(57)【要約】  同一仕様のＬＥＤ素子が複数配置された発光装置の見栄えのばらつきを抑制することを目的とし、ＬＥＤ駆動素子であるトランジスタ１１と、電流制限抵抗である抵抗素子２１と、ＬＥＤ素子３１とが直列接続された発光回路が複数配置された発光装置であって、ＬＥＤ駆動素子であるトランジスタ１１，１２、抵抗素子である抵抗素子２１，２２及びＬＥＤ素子３１，３２は各々同一仕様であり、発光回路の一端が発光回路の電源電圧線に接続され、他端が接地され、発光回路の電源電圧である電圧ＶＨは、ＬＥＤ素子３１，３２の順方向電圧とＬＥＤ駆動素子であるトランジスタ１１，１２のオン時のコレクタエミッタ間飽和電圧との和の４倍以上とする。
2016132475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ駆動素子と、抵抗素子と、ＬＥＤ素子とが直列接続された発光回路が複数配置された発光装置であって、
複数の前記発光回路の前記ＬＥＤ駆動素子、前記抵抗素子及び前記ＬＥＤ素子の各々は同一仕様であり、
前記発光回路の一端が前記発光回路の電源電圧線に接続され、他端が接地され、
前記発光回路の電源電圧は、前記ＬＥＤ素子の順方向電圧と前記ＬＥＤ駆動素子のオン時のコレクタエミッタ間飽和電圧との和の４倍以上であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ駆動素子がシングルトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤ駆動素子のオン時のコレクタエミッタ間飽和電圧が０．３Ｖ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤ駆動素子がＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一仕様のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）素子が複数配置された発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のＬＥＤ素子が配置された発光装置において、点灯時の見栄えのばらつきの抑制が望まれている。このような見栄えのばらつきを抑制する技術の一例である特許文献１には、メイン電源から昇圧した別電源にて発光素子を駆動することで負荷変動による電圧変動の影響をなくすと共に、発光素子に十分な電圧を印加することで発光状態を安定で良好にする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１１７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術によれば、発光素子に十分な電圧を印加するとされているものの印加する電圧の具体的な水準については記載されていない。そのため、発光素子に印加する電圧の決定には過度の試行錯誤を要し、適切な電圧に設定されて見栄えのばらつきが抑制された発光装置を実現することが困難である、という問題があった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、同一仕様のＬＥＤ素子が複数配置された発光装置の複数のＬＥＤ素子間の見栄えのばらつきの抑制を実現した発光装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、ＬＥＤ駆動素子と、抵抗素子と、ＬＥＤ素子とが直列接続された発光回路が複数配置された発光装置であって、複数の前記発光回路の前記ＬＥＤ駆動素子、前記抵抗素子及び前記ＬＥＤ素子の各々は同一仕様であり、前記発光回路の一端が発光回路の電源電圧線に接続され、他端が接地され、前記発光回路の電源電圧は、前記ＬＥＤ素子の順方向電圧と前記ＬＥＤ駆動素子のオン時のコレクタエミッタ間飽和電圧との和の４倍以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る発光装置は、同一仕様のＬＥＤ素子が複数配置された発光装置の複数のＬＥＤ素子間の見栄えのばらつきの抑制を実現した発光装置を得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る発光装置の構成の一部を示す回路図
【図２】実施の形態１において、ＬＥＤ素子に流れる電流に対してＬＥＤ素子が発光する光のドミナント波長の変化を示す図
【図３】実施の形態１において、ＬＥＤ素子に流れる電流に対してＬＥＤ素子が発光する光の光度の変化を示す図
