(57)【要約】【課題】ＬＥＤを用いた発光モジュールの顕著な長寿命化を低コストで実現する。【解決手段】発光モジュール１００は、第１のＬＥＤ１１と、第１のＬＥＤ１１と並列に接続された第２のＬＥＤ１２と、第２のＬＥＤ１２と直列かつ第１のＬＥＤ１１と並列に接続された定電圧回路２０とによって構成される。定電圧回路２０は、一端と他端との間の電圧を一定の電圧で維持する。第１のＬＥＤ１１と第２のＬＥＤ１２とは、同じＶＦ特性を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の発光ダイオードと、
前記第１の発光ダイオードと並列に接続された、前記第１の発光ダイオードと同じ特性を有する第２の発光ダイオードと、
前記第２の発光ダイオードと直列に接続され、かつ、前記第１の発光ダイオードと並列に接続された定電圧回路と
を備えることを特徴とする、発光モジュール。
【請求項２】
前記第２の発光ダイオードと前記定電圧回路とからなるサブ点灯回路が複数個並列に接続され、
前記複数個のサブ点灯回路に含まれる定電圧回路は、互いに異なる大きさの定電圧を生じることを特徴とする、請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記第１の発光ダイオードのアノードと前記定電圧回路の一端とが接続され、
前記第２の発光ダイオードのアノードと前記定電圧回路の他端とが接続され、
前記第１の発光ダイオードのカソードと前記第２の発光ダイオードのカソードとが接続され、
前記定電圧回路は、一端の電圧が他端の電圧よりも一定の大きさだけ高い状態を維持することを特徴とする、請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の発光モジュールを複数個直列に接続したことを特徴とする、発光装置。
【請求項５】
直列に接続された複数個の発光ダイオードからなる第１の発光ダイオード列と、
前記第１の発光ダイオード列と並列に接続された、複数個の発光ダイオードからなる第２の発光ダイオード列と、
前記第２の発光ダイオード列と直列に接続され、かつ、前記第１の発光ダイオード列と並列に接続された定電圧回路と
を備え、
前記第１の発光ダイオード列および前記第２の発光ダイオード列に含まれる全ての発光ダイオードは同じ特性を有することを特徴とする、発光装置。
【請求項６】
前記第２の発光ダイオード列と前記定電圧回路とからなるサブ点灯回路が複数個並列に接続され、
前記複数個のサブ点灯回路に含まれる定電圧回路は、互いに異なる大きさの定電圧を生じることを特徴とする、請求項５に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の開示は、発光モジュールおよび発光装置に関し、より詳しくは、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた発光モジュールおよび発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機器向けの液晶表示装置については、従来より長寿命化が求められている。これに関し、液晶パネル自体の寿命は顕著に長いので、液晶表示装置の寿命はバックライトの寿命に依存する。すなわち、液晶表示装置の長寿命化はバックライトの長寿命化によって実現されることになる。そこで、産業機器向けの液晶表示装置では、携帯電話や一般のパソコンなどで使用されているボリュームゾーン（普及価格帯）のＬＥＤとは異なる長寿命タイプのＬＥＤを用いたバックライトが採用されることが多い。しかしながら、ボリュームゾーン外のＬＥＤを採用した場合には高コストになる傾向にある。
【０００３】
そこで、バックライトの長寿命化を実現するために、同じ特性を有するボリュームゾーンのＬＥＤ（複数のＬＥＤ）を並列に接続した構成の発光モジュールが採用されることがある。例えば、図１０に示すように、順方向電圧が２．５Ｖであって２０ｍＡの電流が流れると１００ｃｄ／ｍ2の輝度で点灯するＬＥＤ９０を想定する。このＬＥＤ９０と同じ特性を有する２つのＬＥＤ９１，９２を並列に接続すると、図１１に示すような構成となる。図１１に示す構成の発光モジュールに２０ｍＡの電流を与えると、２つのＬＥＤ９１，９２にそれぞれ１０ｍＡの電流が流れ、当該２つのＬＥＤ９１，９２はそれぞれ５０ｃｄ／ｍ2の輝度で点灯する。このようにしてＬＥＤに流れる電流が小さくなるので、バックライトの寿命が長くなる。
