(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオードを直列に接続した直列回路を複数個、並列に接続して構成される発光部と、
前記複数の発光ダイオードを駆動するための駆動電流を発生させる直流電源と、
複数のトランジスタを含み、前記直列回路毎に前記トランジスタを直列に接続し、かつ、前記複数のトランジスタの制御端子を共通に接続したＬＥＤ駆動部と、
前記複数のトランジスタの制御端子に入力する制御電流の電流量を変化させることで、前記複数の発光ダイオードに流れる前記駆動電流の電流量を変化させ、前記複数の発光ダイオードの輝度を調整する調光機能部と、
を備えており、
前記調光機能部は、直列に接続された抵抗器と光電素子とを含んで構成され、
前記直列に接続された前記抵抗器と前記光電素子とは、前記直流電源に並列に接続され、
前記抵抗器と前記光電素子との接続点は、前記複数のトランジスタの制御端子に接続され、
前記光電素子は、前記複数のトランジスタの各々が前記直列回路よりも前記直流電源の低電位側に配置されるときには、前記抵抗器よりも前記直流電源の低電位側に配置され、前記複数のトランジスタの各々が前記直列回路よりも前記直流電源の高電位側に配置されるときには、前記抵抗器よりも前記直流電源の高電位側に配置されている、
ＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
前記光電素子は、入射される光の強度に応じて、抵抗値が変化するフォトレジスタであり、
前記フォトレジスタに入力される光の強度に応じて、前記制御電流の電流量が変化する、
請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３】
前記フォトレジスタに入射される光の強度が弱いとき、当該フォトレジスタの抵抗値が高くなり、前記フォトレジスタの端子間電圧が増加することで、前記制御電流の電流値が大きくなる、
請求項２に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４】
前記光電素子は、入射される光の強度に応じて、流れる電流が変化するフォトダイオードであり、
前記フォトダイオードに入力される光の強度に応じて、前記制御電流の電流量が変化する、
請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５】
前記フォトダイオードに入射される光の強度が弱いとき、当該フォトダイオードに流れる電流が小さくなり、前記制御電流の電流値が大きくなる、
請求項４に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６】
前記光電素子は、ベースの接合部に入射される光の強度に応じて、コレクタ電流が変化するフォトトランジスタであり、
前記フォトトランジスタに入力される光の強度に応じて、前記制御電流の電流量が変化する、
請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７】
前記ベースの接合部に入射される光の強度が弱いとき、前記コレクタ電流が小さくなり、前記制御電流の電流値が大きくなる、
請求項６に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８】
前記トランジスタとして、バイポーラトランジスタを用いており、
前記制御端子はベース端子、前記制御電流はベース電流である、
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項９】
前記トランジスタのエミッタ端子には、エミッタ抵抗が設けられている、
請求項８に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１０】
前記ＬＥＤ駆動部の前記トランジスタは、前記直列回路に対して、前記直流電源の低電位側に配置されるときは、ＮＰＮ型により構成され、前記直列回路に対して、前記直流電源の高電位側に配置されるときは、ＰＮＰ型により構成される、
請求項８または請求項９のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１１】
前記複数のトランジスタの直流電流増幅率は略同一である、
請求項８ないし請求項１０のいずれか一項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１２】
前記トランジスタとして、電界効果トランジスタを用いており、
前記制御端子はゲート端子であり、
前記トランジスタは、前記制御電流の代わりに、前記ゲート端子に印加される電圧が変化することで、前記複数の発光ダイオードに流れる前記駆動電流の電流量を変化させる、
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１３】
前記発光部において、各前記直列回路を構成する前記発光ダイオードは同数である、
請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１４】
各々が、前記発光ダイオードと、当該発光ダイオードを収納するケースと、透明部材で構成され、前記発光ダイオードを前記ケースに封止する透光樹脂と、を具備した複数のＬＥＤパッケージが、基板上に配置されており、
前記複数のＬＥＤパッケージの各々は、当該ＬＥＤパッケージを前記基板上に面実装するための実装端子をさらに具備している、
請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１５】
前記ＬＥＤパッケージのうち、前記トランジスタに接続される発光ダイオードを用いた前記ＬＥＤパッケージにおいて、前記ケース内に、当該発光ダイオードに接続されるトランジスタがさらに収納されており、
前記複数のＬＥＤパッケージは、前記ケース内に、前記トランジスタと前記発光ダイオードとが収納されたものと、前記ケース内に、前記トランジスタが収納されず、前記発光ダイオードが収納されたものとを含む、
請求項１４に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１６】
前記ＬＥＤパッケージの前記ケースは、全て略同一の大きさである、
請求項１５に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１７】
請求項１４ないし請求項１６のいずれか一項に記載のＬＥＤ発光装置を複数備え、
複数の前記ＬＥＤ発光装置の前記発光部は、１つの基板上に配置される、
ＬＥＤ発光システム。
【請求項１８】