【図４】実施の形態１において、Ｎ値に対する電流制限抵抗の印加電圧のばらつきを示すグラフ
【図５】実施の形態１において、電流制限抵抗のばらつきが±１％のときのＮ値に対するＬＥＤ素子の電流のばらつきを示すグラフ
【図６】実施の形態１において、電流制限抵抗のばらつきが±５％のときのＮ値に対するＬＥＤ素子の電流のばらつきを示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態に係る発光装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る発光装置の構成の一部である発光回路を示す回路図である。図１に示す発光装置は、ＬＥＤ制御装置であるマイコン１０によって駆動される。図１には、ＬＥＤ駆動素子であるＮＰＮ型のトランジスタ１１と、ＬＥＤ電流制限抵抗である抵抗素子２１と、ＬＥＤ素子３１とが直列に接続された発光回路及びＬＥＤ駆動素子であるＮＰＮ型のトランジスタ１２と、ＬＥＤ電流制限抵抗である抵抗素子２２と、ＬＥＤ素子３２とが直列に接続された発光回路が示され、ＬＥＤ素子３１の陽極であるアノードは電圧ＶＨである発光回路の電源電圧線に接続され、ＬＥＤ素子３１の陰極であるカソードは抵抗素子２１の一端に接続され、抵抗素子２１の他端はトランジスタ１１のコレクタに接続され、トランジスタ１１のエミッタは接地されている。同様に、ＬＥＤ駆動素子であるＮＰＮ型のトランジスタ１２と、ＬＥＤ電流制限抵抗である抵抗素子２２と、ＬＥＤ素子３２とは直列に接続され、ＬＥＤ素子３２の陽極であるアノードは電圧ＶＨである発光回路の電源電圧線に接続され、ＬＥＤ素子３２の陰極であるカソードは抵抗素子２２の一端に接続され、抵抗素子２２の他端はトランジスタ１２のコレクタに接続され、トランジスタ１２のエミッタは接地されている。トランジスタ１１，１２のベースはマイコン１０に接続されており、マイコン１０はトランジスタ１１，１２のオンオフを制御する。なお、トランジスタ１１には、入力電圧を電流に変換してトランジスタの動作を安定させる抵抗Ｒａ１及びリーク電流を吸収し誤作動を防止する抵抗Ｒｂ１が設けられており、トランジスタ１２には、同様に抵抗Ｒａ２及び抵抗Ｒｂ２が設けられている。
【００１１】
なお、このような発光装置では、見栄えのばらつきを抑制するために素子は同一仕様とする。複数の素子が同一仕様である場合には、これら複数の素子は同一の特性となるように製造されているが、その特性は現実には規定される範囲内でばらつきを含む。すなわち、トランジスタ１１とトランジスタ１２とを同一仕様とし、抵抗素子２１と抵抗素子２２とを同一仕様とし、ＬＥＤ素子３１とＬＥＤ素子３２とを同一仕様としていても特性のばらつきがあるため、ＬＥＤ素子３１に流れる電流とＬＥＤ素子３２に流れる電流には差異が生じる。
【００１２】
図２は、ＬＥＤ素子に流れる電流に対してＬＥＤ素子が発光する光のドミナント波長の変化を示す図である。ここで、ドミナント波長とは、人の目で感じる光の色の波長を数値化したパラメータをいう。図３は、ＬＥＤ素子に流れる電流に対してＬＥＤ素子が発光する光の光度の変化を示す図である。図２，３に示すように、ＬＥＤ素子が発光する光のドミナント波長及び光度は電流特性を有するため、ＬＥＤ素子に流れる電流がばらつくと、ＬＥＤ素子が発光する光のドミナント波長及び光度がばらつき、ＬＥＤ素子の色合い及び明るさ、すなわち見栄えにばらつきを生じてしまうことになる。
【００１３】
次に、図１に示す発光装置の動作について説明する。まず、マイコン１０から出力される指令によってトランジスタ１１，１２がオンすると、抵抗素子２１，２２で制限された電流がＬＥＤ素子３１，３２に流れる。ＬＥＤ素子３１の順方向電圧をＶＦ１とし、ＬＥＤ素子３２の順方向電圧をＶＦ２とし、トランジスタ１１のオン時のコレクタエミッタ間飽和電圧をＶｃｅ（ｓａｔ）１とし、トランジスタ１２のオン時のコレクタエミッタ間飽和電圧をＶｃｅ（ｓａｔ）２とし、抵抗素子２１の抵抗値をＲ１とし、抵抗素子２２の抵抗値をＲ２とすると、ＬＥＤ素子３１に流れる電流ＩＦ１はＩＦ１＝（ＶＨ−（ＶＦ１＋Ｖｃｅ（ｓａｔ）１））／Ｒ１で表され、ＬＥＤ素子３２に流れる電流ＩＦ２は、ＩＦ２＝（ＶＨ−（ＶＦ２＋Ｖｃｅ（ｓａｔ）２））／Ｒ２で表される。
【００１４】
上記したように、隣接する素子に同一仕様の素子を用いても各素子には特性のばらつきが含まれるため、電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）１と電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）２が異なり、抵抗値Ｒ１と抵抗値Ｒ２が異なるため、電流ＩＦ１と電流ＩＦ２は異なり、結果としてＬＥＤ素子３１とＬＥＤ素子３２とは見栄えにばらつきを生じることになる。