【０００４】
なお、本件に関連して、特開昭５９−４１８６号公報には、立ち上がり特性の異なる（すなわち、ＶＦ特性の異なる）２つのＬＥＤを並列に接続した構成を有する発光ダイオード装置の発明が開示されている。この発光ダイオード装置では、立ち上がりの低いＬＥＤの寿命が尽きると、点灯するＬＥＤが自動的に立ち上がりの高いＬＥＤに切り替わる。また、特開２００７−１６５１６１号公報には、複数のＬＥＤを直列に接続した構成において各ＬＥＤに並列にバイパス手段（一例では、バイパス手段はＬＥＤで実現される）を設けたＬＥＤ照明装置の発明が開示されている。このＬＥＤ照明装置では、仮に１つのＬＥＤが破壊されても（オープン状態となっても）バイパス手段の存在によって全体での輝度の低下が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−４１８６号公報
【特許文献２】特開２００７−１６５１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１１に示した構成によれば、図１０に示した構成よりも寿命は長くなる。しかしながら、図１１に示した構成によって図１０に示した構成と比較して２倍近い寿命が得られるわけではない。なぜならば、ＬＥＤの寿命は温度にも依存しており、動作している限り一定量の発熱があるからである。
【０００７】
なお、特開昭５９−４１８６号公報に開示された発明によれば、立ち上がり特性の異なる複数種類のＬＥＤを用意しなければならないので、高コストとなる。特に３つ以上のＬＥＤを並列に接続した場合にはコスト増が顕著となる。また、特開２００７−１６５１６１号公報に開示された発明によれば、並列に接続された全てのＬＥＤが常時点灯状態となるので、顕著な長寿命化の実現は困難である。
【０００８】
そこで、以下の開示は、ＬＥＤを用いた発光モジュール・発光装置の顕著な長寿命化を低コストで実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
いくつかの実施形態による発光モジュールは、
第１の発光ダイオードと、
前記第１の発光ダイオードと並列に接続された、前記第１の発光ダイオードと同じ特性を有する第２の発光ダイオードと、
前記第２の発光ダイオードと直列に接続され、かつ、前記第１の発光ダイオードと並列に接続された定電圧回路と
を備える。
【発明の効果】
【００１０】
以上のような構成によれば、並列に接続された２つの発光ダイオード（第１の発光ダイオードおよび第２の発光ダイオード）によって構成された発光モジュールにおいて、第１の発光ダイオードの寿命が尽きると、点灯する発光ダイオードが自動的に第２の発光ダイオードに切り替わる。ここで、第１の発光ダイオードが点灯している期間中、第２の発光ダイオードは非点灯状態で維持される。このため、第１の発光ダイオードが点灯している期間中に第２の発光ダイオードはほとんど劣化しない。従って、この発光モジュールの寿命の長さは、２つの発光ダイオード（第１の発光ダイオードおよび第２の発光ダイオード）の寿命の長さの和に相当する長さとなる。このように、従来と比較して、発光モジュールの寿命が顕著に長くなる。また、２つの発光ダイオードには同じ種類の発光ダイオード（同じ型番・同じ特性を有する発光ダイオード）を採用すれば良いので、ボリュームゾーンの発光ダイオードを用いることによって低コストで長寿命化を実現することが可能となる。以上のように、発光ダイオードを用いた発光モジュールの顕著な長寿命化を低コストで実現することができる。また、このような発光モジュールを用いたバックライトを液晶表示装置のバックライトとして採用することにより、液晶表示装置の顕著な長寿命化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す回路図である。
【図２】上記第１の実施形態において、通常駆動時（初期動作時）の発光モジュールの動作について説明するための図である。
【図３】上記第１の実施形態において、第１のＬＥＤの寿命が尽きた後の発光モジュールの動作について説明するための図である。
