(57)【要約】【課題】  マルチチップ方式の発光素子における色制御の複雑さ、回路構成の複雑さを解消し、簡単な駆動方式により多色光、及び白色光の発光制御を可能とした発光素子を提供すること。【解決手段】  複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂと、これらの発光ダイオードを駆動する駆動用ＩＣ３を一体化した発光素子１Ａであって、前記駆動用ＩＣ３を、カウンタ１２、信号制御回路１３及び複数ビットドライバ１５より構成する。  この発光素子１Ａを外部端子７から入力された制御信号ＣＲＧＢにより複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを順次選択して発光させることにより、少ない端子数でありながら白色及び赤色から青色までの任意の色の光を発光させることができる発光素子１Ａが得られる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオードと、これらの発光ダイオードを駆動する駆動用ＩＣを一体化した発光素子であって、前記駆動用ＩＣは、電流供給回路、カウンタ、信号制御回路及び複数ビットドライバよりなることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記複数ビットドライバは、前記複数の発光ダイオード毎の電流値もしくは前記複数の発光ダイオード間の電流比率を一定に制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記復数ビットドライバは、前記複数の発光ダイオード毎の電流値もしくは前記複数の発光ダイオード間の電流比率を微調整する機能を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記微調整は、前記駆動用ＩＣに内蔵した不揮発性メモリに記憶させた補正用のデータに基づいて行われることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記駆動用ＩＣのカウンタ回路は、少なくとも１つの外部信号端子により、前記複数の発光ダイオード毎の発光を順次切り替える構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項６】
前記複数の発光ダイオードは、それらの光の混色によって白色発光が可能な発光色を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】
前記複数の発光ダイオードは、赤色、緑色、青色の３原色のそれぞれを発光するものを含むことを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記複数の発光ダイオードは、さらに赤色と緑色の間に中心波長を有する発色光を有するものであることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記複数の発光ダイオードは、さらに橙色及び黄色の少なくとも１つを発光するものを含むことを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記複数の発光ダイオードは前記駆動用ＩＣの表面に設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の発光素子。
【請求項１１】
前記複数の発光ダイオードと前記駆動用ＩＣは、同じ樹脂によって覆われていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光ダイオードとその駆動用のＩＣを一体に備えるランプ型、チップ型等の発光素子にし、特に複数の発光ダイオードとその駆動用のＩＣを一体に備え、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色を含み、白色光のみならず任意の色を発光させることのできる発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光ダイオードとその発光色の補色の光を発する蛍光体との組み合わせによって、疑似的に白色光を発光可能な発光素子が特許文献１に開示されている。この場合、一般的に、発光ダイオードとして青色発光するものを使用し、蛍光体として青色光を吸収して黄色発光するものを組み合わせ、擬似的に人間の目に白色光と感じられるようにするものが多用されている。しかしながら、このような組合せでは特定の色成分が少ないため、すなわち前述のような青色と黄色の混色による場合には赤色成分が少ないことにより、演色性に欠けるという問題がある。
【０００３】
また、白色光を発光させる別の方式として、ＲＧＢの各光を発する発光ダイオードを用いた３原色の混色を用いる例も知られている。しかしながら、３原色の混色によって白色発光させる場合は、例えば図１１に示す典型的な各種発光ダイオードの発光強度−順電流特性から明らかなように、ＲＧＢのそれぞれの光を発する発光ダイオードの電気−光学特性に大きな差異があることから、各色の発光度合いを調整するための電流調整が非常に面倒になる。
【０００４】
また、白色発光以外の場合においても、ＲＧＢの３色あるいはそれとは異なる色の複数の発光ダイオードを用いて所望の色や発光強度分布を得る必要がある場合も、それぞれの発光ダイオードの発光強度を調整する必要があるが、そのための電流調整が面倒になる。また、この電流調整は、外付けの回路によって調整することもできるが、個々の発光素子毎に外付けの回路を設ける必要があり、回路構成が複雑化するという問題点が存在している。