【００１５】
表１は、ＬＥＤ素子３１，３２の順方向電圧ＶＦの代表値であるＴＹＰ値を２．１０Ｖ、トランジスタ１１，１２のコレクタエミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）の代表値であるＴＹＰ値を０．７０Ｖ、ＬＥＤ素子３１，３２の順方向電圧ＶＦ及びトランジスタ１１，１２のコレクタエミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）のばらつきを各々±３０％とし、ＬＥＤ素子３１，３２の電流のＴＹＰ値を１０．０ｍＡとした具体的な一例を示すものである。なお、表１ではＶＨ＝５．０Ｖとしている。
【００１６】
【表１】
2016132475.tif 000003
【００１７】
ＬＥＤ素子３１，３２の順方向電圧ＶＦのばらつきが±３０％であるため、順方向電圧ＶＦの最小値であるＭＩＮ値は１．４７Ｖであり、最大値であるＭＡＸ値は２．７３Ｖである。トランジスタ１１，１２のコレクタエミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）のばらつきが±３０％であるため、トランジスタ１１，１２のコレクタエミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）のＭＩＮ値は０．４９Ｖであり、ＭＡＸ値は０．９１Ｖである。ＬＥＤ素子の順方向電圧ＶＦとＬＥＤ駆動素子電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）の和であるＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ）のＴＹＰ値は２．８０Ｖであり、ＭＩＮ値は１．９６Ｖであり、ＭＡＸ値は３．６４Ｖである。
【００１８】
また、抵抗素子２１，２２の印加電圧Ｖｒは、電圧ＶＨとＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ）との差分で表されるため、そのＴＹＰ値は２．２０Ｖであり、ＭＩＮ値は１．３６Ｖであり、ＭＡＸ値は３．０４Ｖである。抵抗素子２１，２２の印加電圧ＶｒのＭＡＸ値及びＭＩＮ値と、ＴＹＰ値とから、電流制限抵抗印加電圧のばらつきは±３８％と算出される。
【００１９】
ここで、抵抗素子２１，２２として抵抗値ＲＦのＴＹＰ値が２２０Ωであり、そのばらつきが±５％の抵抗を採用すると、抵抗値ＲＦのＭＩＮ値は２０９Ωであり、ＭＡＸ値は２３１Ωである。そして、抵抗素子２１，２２の印加電圧ＶｒのＭＩＮ値１．３６Ｖ及びＭＡＸ値３．０４Ｖと、抵抗素子２１，２２の抵抗値ＲＦのＭＩＮ値２０９Ω及びＭＡＸ値２３１Ωを用いると、抵抗素子２１，２２に流れる電流のＭＩＮ値は５．９ｍＡであり、ＭＡＸ値は１４．５ｍＡである。抵抗素子２１とＬＥＤ素子３１は直列接続され、抵抗素子２２とＬＥＤ素子３２は直列接続されているので、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのＭＩＮ値は５．９ｍＡであり、ＭＡＸ値は１４．５ｍＡである。そして、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのＭＩＮ値とＴＹＰ値との差分は−４．１ｍＡであり、ＭＡＸ値とＴＹＰ値との差分は４．５ｍＡである。ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきは、最小で−４１．１％と算出され、最大で４５．５％と算出される。従って、表１の条件下においてばらつきが±５％の抵抗を抵抗素子２１，２２に採用すると、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきは±４０％以上であり、このようなばらつきに起因してＬＥＤ素子の見栄えである色合い及び明るさに大きなばらつきを生じることになる。
【００２０】
