(57)【要約】【課題】電流値によるＬＥＤ素子の発光色の変化よりも大きい変化が得られるＬＥＤランプの駆動方法を提供する。【解決手段】発光色が駆動電流値によりブルーシフトするＬＥＤ素子と、上記ＬＥＤ素子から発せられる光により励起され発光する蛍光体とを備えたことを特徴とするＬＥＤランプであり、該駆動電流値を変化させることにより上記ＬＥＤ素子の色度図上の色差の変化よりも、上記ＬＥＤランプの色度図上の色差の変化の方が大きいことを特徴とするＬＥＤランプ駆動方法。【選択図】図１３
2011244014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光色が駆動電流値によりブルーシフトするＬＥＤ素子と、
上記ＬＥＤ素子から発せられる光により励起され発光する蛍光体とを備えたことを
特徴とするＬＥＤランプであり、
該駆動電流値を変化させることにより上記ＬＥＤ素子の色度図上の色差の変化よりも、上記ＬＥＤランプの色度図上の色差の変化の方が大きいことを特徴とするＬＥＤランプ駆動方法。
【請求項２】
上記ＬＥＤ素子は電流値Ｉ、デューティＤのパルス電流で駆動され、
上記電流値Ｉが、所要のＬＥＤランプ発光色に応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ駆動方法。
【請求項３】
所要のＬＥＤランプ発光強度となるよう上記電流値Ｉに応じて上記デューティＤが設定されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤランプ駆動方法。
【請求項４】
上記ＬＥＤ素子は、ＩｎＧａＮ活性層を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＬＥＤランプ駆動方法。
【請求項５】
発光色が駆動電流値によりブルーシフトするＬＥＤ素子と、
上記ＬＥＤ素子から発せられる光により励起され発光する蛍光体とを備えたことを
特徴とするＬＥＤランプであり、
該駆動電流値を変化させることにより上記ＬＥＤ素子の発光波長の変化よりも、上記ＬＥＤランプの発光波長の変化の方が大きいことを特徴とするＬＥＤランプ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のＬＥＤランプ装置が、複数個平面状に配置されることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光色が駆動電流値によって変化する（いわゆる、ブルーシフト）ＬＥＤ素子と蛍光体を組み合わせたＬＥＤランプおよびこのＬＥＤランプの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＬＥＤ駆動装置は、図２０に示すように出力設定値ｐに対応した駆動電流ｉを電源部１７１よりＬＥＤ１７２に印加して、ＬＥＤ１７２を駆動するものであった。ＬＥＤ１７２の発光強度は駆動電流値を変化させて制御していた。従来のＬＥＤ１７２は駆動電流値によっては発光色が変化しないのが普通であり、したがって従来は駆動電流値の制御によってＬＥＤの発光色を変化させることなく発光強度を変化することができた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のＬＥＤは駆動電流値によって発光色が変化しないので、駆動電流値によって発光強度だけを変化することができた。しかし、駆動電流値によって発光色が変化するＬＥＤ素子を、図２０に示すような駆動回路で発光強度の制御をすると、発光色も変化してしまい、希望通りの発光強度の制御ができないことになる。
【０００４】
以上のような問題解決のため、本発明は駆動電流値によって発光色が変化するＬＥＤ素子において、発光色を変化させることなく発光強度を変化させることができる駆動方法を提供するものである。
【０００５】
また、本発明はＬＥＤ素子毎に異なる発光強度、発光色のバラツキを解消することができる駆動方法を提供するものである。
【０００６】
さらに本発明は駆動電流値によって発光色が変化するＬＥＤ素子の特性を積極的に利用して、ＬＥＤ素子の発光色を変化することができる駆動方法を提供するものである。
【０００７】
そして、本発明はこのＬＥＤ駆動方法を実現するＬＥＤ装置を提供するものである。
【０００８】
更に本発明はＬＥＤ素子と蛍光体を組み合わせて広範囲の発光色変化が可能なＬＥＤランプおよびこのＬＥＤランプの駆動方法を提供するものである。
【０００９】
なお、本明細書において、色差とは、ＣＩＥ１９６０ＵＣＳ色度図の座標点間の距離で定義されるものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかるＬＥＤランプ駆動方法は、発光色が駆動電流値によりブルーシフトするＬＥＤ素子と、上記ＬＥＤ素子から発せられる光により励起され発光する蛍光体とを備えたことを特徴とするＬＥＤランプであり、該駆動電流値を変化させることにより上記ＬＥＤ素子の色度図上の色差の変化よりも、上記ＬＥＤランプの色度図上の色差の変化の方が大きいことを特徴とする。
上記ＬＥＤ素子は電流値Ｉ、デューティＤのパルス電流で駆動され、上記電流値Ｉが、所要のＬＥＤランプ発光色に応じて設定されるのが好ましい。
また、所要のＬＥＤランプ発光強度となるよう上記電流値Ｉに応じて上記デューティＤが設定されるのが好ましい。
また、上記ＬＥＤ素子は、ＩｎＧａＮ活性層を含むのが好ましい。
【００１１】
本発明の他の局面に従うＬＥＤランプ装置は、発光色が駆動電流値によりブルーシフトするＬＥＤ素子と、上記ＬＥＤ素子から発せられる光により励起され発光する蛍光体とを備えたことを特徴とするＬＥＤランプであり、該駆動電流値を変化させることにより上記ＬＥＤ素子の発光波長の変化よりも、上記ＬＥＤランプの発光波長の変化の方が大きいことを特徴とする。
【００１２】
上記ＬＥＤランプ装置は、複数個平面状に配置されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、駆動電流値により発光色が変化するＬＥＤ素子において、光強度を変化させても発光色が変化しないＬＥＤランプ駆動装置を実現できた。
【００１４】
複数の、特性のバラツキのある電流値により発光色の変化するＬＥＤ素子においても同一波長、同一光強度で駆動することができた。駆動電流により発光波長の変化するＬＥＤ素子においては、所定の電流値でＬＥＤ素子を駆動すると、発光波長がそれぞれ特性のバラツキにより異なる、すなわち、色調が異なるという問題が生じていたが、本発明により、この問題が解決された。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に関わるＬＥＤ装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に関わるＬＥＤ素子の構造概略図である。
【図３】ＬＥＤ素子の電流値対発光波長特性図である。
【図４】ＬＥＤ素子の発光波長スペクトルである。
【図５】本発明のＬＥＤ点灯回路で駆動されるＬＥＤ素子の駆動電流値対デューティの積対発光出力特性図である。
【図６】本発明のＬＥＤ点灯回路でパルス発生部で発生したパルス信号の概略図である。
【図７】本発明の実施の形態３に関わるＬＥＤ装置の概略図である。