【図４】上記第１の実施形態における効果について説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る発光モジュールの構成を示す回路図である。
【図６】上記第２の実施形態における効果について説明するための図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る発光装置の構成を示す回路図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る発光装置の構成を示す回路図である。
【図９】上記第４の実施形態の変形例に係る発光装置の構成を示す回路図である。
【図１０】従来技術について説明するための図である。
【図１１】従来技術について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
＜１．第１の実施形態＞
＜１．１  構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る発光モジュール１００の構成を示す回路図である。この発光モジュール１００は、２つのＬＥＤ（第１のＬＥＤ１１および第２のＬＥＤ１２）と定電圧回路２０とによって構成されている。より詳しくは、発光モジュール１００は、第１のＬＥＤ１１と、第１のＬＥＤ１１と並列に接続された第２のＬＥＤ１２と、第２のＬＥＤ１２と直列かつ第１のＬＥＤ１１と並列に接続された定電圧回路２０とによって構成されている。このように、２つのＬＥＤのうちの一方についてのみ、定電圧回路２０が直列に接続されている。
【００１４】
図１から把握されるように、第１のＬＥＤ１１のアノードと定電圧回路２０の一端とが接続され、第２のＬＥＤ１２のアノードと定電圧回路２０の他端とが接続され、第１のＬＥＤ１１のカソードと第２のＬＥＤ１２のカソードとが接続されている。定電圧回路２０は、例えばツェナーダイオードを用いた公知の構成によって、一端と他端との間の電圧を一定の電圧で維持する。第１のＬＥＤ１１と第２のＬＥＤ１２とは同じＶＦ特性を有している。これら第１のＬＥＤ１１および第２のＬＥＤ１２については、特に限定はされないが、ボリュームゾーン（普及価格帯）のＬＥＤを採用することができる。
【００１５】
なお、ここでは、定電圧回路２０は一端と他端との間の電圧を０．５Ｖで維持する（換言すれば、定電圧回路２０は一端の電圧が他端の電圧よりも０．５Ｖだけ高い状態を維持する）ものと仮定する。また、ここでは、第１のＬＥＤ１１および第２のＬＥＤ１２の順方向電圧は２．５Ｖであって２０ｍＡの定電流がこの発光モジュール１００に与えられるものと仮定する。但し、それらの具体的な値については特に限定されない。
【００１６】
本実施形態では定電圧回路２０は第２のＬＥＤ１２のアノード側に設けられているが、第２のＬＥＤ１２のカソード側に定電圧回路２０が設けられた構成（すなわち、第２のＬＥＤ１２と節点３２との間に定電圧回路２０が設けられた構成）を採用しても同様の効果が得られる。
【００１７】
＜１．２  動作＞
次に、この発光モジュール１００の動作について説明する。まず、通常駆動時（初期動作時）には、図２に示すように、節点３１−節点３２間の電圧が２．５Ｖになると、第１のＬＥＤ１１に２０ｍＡの電流が流れて、当該第１のＬＥＤ１１が１００ｃｄ／ｍ2の輝度で点灯する。このとき、上述したように定電圧回路２０が０．５Ｖの定電圧を生じているので、第２のＬＥＤ１２のアノード−カソード間の電圧は２．０Ｖとなる。このように第２のＬＥＤ１２のアノード−カソード間の電圧（２．０Ｖ）は順方向電圧（２．５Ｖ）よりも小さいので、当該第２のＬＥＤ１２は点灯しない。
【００１８】
その後、第１のＬＥＤ１１の寿命が尽きると（第１のＬＥＤ１１がオープン状態になると）、第１のＬＥＤ１１には電流が流れなくなるので、節点３１−節点３２間の電圧が上昇する。そして、節点３１−節点３２間の電圧が３．０Ｖになると、図３に示すように、第２のＬＥＤ１２のアノード−カソード間の電圧が２．５Ｖとなる。これにより、第２のＬＥＤ１２に２０ｍＡの電流が流れて、当該第２のＬＥＤ１２が１００ｃｄ／ｍ2の輝度で点灯する。第２のＬＥＤ１２が点灯している期間中、節点３１−節点３２間の電圧は３．０Ｖで維持される。