ここで、抵抗素子２１，２２として抵抗値ＲＦのＴＹＰ値が２２０Ωであり、そのばらつきが±１％の抵抗を採用すると、抵抗値ＲＦのＭＩＮ値は２１８Ωであり、ＭＡＸ値は２２２Ωである。そして、抵抗素子２１，２２の印加電圧ＶｒのＭＩＮ値１．３６Ｖ及びＭＡＸ値３．０４Ｖと、抵抗素子２１，２２の抵抗値ＲＦのＭＩＮ値２１８Ω及びＭＡＸ値２２２Ωを用いると、抵抗素子２１，２２に流れる電流のＭＩＮ値は６．１ｍＡであり、ＭＡＸ値は１４．０ｍＡである。抵抗素子２１とＬＥＤ素子３１は直列接続され、抵抗素子２２とＬＥＤ素子３２は直列接続されているので、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのＭＩＮ値は６．１ｍＡであり、ＭＡＸ値は１４．０ｍＡである。そして、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのＭＩＮ値とＴＹＰ値との差分は−３．９ｍＡであり、ＭＡＸ値とＴＹＰ値との差分は４．０ｍＡである。ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきは、最小で−３８．８％と算出され、最大で３９．６％と算出される。従って、表１の条件下においてばらつきが±１％の抵抗を抵抗素子２１，２２に採用すると、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきは±３９％であり、ばらつきが±５％の抵抗を採用した場合よりも電流ＩＦのばらつきは抑えられているものの、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきは依然として高く、ＬＥＤ素子の見栄えである色合い及び明るさに大きなばらつきを生じることになる。
【００２１】
なお、一般に、抵抗素子については、ばらつきが±１％である±１％品及びばらつきが±５％である±５％品といったばらつきの小さい高精度な部品を安価に入手することが可能であるものの、抵抗素子２１，２２のばらつきを抑えてもＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきを抑える効果は小さい。また、ＬＥＤ素子の順方向電圧ＶＦ及びＬＥＤ駆動素子電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）のばらつきはＴＹＰ値と上限値のみ規定されて下限値が規定されていないことが多く、下限値が上限値と同じ割合でばらつくとすると、これらのばらつきは抵抗素子のばらつきよりも大きい。
【００２２】
ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦは、抵抗素子２１，２２の印加電圧Ｖｒを抵抗素子２１，２２の抵抗値ＲＦで割った値であり、抵抗素子のばらつきは相対的に小さいので、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきは、抵抗素子２１，２２の印加電圧Ｖｒのばらつきを抑制することによって抑制される。抵抗素子２１，２２の印加電圧Ｖｒは電圧ＶＨとＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ）との差分であるため、電圧ＶＨをＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ）に対して相対的に高電圧とすると、抵抗素子２１，２２の印加電圧Ｖｒのばらつきを抑制することができる。
【００２３】
ここで、表１の具体例に対して電圧ＶＨを１２．８Ｖとした具体例を表２に示す。
【００２４】
【表２】
2016132475.tif 000004
【００２５】
ＬＥＤ素子３１，３２の順方向電圧ＶＦのＴＹＰ値、ＭＩＮ値及びＭＡＸ値は表１と同じであり、トランジスタ１１，１２のコレクタエミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）のＴＹＰ値、ＭＩＮ値及びＭＡＸ値は表１と同じであり、ＬＥＤ素子の順方向電圧ＶＦとＬＥＤ駆動素子電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）の和であるＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ）のＴＹＰ値、ＭＩＮ値及びＭＡＸ値は表１と同じである。
【００２６】
また、抵抗素子２１，２２の印加電圧Ｖｒは、電圧ＶＨとＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ）との差分で表されるため、そのＴＹＰ値は１０．００Ｖであり、ＭＩＮ値は９．１６Ｖであり、ＭＡＸ値は１０．８４Ｖである。抵抗素子２１，２２の印加電圧ＶｒのＭＡＸ値及びＭＩＮ値と、ＴＹＰ値とから、抵抗素子２１，２２の印加電圧Ｖｒのばらつきは±８％と算出される。
【００２７】