【図８】本発明のＬＥＤ点灯回路で駆動されるＬＥＤ素子の電流値対発光出力特性図である。
【図９】本発明の実施の形態５に関わるＬＥＤランプの構造概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に関わる蛍光体の励起スペクトルおよび発光スペクトルである。
【図１１】ＣＩＥ標準色度図である。
【図１２】本発明の実施の形態６に関わるＬＥＤ素子の電流値対発光波長特性図である。
【図１３】ＵＣＳ色度図である。
【図１４】本発明の実施の形態６に関わる蛍光体の励起スペクトルおよび発光スペクトルである。
【図１５】本発明の実施の形態７に関わるＬＥＤランプの輝度特性図である。
【図１６】本発明の実施の形態７に関わるＬＥＤランプのｕ値対電流値特性図である。
【図１７】本発明の実施の形態７に関わるＬＥＤ点灯回路の概略図である。
【図１８】パルス信号の発生形態概略図である。
【図１９】本発明の実施の形態１０に関わる表示装置の概観図である。
【図２０】従来のＬＥＤ点灯回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の駆動方式は従来のＡｌＧａＡｓ系半導体発光素子等をパルス駆動させる場合とは状況が大きく異なる。すなわち、従来のＡｌＧａＡｓ系半導体発光素子では、駆動電流を増加させるにつれて波長が長くなる現象（レッドシフト現象）が生ずる。これらレッドシフト現象は、平均投入パワーに比例して発熱により発光素子の温度が上昇し、活性層のバンドギャップが縮小し、発光波長が長波長化（レッドシフト）するものである。すなわち、レッドシフト現象を有する素子では発光強度と発光波長の両方が発光素子に流される電流の平均電力で決定されるメカニズムを有しており、ＡｌＧａＡｓ系半導体発光素子は、駆動電流パルスの波高値と平均電力の２つのパラメータで発光波長と発光出力を個々に独立に制御することは不可能である。
【００１７】
本発明ではＩｎＧａＮ量子井戸層を活性層として有するＬＥＤ素子のように駆動電流値の増加に対して発光波長がブルーシフト（短波長化）する発光素子に対して、パルス駆動方式を適用することにより、発光出力と発光波長を所望の値に制御できることを発明した。これは、発光素子におけるブルーシフト現象が活性層における瞬間的なキャリア量に依存して決定されることに着目したものであり、パルス駆動電流の波高値を波長制御に、パルス駆動電流の平均電力を発光強度制御に用いる技術を提供するものである。従って、パルス駆動電流のパルス幅は発光素子の活性層におけるキャリアの再結合寿命と同等かそれより長い方が望ましい。なぜなら、パルス幅がキャリアの活性層における再結合寿命より短い場合には活性層での実効的なキャリア密度は、再結合寿命で積分された量となり、個々のパルスの波高値が直接、活性層のキャリア量とは異なるためである。一般に、ＩｎＧａＮのような材料を活性層に有するブルーシフト現象を伴う発光素子のキャリアの再結合寿命は０．２ｎｓ以上であり、駆動電流の個々のパルス幅も０．２ｎｓ以上より望ましくは１ｎｓ以上であることが望ましい形態と言える。
【００１８】
また、上述のようなブルーシフトとして問題となるのは、多くの場合目視に対する色調の変化であり、発光強度の階調表示を単に電流量のみの変化で強度変調すた場合に、その最小電流値以上最大電流値以下の範囲内において最も発光波長が長い時の波長λ1と電流値Ｉ１と、最も発光波長が短い時の波長λ２と電流値Ｉ２とした場合に、λ１−λ２≧６ｎｍ、かつＩ１＜Ｉ２なるＬＥＤ素子を駆動する場合が本発明の対象範囲である。例えば、直流電流で駆動した場合の０．１ｍＡ駆動時と３０ｍＡ駆動時の発光波長差が６ｎｍ以上ある場合には本発明の効果を発揮することができる。また、逆に、波長のシフトを一定に制御する指針としては、波長シフトが６ｎｍより小さい範囲内に収まるように回路構成を選択することが肝要である。
（実施の形態１）
【００１９】
本実施の形態１を構成するＬＥＤ装置を図１に示す。本実施の形態１のＬＥＤ装置は、強度信号ｐと色信号ｃに基づいてＬＥＤ駆動電流Ｒを出力するＬＥＤ点灯回路１と、発光色が駆動電流値によって変化するＬＥＤ素子１０４とから構成される。ＬＥＤ点灯回路１は、入力される色信号ｃを電流値信号ｉに変換して出力する色信号−電流値信号変換部１０２と、強度信号ｐと電流値信号ｉとから、デューティＤを指示するデューティ信号ｄを演算して出力する演算処理部１０１と、上記電流値信号ｉとデューティ信号ｄの指示に応じて、それぞれ、電流値Ｉ、デューティＤの方形波パルス電流ＲをＬＥＤ駆動電流として出力する方形波パルス発生部１０３とから構成される。
【００２０】
図２は、本実施の形態のＬＥＤ素子１０４の構造を示した断面断面図である。本ＬＥＤ素子１０４は、サファイア基板２０１上に、ＧａＮバッファ層（図示せず）と、ｎ型のＧａＮ層２０２、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ活性層２０３、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ蒸発防止層２０４、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ上部蒸発防止層２０５、ｐ型ＧａＮコンタクト層２０６を順次積層されている。次に反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）によってｎ型のＧａＮ層２０２が露出するまでドライエッチングする。次にｐ型コンタクト層２０６上の一部にニッケル（Ｎｉ）膜２０７をパターン形成する。更にＮｉ膜２０７上に金（Ａｕ）電極パッド２０８を形成し、次にｎ型ＧａＮ層２０２の露出した表面の一部にチタン（Ｔｉ）膜、更にその上にアルミ（Ａｌ）膜で構成されたｎ電極２０９を形成する。
【００２１】
上記ＬＥＤ素子１０４は次のような工程で作製される。まず、ＭＯＣＶＤ装置を用いてＨ2雰囲気中でサファイア基板２０１を１０５０℃で加熱し、サファイア基板の表面処理を行う。その後、基板温度を５００℃まで下げ、ＧａＮバッファ層（図示せず）を形成する。このとき、バッファ層の層厚は２５０Åとする。次に基板温度を１０２０℃まで上げてｎ型ＧａＮ層２０２を４μｍ程度成長させる。次に基板温度を７２０℃に下げ、ノンドープ又はＳｉドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ活性層２０３を約３０Åの膜厚で成長させる。次に基板温度をノンドープ又はＳｉドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ活性層の成長温度と同じ７２０℃でｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ蒸発防止層２０４を１００Å成長する。次に基板温度を９００℃に上げ、ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ上部蒸発防止層２０５を１００Å成長する。ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ蒸発防止層２０４の成長温度はノンドープ又はＳｉドープＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ活性層の成長温度と同一温度が望ましいが、実質的に同一であればよく、プラスマイナス５０度程度は許容される。その後基板温度を１０００℃としてｐ型ＧａＮコンタクト層２０６を３０００Å成長する。その後、ｎ電極２０９を形成するため、レジストを塗付してフォトリソグラフィによりパターニングを行い、成長した半導体層の一部をドライエッチングにより除去してｎ型のＧａＮ層２０２を露出させ、露出したｎ型のＧａＮ層２０２の表面の一部にｎ電極２０９を形成する。次に、レジストを除去してフォトリソグラフィによりパターニングを行い、ｐ型電極コンタクト層２０６上の一部にニッケル（Ｎｉ）金属膜２０７を３０〜１００Åの膜厚で蒸着する。また導電膜を形成したときと同様の手順で、導電膜上の一部に金（Ａｕ）パッド電極２０８を４０００Åの厚さで形成する。