複数の前記ＬＥＤパッケージは、平面視において、前記基板上にマトリクス状に配置される、
請求項１７に記載のＬＥＤ発光システム。
【請求項１９】
前記基板上に、前記複数のＬＥＤ発光装置の前記直流電源を接続するための入出力端子が、さらに配置される、
請求項１７または請求項１８のいずれかに記載のＬＥＤ発光システム。
【請求項２０】
前記基板上に、前記複数のＬＥＤ発光装置の前記調光機能部を接続するための入出力端子が、さらに配置される、
請求項１９に記載のＬＥＤ発光システム。
【請求項２１】
前記基板上に、前記複数のＬＥＤ発光装置の前記調光機能部が、さらに配置される、
請求項１９に記載のＬＥＤ発光システム。
【請求項２２】
前記基板上に配置された複数の前記調光機能部は、前記基板上の一部分に集約して配置される、
請求項２１に記載のＬＥＤ発光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードに流れる電流量を制御することで、当該発光ダイオードを調光可能なＬＥＤ発光装置およびＬＥＤ発光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、消費電力や寿命などの観点から、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）素子を用いた発光装置が普及している。例えば、ＬＥＤを用いた発光装置（以下、「ＬＥＤ発光装置」という。）として、一般照明器具、液晶ディスプレイ用バックライト、各種車両のランプ類、画像処理・検査用の光源などが挙げられる。
【０００３】
一般的にＬＥＤ素子は点発光であるため、上記する光源として利用する場合、複数のＬＥＤ素子を用いて、発光面積を広くしている。例えば、特許文献１に、複数のＬＥＤを直列接続したＬＥＤ直列回路を複数個並列接続した照明装置が開示されている。この特許文献１では、ＬＥＤ直列回路毎に定電流ドライバを接続し、ＬＥＤ素子に定電流が流れるようにすることで、ＬＥＤ素子の輝度のばらつきを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１９５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＬＥＤ素子は、ＬＥＤ素子に流れる電流量によりその発光輝度が変化する特性を有している。したがって、ＬＥＤ素子に流れる電流量を変化させることで、ＬＥＤ素子を調光することが可能である。上記特許文献１においても、複数のＬＥＤ素子に電流を供給する定電流電源の出力電流を変化させることで、ＬＥＤ素子に流れる電流量を変化させることが可能である。しかし、定電流電源の出力電流を調整するため、大容量の可変電源が必要であった。また、上記特許文献１では、複数のＬＥＤ素子の輝度のばらつきを抑制するため、ＬＥＤ直列回路毎に定電流ドライバを設けているため、回路構成が複雑になっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、その目的は、簡易な回路構成で、ＬＥＤ素子の調光が可能であり、かつ、複数のＬＥＤ素子の輝度のばらつきを抑制することが可能なＬＥＤ発光装置およびＬＥＤ発光システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面によって提供されるＬＥＤ発光装置は、複数の発光ダイオードを直列に接続した直列回路を複数個、並列に接続して構成される発光部と、前記複数の発光ダイオードを駆動するための駆動電流を発生させる直流電源と、複数のトランジスタを含み、前記直列回路毎に前記トランジスタを直列に接続し、かつ、前記複数のトランジスタの制御端子を共通に接続したＬＥＤ駆動部と、前記複数のトランジスタの制御端子に入力する制御電流の電流量を変化させることで、前記複数の発光ダイオードに流れる前記駆動電流の電流量を変化させ、前記複数の発光ダイオードの輝度を調整する調光機能部とを備える。
【０００８】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記調光機能部は、出力電圧を可変に設計された可変定電圧源を含んで構成され、前記可変定電圧源の一方の出力端子が、前記複数のトランジスタの前記制御端子に接続され、前記可変定電圧源の出力電圧を変化させることで、前記制御電流の電流量を変化させる。
【０００９】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい他の実施の形態において、前記調光機能部は、出力電流を可変に設計された可変定電流源および前記トランジスタと略同一の特性の制御トランジスタを含んで構成され、前記制御トランジスタの第１端子と前記制御トランジスタの制御端子が短絡接続され、短絡接続された前記第１端子と前記制御端子との接続点に前記可変定電流源の一方の出力端子が接続され、また、前記制御トランジスタの制御端子が前記複数のトランジスタの制御端子と共通に接続されており、前記可変定電流源の出力電流を変化させることで、前記制御電流の電流量を変化させる。
【００１０】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記可変定電流源の前記一方の出力端子が接続された点と、前記制御トランジスタの第１端子との間に、制御端子とは別の端子との間に、ダイオードを備える。
【００１１】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記制御トランジスタと前記複数のトランジスタによりカレントミラー回路を形成する。
【００１２】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい他の実施の形態において、前記調光機能部は、直列に接続された抵抗器と光電素子とを含んで構成され、前記直列に接続された前記抵抗器と前記光電素子とは、前記直流電源に並列に接続され、前記抵抗器と前記光電素子との接続点は、前記複数のトランジスタの制御端子に接続される。
【００１３】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記光電素子は、入射される光の強度に応じて、抵抗値が変化するフォトレジスタであり、前記フォトレジスタに入力される光の強度に応じて、前記制御電流の電流量が変化する。
【００１４】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記フォトレジスタに入射される光の強度が弱いとき、当該フォトレジスタの抵抗値が高くなり、前記フォトレジスタの端子間電圧が増加することで、前記制御電流の電流値が大きくなる。