ここで、抵抗素子２１，２２として抵抗値ＲＦのＴＹＰ値が１０００Ωであり、そのばらつきが±５％の抵抗を採用すると、抵抗素子２１，２２の抵抗値ＲＦのＭＩＮ値は９５０Ωであり、ＭＡＸ値は１０５０Ωである。そして、抵抗素子２１，２２の印加電圧ＶｒのＭＩＮ値９．１６Ｖ及びＭＡＸ値１０．８４Ｖと、抵抗素子２１，２２の抵抗値ＲＦのＭＩＮ値９５０Ω及びＭＡＸ値１０５０Ωを用いると、抵抗素子２１，２２に流れる電流のＭＩＮ値は８．７ｍＡであり、ＭＡＸ値は１１．４ｍＡである。抵抗素子２１とＬＥＤ素子３１は直列接続され、抵抗素子２２とＬＥＤ素子３２は直列接続されているので、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのＭＩＮ値は８．７ｍＡであり、ＭＡＸ値は１１．４ｍＡである。そして、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのＭＩＮ値とＴＹＰ値との差分は−１．３ｍＡであり、ＭＡＸ値とＴＹＰ値との差分は１．４ｍＡである。ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきは、最小で−１２．８％と算出され、最大で１４．１％と算出される。従って、表２の条件下においてばらつきが±５％の抵抗を採用した場合であっても、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきは±１５％以下に抑えられる。そのため、ＬＥＤ素子の見栄えである色合い及び明るさのばらつきを抑えることができる。
【００２８】
ここで、抵抗素子２１，２２として抵抗値ＲＦのＴＹＰ値が１０００Ωであり、そのばらつきが±１％の抵抗を採用すると、抵抗素子２１，２２の抵抗値ＲＦのＭＩＮ値は９９０Ωであり、ＭＡＸ値は１０１０Ωである。そして、抵抗素子２１，２２の印加電圧ＶｒのＭＩＮ値１．３６Ｖ及びＭＡＸ値３．０４Ｖと、抵抗素子２１，２２の抵抗値ＲＦのＭＩＮ値９９０Ω及びＭＡＸ値１０１０Ωを用いると、抵抗素子２１，２２に流れる電流のＭＩＮ値は９．１ｍＡであり、ＭＡＸ値は１０．９ｍＡである。抵抗素子２１とＬＥＤ素子３１は直列接続され、抵抗素子２２とＬＥＤ素子３２は直列接続されているので、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのＭＩＮ値は９．１ｍＡであり、ＭＡＸ値は１０．９ｍＡである。そして、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのＭＩＮ値とＴＹＰ値との差分は−０．９ｍＡであり、ＭＡＸ値とＴＹＰ値との差分は０．９ｍＡである。ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきは、最小で−９．３％と算出され、最大で９．５％と算出される。従って、表２の条件下においてばらつきが±１％の抵抗を採用すると、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきは約±１０％以下に抑えられる。そのため、ＬＥＤ素子の見栄えである色合い及び明るさのばらつきをさらに抑えることができる。
【００２９】
表１と表２とを比較すると、抵抗素子２１，２２にばらつきが±５％の抵抗を採用した場合には、電圧ＶＨを５．０Ｖから１２．８Ｖにすることで、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきが±４０％以上から±１５％以下にまで抑制されている。抵抗素子２１，２２にばらつきが±１％の抵抗を採用した場合には、電圧ＶＨを５．０Ｖから１２．８ＶにすることでＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきは±３９％から±１０％以下にまで抑制されている。このように、ＬＥＤ素子３１，３２の順方向電圧ＶＦ及びトランジスタ１１，１２のコレクタエミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）が±３０％であっても電源電圧を５．０Ｖから１２．８Ｖとすることで、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきを±１０％以下にまで抑えることも可能である。
【００３０】