【００２２】
図３は、本実施の形態のＬＥＤ素子１０４を直流駆動した場合の駆動電流値とその時の発光波長の関係を示す図である。ここで、発光波長とは、次のように定義している。図４に図示すように、ＬＥＤ素子１０４の発光波長スペクトルは単一のピークをもち、また、発光波長半値幅が３０ｎｍ程度である色純度の良好な発光特性を示している。本実施の形態のＬＥＤ素子１０４においては、発光色を、発光波長スペクトルのピーク波長をもって代表させることができ、本明細書ではこれを、発光波長と表現した。以下では、簡単のために、発光波長を発光色のパラメータとして用いることにする。図３において、素子１では、駆動電流が０．１ｍＡのとき発光波長５０８ｎｍ（緑色）、駆動電流が１ｍＡのとき発光波長４９４ｎｍ（青緑色）、駆動電流が１０ｍＡのとき発光波長４８１ｎｍ（青色）と、駆動電流を増加させるにつれて波長が短波長にシフトするブルーシフト現象が観測されている。すなわち、０．１ｍＡ駆動時に比べて１０ｍＡ駆動時では２０ｎｍ以上の短波長化が生じている。このように、２０ｎｍ程度以上の短波長化は目視で観測する場合に異なる色として観測される。一般に、目視での観測において色を同一に保つためには、可視光のいずれの波長域のＬＥＤ素子であっても電流値変化に対する波長の変化を６ｎｍより小さく抑制することが必要である。
【００２３】
図５は、本実施の形態のＬＥＤ素子１０４をパルス駆動した場合の発光出力特性を示す図である。横軸は、方形波パルス電流ＲのデューティＤと、電流値Ｉとの積Ｄ×Ｉ（単位ｍＡ）とし、縦軸を発光出力Ｐ（単位μＷ）とした。本明細書では、パルスとは周期的なパルスのことを表わしており、これを図６に示している。図６を参照して、電流値Ｉとはパルスの電流値（波高値）であり、デューティＤは、パルスの周期Ｔ１とパルス幅Ｔ２とからＤ＝Ｔ２／Ｔ１で定義される。よって、デューティＤと、電流値Ｉとの積Ｄ×Ｉは、ＬＥＤ素子に注入される電流の時間平均値（平均電流）である。本実施の形態では、本発明の原理をわかりやすく説明するために、発光出力が電流値にほぼ比例するような電流領域における駆動を想定している。このとき、ＬＥＤ素子に注入される平均電流に比例してＬＥＤ素子の発光出力（時間平均とする）が得られ、図５のグラフのように直線で表わされる特性となっている。つまり、発光出力ＰはほぼＰ∝Ｄ×Ｉと考えることができる。ここで、ＬＥＤ素子を人が観察したときにちらつきを感じないことが望ましいことから、周期Ｔ１は３０ｍｓ以下であればよく、特に１０ｍｓ以下とすることが望ましい。またパルス幅Ｔ２は発光素子の活性層におけるキャリアの再結合寿命と同等かそれより長いほうが望ましく、ＩｎＧａＮ活性層を有する発光素子ではパルス幅は０．２ｎｓ以上、より好ましくは１ｎｓ以上に設定される。
【００２４】
以下に、図１ないし図６を参照して、本実施の形態のＬＥＤ装置の動作の詳細を説明する。ここでは、図３および図５に素子１として記載されているＬＥＤ素子を発光波長４９０ｎｍ（青緑色）、発光出力１００μＷで発光させる場合を例にとって説明する。このように、発光強度のパラメタとしては、発光出力を用いた。このとき、ＬＥＤ点灯回路１には、外部より、ＬＥＤの発光波長が４９０ｎｍであることを指示する色信号ｃ＝ｃ４９０と、ＬＥＤの発光出力が１００μＷであることを指示する強度信号ｐ＝ｐ１００が入力される。
【００２５】
次に、本実施形態装置の動作について説明する。先ず、外部から色信号ｃが色信号−電流値信号変換部１０２に入力されると、ここでは、図３（素子１）に示される駆動電流値対発光波長特性にしたがって、色信号ｃから電流値信号ｉへの変換が行われる。本例の色信号ｃ＝ｃ４９０が入力された場合、図３（素子１）の駆動電流値対発光波長特性によれば発光波長４９０ｎｍに対応する電流値は２ｍＡであり、方形波パルス発生部１０３の出力すべきパルスの電流値Ｉが２ｍＡであることを指示する電流値信号ｉ＝ｉ２を発生し、演算処理部１０１と方形波パルス発生部１０３に送る。
【００２６】
次に、演算処理部１０１では、強度信号ｐと上記電流値信号ｉが入力されるので、図５（素子１）に示されるような電流値ＩとデューティＤの積対発光出力特性の関係から、デューティＤが演算される。ここで強度信号としてｐ１００、電流値信号としては上記ｉ２が与えられており、図５（素子１）よりＰ＝１００μＷに対応する電流値ＩとデューティＤの積Ｄ×Ｉは１ｍＡであり、また、電流値信号の指示する電流値は２ｍＡであることから、Ｄ＝０．５が算出される。これにより、方形波パルス発生部１０３の出力すべきパルスのデューティＤが０．５であることを指示するデューティ信号ｄ＝ｄ０．５を発生し、方形波パルス発生部１０３に送る。
【００２７】
方形波パルス発生部１０３では、色信号−電流値信号変換部１０２から送られてきた電流値信号ｉ＝ｉ２と演算処理部１０１から送られてきたデューティ信号ｄ＝ｄ０．５に従って、電流Ｉ＝２ｍＡ、デューティＤ＝０．５のパルス電流Ｒを発生し、出力する。このパルス電流ＲによりＬＥＤ素子１０４が駆動され発光する。以上のような、手順を踏むことにより、駆動電流値に対して発光波長依存性のあるＬＥＤ素子を用いても、指示された発光波長と発光出力で発光させることができた。
【００２８】
次に、図３および図５において、素子２として記載されているＬＥＤ素子を上記と同一の発光出力１００μＷ、発光波長４９０ｎｍで発光させる場合について説明する。図３に示される駆動電流値対発光波長特性のように、素子２では素子１との特性のばらつきのため、各電流値における発光波長が約６ｎｍ程度長波長側にシフトしている。また、図５に示されるように、電流値ＩとデューティＤの積対発光出力特性の関係も、素子１の場合と異なり、低出力側にシフトしている。
【００２９】
色信号ｃ＝ｃ４９０が色信号−電流値信号変換部１０２に入力され、図３（素子２）の駆動電流値対発光波長特性図から発光波長４９０ｎｍに対応した電流値５ｍＡを指示する電流値信号ｉ＝ｉ５を発生し、演算処理部１０１とパルス発生部１０３に転送される。
【００３０】
演算処理部１０１では、強度信号ｐとしてｐ１００、電流値信号としては上記ｉ５が与えられており、図５（素子２）の電流値ＩとデューティＤの積対発光出力特性の関係からＰ＝１００μＷに対応する電流値ＩとデューティＤの積Ｄ×Ｉは３であり、また、電流値信号の指示する電流値は５ｍＡであることから、Ｄ＝０．６が算出される。これにより、パルス発生部１０３の出力すべきパルスのデューティＤが０．６であることを指示するデューティ信号ｄ＝ｄ０．６を発生し、パルス発生部１０３に送る。