【００１９】
＜１．３  効果＞
本実施形態によれば、並列に接続された２つのＬＥＤ（第１のＬＥＤ１１および第２のＬＥＤ１２）によって構成された発光モジュール１００において、第１のＬＥＤ１１の寿命が尽きると、点灯するＬＥＤが自動的に第２のＬＥＤ１２に切り替わる。ここで、第１のＬＥＤ１１が点灯している期間中、第２のＬＥＤ１２は非点灯状態で維持される。このため、第１のＬＥＤ１１が点灯している期間中に第２のＬＥＤ１２はほとんど劣化しない。従って、図４に示すように、この発光モジュール１００の寿命の長さは、２つのＬＥＤ（第１のＬＥＤ１１および第２のＬＥＤ１２）の寿命の長さの和に相当する長さとなる。このように、従来と比較して、発光モジュール１００の寿命が顕著に長くなる。また、２つのＬＥＤには同じ種類のＬＥＤ（同じ型番・同じ特性を有するＬＥＤ）を採用すれば良いので、ボリュームゾーンのＬＥＤを用いることによって低コストで長寿命化を実現することが可能となる。以上のように、本実施形態によれば、ＬＥＤを用いた発光モジュールの顕著な長寿命化を低コストで実現することができる。また、このような発光モジュールを用いたバックライトを液晶表示装置のバックライトとして採用することにより、液晶表示装置の顕著な長寿命化が実現される。
【００２０】
＜２．第２の実施形態＞
＜２．１  構成＞
図５は、本発明の第２の実施形態に係る発光モジュール１００の構成を示す回路図である。この発光モジュール１００は、３つのＬＥＤ（第１のＬＥＤ１１，第２のＬＥＤ１２，および第３のＬＥＤ１３）と２つの定電圧回路２０，２１とによって構成されている。図５から把握されるように、定電圧回路２０と第２のＬＥＤ１２とは直列に接続され、定電圧回路２１と第３のＬＥＤ１３とは直列に接続されている。ここで、直列に接続された定電圧回路とＬＥＤとからなる一組の回路を便宜上「サブ点灯回路」と定義すると、本実施形態における発光モジュール１００には、並列に接続された２個のサブ点灯回路が含まれている。それら２個のサブ点灯回路に含まれる定電圧回路は、互いに異なる大きさの定電圧を生じる。すなわち、定電圧回路２０と定電圧回路２１とは互いに異なる大きさの定電圧を生じるように構成されている。例えば、定電圧回路２０は一端と他端との間の電圧を０．５Ｖで維持し、定電圧回路２１は一端と他端との間の電圧を１．０Ｖで維持する。なお、定電圧回路２０および定電圧回路２１は、それぞれ、第２のＬＥＤ１２および第３のＬＥＤ１３のカソード側に設けられていても良い。
【００２１】
＜２．２  動作および効果＞
以上のような構成によれば、図６に示すように、まず第１のＬＥＤ１１が点灯状態となり、第１のＬＥＤ１１の寿命が尽きた後に第２のＬＥＤ１２が点灯状態となり、第２のＬＥＤ１２の寿命が尽きた後に第３のＬＥＤ１３が点灯状態となる。これにより、この発光モジュール１００の寿命の長さは、３つのＬＥＤ（第１のＬＥＤ１１，第２のＬＥＤ１２，および第３のＬＥＤ１３）の寿命の長さの和に相当する長さとなる。このようにして、第１の実施形態よりも更に発光モジュールの寿命を長くすることが可能となる。また、上述したサブ点灯回路を３個以上並列に接続した構成を採用することにより、発光モジュールの更なる長寿命化が可能となる。
【００２２】
＜３．第３の実施形態＞
＜３．１  構成＞
図７は、本発明の第３の実施形態に係る発光装置１０１の構成を示す回路図である。この発光装置１０１の構成は、第１の実施形態に係る発光モジュール１００（図１参照）を直列にｎ個接続した構成となっている。なお、第２の実施形態に係る発光モジュール１００（図５参照）を直列にｎ個接続した構成を採用することもできる。また、各定電圧回路２０は第２のＬＥＤ１２のカソード側に設けられていても良い。
【００２３】
＜３．２  動作および効果＞