ここで、電圧ＶＨをＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ）のＴＹＰ値で割った値をＮとする。すなわち、Ｎ＝ＶＨ／（ＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ））とすると、抵抗素子２１，２２の印加電圧ＶｒのＴＹＰ値は、（Ｎ−１）と（ＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ））との積で表される。また、ＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ）のばらつきが±Ａ％であるときの抵抗素子２１，２２の印加電圧ＶｒのＭＩＮ値は（Ｎ−（１＋Ａ／１００））／（Ｎ−１）と表され、ＭＡＸ値は（Ｎ−（１−Ａ／１００））／（Ｎ−１）と表される。この抵抗素子２１，２２の印加電圧ＶｒのＭＡＸ値のばらつきと、抵抗素子２１，２２のばらつきが±１％のときのＬＥＤ素子３１，３２の電流ＩＦのばらつきと、抵抗素子２１，２２のばらつきが±５％のときのＬＥＤ素子３１，３２の電流ＩＦのばらつきと、を算出した結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
2016132475.tif 000005
【００３２】
図４は、上記の表３に基づいた、Ｎ値に対する抵抗素子２１，２２の印加電圧Ｖｒのばらつきを示すグラフである。図５は、上記の表３に基づいた、抵抗素子２１，２２のばらつきが±１％のときのＮ値に対するＬＥＤ素子３１，３２の電流ＩＦのばらつきを示すグラフである。図６は、上記の表３に基づいた、抵抗素子２１，２２のばらつきが±５％のときのＮ値に対するＬＥＤ素子３１，３２の電流ＩＦのばらつきを示すグラフである。
【００３３】
図４，５，６によると、ＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ）のばらつきが±４０％であっても、Ｎ＝４、すなわち、電圧ＶＨをＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ）の４倍以上とすると、抵抗素子２１，２２の印加電圧Ｖｒのばらつきを１５％以下に抑えることができ、更には抵抗素子２１，２２にばらつきが±１％の抵抗を用いると、ＬＥＤ素子３１，３２の電流ＩＦのばらつきも１５％以下に抑えることができる。
【００３４】
このように、電圧ＶＨをＬＥＤ駆動素子であるトランジスタのコレクタエミッタ間飽和電圧よりも４倍以上高くし、且つばらつきが±１％の電流制限抵抗を用いると、ＬＥＤ電流を１５％以下に抑えることができ、ＬＥＤ素子の見栄えである色合い及び明るさのばらつきを適切に抑制することができる。
【００３５】
実施の形態２．
本実施の形態２では、ＬＥＤ駆動素子であるトランジスタにＶｃｅ（ｓａｔ）のＴＹＰ値が大きなダーリントントランジスタでなく、小さなシングルトランジスタを用いることで、（ＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ））のＴＹＰ値に対して電圧ＶＨを相対的に高くすることでＬＥＤ素子に流れる電流のばらつきを抑制する形態について説明する。
【００３６】
表２には、Ｖｃｅ（ｓａｔ）のＴＹＰ値が大きなダーリントントランジスタを用いた具体例を示しているが、表４は、表２の具体例に対して、トランジスタ１１，１２にＶｃｅ（ｓａｔ）のＴＹＰ値が０．１０Ｖのシングルトランジスタを用いた場合を示す。
【００３７】
【表４】
2016132475.tif 000006
【００３８】
ＬＥＤ素子３１，３２の順方向電圧ＶＦのＴＹＰ値、ＭＩＮ値及びＭＡＸ値は表１，２と同じであり、トランジスタ１１，１２のコレクタエミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）のＴＹＰ値を０．１０Ｖとし、ばらつきを±３０％とすると、ＭＩＮ値は０．０７Ｖであり、ＭＡＸ値は０．１３Ｖである。ＬＥＤ素子３１，３２の順方向電圧ＶＦとトランジスタ１１，１２のコレクタエミッタ間飽和電圧Ｖｃｅ（ｓａｔ）との和であるＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ）のＴＹＰ値は２．２０Ｖであり、ＭＩＮ値は１．５４Ｖであり、ＭＡＸ値は２．８６Ｖである。
【００３９】
また、抵抗素子２１，２２の印加電圧Ｖｒは、電圧ＶＨとＶＦ＋Ｖｃｅ（ｓａｔ）との差分で表されるため、そのＴＹＰ値は１０．６０Ｖであり、ＭＩＮ値は９．９４Ｖであり、ＭＡＸ値は１１．２６Ｖである。抵抗素子２１，２２の印加電圧ＶｒのＭＡＸ値及びＭＩＮ値と、ＴＹＰ値とから、抵抗素子２１，２２の印加電圧Ｖｒのばらつきは±６％と算出される。
【００４０】