【００１５】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい他の実施の形態において、前記光電素子は、入射される光の強度に応じて、流れる電流が変化するフォトダイオードであり、前記フォトダイオードに入力される光の強度に応じて、前記制御電流の電流量が変化する。
【００１６】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記フォトダイオードに入射される光の強度が弱いとき、当該フォトダイオードに流れる電流が小さくなり、前記制御電流の電流値が大きくなる。
【００１７】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい他の実施の形態において、前記光電素子は、ベースの接合部に入射される光の強度に応じて、コレクタ電流が変化するフォトトランジスタであり、前記フォトトランジスタに入力される光の強度に応じて、前記制御電流の電流量が変化する。
【００１８】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記ベースの接合部に入射される光の強度が弱いとき、前記コレクタ電流が小さくなり、前記制御電流の電流値が大きくなる。
【００１９】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記トランジスタとして、バイポーラトランジスタを用いており、前記制御端子はベース端子、前記制御電流はベース電流である。
【００２０】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記トランジスタのエミッタ端子には、エミッタ抵抗が設けられている。
【００２１】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記ＬＥＤ駆動部の前記トランジスタは、前記直列回路に対して、前記直流電源の低電位側に配置されるときは、ＮＰＮ型により構成され、前記直列回路に対して、前記直流電源の高電位側に配置されるときは、ＰＮＰ型により構成される。
【００２２】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記複数のトランジスタの直流電流増幅率は略同一である。
【００２３】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記トランジスタとして、電界効果トランジスタを用いており、前記制御端子はゲート端子であり、前記トランジスタは、前記制御電流の代わりに、前記ゲート電圧を変化させることで、前記複数の発光ダイオードに流れる前記駆動電流の電流量を変化させる。
【００２４】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記発光部において、各前記直列回路を構成する前記発光ダイオードは同数である。
【００２５】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、各々が、前記発光ダイオードと、当該発光ダイオードを収納するケースと、透明部材で構成され、前記発光ダイオードを前記ケースに封止する透光樹脂と、前記基板上に面実装するための実装端子と、を具備した複数のＬＥＤパッケージが、基板上に配置されている。
【００２６】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記ＬＥＤパッケージのうち、前記トランジスタに接続される発光ダイオードを用いた前記ＬＥＤパッケージにおいて、前記ケース内に、当該発光ダイオードに接続されるトランジスタがさらに収納される。
【００２７】
前記ＬＥＤ発光装置の好ましい実施の形態において、前記ＬＥＤパッケージの前記ケースは、全て略同一の大きさである。
【００２８】
本発明の第２の側面によって提供されるＬＥＤ発光システムは、本発明の第１の側面によって提供されるＬＥＤ発光装置を複数備え、複数の前記ＬＥＤ発光装置の前記発光部は、１つの基板上に配置される。
【００２９】
前記ＬＥＤ発光システムの好ましい実施の形態において、複数の前記ＬＥＤパッケージは、平面視において、前記基板上にマトリクス状に配置される。
【００３０】
前記ＬＥＤ発光システムの好ましい実施の形態において、前記基板上に、前記複数のＬＥＤ発光装置の前記直流電源を接続するための入出力端子が、さらに配置される。
【００３１】
前記ＬＥＤ発光システムの好ましい実施の形態において、前記基板上に、前記複数のＬＥＤ発光装置の前記調光機能部を接続するための入出力端子が、さらに配置される。
【００３２】
前記ＬＥＤ発光システムの好ましい他の実施の形態において、前記基板上に、前記複数のＬＥＤ発光装置の前記調光機能部が、さらに配置される。
【００３３】
前記ＬＥＤ発光システムの好ましい実施の形態において、前記基板上に配置された複数の前記調光機能部は、前記基板上の一部分に集約して配置される。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、複数の発光ダイオードを直列に接続した直列回路毎にトランジスタを直列に接続し、複数のトランジスタの制御端子を共通に接続するようにした。これにより、複数のトランジスタの制御端子に流れる電流が同じになり、複数の発光ダイオードを均一に発光させることができる。さらに、調光機能部から出力される電流をトランジスタの制御端子に入力し、当該制御端子に流れる電流量を変化させるようにした。これにより、大容量の可変電源を用いることなく、複数の発光ダイオードの調光が可能となる。以上のことから、簡易な回路構成で、発光ダイオードの調光ができ、かつ、複数の発光ダイオードの輝度のばらつきを抑制することができる。
【００３５】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態に係るＬＥＤ発光装置の回路構成図である。
【図２】第１実施形態の変形例に係るＬＥＤ発光装置の回路構成図である。
【図３】第２実施形態に係るＬＥＤ発光装置の回路構成図である。
【図４】第２実施形態の変形例に係るＬＥＤ発光装置の回路構成図である。
【図５】第３実施形態に係るＬＥＤ発光装置の回路構成図である。
【図６】第３実施形態に係る調光機能部の他の構成例を示す図である。
【図７】第３実施形態の変形例に係るＬＥＤ発光装置の回路構成図である。
【図８】第４実施形態に係る光源モジュールの回路構成図である。
【図９】第４実施形態に係る光源モジュールの平面図である。
【図１０】ＬＥＤモジュールの構造を説明するための図である。
【図１１】第５実施形態に係る光源モジュールの回路構成図である。