【０００５】
従来、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の各発光ダイオードを一体化したいわゆるマルチチップ式の発光素子は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光ダイオードに流す電流値を制御することにより７色又は、多色の色制御を行っているが、カソード端子又はアノード端子以外はそれぞれ個別の配線を施す必要があるため、少なくとも４端子の外部端子が必要となり、なおかつ、数十ｍＡ程度の電流容量を確保した配線を施す必要がある。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色を全て点灯した場合に得られる白色光は、それぞれの発光ダイオードに流れる電流値を発光強度−順電流特性に合わせた設計上の電流値（例えば、Ｒ：１０ｍＡ、Ｇ：７ｍＡ、Ｂ：１０ｍＡなど）に設定した場合でも、個々の発光ダイオードの電気−光学特性にバラツキがあるため、製品によって色度のバラツキが発生するという問題点が存在している。
【０００６】
また、ＲＧＢの各光を発する発光ダイオードを用いた３原色の混色を用いた白色光は、図１２の各種発光ダイオードのスペクトル分布特性図に示すように、ＲとＧの発光スペクトルの間隔はＧとＢの発光スペクトルの間隔に比すると広いので、ＲとＧの間に発光スペクトル分布が不連続な領域が存在する。したがって、より演色性の高い白色光を得るには、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の各発光ダイオードだけでなく発光スペクトル分布がＲとＧの間に位置する橙色（Ｏ）及び黄色（Ｙ）の発光ダイオードのうちの少なくとも１つがさらに使用されるが、そうするとこれらの発光ダイオードをマルチチップ化した発光素子の端子数はさらに多くなるため、上述の問題点はより大きく表れる。
【特許文献１】特開２００１−２１７４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、マルチチップ方式の発光素子における色制御の複雑さ、回路構成の複雑さを解消し、簡単な駆動方式により多色光、及び白色光の発光制御を可能とした発光素子を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の別の目的は、マルチチップ方式の発光素子において、例えば赤、緑、青の３原色の発光制御を行うためには少なくとも４端子の外部端子が必要であったが、これを３端子などの少ない外部端子により制御可能とし、少ない外部端子にて複雑な色の発光制御を可能とした発光素子を提供するものである。
【０００９】
また、本発明のさらに別の目的は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の各発光ダイオードより得られる白色の色度のバラツキを簡便に精度良く制御できる構成の発光素子を提供することにある。
【００１０】
さらに、本発明の別の目的は、マルチチップ方式の発光素子において、赤、緑、青の３原色による白色発光では、赤と緑の発光スペクトルの間隔が広いため、発光スペクトル分布に不連続な領域があり、白色光としては不完全であるが、これを赤から青まで連続的なスペクトル分布を有する白色光を容易に得ることができるようにした発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記各目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、請求項１に係る発光素子の発明は、複数の発光ダイオードと、これらの発光ダイオードを駆動する駆動用ＩＣを一体化した発光素子であって、前記駆動用ＩＣは、電流供給回路、カウンタ、信号制御回路及び複数ビットドライバよりなることを特徴とする。この場合、複数の発光ダイオードとしては、任意の色の組み合わせのものが使用できるが、白色光が得られる組み合わせにする方が用途が広がるので好ましい。
【００１２】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発光素子において、前記複数ビットドライバは、前記複数の発光ダイオード毎の電流値もしくは前記複数の発光ダイオード間の電流比率を一定に制御するものであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載の発光素子において、前記複数ビットドライバは、前記複数の発光ダイオード毎の電流値もしくは前記複数の発光ダイオード間の電流比率を微調整する機能を備えていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載の発光素子において、前記微調整は、前記駆動用ＩＣに内蔵した不揮発性メモリに記憶させた補正用のデータに基づいて行われることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項５に係る発明は、請求項１又は２に記載の発光素子において、前記駆動用ＩＣのカウンタ回路は、少なくとも１つの外部信号端子により、前記複数の発光ダイオード毎の発光を順次切り替える構成としたことを特徴とする。この場合、カウンタ回路としては、発光ダイオードの数に応じて適宜選択して使用し得るが、白色光を発光させるためには３ビット以上が好ましい。
