード７１を用いてＲＧＢ各色の相対照度をバランスよく照射するライン状照明装置９０を製造できることが判った。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の白色発光ダイオード及び白色発光装置は、従来の白色点からずれた発光の青色ＬＥＤチップや、蛍光体層の特性等により白色点からずれた白色発光ダイオードを用いても、精度の良い白度と高出力を得ることができる光源として利用できる。更に、本発明の白色発光ダイオード又は白色発光装置と導光体と組み合わせたライン状照明装置によれば、ＲＧＢ各色の相対照度をバランスよく照射することができる。【００８０】
本発明の白色発光ダイオード、白色発光装置及びこれらのいずれかを組み込んだライン状照明装置は、スキャナーやファックス等に用いられる画像読取り装置に組み込むライン状照明装置として利用できる。また、本発明の白色発光ダイオード又は白色発光装置の複数を並べて用いれば、液晶表示等のバックライト用光源として利用することも可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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