【図１２】第５実施形態に係る光源モジュールの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００３８】
図１は、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ発光装置１の回路構成図である。図示するように、ＬＥＤ発光装置１は、直流電源１１と、発光部１２と、ＬＥＤ駆動部１３と、調光機能部１４とを含んで構成される。
【００３９】
直流電源１１は、発光部１２およびＬＥＤ駆動部１３に直流電流や直流電圧を供給するものである。直流電源１１は、例えば、商用電源から出力される商用交流電力を図示しない整流回路によって整流し、図示しない平滑回路によって平滑化することで、直流電力を発生させる。そして、直流電力を、図示しないＤＣ−ＤＣコンバータによって、所定のレベルにして、出力する。なお、直流電源１１の構成はこれに限定されるものではなく、直流電流や直流電圧を発生させるものであればよい。
【００４０】
発光部１２は、ｎ個（ｎは正の整数）のＬＥＤ素子Ｄを直列に接続されたＬＥＤ直列回路Ｕｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｍ；ｍは正の整数）を有しており、当該ＬＥＤ直列回路Ｕｉをｍ個、並列に接続して構成される。したがって、発光部１２は、ｎ×ｍ個のＬＥＤ素子Ｄを有している。各ＬＥＤ直列回路Ｕｉを構成する複数のＬＥＤ素子Ｄは、アノード端子が直流電源１１の高電位側に、カソード端子が直流電源１１の低電位側に接続されている。各ＬＥＤ素子Ｄのアノード端子からカソード端子に電流が流れることで、各ＬＥＤ素子Ｄが発光する。上記するようにＬＥＤ素子Ｄは、流れる電流に応じて輝度が変化する特性を有しており、電流量が多いとＬＥＤ素子Ｄの輝度は高く（明るく）、電流量が少ないとＬＥＤ素子Ｄの輝度は低くなる（暗くなる）。
【００４１】
ＬＥＤ駆動部１３は、発光部１２のＬＥＤ素子Ｄを駆動（発光）させるための駆動電流を制御するものである。ＬＥＤ駆動部１３は、ＬＥＤ直列回路Ｕｉ毎に直列に接続されたトランジスタＱｉとエミッタ抵抗Ｒｉとを含んで構成される。したがって、ＬＥＤ駆動部１３は、トランジスタＱｉとエミッタ抵抗Ｒｉとをそれぞれ、ＬＥＤ直列回路Ｕｉと同じ個数、すなわち、ｍ個有して、構成される。
【００４２】
トランジスタＱｉは、発光部１２の各ＬＥＤ直列回路Ｕｉを流れる駆動電流を制御するものである。本実施形態において、トランジスタＱｉは、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタで構成され、ＬＥＤ直列回路Ｕｉを構成する一番後段（低電位側）のＬＥＤ素子Ｄに直列に接続されている。
【００４３】
トランジスタＱｉのコレクタ端子は、各ＬＥＤ直列回路Ｕｉの一番後段のＬＥＤ素子Ｄのカソード端子に接続されている。したがって、トランジスタＱｉのコレクタ端子に流れる電流（コレクタ電流）ＩCがＬＥＤ直列回路Ｕｉに流れる。
【００４４】
トランジスタＱｉのエミッタ端子は、エミッタ抵抗Ｒｉを介して、直流電源１１の低電位側の出力端子に接続されている。よって、トランジスタＱｉは、エミッタ接地されている。複数のエミッタ抵抗Ｒｉは、同一の抵抗値のものを利用し、これらエミッタ抵抗Ｒｉにより、コレクタ電流ＩCの変動を抑え、安定させることができる。詳細には、エミッタ抵抗Ｒｉを設けることで、エミッタ抵抗Ｒｉに流れる電流によりその両端に電位差が生じる。例えば、温度上昇などにより、コレクタ電流ＩCが増加すると、エミッタ電流ＩEも増加する。エミッタ電流ＩEが増加することで、エミッタ抵抗Ｒｉに流れる電流が増加し、エミッタ抵抗Ｒｉの端子間電圧は増加する。これにより、エミッタ端子の電位が上昇するので、ベース−エミッタ間電圧ＶBEは減少する。ベース−エミッタ間電圧ＶBEが減少すれば、ベース電流ＩBも減少するので、コレクタ電流ＩCの増加を抑えることができる。したがって、エミッタ抵抗Ｒｉを設けることで、コレクタ電流ＩCの変動を抑え、安定させることができる。なお、エミッタ抵抗Ｒｉは必ずしも必要な構成ではないが、上記のようにコレクタ電流ＩCを安定させるために設けておくことが望ましい。
【００４５】
トランジスタＱｉのベース端子は、それぞれ共通に接続されており、後述する調光機能部１４の一方（高電位側）の出力端子に接続されている。また、トランジスタＱｉのエミッタ端子がエミッタ抵抗Ｒｉを介して、共通に接続されており、かつ、エミッタ抵抗Ｒｉの抵抗値は全て同じであるため、ｍ個のトランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEは等しくなる。これにより、ｍ個のトランジスタＱｉのベース端子に入力される電流（ベース電流）ＩBは全て同じ電流値となる。
【００４６】
トランジスタＱｉは全て、略同一の特性を有するものを利用する。特性として、例えば、ベース電流ＩBに対するコレクタ電流ＩCの比率（直流電流増幅率）ｈFE（＝ＩC／ＩB）がある。この直流電流増幅率ｈFEが高いと、トランジスタＱｉのベース端子に流れる電流が小さくても、コレクタ端子に大きな電流を流すことができる。したがって、使用するトランジスタＱｉの直流電流増幅率ｈFEは、高ければ高いほどよく、１００以上であることが望ましい。
【００４７】
調光機能部１４は、図１に示すように、可変定電圧源１４ａを含んで構成される。調光機能部１４は、出力電圧Ｖｂｂを変化させることで、発光部１２に流れる駆動電流を変化させ、複数のＬＥＤ素子Ｄの調光を行う。調光機能部１４は、高電位側の出力端子がトランジスタＱｉのベース端子に接続され、低電位側の出力端子が、エミッタ抵抗Ｒｉを介して、トランジスタＱｉのエミッタ端子に接続されている。したがって、調光機能部１４の出力電圧Ｖｂｂが、トランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEとエミッタ抵抗Ｒｉの端子間電圧との和となり、調光機能部１４は、トランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEを供給している。
【００４８】
調光機能部１４において、出力電圧Ｖｂｂを変化させると、トランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEが変化する。そして、ベース−エミッタ間電圧ＶBEが変化すると、トランジスタＱｉのコレクタ電流ＩCが変化する。トランジスタＱｉのコレクタ電流ＩCが、複数のＬＥＤ素子Ｄに流れる駆動電流であるため、当該駆動電流が変化し、ＬＥＤ素子Ｄの輝度が変化する。したがって、調光機能部１４の出力電圧Ｖｂｂを変化させることで、ＬＥＤ素子Ｄを調光することができる。