【００１６】
また、請求項６に係る発明は、請求項１に記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードは、それらの光の混色によって白色発光が可能な発光色を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７に係る発明は、前記請求項６に記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードは、赤色、緑色、青色の３原色のそれぞれを発光するものを含むことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８に係る発明は、前記請求項７に記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードは、さらに赤色と緑色の間に中心波長を有する発色光を有するものを含むことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９に係る発明は、前記請求項７に記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードは、さらに橙色及び黄色の少なくとも１つを発光するものを含むことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１０に係る発明は、前記請求項１〜９のいずれかに記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードは前記駆動用ＩＣの表面に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１１に係る発明は、前記請求項１〜１０のいずれかに記載の発光素子において、前記複数の発光ダイオードと前記駆動用ＩＣは、同じ樹脂によって覆われていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は上記構成を備えることにより以下に述べるような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１の発明によれば、複数の発光ダイオードを制御する駆動用ＩＣが複数の発光ダイオードとともに一体化されているので、外部へ接続する端子数が減少するとともに、この駆動用ＩＣによりそれぞれの発光ダイオードへ供給される電流値を制御できるため、発光素子外部で複雑な電流制御を行うことなく、簡便に色度精度の良い発光素子を得ることができるようになる。
【００２３】
また、請求項２の発明によれば、複数の発光ダイオードのそれぞれに供給する電流を一定値に制御できるためにその選択された発光ダイオードの発光強度を一定値に保つことができ、また、複数の発光ダイオード間の電流比率を一定に制御できるため合成された光の色度を一定に保つことができるようになる。
【００２４】
また、請求項３の発明によれば、発光素子毎の同色の発光ダイオード間の電気−光学特性のバラツキを補正できるとともに、所定の合成された色の光を得るための各発光ダイオードに流れる電流値を制御できるため、発光素子毎の発光強度や発光色のバラツキを簡便に精度良く制御できる均一な品質の発光素子が得られる。
【００２５】
また、請求項４の発明によれば、発光素子毎の発光強度や発光色のバラツキの補正用のデータを駆動用ＩＣに内蔵した不揮発性メモリに記憶させて利用できるため、ユーザは発光素子毎のバラツキを考慮する必要がなくなるので、使用時の外部回路構成を簡略化できる発光素子が得られる。
【００２６】
また、請求項５の発明によれば、カウンタを使用することにより、一つの外部信号により複数の発光ダイオードを適宜切換発光させることができる発光素子が得られる。
【００２７】
また、白色光源は、液晶表示パネルのバックライト、照明光等、広い技術分野で要求されている光源であり、請求項６の発明によればこれらの広い技術分野への適用が可能な発光素子が得られる。
【００２８】
また、請求項７の発明によれば、容易に演色性の高い白色光を発光することができる発光素子が得られる。
【００２９】
また、請求項８、９の発明によれば、発光スペクトルの間隔が広い赤色発光ダイオードの発光スペクトルと緑色発光ダイオードの発光スペクトルとの間を、赤色と緑色の間に中心波長を有する発色光を有する発光ダイオード、または橙色発光ダイオード及び黄色発光ダイオードの少なくとも１つにより補うことができるため、赤から青まで実質的に連続的なスペクトル分布を有する白色光を得ることができる発光素子が得られる。
【００３０】
また、請求項１０の発明によれば、駆動用ＩＣ自体を複数の発光ダイオードを固定するための基板として用いることができるため、小型の発光素子が得られる。
【００３１】
また、請求項１１の発明によれば、複数の発光ダイオードと駆動用ＩＣが同じ樹脂により覆われて一体化されているため、組立作業性のよい発光素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのＲＧＢの３原色の発光ダイオードを備える発光素子の例を説明するものである。
【００３３】