【００３１】
パルス発生部１０３では、色信号−電流値信号変換部１０２から送られてきた電流値信号ｉ＝ｉ５と演算処理部１０１から送られてきたデューティ信号ｄ＝ｄ０．６に従って、電流値５ｍＡ、デューティ０．６のパルス電流Ｒを発生し、出力する。このパルス電流ＲによりＬＥＤ素子１０４が駆動され、上記指定の発光出力と発光波長で発光した。
【００３２】
このように、本発明の駆動方法を取ることで、複数の特性のバラツキのある電流値により発光波長の変化するＬＥＤ素子においても同一波長、同一出力で駆動することができた。駆動電流値により発光波長の変化するＬＥＤ素子においては、所定の電流値でＬＥＤ素子を駆動すると、発光波長がそれぞれ特性のバラツキにより異なる、すなわち、色調が異なるという問題が生じていたが、本発明により、この問題が解決された。つまり、演算処理部１０１には、図５に示す電流値Ｉと、デューティＤの積対発光出力の関係をテーブル形式や関数として記録させておけば良く、また、色信号−電流値信号変換部１０２には、図３に示す各々駆動したい素子に対応した電流値対発光波長のデータをテーブル形式や関数として記録させておけばよい。
【００３３】
なお、上述の実施の形態としてパルス波形は方形波としたが、パルス発生部で発生するパルス波形は方形波以外、三角波等その形状は問題とならず、どのような形態であっても良い。また、パルス波の発生形態としては以下に記述するような方法も適用可能であった。周期を一定として、パルスの幅を変化させてデューティを変化させた場合。パルスの幅を一定として、周期を変化させてデューティを変化させた場合。ある一定時間内のパルス数を変化させデューティを変化させた場合。更に、図１８（ａ）に示すようにパルスが一定周期の前半側に集中したもの、（ｂ）のようにパルスが一定周期の後半側に集中したもの、（ｃ）のように一定周期の全体に広がって発生したような場合も考えられる。すなわち、駆動電流の平均電力が一定となるように、個々のパルスの形や幅、個数等は回路構成での容易な方法に従い、任意に選択することができる。以上のようにパルスの発生形態には様々なバリエーションがあるが、これ以外の発生形態であっても本発明において何ら問題とならず適応可能である。
（実施の形態２）
【００３４】
本実施の形態では、実施の形態１（素子１）において、ＬＥＤ点灯回路に指示する発光強度の指示を、５０μＷ、１００μＷ、２００μＷと時間的に変化させ、かつ、発光波長の指示を実施の形態１と同じ４９０ｎｍと一定にした場合について説明する。この場合、色信号ｃはｃ＝ｃ４９０で一定であり、強度信号ｐがそれぞれ指示された発光強度に応じて、ｐ＝ｐ５０、ｐ１００、ｐ２００と変化し入力されるものとする。
【００３５】
色信号ｃはｃ＝ｃ４９０で一定であるから、色信号−電流値信号変換部１０２の出力する電流値信号ｉは実施の形態１と同じであり、ｉ＝ｉ２である。
【００３６】
演算処理部１０１の出力するデューティ信号ｄは、実施の形態１と同じ手順にしたがって演算され、強度信号ｐは、ｐ＝p５０、ｐ１００、ｐ２００と変化するにしたがって、結果が、Ｄ＝０．２５、０．５、１となるから、それぞれの指示するデューティ信号ｄ＝d０．２５、d０．５、d１を順次パルス発生部１０３におくる。
【００３７】
これにより、実施の形態１と同様の手順により、外部より入力された、上述の時間変化する発光強度および一定の発光波長である指示通りに、ＬＥＤ素子１０４が発光した。（但し、この場合２００μＷ以上は出せない。）本実施の形態においては、駆動電流値によって発光波長（色調）の異なるＬＥＤ素子を用いたにもかかわらず、発光波長（色調）を指定された一定に保持したまま、発光強度のみを変化させることができた。
【００３８】
このような駆動方法は、他の発光色のＬＥＤ素子と同時に点灯して色調を表現するような表示装置に応用すれば、色ずれを抑制することができ、また、ＬＥＤ素子により蛍光体を励起発光させるような表示装置に応用すれば、励起波長ずれによる発光効率の低下や、色調ずれを防止することができ、効果が非常に高い。ここで説明に用いた素子とは、特性の異なるＬＥＤ素子を（特性にバラツキのある素子）を用いても実施の形態１に示したのと同様の方法、理由により、所定の発光色で発光強度のみを変化させることができた。
（実施の形態３）
【００３９】
本実施の形態では、実施の形態１におけるＬＥＤ点灯回路を簡略化した形を示す。この場合のＬＥＤ点灯回路は図７に示すように、方形波パルス発生部１０３ａのみから構成されており、ＬＥＤ点灯回路の外部から与えられる信号も強度信号ｐのみである。方形波パルス発生部１０３ａでは、光出力に対応する強度信号ｐの値に基づいて、ＬＥＤ素子１０４に流す電流パルスのデューティーのみを変化させ、電流波高値はあらかじめ設定したほぼ一定の値とした。ここで波高値がほぼ一定と見なせる範囲としては、当該回路の接続されたＬＥＤ素子の波長変化（ブルーシフト）が６ｎｍ以下の範囲に収まるように制御されていれば、多少の電流波高値の異なりは問題とはならず、ここで言う“一定”の範疇に包含されている。この場合の電流波高値の設定電流をＬＥＤ素子の信頼性が確保できる範囲の最大値に設定することで、表示の発光強度のダイナミックレンジを最大とできるので最も望ましい。具体的には、この場合のパルス波高値として１０ｍＡ以上３００ｍＡ以下に設定することが望ましい。
【００４０】
このような簡易の点灯回路の構成であっても、接続されたＬＥＤ素子から発光される光の波長を観測した所、パルスデューティーが０．２％から１００％まで変化させ、その時の光出力と波長を観測した結果、０．１ｍＷ〜５０ｍＷまでの光出力変化がみられたが、この範囲内での発光波長の変化は４７２ｎｍから４６８ｎｍへの４ｎｍ程度の変化であり、色変化として目に感じられる６ｎｍを下回っていた。よって、色信号ｃを用いる実施の形態１のような演算処理部１０１や色信号−電流値信号変換部１０２による色制御を実施しない場合においても、ＬＥＤ素子１０４に印加される駆動パルスの電流波形が接続されたＬＥＤ素子１０４の波長変化（ブルーシフト）が６ｎｍの範囲内となるようにパルス波高値をほぼ一定に制御し、パルスデューティーを主として変化させて光出力を制御する方法を採用することで、ＬＥＤ素子１０４のブルーシフトに基づくＬＥＤ素子の色変化を顕著に抑制することができ、実用上、色変化が感知できない範囲にまで改善できた。
【００４１】
この場合のあらかじめ駆動回路で設定される電流値としては、ＬＥＤ素子の信頼性に支障の無い範囲で最大の電流パルス波高値と設定することにより、光出力のダイナミックレンジを最も大きくすることができる。
【００４２】
（実施の形態４）
【００４３】
本実施の形態では、実施の形態１（素子１）において、ＬＥＤ点灯回路に指示する発光波長の指示を、４７５ｎｍ（青色）、４８５ｎｍ（青〜青緑色）、４９４ｎｍ（青緑〜緑色）と時間的に変化させ、かつ、発光強度の指示を６０μＷ一定にした場合について説明する。この場合、強度信号ｐは、ｐ＝ｐ６０で一定であり、色信号ｃがそれぞれ指示された発光強度に応じてｃ＝c４７５、c４８５、c４９４と変化し入力されるものとする。
【００４４】