【００４９】
上記のように構成された第１実施形態に係るＬＥＤ発光装置１の作用について説明する。
【００５０】
ＬＥＤ駆動部１３において、トランジスタＱｉのベース端子およびエミッタ端子は、上記するように、共通に接続されている。したがって、各トランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEは等しくなる。本実施形態において、トランジスタＱｉは略同一の特性を用いているため、各ベース−エミッタ間電圧ＶBEが等しいことで、トランジスタＱｉのベース端子に入力されるベース電流ＩBは等しくなる。そして、ベース電流ＩBが等しいことで、トランジスタＱｉのコレクタ端子に流れるコレクタ電流ＩCも等しくなり、ＬＥＤ直列回路Ｕｉに流れる電流（駆動電流）が等しくなる。したがって、各ＬＥＤ素子Ｄを均一に発光させることができる。
【００５１】
このとき、ＬＥＤ素子Ｄの順方向降下電圧Ｖｆは、一般的に３．０Ｖから４．０Ｖ程度のばらつきがある。よって、ＬＥＤ直列回路Ｕｉによる降下電圧ΣＶｆの最大は、４・ｎ［Ｖ］であり、最小は３・ｎ［Ｖ］である。これから、ＬＥＤ直列回路Ｕｉの最大ばらつきは、４・ｎ−３・ｎ［Ｖ］となる。また、上記するように、トランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEやエミッタ抵抗Ｒｉの端子間電圧ＶRiは全て同じであるため、このＬＥＤ直列回路Ｕｉの降下電圧ΣＶｆのばらつき分、トランジスタＱｉ毎にコレクタ−エミッタ間電圧ＶCEに違いが生じる。しかし、トランジスタＱｉは、コレクタ−エミッタ間電圧ＶCEに違いがあっても、トランジスタＱｉのコレクタ電流ＩCにはあまり影響しないという特性を有する。したがって、ＬＥＤ素子Ｄの順方向降下電圧Ｖｆにばらつきがあっても、当該順方向降下電圧ＶｆのばらつきをトランジスタＱｉが吸収し、各トランジスタＱｉのコレクタ電流ＩCは均等になる。これにより、ＬＥＤ素子Ｄに流れる駆動電流が等しくなり、ＬＥＤ素子Ｄを均一に発光させることができる。よって、ＬＥＤ素子Ｄの順方向降下電圧Ｖｆのばらつきの影響を受けず、ＬＥＤ素子Ｄの輝度のばらつきを抑制することができる。
【００５２】
さらに、ＬＥＤ駆動部１３のトランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEは、調光機能部１４から供給されており、調光機能部１４の出力電圧Ｖｂｂを変化させると、トランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEが変化する。これにより、トランジスタＱｉのベース電流ＩBも変化するため、コレクタ電流ＩCも変化する。具体的には、調光機能部１４の出力電圧Ｖｂｂを上げると、トランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEが上昇する。トランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEが上昇するとベース電流ＩBも上昇するため、コレクタ電流ＩCが上昇する。したがって、調光機能部１４の出力電圧Ｖｂｂを上げると、ＬＥＤ素子Ｄの輝度が上昇する。そして、トランジスタＱｉは、ベース電流ＩBの直流電流増幅率ｈＦＥ倍の電流がコレクタ電流ＩCとなる特性を有しているため、ベース電流ＩBを少し変化させるだけで、コレクタ電流ＩCが大きく変化する。これにより、可変定電圧源１４ａを含んで構成された調光機能部１４の出力電圧Ｖｂｂを少し変化させるだけで、ＬＥＤ素子Ｄの駆動電流を大きく変化させることができる。したがって、複数のＬＥＤ素子Ｄを調光するために、大容量の可変電源を用いる必要がない。
【００５３】
以上のことから、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ発光装置１は、簡易な回路構成であっても、ＬＥＤ素子Ｄの順方向降下電圧Ｖｆのばらつきの影響を受けず、複数のＬＥＤ素子Ｄの輝度のばらつきを抑制することができるとともに、大容量の可変電源を用いることなく、ＬＥＤ素子Ｄを調光することができる。
【００５４】
上記第１実施形態において、トランジスタＱｉをＬＥＤ直列回路Ｕｉに対して直流電源１１の低電位側に配置した場合を例に説明したが、図２に示すように、トランジスタＱｉをＬＥＤ直列回路Ｕｉより直流電源１１の高電位側に配置してもよい。この場合、トランジスタＱｉとして、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタを用いる。そして、トランジスタＱｉのコレクタ端子を、ＬＥＤ直列回路Ｕｉの一番前段（高電位側）のＬＥＤ素子Ｄのアノード端子に接続する。トランジスタＱｉのエミッタ端子は、エミッタ抵抗Ｒｉを介して、直流電源１１の高電位側の出力端子に接続し、ベース端子は、調光機能部１４の低電位側の出力端子に接続する。このように構成された上記第１実施形態の変形例に係るＬＥＤ発光装置１’においても、上記第１実施形態に係るＬＥＤ発光装置１と同等の効果を奏することができる。
【００５５】
次に、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ発光装置２について説明する。図３は、第２実施形態に係るＬＥＤ発光装置２の回路構成図を示している。なお、上記第１実施形態と同一あるいは類似の構成には、同一の符号を付与し、その説明を省略する。図示するように、ＬＥＤ発光装置２は、上記第１実施形態に係るＬＥＤ発光装置１と比較し、調光機能部１４の代わりに、調光機能部２４を用いて構成される。
【００５６】
調光機能部２４は、可変定電流源２４ａおよびトランジスタＱｃを含んで構成される。なお、トランジスタＱｃは、ＬＥＤ駆動部１３のトランジスタＱｉと同特性のものを利用する。調光機能部２４は、可変定電流源２４ａから出力される電流を変化させ、ＬＥＤ駆動部１３に入力することで、発光部１２に流れる駆動電流を変化させ、ＬＥＤ素子Ｄの調光を行う。調光機能部２４は、高電位側の出力端子がトランジスタＱｉのベース端子に接続され、低電位側の出力端子が、エミッタ抵抗Ｒｉを介して、トランジスタＱｉのエミッタ端子に接続されている。
【００５７】