しかしながら、本発明は、ＲＧＢの３原色以外に例えば橙色及び黄色の少なくとも一方を発光し得る発光ダイオードと組み合わせた発光素子の場合にも、あるいはその他の色を発光し得る複数個の発光ダイオードを備える発光素子の場合にも等しく適用し得るものである。特に一般的にはＲＧＢの発光ダイオードのスペクトル分布特性は、緑の発光ダイオードのピーク波長が、青と赤の発光ダイオードのピーク波長の中間点よりも青の発光ダイオード側に大きく偏った特性となり、緑と赤の発光ダイオードの間に波長の不連続な領域が存在しているが、赤と緑の発光ダイオードの中間にピーク波長を持つ橙色や黄色などの発光ダイオードを追加することによって、波長の不連続な領域を埋めることができ、演色性をより一層高めることができる。
【実施例１】
【００３４】
実施例１の発光素子１Ａを図１〜図４を用いて説明する。なお、図１は実施例１の発光素子１Ａのモールド樹脂を透視した状態の外観斜視図であり、図２は図１の発光素子１Ａの駆動用ＩＣをブロック図で表した等価回路図であり、図３は実施例１で使用した駆動用ＩＣの内部回路の一具体例を示す図であり、また、図４は実施例１の駆動用ＩＣの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００３５】
発光素子１Ａは、小型の発光素子とするために、チップ状態の複数の発光ダイオード２をこれらの発光ダイオードを駆動する回路基板を兼ねる駆動用ＩＣ３上に一体化して構成されている。各発光ダイオード２は、ウエハから分割された状態のベアチップで構成され、裏面にカソード電極を備えている。本実施例１では、白色発光を行うために、複数の発光ダイオード２として３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光色を持つ３個の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを用いた。
【００３６】
駆動用ＩＣ３は、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに対応した出力端子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂを表面に備え、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ毎の電流値もしくは各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ間の電流比率を一定に制御するための駆動回路を内蔵している。この駆動回路によって、各出力端子の出力電流が調整され、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの発光強度が各々予め設定した範囲内に維持される。
【００３７】
この駆動用ＩＣ３は、３つの発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの発光色が混色されることによって、それぞれの駆動パルス幅が同一の場合に白色が得られるように、各出力の電流値あるいは電流の比率が予め設定されている。
【００３８】
発光素子１Ａは、少なくとも３端子型の発光素子であり、３つの外部端子５〜７を備えている。回路基板を兼ねる駆動用ＩＣ３には、一方の電源端子として機能する外部端子５及び他方の電源端子として機能する外部端子６がそれぞれ電気的に絶縁された状態で駆動用ＩＣ３の下部表面及び側面の一部分に設けられ、このうち外部端子６の表面上に各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのカソード電極側が導電材料を用いて固定配置されている。この駆動用ＩＣ３は、さらに表面に制御信号ＣＲＧＢ入力用の外部端子７及び複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ用の出力端子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ等の端子が配置されており、このうち出力端子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂとそれぞれの発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂとの間は金線などのワイヤにより電気的に接続されている。
【００３９】
本実施例１で使用した複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは、裏面にカソード電極を備えているものを使用したので、導電材料により外部端子６に固定されているが、複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが表面にアノードとカソードの両方の電極を備える場合は、これらの両方の電極にワイヤによる配線を施す必要がある。
【００４０】
本実施例１の発光素子１Ａは、これらの複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを駆動用ＩＣの表面に固定し、配線を施した後に、光透過性のモールド樹脂９によってこれらの表面を覆うことにより作製される。
【００４１】
この発光素子１Ａは、図２に示すように、駆動用ＩＣ３とそれに接続した各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂからなる発光回路を２つの外部端子５、６間に接続するとともに、外部端子７に制御信号ＣＲＧＢが入力される回路構成をとる。従来例のように駆動用ＩＣ３を設けずに各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのみを一体化する場合は最少で４端子が必要となるが、本実施例１の場合は３端子ですむ。なお、別途リセットＳＥＴ端子を設けて４端子型の発光素子としてもよい。