色信号−電流値信号変換部１０２の出力する電流信号は、実施の形態１と同様に素子１の場合は図３に従って変換されて、色信号ｃ＝c４７５、c４８５、c４９４に対して、それぞれ電流値３０ｍＡ、４ｍＡ、１ｍＡを指示する電流値信号ｉ＝ｉ３０、ｉ４、ｉ１を出力する。
【００４５】
演算処理部の出力するデューティ信号は、実施の形態１と同じ手順にしたがって演算され、ｉ＝ｉ３０、ｉ４、ｉ１と変化するにしたがって、結果が、Ｄ＝０．０２、０．１５、０．６となるから、それぞれの指示するデューティ信号ｄ＝ｄ０．０２、ｄ０．１５、ｄ０．６をパルス発生部１０３におくる。
【００４６】
これにより、実施の形態１と同様の手順により、外部より入力された、上述の時間変化する発光波長および一定の発光強度である指示通りに、ＬＥＤ素子１０４が発光した。
【００４７】
本発明の駆動方法を用いると一つのＬＥＤ素子で光強度を変えず、発光色を変化させることができた。このように、本実施の形態の方法にしたがって発光色を変化させる場合には、電流値を１０倍以上変化させることが色調の変化のためには望ましく、特に、２０倍以上変化させることが望ましかった。
【００４８】
このような駆動方法は、表示装置に応用すれば、単一のＬＥＤ素子で光強度を変えずに発光波長を変化させるので、視覚効果の高い表示装置を簡単な構成で実現できる。ＬＥＤ点灯回路に入力する色信号を連続的に変化させて、発光色を連続的に変化させるようなことも、容易にできる。
【００４９】
また実施の形態２、３を組み合わせることにより、素子１において、４９０ｎｍで２００μＷ、４７５ｎｍで６０μＷと任意の異なる発光波長で、異なる発光強度で発光させることも可能となる。
【００５０】
以上、実施の形態１から４においては、原理の説明をわかりやすくするために、電流値と発光出力との関係が比例関係をもったＬＥＤ素子として、動作を説明してきたが、本発明はこれに限られるものではない。実際のＬＥＤ素子では比例関係を持っていない場合も多いのである。図８はこのようなＬＥＤ素子の電流値対発光出力（瞬間値）特性を示す図であり、比例関係にないことから、グラフが曲線になっている。このような、ＬＥＤ素子について、図５のようなＤ×Ｉ対発光出力特性のグラフを描こうとすると、グラフを一本の線で描くことができずに、電流値Ｉの値ごとに異なるラインを描かなければならない。
【００５１】
図８に示される素子の場合で、実施の形態１と同条件の発光波長４９０ｎｍ、発光出力１００μＷで光らせようとした場合を実施の形態１と同様に考える。ただし、この素子の電流値対発光波長特性は図３（素子１）と同じとする。色信号ｃ＝ｃ４９０が色信号−電流値信号変換部１０２に転送され、実施の形態１と同じく電流値信号ｉ＝ｉ２（電流値２ｍＡを指示）を出力する。図８によれば、電流値２ｍＡのとき、３００μＷ（瞬間値）の光を出力するから、演算処理部１０１では、１００μＷ／３００μＷ＝１／３のデューティＤを演算し、これに応じたデューティ信号ｄを出力すべきである。ここで基本的には、デューティＤと発光出力Ｐとの間に比例関係があると考えたが、ＬＥＤ素子の放熱が十分でない場合には、デューティＤと、電流値Ｉとの積Ｄ×Ｉの値が大きくなると発熱により発光効率が低下するので必ずしも成り立つものではない。要は、発光出力Ｐが、デューティＤと電流値Ｉを変数とする関数（あるいは、ＤはＰとＩを変数とする関数）であり、これは、あらかじめＬＥＤ素子の特性を測定することにより得ることができ、演算処理部は、ＬＥＤ素子に応じてこの関数を計算し所要のデューティ信号ｄを出力するものとすればよい。あるいは発光出力Ｐと、デューティＤと電流値Ｉの関係をテーブルとして記録しておいてもよい。この様に、本発明の駆動方法は、電流値対光強度特性が線形でない素子に対しても駆動することができるものである。
【００５２】
また、実施の形態１ないし４においては、実施の形態１の中で説明したように、発光スペクトルのピーク値をパラメタとして発光色を表現してきた。これは、単に説明の簡単化のために用いたものであり、実施の形態１から４で説明した本発明の本質に係わるものではない。例えば、ＣＩＥ標準色度図の座標等を用いて表現しても、発明の本質が変化するものではない。
【００５３】
またさらに、実施の形態１ないし４においては、簡単のために、ＬＥＤ素子の発光強度を発光出力（単位Ｗ）を用いて表わしてきたが、他のパラメタを用いてもよい。特に、輝度（単位ｃｄ／ｍ２）、光度（単位ｃｄ）、光度パワー（単位ｌｍ）のように、視感度を考慮したパラメタを用いれば、実施の形態４の場合のように、光強度を一定にして波長のみを変化させるような駆動を行う場合、波長が変化することによる見ための明るさの変化がなくなり、好都合である。ただし、この場合、図５において、発光波長すなわち電流値Ｉにより、光強度が変化するので、デューティＤと、電流値Ｉとの積Ｄ×Ｉ対発光出力（パワー）の関係を一本の直線で表現することは不可能になる。しかしながら、上述のごとく本発明の駆動方法は、電流値対発光出力特性が線形でない素子に対しても駆動することができるものであり、このような変更は、演算処理部に保持する発光出力ＰとデューティＤと電流値Ｉとの関係を、実施の形態１ないし４の場合とは発光出力Ｐの単位を変えて保持すれば実現でき、実施の形態１から４で説明した本発明の本質に係わるものではない。
【００５４】
また、実施の形態１ないし４においては、特定のＬＥＤ素子（素子１、素子２）を用いて説明したが、これは、電流増加につれて波長が短くなる（駆動回路で設定される最小駆動電流と最大駆動電流での波長差が６ｎｍ以上のブルーシフトを生ずる）全てのＬＥＤ素子を対象とすることができる。例えば、図２に示したＬＥＤ素子とほとんど同じ構成で、ＩｎＧａＮ活性層の組成を変更することで、電流値を０．１ｍＡから１００ｍＡまで変えたときに、発光波長が５９０ｎｍから５３０ｎｍまで変化するものを作製することができた。さらに、導電性（望ましくはｎ型）ＧａＮ基板上に作製されたＩｎＧａＮ活性層やＩｎＧａＡｌＮ活性層を有するＬＥＤ素子もこの対象であることは言うまでもない。このようなＬＥＤ素子を用いたときには、実施の形態１ないし４と同様の構成にて、橙〜黄〜黄緑〜緑色の内の所定の発光色と発光強度で発光するＬＥＤ素子を実現できた。
（実施の形態５）
【００５５】
図９は本実施の形態のＬＥＤランプを示す図である。本実施の形態のＬＥＤランプは、駆動電流値により発光色が変化するＬＥＤ素子８０１と、その前面に設けられた蛍光体８０２とから構成される。ＬＥＤ素子８０１の発光出力と蛍光体８０２の発光出力が混合されて出力される。ここで、ＬＥＤ素子８０１は実施の形態１に示されたものと同じである。
【００５６】
以下に、本実施の形態のＬＥＤランプの動作について説明する。図１０は、蛍光体８０２が４６０ｎｍで励起されたときの励起スペクトルおよび発光スペクトルを示した図である。本実施の形態に使用される蛍光体の励起スペクトルのピークは、４６０ｎｍ程度にあり、この波長の光を照射されたときに、最も効率よく発光スペクトルに示される蛍光を生じることが示されている。本例では発光のピークは６３０ｎｍであり、赤色の発光を示している。このような特性の蛍光体として、例えばＹＡＧ系蛍光体がある。
【００５７】