調光機能部２４において、可変定電流源２４ａの高電位側の出力端子には、トランジスタＱｃのコレクタ端子とベース端子が接続されている。したがって、トランジスタＱｃは、コレクタ端子とベース端子とが短絡され、ダイオード接続されている。なお、トランジスタＱｃのコレクタ端子とベース端子とを短絡ではなく、ダイオードを介して接続するようにしてもよい。可変定電流源２４ａの低電位側の出力端子には、トランジスタＱｃのエミッタ端子が、エミッタ抵抗Ｒｃを介して接続されている。なお、エミッタ抵抗Ｒｃは、エミッタ抵抗Ｒｉと同一の抵抗値のものを利用している。また、トランジスタＱｃのベース端子は、ＬＥＤ駆動部１３のトランジスタＱｉのベース端子と共通に接続されている。トランジスタＱｃのベース端子とトランジスタＱｉのベース端子が共通に接続され、トランジスタＱｃのエミッタ端子とトランジスタＱｉのエミッタ端子も、同一性能のエミッタ抵抗Ｒｃ，Ｒｉを介して、共通に接続されているため、トランジスタＱｃのベース−エミッタ間電圧ＶBEとトランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEは等しい。これにより、トランジスタＱｃおよびトランジスタＱｉのベース端子に流れるベース電流ＩBは等しくなり、トランジスタＱｃおよびトランジスタＱｉのコレクタ電流ＩCも等しくなる。本実施形態において、トランジスタＱｃとトランジスタＱｉとによりカレントミラー回路が形成されている。
【００５８】
上記のように構成された第２実施形態に係るＬＥＤ発光装置２の作用について説明する。
【００５９】
ＬＥＤ駆動部１３において、上記するように、トランジスタＱｃおよびトランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEは全て等しく、かつ、トランジスタＱｃおよびトランジスタＱｉは同特性であるため、トランジスタＱｉのベース端子に入力されるベース電流ＩBは等しくなる。これにより、トランジスタＱｉのコレクタ端子に流れるコレクタ電流ＩCが等しくなり、ＬＥＤ素子Ｄに流れる電流（駆動電流）が等しくなる。したがって、各ＬＥＤ素子Ｄを均一に発光させることができる。
【００６０】
このとき、ＬＥＤ素子Ｄの順方向降下電圧Ｖｆのばらつきがあっても、上記第１実施形態と同様に、トランジスタＱｉがＬＥＤ素子Ｄの順方向降下電圧Ｖｆのばらつきを吸収するため、トランジスタＱｉのコレクタ電流ＩCは均等になる。これにより、ＬＥＤ素子Ｄに流れる駆動電流が等しくなり、ＬＥＤ素子Ｄを均一に発光させることができる。したがって、ＬＥＤ素子Ｄの順方向降下電圧Ｖｆのばらつきの影響を受けず、ＬＥＤ素子Ｄの輝度のばらつきを抑制することができる。
【００６１】
さらに、ＬＥＤ駆動部１３のトランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEは、調光機能部２４から供給されており、調光機能部２４の出力電流Ｉｂｂを変化させると、トランジスタＱｉのベース電流ＩBも変化する。これにより、コレクタ電流ＩCが変化し、ＬＥＤ素子Ｄの輝度が変化する。したがって、調光機能部２４の出力電流Ｉｂｂを変化させることで、ＬＥＤ素子Ｄの調光が可能となる。このときも、トランジスタＱｉの特性により、ベース電流ＩBを少し変化させるだけで、コレクタ電流ＩCが大きく変化する。これにより、可変定電流源２４ａの出力電流Ｉｂｂを少し変化させるだけで、ＬＥＤ素子Ｄの駆動電流を大きく変化させることができる。したがって、複数のＬＥＤ素子Ｄを調光するために、大容量の可変電源を用いる必要がない。
【００６２】
以上のことから、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ発光装置２は、簡易な回路構成であっても、ＬＥＤ素子Ｄの順方向降下電圧Ｖｆのばらつきの影響を受けず、複数のＬＥＤ素子Ｄの輝度のばらつきを抑制することができるとともに、大容量の可変電源を用いることなく、ＬＥＤ素子Ｄを調光することができる。
【００６３】
上記第２実施形態においても、上記第１実施形態の変形例（図２参照）と同様に、トランジスタＱｉを、ＬＥＤ直列回路Ｕｉより直流電源１１の高電位側に配置してもよい（図４参照）。このように構成された上記第２実施形態の変形例に係るＬＥＤ発光装置２’においても、上記第２実施形態に係るＬＥＤ発光装置２と同様の効果を奏することができる。
【００６４】
次に、本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ発光装置３について説明する。図５は、第３実施形態に係るＬＥＤ発光装置３の回路構成図を示している。なお、上記第２実施形態と同一あるいは類似の構成には、同一の符号を付して、その説明を省略する。図示するようにＬＥＤ発光装置３は、上記第２実施形態と比較し、調光機能部２４の代わりに、調光機能部３４を用いて構成される。
【００６５】
調光機能部３４は、抵抗器Ｒｄと光電素子Ｐｄとを含んで構成される。抵抗器Ｒｄの一方の端子が直流電源１１の高電位側の出力端子に接続され、他方の端子が光電素子Ｐｄの一方の端子と接続されている。光電素子Ｐｄの他方の端子は、直流電源１１の低電位側の出力端子に接続されている。すなわち、抵抗器Ｒｄと光電素子Ｐｄとの直列回路が直流電源１１に並列に接続されている。また、抵抗器Ｒｄと光電素子Ｐｄとの接続点は、ＬＥＤ駆動部１３のトランジスタＱｉのベース端子に接続されている。
【００６６】
本実施形態において、光電素子Ｐｄは、照射される光の強度に応じて、その抵抗値が変化するフォトレジスタにより構成されている。具体的には、光電素子Ｐｄは、照射される光の強度が弱いと抵抗値が高くなり、反対に照射される光の強度が強いと抵抗値が低くなる。光電素子Ｐｄの抵抗値が高くなると、その端子間電圧が上昇するので、トランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEが上昇する。したがって、トランジスタＱｉのベース電流ＩBが大きくなり、ＬＥＤ駆動部１３の動作により、ＬＥＤ素子Ｄに流れる駆動電流（トランジスタＱｉのコレクタ電流ＩC）が大きくなる。これにより、ＬＥＤ素子Ｄの輝度は高くなる（明るくなる）。一方、光電素子Ｐｄの抵抗値が低くなると、その端子間電圧が低下するので、トランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEが低下する。したがって、トランジスタＱｉのベース電流ＩBが小さくなり、ＬＥＤ駆動部１３の動作により、ＬＥＤ素子Ｄに流れる駆動電流（トランジスタＱｉのコレクタ電流ＩC）が小さくなる。これにより、ＬＥＤ素子Ｄの輝度は低くなる（暗くなる）。すなわち、光電素子Ｐｄの周囲が暗いとＬＥＤ素子Ｄは明るくなり、反対に、光電素子Ｐｄの周囲が明るいと、ＬＥＤ素子Ｄは暗くなる。ＬＥＤ発光装置３は、周囲の明るさに応じてＬＥＤ素子Ｄの輝度が変わる光センサライトや液晶ディスプレイのバックライトなどに用いることができる。
【００６７】
なお、光電素子Ｐｄは、フォトレジスタに限定されるものではない。例えば、フォトトランジスタ（図６（ａ）参照）あるいはフォトダイオード（図６（ｂ）参照）であってもよい。