【００４２】
次に、本実施例１で使用した駆動用ＩＣ３の一具体例を、図３及び図４を用いて説明する。この駆動用ＩＣ３は、電流供給回路１１、３ビットカウンタ１２、各種信号制御回路１３及び３ビットドライバ１５を備えている。３ビットカウンタ回路１２は、制御信号ＣＲＧＢとして入力されたパルスの立ち上がりに同期してその３つの出力端子１２１〜１２３のうちの一つを順番に選択し、その出力端子１〜３にそれぞれ対応する発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのうちの一つに対し、各種信号制御回路１３及び３ビットドライバ１５を経て、電流供給回路１１から所定の駆動電流を供給することにより発光させるようになっている。
【００４３】
各種信号制御回路１３は、カウンタ回路１２からの出力信号を２つの反転回路を直列接続した波形成形回路１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂを介して３ビットドライバ１５に送る。３ビットドライバ１５は、図３の符号１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂに示すように、ＣＭＯＳ回路及びＦＥＴにより形成された基準電流供給回路であり、ここでは電源ＶＤＤ２から供給される電流を各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに供給するようになっている。なお、電源ＶＤＤ２は電源端子である一方の外部端子５に直接接続ないしは所定の定電圧回路（図示せず）を経て接続されていてもよい。３ビットドライバ１５から各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれに流れる電流はそれぞれのドライバ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの回路定数を変えることによりあるいは前記定電圧回路の電圧を変えることにより、それぞれの発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの駆動パルス幅が同一の場合に白色が得られるように調整されている。
【００４４】
この駆動用ＩＣ３の動作は図４のタイミングチャートに示したとおりである。すなわち、駆動用ＩＣ３に電源電圧が供給されているとき、外部端子７にパルス状の制御信号ＣＲＧＢが入力されると、そのパルスの立ち上がりに同期して３ビットカウンタ回路１２の出力端子１２１〜１２３のうちの一つの端子に出力が現われ、そのパルスの立ち下がりに同期してその端子の出力が消失する。そして、外部端子７に次のパルスが入力されると、最初に選択された出力端子とは異なる次の端子に出力が現われる。すなわち、３ビットカウンタ回路１２は、外部端子７にパルスが入力される毎に、出力端子１２１〜１２３の何れかが選択されて、その出力端子１２１〜１２３に対応する発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの何れか１つが発光し、出力端子１２１〜１２３のいずれも選択されていないときは発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのいずれも発光しないようになっている。
【００４５】
したがって、本実施例１の発光素子１Ａでは、３パルスで１周期となり、その１周期の間に各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが順番に発光するようになる。したがって、図４に示したように、制御信号ＣＲＧＢとして１周期内の３連続するパルスの幅が全て等しい場合（例えば、ａの領域の場合）は、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれの発光時間は等しくなるので、発光間隔を人の目の残像時間を考慮して定めれば、人の目に見える発光色は白色となる。また、制御信号ＣＲＧＢとして３連続するパルスの幅がそれぞれ異なる場合（例えば、ｂの領域の場合）には、発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれの発光時間は対応する制御信号ＣＲＧＢのパルスの幅に等しくなり、人の目にみえる発光色は発光時間の長い色が強調された色となる。
【００４６】
この場合、３ビットカウンタ１２は、入力端子７にパルス状の制御信号ＣＲＧＢが入力されると、出力端子１２１〜１２３に順番に出力を与えるから、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂは予め定められた順番に発光することになる。したがって、例えば赤色光を得たい場合、制御信号ＣＲＧＢにおける赤色発光ダイオード２Ｒに対応するパルス幅を１周期中で最も大きくし、緑色発光ダイオード２Ｇ及び青色発光ダイオード２Ｂに対応するパルス幅を３ビットカウンタ１２が応答できる範囲内で最も小さくすればよい。なお、実施例１の発光素子１Ａにおいては、必要に応じて３ビットカウンタ１２をリセットするためのＳＥＴ端子を設けてもよい。
【００４７】
このように、制御信号ＣＲＧＢとしての３連続するそれぞれのパルスの幅を必要とする発光色に応じて変化させることにより、赤色から青色まで実質的に無段階の色を発色させることができるとともに、白色光の場合には赤色、緑色、青色の発光成分を有して色度精度の高い白色光を得ることができる。