このような蛍光体８０２に図３（素子１）に示される電流値対発光波長特性をもつＬＥＤ素子で励起することを考える。素子１は、駆動電流値が０．１〜２〜３０ｍＡと変化するに従って、発光波長が、５０８（緑色）〜４９０（青緑色）〜４７４ｎｍ（青色）と変化する。図１１はＣＩＥ標準色度図であり、図中の素子１と示したラインが０．１〜２〜３０ｍＡのように電流値を変化させたときの素子１の発光色の軌跡を示している。また、図１１の蛍光体と記した点は、図１０に示される蛍光体の発光スペクトルにより求められた蛍光体の発光色を示す点である。ここで、図１０に示される蛍光体の励起スペクトルによれば、素子１の発光波長が５０８ｎｍのときは素子１の駆動電流が小さいので発光出力が小さく、かつ励起スペクトルの端にあるため、蛍光体はほとんど励起されない。しかし、素子１の発光波長が４７４ｎｍのときは駆動電流が大きく発光出力が大きくなり、かつ励起スペクトルのピーク付近にあるため、強く励起され発光することになる。このように、素子１の発光波長が短波長になるにしたがって、蛍光体は強く励起される。
【００５８】
例えば、本実施の形態のＬＥＤランプにおいて、ＬＥＤ素子８０１を０．１ｍＡで駆動したとき、ＬＥＤ素子８０１が発光して５０８ｎｍの出力が得られるが、蛍光体はほとんど励起されないので、ＬＥＤランプはほぼＬＥＤ素子８０１の発光のみが出力されて緑色になる。ＬＥＤ素子８０１を３０ｍＡで駆動したとき、ＬＥＤ素子の発光（青色４７４ｎｍ）と、このＬＥＤ素子の発光によって励起される蛍光体８０２の発光（赤色６３０ｎｍ）とが混合するので、赤紫色になる。また、ＬＥＤ素子８０１を２ｍＡで駆動したときには、４９０ｎｍ（青緑色）の発光波長が得られるが、発光出力はそれほど強くなく、かつ励起スペクトルの端近くにあるため蛍光体８０２の発光はそれほど強くなく、ＬＥＤ素子８０１の発光（青緑色４９０ｎｍ）と混合されて、白色になる。電流値を０．１〜２〜３０ｍＡと変化させたときの、このような、ＬＥＤランプ発光色のＣＩＥ標準色度座標における軌跡は、図１１で「実施の形態４のＬＥＤランプ」と記入されたラインのようになる。このように、本実施の形態のＬＥＤランプは、電流値を０．１〜２〜３０ｍＡと変化させたとき、緑〜白〜赤紫色と順に変化する。
【００５９】
このように、本実施の形態によれば、電流値により発光色が変化するＬＥＤ素子と蛍光体とを組み合わせることにより、電流値による発光色の変化を単にＬＥＤ素子のみを用いただけでは実現できないＬＥＤランプを得ることができた。ここでは、蛍光体として、図１０に示す特定のものを用いて説明したが、蛍光体の種類は多岐にわたるので、適宜ＬＥＤ素子と蛍光体との組み合わせを設定することで電流値による発光色の変化をバリエーションを極めて豊かにすることが可能である。
（実施の形態６）
【００６０】
本実施の形態のＬＥＤランプは、図９と同様に、駆動電流値により発光色が変化するＬＥＤ素子８０１と、その前面に設けられた蛍光体８０２とから構成される。ＬＥＤ素子８０１の発光出力と蛍光体８０２の発光出力が混合されて出力される。以下に、本実施の形態のＬＥＤランプの動作について説明する。
【００６１】
また、図１４は、本実施の形態の蛍光体の励起および発光スペクトルを示した図である。本図の範囲で、励起スペクトルのピークは、４３０ｎｍ程度にあり、この波長の光を照射されたときに、最も効率よく発光スペクトルに示される蛍光を生じることが示されている。本例では発光のピークは６５０ｎｍであり、赤色の発光を示している。このような、励起および発光スペクトルは、６ＭｇＯ・Ａｓ2Ｏ5：Ｍｎ4+系の蛍光体材料により実現できる。図１３において、蛍光体と記してある点（ｕ、ｖ）＝（０．５５、０．３１）が、本蛍光体の発光色を示している。
【００６２】
ここで、図１４に示される蛍光体の励起スペクトルによれば、素子３の発光波長が４５０ｎｍ（０．１ｍＡ）のときはＬＥＤ素子の発光出力が小さく、蛍光体はほとんど励起されない。しかし素子３の発光波長が４１５ｎｍ（３０ｍＡ）と短波長になるにしたがって、ＬＥＤ素子の発光出力が強くなるとともに蛍光体の励起スペクトルのピーク付近にあるため、強く励起され発光することになる。したがって、ＬＥＤランプから発する光は、ＬＥＤ素子を０．１ｍＡで駆動したとき、ほぼＬＥＤ素子の発光が優勢で青色になり、ＬＥＤ素子を３０ｍＡで駆動したとき、蛍光体の発光（赤色６６０ｎｍ）とＬＥＤ素子の発光（青紫色４１５ｎｍ）とが混合するが、ＬＥＤ素子の発光色について視感度が低いため、蛍光体の発光（赤色６６０ｎｍ）が優勢に感じられ、赤色になる。また、素子３を２ｍＡで駆動したときには、素子３の発光波長は青色４３０ｎｍであり、ＬＥＤ素子の発光出力がそれほど強いとともに、蛍光体の発光もそれほど強くなく、ＬＥＤ素子の発光（青色４３０ｎｍ）と混合されて紫色になる。
【００６３】
このように、電流値を０．１〜２〜３０ｍＡと変化させたときの、ＬＥＤランプの発光色のＵＣＳ色度図における軌跡は、図１３で「ＬＥＤランプ」と記入されたラインのようになる。このとき、ＬＥＤランプの色調は（ｕ、ｖ）＝（０．２５、０．１）〜（０．５３、０．２８）程度まで変化しており、座標間の距離（色差）は、０．３３程度である。このように、電流値を変調したとき、本実施の形態に用いられたＬＥＤ素子よりも、本実施のＬＥＤランプは大きく色調を変化させる。これは、蛍光体として、ＬＥＤ素子の発光波長の変化にしたがって、大きく（２倍以上、好ましくは５倍以上）励起効率を変えるような蛍光体を選定したことにもとづく。
【００６４】
このように、本実施の形態によれば、電流値により発光色が変化するＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子の発光波長の変化にしたがって、大きく励起効率を変えるような蛍光体を選定したことにもとづく蛍光体とを組み合わせることにより、電流値によるＬＥＤ素子の発光色の変化よりも大きい変化が得られるＬＥＤランプが得られた。
【００６５】
（実施の形態７）
【００６６】
上記実施の形態５で示したＬＥＤランプを上記実施の形態１で説明したＬＥＤ点灯回路により駆動した場合に関して説明する。ＬＥＤ点灯回路の基本構成は図１に示した回路と同じであるが、改めて図１７に示している。異なる点はＬＥＤ素子１６４が実施の形態５に示したように、蛍光体をＬＥＤ素子の前面に持つＬＥＤランプである点である。また、この図１７の場合、ＬＥＤ点灯回路１６には、外部よりＬＥＤランプの発光強度を指示する輝度信号ｋとＬＥＤ発光色を指示する色度信号ｕとが入力され、ＬＥＤ素子１６４を駆動する、電流値Ｉ、デューティＤのパルス電流Ｒを出力する。上記ＬＥＤ点灯回路１６は、入力される色度信号ｕを電流値信号ｉに変換して出力する、色度信号−電流値信号変換部１６２と、輝度信号ｋと、電流値Ｉを指示する電流値信号ｉとから、デューティＤを指示するデューティ信号ｄを演算して出力する演算処理部１６１と、入力される電流値信号ｉとデューティ信号ｄの指示に応じて、それぞれ、電流値Ｉ、デューティＤのパルス電流をＬＥＤ駆動電流として出力するパルス発生部１６３とから構成される。
【００６７】
図１６は、本実施の形態のＬＥＤ素子１６４の駆動電流対色度（ｕ値）特性を示す図である。ここで、ｕ値とは、次のように定義している。実施の形態１において図４を用いて述べた発光波長スペクトルのピーク波長から求めた値からＵＳＣ色度図でｕ軸の値を算出し、その値をｕ値としている。従って、以下では、簡単のために、ｕ値を発光色のパラメタとして用いることにする。
【００６８】