ここで、抵抗素子２１，２２として抵抗値ＲＦのＴＹＰ値が１０６０Ωであり、そのばらつきが±５％の抵抗を採用すると、抵抗素子２１，２２の抵抗値ＲＦのＭＩＮ値は１００７Ωであり、ＭＡＸ値は１１１３Ωである。そして、抵抗素子２１，２２の印加電圧ＶｒのＭＩＮ値９．９４Ｖ及びＭＡＸ値１１．２６Ｖと、抵抗素子２１，２２の抵抗値ＲＦのＭＩＮ値１００７Ω及びＭＡＸ値１１１３Ωを用いると、抵抗素子２１，２２に流れる電流のＭＩＮ値は８．９ｍＡであり、ＭＡＸ値は１１．２ｍＡである。抵抗素子２１とＬＥＤ素子３１は直列接続され、抵抗素子２２とＬＥＤ素子３２は直列接続されているので、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのＭＩＮ値は８．９ｍＡであり、ＭＡＸ値は１１．２ｍＡである。そして、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのＭＩＮ値とＴＹＰ値との差分は−１．１ｍＡであり、ＭＡＸ値とＴＹＰ値との差分は１．２ｍＡである。ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきは、最小で−１０．７％と算出され、最大で１１．８％と算出される。
【００４１】
なお、抵抗素子２１，２２として抵抗値ＲＦのＴＹＰ値が１０６０Ωであり、そのばらつきが±１％の抵抗を採用すると、抵抗素子２１，２２の抵抗値ＲＦのＭＩＮ値は１０４９Ωであり、ＭＡＸ値は１０７１Ωである。そして、抵抗素子２１，２２の印加電圧ＶｒのＭＩＮ値９．９４Ｖ及びＭＡＸ値１１．２６Ｖと、抵抗素子２１，２２の抵抗値ＲＦのＭＩＮ値１０４９Ω及びＭＡＸ値１０７１Ωを用いると、抵抗素子２１，２２に流れる電流のＭＩＮ値は９．３ｍＡであり、ＭＡＸ値は１０．７ｍＡである。抵抗素子２１とＬＥＤ素子３１は直列接続され、抵抗素子２２とＬＥＤ素子３２は直列接続されているので、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのＭＩＮ値は９．３ｍＡであり、ＭＡＸ値は１０．７ｍＡである。そして、ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのＭＩＮ値とＴＹＰ値との差分は−０．７ｍＡであり、ＭＡＸ値とＴＹＰ値との差分は０．７ｍＡである。ＬＥＤ素子３１，３２に流れる電流ＩＦのばらつきは、最小で−７．２％と算出され、最大で７．３％と算出される。
【００４２】
以上本実施の形態２にて説明したように、Ｖｃｅ（ｓａｔ）の小さなシングルトランジスタを用いることで、ばらつきが±５％の抵抗を採用した場合であっても、ＬＥＤ素子に流れる電流のばらつきを±１０％以下にまで抑制することができ、ばらつきが±１％の抵抗を採用した場合には、ＬＥＤ素子に流れる電流のばらつきを±８％以下にまで抑制することができる。このように、ＬＥＤ素子に流れる電流のばらつきを±８％以下にまで抑えることも可能である。そのため、本実施の形態２においてはＬＥＤ素子の見栄えである色合い及び明るさのばらつきを実施の形態１よりもさらに抑えることができる。なお、本実施の形態２においては、Ｖｃｅ（ｓａｔ）の小さなシングルトランジスタとしてオン時のコレクタエミッタ間飽和電圧が０．１Ｖ以下である場合を例示したが、オン時のコレクタエミッタ間飽和電圧は０．３Ｖ以下とすればよい。
【００４３】
なお、以上説明した実施の形態１，２において、ただし、トランジスタ１１、抵抗素子２１及びＬＥＤ素子３１の接続順は図１に示す形態に限定されるものではなく、トランジスタ１２、抵抗素子２２及びＬＥＤ素子３２の接続順は図１に示す形態に限定されるものではなく、接続順を変更してもよい。すなわち、発光回路の電源電圧線にトランジスタ１１を接続し、トランジスタ１１にＬＥＤ素子３１を接続し、ＬＥＤ素子３１に抵抗素子２１を接続し、抵抗素子２１を接地した形態であってもよいし、発光回路の電源電圧線に抵抗素子２１を接続し、抵抗素子２１にＬＥＤ素子３１を接続し、ＬＥＤ素子３１にトランジスタ１１を接続し、トランジスタ１１を接地した形態であってもよいし、発光回路の電源電圧線に抵抗素子２１を接続し、抵抗素子２１にトランジスタ１１を接続し、トランジスタ１１にＬＥＤ素子３１を接続し、ＬＥＤ素子３１を接地した形態であってもよいし、発光回路の電源電圧線にＬＥＤ素子３１を接続し、ＬＥＤ素子３１にトランジスタ１１を接続し、トランジスタ１１に抵抗素子２１を接続し、抵抗素子２１を接地した形態であってもよいし、発光回路の電源電圧線にＬＥＤ素子３１を接続し、ＬＥＤ素子３１に抵抗素子２１を接続し、抵抗素子２１にトランジスタ１１を接続し、トランジスタ１１を接地した形態であってもよい。
【００４４】
なお、以上説明した実施の形態１，２において、トランジスタ１１，１２には抵抗を内蔵したデジタルトランジスタを用いたが、バイポーラトランジスタに外付け抵抗を付した構成であってもよい。