【実施例２】
【００４８】
実施例１の発光素子１Ａにおいては、３ビットドライバ１５から各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれに流れる電流を、それぞれの発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに流れる電流値を発光強度−順電流特性に合わせるとともに個々の発光ダイオードの電気−光学特性のバラツキを補正するため、それぞれのドライバ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの回路定数を変えることによりあるいは前記定電圧回路の電圧を変えることにより、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの駆動パルス幅が同一の場合に白色が得られるように調整するようにしたが、このような調整方法は、発光素子１Ａの組立中に行うことができる方法であって、発光素子１Ａの組立終了後には調整が困難である。
【００４９】
そこで、実施例２として、外部から各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに流れる電流値を調整できるようにして、発光素子の組立後にそれぞれの発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ間の光学特性の差異を補正できるようにした発光素子１Ｂを作製した。
【００５０】
この発光素子１Ｂを図５及び図６を用いて説明する。ここで、図５は実施例２の発光素子１Ｂの駆動用ＩＣをブロック図で表した等価回路図であり、図６は実施例２で使用した制御用ＩＣの内部回路の一具体例を示す図である。
【００５１】
なお、図５及び図６においては、実施例１の発光素子１Ａと同一の構成部分には同一の参照符号を付与して一部の説明は省略することとする。
【００５２】
この実施例２の発光素子１Ｂは、駆動用ＩＣ３’とそれに接続した複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂからなる発光回路を２つの外部端子５、６間に接続するとともに、駆動用ＩＣ３’の入力端子７に制御信号ＣＲＧＢが入力される回路構成をとっている点では実施例１の発光素子１Ａと同じであるが、駆動用ＩＣ３’の構成は実施例１の駆動用ＩＣ３とは内部構成が相違している。
【００５３】
すなわち、この実施例２の駆動用ＩＣ３’は、図５及び図６に示すように、電流供給回路１１、３ビットカウンタ１２、３×３ビット不揮発メモリ１７、各種信号制御回路１８及びドライバ１９を備えており、そのうち３×３ビット不揮発メモリ１７はそれぞれのビット毎に３ビット分、すなわち８段階の補正レベルを記憶しており、選択された補正レベルの出力は各種信号制御回路１８及びドライバ１９を経て各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに対して所定の補正された電流を供給するようになっている。
【００５４】
各種信号制御回路１８は、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれに対応する３つの信号制御回路ブロック１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂを備えており、各信号制御回路ブロック１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂは、例えば緑の発光ダイオード２Ｇ駆動用のものを例に取ると、２つの反転回路を直列接続した波形成形回路１８Ｇ１と、３×３ビット不揮発メモリ１７からの出力とカウンタ回路１２の出力端子１２２の出力とのアンド出力をとる３つのアンド回路１８Ｇ２〜１８Ｇ４からなり、それぞれの信号制御回路ブロック１８Ｇの出力は３×４ビットドライバ１９Ｇの対応するドライバ１９Ｇ１〜１９Ｇ４に入力され、それぞれのドライバ１９Ｇ１〜１９Ｇ４の出力は並列に接続されて対応する緑の発光ダイオード２Ｇに供給されるようになっている。
【００５５】
なお、赤の発光ダイオード２Ｒ及び青の発光ダイオード２Ｂ駆動用の各信号制御回路ブロック１８Ｒ、１８Ｂ及び３×４ビットドライバ１９Ｒ、１９Ｂも緑の発光ダイオード２Ｇ駆動用の信号制御回路ブロック１８Ｇ及び３×４ビットドライバ１９Ｇと同様の構成を備えているが、図示は省略した。
【００５６】
この実施例２の発光素子１Ｂの発光色の調整は次のとおりの方法により行われる。まず、複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのそれぞれの発光強度−順電流特性から白色光を得るための平均的な電流値ＴＹＰを求め、この値を中心とし、各発光ダイオードの製品毎のバラツキを考慮して所定の電流間隔、例えば、５％分ごとに、＋２０％、＋１５％、＋１０％、＋５％、ＴＹＰ、−５％、−１０％、−１５％の８レベルの電流値を定める。
【００５７】
そして、３×４ビットドライバ１９Ｇは、カウンタ回路１２の端子１２２の出力によってのみ駆動されるドライバ１９Ｇ１の出力電流として前記−１５％に対応する電流値を供給するようにし、他の３つのドライバ１９Ｇ２〜１９Ｇ４はそれぞれ前記の所定の電流間隔に対応する＋５％分、＋１０％分及び＋２０％分の電流を供給するようにする。
【００５８】