ここで、図１０に示される蛍光体の励起スペクトルによれば、励起波長が５０８ｎｍ（０．１ｍＡ）のときはほとんど蛍光体は励起されず、４７４ｎｍ（３０ｍＡ）と短波長になるにしたがって、強く励起され発光することになる。したがって、ＬＥＤ装置から発する光は、ＬＥＤ素子を０．１ｍＡで駆動したとき、ほぼＬＥＤ素子の発光が優勢で青色になり、ＬＥＤ素子を３０ｍＡで駆動したとき、蛍光体の発光（赤色６６０ｎｍ）とＬＥＤ素子の発光（青紫色４１５ｎｍ）とが混合するが、ＬＥＤの発光色について視感度が低いため、蛍光体の発光（赤色６６０ｎｍ）が優勢に感じられ、赤色になる。また、２ｍＡで駆動したときには、蛍光の発光はそれほど強くなくＬＥＤ素子の発光（青色４３０ｎｍ）と混合されて、紫色になる。電流値を０．１〜２〜３０ｍＡと変化させたときの、このような、ＬＥＤランプ発光色のＵＣＳ色度図における軌跡は、図１３で「ＬＥＤランプ」と記入されたラインのようになる。
【００６９】
よって電流値とｕ値の関係をグラフに示すと図１６のようになる。ここで図１６において、駆動電流が０．１ｍＡのときｕ値＝ｕ0.25、駆動電流が１ｍＡのときｕ値＝ｕ0.37、駆動電流が１０ｍＡのときｕ値＝ｕ0.475と、駆動電流により変化していることがわかる。
【００７０】
さらに、図１５は、本実施の形態のＬＥＤランプの輝度特性を示す図である。横軸は、方形波パルス電流Ｒの電流値Ｉとし、縦軸を輝度（単位ｍｃｄ）とした。各デューティＤの値に対して特性を示す曲線を描いた。すなわち、本図は本実施の形態のＬＥＤランプの輝度Ｌ、電流値Ｉの関係を示す図である。なお、本発明に用いるパルス周期Ｔ２は特に規定しないが、発光を観察したときにちらつきを感じないことが望ましいことから、周期Ｔ２は、３０ｍｓ以下であればよく、特に、１０ｍｓ以下とすることが望ましい。
【００７１】
以下に、図１４、１５、１６、１７を参照して、本実施の形態のＬＥＤ装置・ＬＥＤ点灯回路の動作の詳細を説明する。ここでは、図１５および図１４に記載されているＬＥＤ素子をｕ値＝ｕ０．３７、発光強度１００ｍｃｄで発光させる場合を例にとって説明する。このように、発光強度のパラメタとしては、輝度を用いた。このとき、ＬＥＤ点灯回路１６には、外部より、色度信号ｕ＝ｕ０．３７と、ＬＥＤの輝度が１００ｍｃｄであることを指示する輝度信号ｋ＝ｋ１００が入力される。
【００７２】
先ず、外部から色度信号ｕが色度信号−電流値信号変換部１６２に入力される。ここでは、図１６に示される駆動電流対色度特性にしたがって、色度信号ｕから電流値信号ｉへの変換が行われる。本例の色信号が入力されたとすると、図１６の電流値対色度特性によれば色度信号０．３７に対応する電流値は１ｍＡという事になり、パルス発生部１６３の出力すべきパルスの電流値Ｉが１ｍＡであることを指示する電流値信号ｉ＝ｉ１を発生し、演算処理部１６１とパルス発生部１６３に送る。
【００７３】
次に、演算処理部１６１には、輝度信号ｋと上記電流値信号ｉが入力される。演算処理部１６１では、図１５に示されるようなＬＥＤランプの輝度特性の関係から、デューティＤが演算される。ここで輝度としてｋ１００、電流値信号としては上記ｉ１が与えられており、図１５よりｋ＝１００μＷに対応するデューティＤはＩは０．５でありＤ＝０．５が算出される。これにより、パルス発生部１６３の出力すべきパルスのデューティＤが０．５であることを指示するデューティ信号ｄ＝ｄ0.5を発生し、パルス発生部１６３に送る。
【００７４】
それから、パルス発生部１６３では、色度信号−電流値信号変換部１６２から送られてきた電流値信号ｉ＝ｉ1と演算処理部１６１から送られてきたデューティ信号ｄ＝ｄ０．５に従って、電流値１ｍＡ、デューティ０．５のパルス電流Ｒを発生し、出力する。このパルス電流ＲによりＬＥＤ素子１６４が駆動され、発光する。以上のような、手順を踏むことにより、駆動電流値に対して色度特性のｕ値依存性のあるＬＥＤ素子を用いても、指示された輝度とＵＳＣ色度図のｕ値で発光させることができた。
【００７５】
次に、図１５および１６において、説明に用いた素子と異なる素子（特性にバラツキのある素子）に対しても、実施の形態１で説明したように、同様の理由から所定の輝度と色度で発光させることが可能である。
（実施の形態８）
【００７６】
本実施の形態では、実施の形態７において、ＬＥＤ点灯回路に指示する輝度の指示を、１０、４０、１００ｍｃｄと時間的に変化させ、かつ、色度特性のｕ値の指示を実施の形態７と同じ０．３７と一定にした場合について説明する。
【００７７】
この場合、色度信号ｕはｕ＝ｕ０．３７で一定であり、輝度信号ｋがそれぞれ指示された発光強度に応じて、ｋ＝ｋ１０、ｋ４０、ｋ１００と変化し入力されるものとする。
【００７８】
色度信号−電流値信号変換部１６２の出力する電流信号は実施の形態６と同じであり、ｉ＝ｉ１である。
【００７９】
演算処理部１６１の出力するデューティ信号は、実施の形態６と同じ手順にしたがって演算され、ｋ＝ｋ１０、ｋ４０、ｋ１００と変化するにしたがって、結果が、Ｄ＝０．０２、０．１、０．４２となるから、それぞれの指示するデューティ信号ｄ＝ｄ０．０２、ｄ０．１、ｄ０．４２をパルス発生部１６３におくる。
【００８０】
これにより、実施の形態６と同様の手順により、外部より入力された、上述の、時間変化する輝度および一定の色度特性（ｕ値）を指示通りに、ＬＥＤ素子１６４を駆動した。（但し、この場合１８０ｍｃｄ以上は出せない。）本実施の形態においては、駆動電流値によって発光波長（色調）の異なるＬＥＤ素子を用いたにもかかわらず、発光波長（色調）を指定された一定に保持したまま、発光強度のみを変化させることができた。ここで説明に用いた素子とは、特性の異なるＬＥＤ素子を（特性にバラツキのある素子）を用いても実施の形態１に示したのと同様の方法、理由により、所定の発光色で発光強度のみを変化させることができた。
【００８１】
このような駆動方法は、他の発光色のＬＥＤ素子と同時に点灯して色調を表現するような表示装置に応用すれば、色ずれを抑制することができ効果が非常に高い。
（実施の形態９）
【００８２】
本実施の形態では、実施の形態７において、ＬＥＤ点灯回路に指示する色度特性のｕ値の指示を、０．２５、０．３７、０．５１と時間的に変化させ、かつ、輝度の指示を４０ｍｃｄ一定にした場合について説明する。
【００８３】
この場合、輝度信号は、ｋ＝ｋ60で一定であり、色度信号ｕがそれぞれ指示された発光に応じてｕ＝ｕ０．２５、ｕ０．３７、ｕ０．５１と変化し入力されるものとする。
【００８４】
色度信号−電流値信号変換部１６２の出力する電流信号は、実施の形態７と同様に図１６に従って変換されて、色度信号ｕ＝ｕ０．２５、ｕ０．３７、ｕ０．５１に対して、それぞれ電流値０．０１ｍＡ、１ｍＡ、２０ｍＡを指示する電流値信号ｉ＝ｉ０．０１、ｉ１、ｉ２０を出力する。
【００８５】
演算処理部１６１の出力するデューティ信号は、実施の形態７と同じ手順にしたがって演算され、ｉ＝ｉ０．０１、ｉ１、ｉ２０と変化するにしたがって、結果が、Ｄ＝１、０．２２、０．１となるから、それぞれの指示するデューティ信号ｄ＝ｄ１、ｄ０．２２、ｄ０．１をパルス発生部１６３におくる。
【００８６】
これにより、実施の形態６と同様の手順により、外部より入力された、上述の、時間変化するｕ値および一定の輝度である指示通りに、ＬＥＤ素子１６４が発光した。
【００８７】