以上のような構成によれば、発光装置１０１を構成する発光モジュール１００毎に、まず第１のＬＥＤ１１が点灯状態となり、第１のＬＥＤ１１の寿命が尽きた後に第２のＬＥＤ１２が点灯状態となる。ここで、全てのＬＥＤ（第１のＬＥＤ１１および第２のＬＥＤ１２）が同じ特性を有していれば、長いスパンで考えると全ての発光モジュール１００でほぼ同じ時期に第１のＬＥＤ１１の寿命が尽きる。また、長いスパンで考えると全ての発光モジュール１００でほぼ同じ長さの期間だけ第２のＬＥＤ１２が点灯する。従って、この発光装置１０１の寿命の長さは、ほぼ、第１のＬＥＤ１１の寿命の長さと第２のＬＥＤ１２の寿命の長さとの和に相当する長さとなる。このように、従来と比較して、発光装置１０１の寿命が顕著に長くなる。また、第１の実施形態と同様、ボリュームゾーンのＬＥＤを用いることによって低コストで長寿命化を実現することが可能となる。以上のように、本実施形態によれば、ＬＥＤを用いた発光装置の顕著な長寿命化を低コストで実現することができる。また、このような発光装置を用いたバックライトを液晶表示装置のバックライトとして採用することにより、液晶表示装置の顕著な長寿命化が実現される。
【００２４】
＜４．第４の実施形態＞
＜４．１  構成＞
図８は、本発明の第４の実施形態に係る発光装置１０１の構成を示す回路図である。この発光装置１０１は、２つのＬＥＤ列（第１のＬＥＤ列１１０および第２のＬＥＤ列１２０）と定電圧回路２０とによって構成されている。より詳しくは、発光装置１０１は、第１のＬＥＤ列１１０と、第１のＬＥＤ列１１０と並列に接続された第２のＬＥＤ列１２０と、第２のＬＥＤ列１２０と直列かつ第１のＬＥＤ列１１０と並列に接続された定電圧回路２０とによって構成されている。このように、２つのＬＥＤ列のうちの一方についてのみ、定電圧回路２０が直列に接続されている。なお、定電圧回路２０は第２のＬＥＤ列１２０内の最も下流側のＬＥＤ１２のカソード側に設けられていても良い。
【００２５】
第１のＬＥＤ列１１０は、直列に接続された複数個のＬＥＤ１１（それら複数個のＬＥＤ１１の各々を便宜上「第１のＬＥＤ」という。）からなる。第２のＬＥＤ列１２０は、直列に接続された複数個のＬＥＤ１２（それら複数個のＬＥＤ１２の各々を便宜上「第２のＬＥＤ」という。）からなる。なお、第１のＬＥＤ１１の数と第２のＬＥＤ１２の数とは同じであって、全てのＬＥＤ（第１のＬＥＤ１１および第２のＬＥＤ１２）は同じＶＦ特性を有している。
【００２６】
＜４．２  動作および効果＞
以上のような構成によれば、まず第１のＬＥＤ列１１０を構成する複数個の第１のＬＥＤ１１が点灯状態となる。その後、それら複数個の第１のＬＥＤ１１のいずれかの寿命が尽きると、第１のＬＥＤ列１１０には電流が流れなくなる。そして、定電圧回路２０の一端の電圧が上昇する。その結果、第２のＬＥＤ列１２０に電流が流れて、第２のＬＥＤ列１２０を構成する複数個の第２のＬＥＤ１２が点灯状態となる。以上より、この発光装置１０１の寿命の長さは、２つのＬＥＤ列（第１のＬＥＤ列１１０および第２のＬＥＤ列１２０）の寿命の長さの和に相当する長さとなる。このように、従来と比較して、発光装置１０１の寿命が顕著に長くなる。また、第１の実施形態と同様、ボリュームゾーンのＬＥＤを用いることによって低コストで長寿命化を実現することが可能となる。以上のように、本実施形態によっても、ＬＥＤを用いた発光装置の顕著な長寿命化を低コストで実現することができる。
【００２７】
＜４．３  変形例＞
図９は、本実施形態の変形例に係る発光装置１０１の構成を示す回路図である。第２の実施形態と同様にして、ＬＥＤ列と定電圧回路とからなるサブ点灯回路を図９に示すように複数個並列に接続した構成を採用することもできる。このような構成を採用することにより、発光装置の更なる長寿命化が可能となる。なお、定電圧回路２０および定電圧回路２１は、それぞれ、第２のＬＥＤ列１２０内の最も下流側のＬＥＤ１２および第３のＬＥＤ列１３０内の最も下流側のＬＥＤ１３のカソード側に設けられていても良い。
【００２８】
＜５．その他＞
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１１…第１のＬＥＤ
１２…第２のＬＥＤ
２０，２１…定電圧回路
１００，１００（１）〜１００（ｎ）…発光モジュール
１０１…発光装置
１１０…第１のＬＥＤ列
１２０…第２のＬＥＤ列
【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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