【００６８】
フォトトランジスタは、そのベース接合部に照射される光の強度に応じて、コレクタ電流が変化するトランジスタである。フォトトランジスタは、ベース接合部に照射される光の強度が強いと、フォトトランジスタのコレクタ端子に流れる電流が大きくなるので、トランジスタＱｉのベース電流ＩBは小さくなる。一方、ベース接合部に照射される光の強度が弱いと、フォトトランジスタのコレクタ端子に流れる電流が小さくなるので、トランジスタＱｉのベース電流ＩBは大きくなる。
【００６９】
フォトダイオードは、照射される光の強度に応じて、順方向に流れる電流が変化するダイオードである。フォトダイオードは、照射される光の強度が強いと、順方向に大きな電流が流れるので、トランジスタＱｉのベース電流ＩBは小さくなる。一方、照射される光の強度が弱いと、順方向に電流が流れにくくなるので、トランジスタＱｉのベース電流ＩBは大きくなる。
【００７０】
以上のことから、図６に示すように、光電素子Ｐｄとしてフォトトランジスタまたはフォトダイオードを用いた場合でも、フォトレジスタと同様に、照射される光の強度が弱い（暗い）と、ＬＥＤ素子Ｄの輝度が高くなり、照射される光の強度が強い（明るい）と、ＬＥＤ素子Ｄの輝度は低くなる。なお、光電素子Ｐｄをこれらフォトトランジスタまたはフォトダイオードで構成した場合でも、光電素子Ｐｄの端子間電圧が、トランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEとエミッタ抵抗Ｒｉの端子間電圧ＶRiとの和と等価となるため、各ＬＥＤ直列回路Ｕｉに流れる駆動電流は同じになる。
【００７１】
上記のように構成された第３実施形態に係るＬＥＤ発光装置３の作用について説明する。
【００７２】
ＬＥＤ駆動部１３において、上記するように、トランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEは全て等しく、かつ、トランジスタＱｉのベース端子に入力されるベース電流ＩBは等しくなる。これにより、トランジスタＱｉのコレクタ端子に流れるコレクタ電流ＩCも等しくなり、ＬＥＤ素子Ｄに流れる電流（駆動電流）が等しくなる。したがって、各ＬＥＤ素子Ｄを均一に発光させることができる。
【００７３】
このとき、ＬＥＤ素子Ｄの順方向降下電圧Ｖｆのばらつきがあっても、上記第２実施形態と同様に、トランジスタＱｉがＬＥＤ素子Ｄの順方向降下電圧Ｖｆのばらつきを吸収するため、トランジスタＱｉのコレクタ電流ＩCは均等になる。これにより、ＬＥＤ素子Ｄに流れる駆動電流が等しくなり、ＬＥＤ素子Ｄを均一に発光させることができる。したがって、ＬＥＤ素子Ｄの順方向降下電圧Ｖｆのばらつきの影響を受けず、ＬＥＤ素子Ｄの輝度のばらつきを抑制することができる。
【００７４】
さらに、調光機能部３４の光電素子Ｐｄに照射される光の強度により、光電素子Ｐｄの端子間電圧が変化する。これにより、ＬＥＤ駆動部１３のトランジスタＱｉのベース−エミッタ間電圧ＶBEも変化するので、トランジスタＱｉのベース電流ＩBおよびコレクタ電流ＩCが変化する。したがって、周囲の明るさ（光電素子Ｐｄに照射される光の強度）に応じて、ＬＥＤ素子Ｄの駆動電流を変化させることができるので、複数のＬＥＤ素子Ｄを調光するために、大容量の可変電源を用いる必要がない。
【００７５】
以上のことから、本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ発光装置３は、簡易な回路構成であっても、ＬＥＤ素子Ｄの順方向降下電圧Ｖｆのばらつきの影響を受けず、複数のＬＥＤ素子Ｄの輝度のばらつきを抑制することができるとともに、大容量の可変電源を用いることなく、ＬＥＤ素子Ｄを調光することができる。さらに、ＬＥＤ素子Ｄの調光に対して、光電素子Ｐｄを設け、当該光電素子Ｐｄに照射される光の強度に応じて、ＬＥＤ素子Ｄの駆動電流が変化するので、周囲の明るさに応じて、自動的に調光させることができる。
【００７６】
上記第３実施形態においても、上記第１実施形態の変形例（図２参照）と同様に、トランジスタＱｉをＬＥＤ直列回路Ｕｉに対して、直流電源１１の高電位側に配置してもよい（図７参照）。この場合、光電素子Ｐｄは、抵抗器Ｒｄより直流電源１１の高電位側に配置されるように構成する。このように構成された上記第３実施形態の変形例に係るＬＥＤ発光装置３’においても、上記第３実施形態に係るＬＥＤ発光装置３と同様の効果を奏することができる。
【００７７】
上記第１実施形態ないし第３実施形態（それぞれ変形例を含む）のように構成されたＬＥＤ発光装置１〜３，１’〜３’を面光源として利用する場合、発光面積を広げたり全体の輝度を高めたりするために、ＬＥＤ素子Ｄの数を多くすることが考えられる。このとき、ＬＥＤ直列回路Ｕｉを構成するＬＥＤ素子Ｄの個数を増やす、すなわち、直列接続するＬＥＤ素子Ｄの個数を増やすと、直流電源１１の出力電圧を高くする必要があり、高電圧に対応した直流電源１１が必要である。また、並列に接続させるＬＥＤ直列回路Ｕｉの個数を増やし、ＬＥＤ素子Ｄの総数を増やすと、直流電源１１の出力電流が高くなり、高電流に対応した直流電源１１が必要となる。そこで、高電圧や高電流に対応した直流電源１１を用いることなく発光面積や全体の輝度を高めるために、複数のＬＥＤ発光装置を用いることが想定される。このような、複数のＬＥＤ発光装置を備えたＬＥＤ発光システムについて、第４実施形態として、以下に説明する。なお、第１実施形態と同一あるいは類似の構成には、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７８】
第４実施形態に係るＬＥＤ発光システム４は、上記第１実施形態に係るＬＥＤ発光装置１と上記第１実施形態の変形列に係るＬＥＤ発光装置１’とを、複数備えて構成される。本実施形態においては、上記第１実施形態に係るＬＥＤ発光装置１を１個と、上記第１実施形態の変形例に係るＬＥＤ発光装置１’を２個備え、合計３個のＬＥＤ発光装置で構成される。本実施形態において、３個のＬＥＤ発光装置をそれぞれ、第１のＬＥＤ発光装置４ａ、第２のＬＥＤ発光装置４ｂ、第３のＬＥＤ発光装置４ｃとする。第１のＬＥＤ発光装置４ａは、上記ＬＥＤ発光装置１の発光部１２において、ＬＥＤ素子Ｄを５個直列に接続したＬＥＤ直列回路Ｕｉを４個、並列に接続して構成したものである。第２のＬＥＤ発光装置４ｂは、上記第１実施形態の変形例に係るＬＥＤ発光装置１’の発光部１２において、ＬＥＤ素子Ｄを６個直列に接続したＬＥＤ直列回路Ｕｉを２個、並列に接続して構成したものである。そして、第３のＬＥＤ発光装置４ｃは、上記第１実施形態の変形例に係るＬＥＤ発光装置１’の発光部１２において、ＬＥＤ素子Ｄを４個直列に接続して構成したものである。