そうすると、発光ダイオード２Ｇには、カウンタ回路１２の端子１２２に出力が現われると、常にドライバ１９Ｇ１から前記の−１５％に対応する電流が供給されるとともに、３×３ビット不揮発メモリ１７に記憶されたデータに基づく出力に応じて他の３つのドライバ１９Ｇ２〜１９Ｇ４からの出力電流が同時に供給されるため、発光ダイオード２Ｇに供給される電流値は−１５％を最低値として、−１０％、−５％、ＴＹＰ、＋５％、＋１０％、＋１５％、＋２０％の８レベルに変えることができる。
【００５９】
このような構成を採用することにより、発光素子１Ｂの組立時ないしは組立後に、発光ダイオード２Ｇに対して所定の補正された電流を供給できるように３×３ビット不揮発メモリ１７に対して所定の補正データを記憶させれば、所定の補正された電流値を発光ダイオード２Ｇに対して供給することができるようになる。
【００６０】
なお、ここでは緑の発光ダイオード２Ｒを発光させる場合を例に取り説明したが、赤の発光ダイオード２Ｒ及び青の発光ダイオード２Ｂを発光させる場合についても同様であり、このようにして３つの発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの全てについて補正した電流値を供給することによって、所望の色度の発光素子が得られる。なお、本実施例２の発光素子１Ｂの駆動回路３’の動作も、実施例１の発光素子１Ａの駆動回路３のタイミングチャートである図５に示したとおりであるので、その詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【００６１】
実施例１の発光素子１Ａは、小型の発光素子とするために、チップ状態の複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを回路基板を兼ねる駆動用ＩＣ３上に一体化した例を示したが、実施例３ではリードフレームを有する基板上に駆動用ＩＣ及び複数の発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを載置した発光素子１Ｃ及び１Ｄを作製した。
【００６２】
この実施例３の発光素子１Ｃ及び１Ｄを図７及び図８を用いて説明する。なお、図７は実施例３の発光素子１Ｃの光透過性のモールド樹脂を透過して表した平面図であり、また図８は実施例３の別の態様の発光素子１Ｄの光透過性のモールド樹脂を透過して表した平面図であり、実施例１の発光素子１Ａと同一の構成部分には同一の参照符号を付与して一部の説明は省略することとする。
【００６３】
この実施例３の発光素子１Ｃが実施例１の発光素子１Ａと大きく構成が相違している点は、基板４として４端子のリードフレームを有するモールド型のものを用い、このうち２つの他方の外部端子６、６間を接続する幅広のリードフレーム８上に各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂのカソード電極側を導電材料を用いて固定配置し、また、モールド部分上に駆動用ＩＣ３を載置した点であり、また、別の態様の発光素子１Ｄは、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂだけでなく駆動用ＩＣ３もフレーム８上に載置して放熱効率を向上させるとともにリセット用端子ＳＥＴを設けた点で実施例１の発光素子１Ａと大きく構成が相違している。
【００６４】
また、本実施例３で使用した駆動用ＩＣ３の表面には、各発光ダイオード用の出力端子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、制御信号入力端子３Ｃ、電源電圧入力端子３Ｖ、共通端子３Ｅ等の端子が配置されており、このうち各発光ダイオード用の出力端子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂとそれぞれの発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂとの間、制御用信号入力端子３Ｃと外部端子７との間、電源電圧入力端子３Ｖと一方の外部端子５との間、ＧＮＤ端子３Ｅと他方の外部端子６との間はそれぞれ金線などにより電気的に接続されている。なお、実施例３の発光素子１Ｃ及び１Ｄの駆動用ＩＣ３の内部構成としては、実施例１の駆動用ＩＣ３及び実施例２の駆動用ＩＣ３’のどちらでも採用することができる。
【００６５】
このような構成の実施例３の発光素子１Ｃ及び１Ｄによれば、２つの他方の外部端子６、６間を接続する幅広のリードフレーム８上に少なくとも各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂが設けられているため、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの発熱はリードフレーム８を経て効率よく放熱することができるので、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂに大電流を流すことができ、明るい発光素子１Ｃないし１Ｄが得られる。また、駆動用ＩＣ３もリードフレーム８上に配置して放熱性を高めてもよい。
【実施例４】
【００６６】
実施例４ではプラスチックモールドしたランプ型の発光素子を２種類作製した。ランプの場合、多数の端子を設けたり、発光ダイオード搭載部分に複雑な配線を施したりすることが困難であり、３端子などの少ない端子数でＲＧＢの３色の発光ダイオード等の複雑な制御が出来れば非常に効果的である。その具体例を図９及び図１０を用いて説明する。