本発明の駆動方法を用いると一つのＬＥＤ素子で輝度を変えず、発光色を変化させることができた。このように、本実施の形態の方法にしたがって発光色を変化させる場合には、電流値を１０倍以上変化させることが色調の変化のためには望ましく、特に、２０倍以上変化させることが望ましかった。
【００８８】
このような駆動方法は、表示装置に応用すれば、単一のＬＥＤランプで輝度を変えずに色度特性のｕ値を変化させるので、人間の目にはどの波長の光も同じ明るさで感じられ、視覚効果の高い表示装置を簡単な構成で実現できる。ＬＥＤ点灯回路に入力する色信号を連続的に変化させて、発光色を連続的に変化させるようなことも、容易にできる。
【００８９】
また、本実施例では、蛍光体を励起して発光するＬＥＤ素子を用い、更に実施の形態１で説明したＬＥＤ駆動回路および駆動方法により１つのＬＥＤ素子で、電流値を変化させることにより、輝度を変化させること無く、青色〜赤色まで発光が実現できた。これまでの素子では得られない程大きな発光色の変化である。
【００９０】
実施の形態１〜９において、ＬＥＤ素子の駆動電流を周期的なパルスの場合で説明したが、発光を観察したときちらつきを感じないことが望ましいため、駆動電流の基本周期は３０ｍｓ以下であれば良く、特に１０ｎｓ以下とすることが望ましい。また、個々のパルスの幅は前述のように０．２ｎｓ以上、より望ましくは１ｎｓ以上とすることで活性層中でのキャリア濃度を確実に制御することが可能となる。
【００９１】
また、実施の形態１〜９において、電流値を一定として、デューティを変化させる、もしくはデューティを一定として電流値を変化させ発光強度と波長を変化させているが、発光色の色目が変化しない程度（所望波長の±３ｎｍ以下）であれば電流値、もしくはデューティを所望の波長の±３ｎｍ以下に発光波長がなるように変化させてもかまわない。実施の形態５〜９において、蛍光体は所要とする励起スペクトルと発光スペクトルの組み合わせに応じて適当に選択することができる。例えば、赤色発光の蛍光体として、ＺｎＳ：Ｃｕ、ＬｉＡｌＯ２：Ｆｅ3+、Ａｌ2Ｏ3：Ｃｒ、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ3+、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ4：Ｅｕ3+、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ蛍光体、Ｙ2Ｏ3：Ｅｕ蛍光体とＹ2Ｏ3Ｓ：Ｅｕ蛍光体との混合体、だいだい色発光の蛍光体として、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｍｎ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｍｇ，Ｂａ）3（ＰＯ4）2、緑色発光の蛍光体として、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ａｌ、ＬａＰＯ４：Ｃｅ3+Ｔｂ3+、Ｓｒ（Ｓ，Ｓｅ）：Ｓｍ，Ｃｅ、ＺｎＳｉＯ4：Ｍｎ2+、βＺｎＳ：Ｃｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｆｅ（Ｃｏ）、ＺｎＳ：ＰｂＺｎＳ：Ｃｕ蛍光体、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ蛍光体とＹ2Ａｌ5Ｏ12：Ｔｂ蛍光体の混合体、青色発光の蛍光体として、ＣａＳ：Ｂｉ、（Ｓｒ，Ｃａ）10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ2+、ＳｒＳ：Ｓｍ，Ｃｅ、Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7：Ｅｕ2+、βＺｎＳ：Ａｇ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）10（ＰＯ4）6Ｃｌ：Ｅｕ2+、３Ｓｒ3（ＰＯ4）2・ＣａＣｌ2：Ｅｕ2+蛍光体、白色発光の蛍光体として、ＺｎＯ：Ｚｎ、ＺｎＳ：ＡｓＺｎＳ：Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ、Ｃａ2Ｐ2Ｏ7：Ｄｙ、Ｃａ3（ＰＯ4）2・ＣａＦ2：Ｓｂ、３Ｃａ3（ＰＯ4）2・Ｃａ（Ｆ，Ｃｌ）2：Ｓｂ3+、３Ｃａ3（ＰＯ4）2・Ｃａ（Ｆ，Ｃｌ）2：Ｓｂ3+，Ｍｎ2+、ＭｇＷＯ4、３Ｃａ3（ＰＯ4）2・Ｃａ（Ｆ，Ｃｌ）2：Ｓｂ3+，Ｍｎ2+蛍光体を用いる。
【００９２】
（実施の形態１０）
【００９３】
上記実施の形態で記述してきたＬＥＤ駆動方法、もしくはＬＥＤ装置を用いて表示装置（ディスプレイ等）を実現できる。図１９は上記で示したＬＥＤ点灯回路、もしくはＬＥＤ点灯方法を用いて作製されたディスプレイの概略図である。１７１はディスプレイ本体であり、この中に上記実施の形態で記述してきたＬＥＤ点灯回路が組み込まれている。しかし、点灯回路をディスプレイに組み込まず点灯回路とディスプレイを分離し動作させても良い。
【００９４】
図１９において、ＬＥＤ素子もしくはＬＥＤランプ１７２は、Ｘ方向、Ｙ方向にマトリックス状に平面に配置されている。これら多くのＬＥＤ素子、ＬＥＤランプを一度に所望の発光色、明るさで表示しようとするため、従来例で示したＬＥＤ駆動回路で駆動した場合、各々のＬＥＤ素子、ＬＥＤランプの特性のバラツキが大きく、発光色、明るさがばらついてしまい、ディスプレイの画質等の低下を招く。しかし、本発明の上記実施の形態１〜９で記述してきたＬＥＤ装置、もしくはＬＥＤ駆動方法を用いて図１９の表示装置（ディスプレイ等）を作製した場合、実施の形態１、３または７で記述したように各ＬＥＤ素子、ＬＥＤランプにそれぞれ点灯回路を接続して駆動することにより、特性のばらついた複数のＬＥＤ素子、ＬＥＤランプでも所望の発光色、明るさで発光させることができるため、ディスプレイの表示画像の画質を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明によれば、特性のばらついた複数のＬＥＤランプでも所望の発光色、明るさで発光させることができるため、ディスプレイの表示画像の画質を向上させることができる。
【符号の説明】
【００９６】
１     ＬＥＤ点灯 回路
１０１ 演算処理部
１０２ 色信号−電流値信号変換部
１０３ パルス発生部
１０４、１６４、１９２、８０１ ＬＥＤ素子
２０３ Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ活性層
２０４ ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ蒸発防止層
２０５ ｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ上部蒸発防止層
８０２ 蛍光体
１６１ 演算処理部
１６２ 色度信号−電流値信号変換部
１６３ パルス発生部
１７１ ディスプレイ
１７２ ＬＥＤランプ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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