【００４５】
なお、以上説明した実施の形態１，２において、トランジスタ１１，１２にはＮＰＮ型のトランジスタを例示しているが、本発明はこれに限定されず、ＰＮＰ型を用いてもよい。また、トランジスタ１１，１２はバイポーラ型に限定されず、一例としてＭＯＳ型トランジスタであってもよい。
【００４６】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  マイコン、１１，１２  トランジスタ、２１，２２  抵抗素子、３１，３２  ＬＥＤ素子。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年1月20日(2017.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ駆動素子と、抵抗素子と、ＬＥＤ素子とが直列接続された発光回路が複数配置された発光装置であって、
複数の前記発光回路の前記ＬＥＤ駆動素子、前記抵抗素子及び前記ＬＥＤ素子の各々は同一仕様であり、
前記発光回路の一端が前記発光回路の電源電圧線に接続され、他端が接地され、
前記発光回路の電源電圧は、前記ＬＥＤ素子の順方向電圧と前記ＬＥＤ駆動素子のオン時のコレクタエミッタ間飽和電圧との和のばらつき、及び前記抵抗素子の抵抗値におけるばらつきに基づいて算出した前記ＬＥＤ素子の電流のばらつきが設定値以下になるように設定されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記発光回路の電源電圧に対する前記ＬＥＤ素子の順方向電圧と前記ＬＥＤ駆動素子のオン時のコレクタエミッタ間飽和電圧との和の比が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤ駆動素子がシングルトランジスタであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤ駆動素子のオン時のコレクタエミッタ間飽和電圧が０．３Ｖ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤ駆動素子がＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記抵抗素子の抵抗値におけるばらつきが±５％である場合には、前記設定値は±１５％であり、
前記抵抗素子の抵抗値におけるばらつきが±１％である場合には、前記設定値は±１０％であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
ＬＥＤ駆動素子と、抵抗素子と、ＬＥＤ素子とが直列接続された発光回路が複数配置され、前記発光回路の一端が前記発光回路の電源電圧線に接続され、他端が設置された発光装置のパラメータ設定方法であって、
複数の前記発光回路の前記ＬＥＤ駆動素子、前記抵抗素子及び前記ＬＥＤ素子の各々は同一仕様であり、
前記ＬＥＤ素子の順方向電圧と前記ＬＥＤ駆動素子のオン時のコレクタエミッタ間飽和電圧との和のばらつき、及び前記抵抗素子の抵抗値におけるばらつきに基づいて、前記ＬＥＤ素子の電流のばらつきを算出し、
前記ＬＥＤ素子の電流のばらつきが設定値以下になるように、前記発光回路の電源電圧に対する前記ＬＥＤ素子の順方向電圧と前記ＬＥＤ駆動素子のオン時のコレクタエミッタ間飽和電圧との和の比を設定することを特徴とする発光装置のパラメータ設定方法。
【請求項８】
前記抵抗素子の抵抗値におけるばらつきが±５％である場合には、前記設定値は±１５％であり、
前記抵抗素子の抵抗値におけるばらつきが±１％である場合には、前記設定値は±１０％であることを特徴とする請求項７に記載の発光装置のパラメータ設定方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る発光装置は、ＬＥＤ駆動素子と、抵抗素子と、ＬＥＤ素子とが直列接続された発光回路が複数配置された発光装置であって、複数の前記発光回路の前記ＬＥＤ駆動素子、前記抵抗素子及び前記ＬＥＤ素子の各々は同一仕様であり、前記発光回路の一端が前記発光回路の電源電圧線に接続され、他端が接地され、前記発光回路の電源電圧は、前記ＬＥＤ素子の順方向電圧と前記ＬＥＤ駆動素子のオン時のコレクタエミッタ間飽和電圧との和のばらつき、及び前記抵抗素子の抵抗値におけるばらつきに基づいて算出した前記ＬＥＤ素子の電流のばらつきが設定値以下になるように設定されていることを特徴とする。
【国際調査報告】
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