【００６７】
なお、図９は、実施例４のランプ型の発光素子の一例を示す図であり、図９（ａ）はモールド樹脂を透視した平面図であり、図９（ｂ）は同じく側面図である。この発光素子１Ｅは、駆動用ＩＣ３の表面に各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを配置し、この駆動用ＩＣ３を端子６上に載置するとともに、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂと駆動用ＩＣ３の外部端子の間及び駆動用ＩＣ３の外部端子と各端子５〜７との間を金線などにより配線し、全体を光透過性のモールド樹脂で被覆したものである。
【００６８】
また、図１０は、実施例４のランプ型の発光素子の別の態様を示す図であり、図１０（ａ）はモールド樹脂を透視した平面図であり、図１０（ｂ）は同じく側面図である。この発光素子１Ｆは、駆動用ＩＣ３及び各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを端子６上に載置するとともに、各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂと駆動用ＩＣ３の外部端子の間及び駆動用ＩＣ３の外部端子と各端子５〜７との間を金線などにより配線し、全体を光透過性のモールド樹脂で被覆したものである。
【００６９】
これらの実施例４の発光素子１Ｅ及び１Ｆは、駆動用ＩＣ３とそれに接続した各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂからなる発光回路を２つの外部端子５、６間に接続するとともに、外部端子７に制御信号ＣＲＧＢが入力される回路構成をとっており、実施例１の発光素子１Ａと同様の動作原理により各発光ダイオード２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを個別に制御して所望の発光色を得ることができる。なお、この実施例４の発光素子１Ｅ及び１Ｆの駆動用ＩＣ３の内部構成としては、実施例１の駆動用ＩＣ３及び実施例２の駆動用ＩＣ３’のどちらでも採用することができる。
【００７０】
以上述べたように、本発明の発光素子によれば、例えばＲＧＢの３色の発光ダイオードを利用した方式による白色発光において、外部から複雑な電流制御を行うことなく、簡便に、色度精度の良い発光素子を提供することができるようになり、従来例のような疑似白色での問題点である演色性を改善することが可能となるため、最終製品として特にＬＣＤ表示を行った場合、演色性の良いディスプレーを提供することが可能となる。
【００７１】
また、本発明は、白色発光のみでなく、ＲＧＢ３原色などを点灯制御することにより、例えばシーケンシャル方式の液晶表示装置など、多色の発光を制御する用途にも適しており、特に３端子などの少ない外部端子にて複数の発光ダイオードを制御することができるため、ＲＧＢ３原色又はそれ以上の発光色を制御するにも適している。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施例１の発光素子のモールド樹脂を透視した状態の斜視図である。
【図２】実施例１の発光素子の駆動用ＩＣをブロック図で表した等価回路図である。
【図３】実施例１で使用した制御用ＩＣの内部回路の一具体例を示す図である。
【図４】実施例１の駆動用ＩＣの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】実施例２の発光素子の駆動用ＩＣをブロック図で表した等価回路図である。
【図６】実施例２で使用した制御用ＩＣの内部回路の一具体例を示す図である。
【図７】実施例３の発光素子のモールド樹脂を透視した状態の平面図である。
【図８】実施例３の別の態様の発光素子のモールド樹脂を透視した状態の平面図である。
【図９】実施例４のランプ型の発光素子の一例を示す図であり、図９（ａ）はモールド樹脂を透視した平面図であり、図９（ｂ）は同じく側面図である。
【図１０】実施例４のランプ型の発光素子の別の例を示す図であり、図１０（ａ）はモールド樹脂を透視した平面図であり、図１０（ｂ）は同じく側面図である。
【図１１】典型的な各種発光ダイオードの発光強度−順電流特性図である。
【図１２】各種発光ダイオードのスペクトル分布特性図である。
【符号の説明】
【００７３】
１Ａ〜１Ｅ    発光素子
２、２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ    発光ダイオード
３、３’    駆動用ＩＣ
４    回路基板
５〜７    外部端子
８    リードフレーム
９    光透過性のモールド樹脂
１１    電流供給回路
１２    ３ビットカウンタ回路
１３    各種信号処理回路
１５、１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ    ドライバ
１７    ３×３ビット不揮発メモリ
１８    各種信号制御回路
１９、１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂ    ドライバ
ＣＲＧＢ    制御信号
ＳＥＴ    リセット端子
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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