【００７９】
このようなＬＥＤ発光システム４は、各ＬＥＤ発光装置４ａ〜４ｃの、発光部１２とＬＥＤ駆動部１３とを１つの基板４２上に配置した光源モジュール４１を有している。また、光源モジュール４１の基板４２上には、直流電源１１および調光機能部１４を接続するための入出力端子が配置されており、各ＬＥＤ発光装置４ａ〜４ｃの直流電源１１および調光機能部１４は、当該入出力端子を介して接続される。したがって、ＬＥＤ発光システム４は、光源モジュール４１（複数の、発光部１２およびＬＥＤ駆動部１３）と、複数の直流電源１１と、複数の調光機能部１４とが、別体となるように構成されている。
【００８０】
図８，９は、上記光源モジュール４１を説明するための図である。図８は、光源モジュール４１の回路構成図を示しており、図９は、光源モジュール４１の平面図を示している。
【００８１】
図８に示すように、光源モジュール４１は、第１の発光回路部４１ａ、第２の発光回路部４１ｂ、第３の発光回路部４１ｃ、および、各種入出力端子を含んで構成される。第１の発光回路部４１ａは、第１のＬＥＤ発光装置４ａを構成する発光部１２とＬＥＤ駆動部１３とにより構成される。当該第１の発光回路部４１ａを構成するトランジスタＱｉおよびエミッタ抵抗Ｒｉを、それぞれトランジスタＱｉａおよびエミッタ抵抗Ｒｉａとする。同様に、第２の発光回路部４１ｂは、第２のＬＥＤ発光装置４ｂを構成する発光部１２とＬＥＤ駆動部１３とにより構成され、当該第２の発光回路部４１ｂを構成するトランジスタＱｉおよびエミッタ抵抗Ｒｉを、それぞれトランジスタＱｉｂおよびエミッタ抵抗Ｒｉｂとする。そして、第３の発光回路部４１ｃは、第３のＬＥＤ発光装置４ｃを構成する発光部１２とＬＥＤ駆動部１３とにより構成され、当該第３の発光回路部４１ｃを構成するトランジスタＱｉおよびエミッタ抵抗Ｒｉを、それぞれトランジスタＱｉｃおよびエミッタ抵抗Ｒｉｃとする。
【００８２】
これら第１の発光回路部４１ａ、第２の発光回路部４１ｂ、および、第３の発光回路部４１ｃの動作はそれぞれ、上記第１実施形態およびその変形例に示す、発光部１２およびＬＥＤ駆動部１３と同様であるため、その説明を省略する。
【００８３】
入出力端子Ｖｃｃ１＋は、第１のＬＥＤ発光装置４ａの直流電源１１の高電位側の出力端子を接続するための端子である。入出力端子Ｖｃｃ２＋は、第２のＬＥＤ発光装置４ｂの直流電源１１の高電位側の出力端子を接続するための端子である。入出力端子Ｖｃｃ３＋は、第３のＬＥＤ発光装置４ｃの直流電源１１の高電位側の出力端子を接続するための端子である。そして、入出力端子Ｖｃｃ−は、これら第１のＬＥＤ発光装置４ａ、第２のＬＥＤ発光装置４ｂ、および、第３のＬＥＤ発光装置４ｃの各直流電源１１の低電位側の出力端子を接続するための端子である。
【００８４】
入出力端子Ｖｂｂ１＋は、第１のＬＥＤ発光装置４ａの調光機能部１４の高電位側の出力端子を接続するための端子であり、入出力端子Ｖｂｂ１−は、第１のＬＥＤ発光装置４ａの調光機能部１４の低電位側の出力端子を接続するための端子である。入出力端子Ｖｂｂ２＋は、第２のＬＥＤ発光装置４ｂの調光機能部１４の高電位側の出力端子を接続するための端子であり、入出力端子Ｖｂｂ２−は、第２のＬＥＤ発光装置４ｂの調光機能部１４の低電位側の出力端子を接続するための端子である。そして、入出力端子Ｖｂｂ３＋は、第３のＬＥＤ発光装置４ｃの調光機能部１４の高電位側の出力端子を接続するための端子であり、入出力端子Ｖｂｂ３−は、第３のＬＥＤ発光装置４ｃの調光機能部１４の低電位側の出力端子を接続するための端子である。
【００８５】
このように回路構成された光源モジュール４１は、図９に示すように基板４２上に実装される。
【００８６】
基板４２は略矩形状であり、当該矩形の長辺と平行な方向をｘ方向、短辺と平行な方向をｙ方向とする。なお、本実施形態において、基板４２を略矩形状としているが、この形状に限定されるものではない。基板４２は、セラミックスまたはガラスエポキシ樹脂、あるいは、表面に絶縁処理が施されたアルミ板などからなる基材４２１、および、基材４２１の表面および裏面に形成された、例えば、ＡｕやＡｇなどの金属からなる配線パターン（図示は省略する）などにより構成されている。なお、基板４２は、実装面が表面および裏面で構成される両面基板だけでなく、多層基板であってもよい。
【００８７】
基材４２１には、基板４２を各種支持部材などに固定するために、その四隅に表面から裏面に向け取付孔Ｈが設けられている。また、基材４２１の表面に、ＬＥＤパッケージ４３、ＬＥＤパッケージ４４、および、各ＬＥＤ発光装置４ａ〜４ｃの各種入出力端子が配置される。
【００８８】
基板４２（基材４２１）上の中央部には、複数のＬＥＤパッケージ４３および複数のＬＥＤパッケージ４４がマトリクス状に配置されている。そして、基板４２の１つの短辺（第１短辺）ＳＳ１側には、各直流電源１１を接続するための入出力端子Ｖｃｃ１＋，Ｖｃｃ２＋，Ｖｃｃ３＋，Ｖｃｃ−がｙ方向に一列に配置されている。一方、基板４２のもう１つの短辺（第２短辺）ＳＳ２側には、各調光機能部１４を接続するための入出力端子Ｖｂｂ１＋，Ｖｂｂ１−，Ｖｂｂ２＋，Ｖｂｂ２−，Ｖｂｂ３＋，Ｖｂｂ３−がｙ方向に一列に配置されている。したがって、平面視において、基板４２上に、マトリクス状に配置された複数のＬＥＤパッケージ４３，４４を挟んで、各直流電源１１を接続するための入出力端子と、各調光機能部１４を接続するための入出力端子とが、互いに反対側に配置されている。
【００８９】
ＬＥＤパッケージ４３，４４は、ＬＥＤ素子Ｄを面実装するために、パッケージ化されたものである。ＬＥＤパッケージ４３は、図８に示すＬＥＤ素子Ｄのうち、トランジスタＱｉに接続されていないＬＥＤ素子Ｄを、後述するケース４３３に収納して、パッケージ化したものである。ＬＥＤパッケージ４４は、図８に示すＬＥＤ素子Ｄのうち、トランジスタＱｉ（のコレクタ端子）に接続されたＬＥＤ素子Ｄを、トランジスタＱｉと、エミッタ抵抗Ｒｉとともに後述するケース４３３に収納して、パッケージ化したものである。なお、図８に示す回路図において、一点鎖線で囲っている電子部品毎に、パッケージ化され、ＬＥＤパッケージ４３あるいはＬＥＤパッケージ４４を形成している。
【００９０】
図１０は、基板４２上に配置された複数のＬＥＤパッケージ４３のうちいずれか１つをｙ方向から見たときの断面図を示している。なお、図１０において、ｚ方向は、ｘ方向およびｙ方向の両方に直交する方向である。ＬＥＤパッケージ４３は、図１０に示すように、ＬＥＤ素子Ｄ、透光樹脂４３１、実装端子４３２、および、ケース４３３を具備して構成される。
【００９１】
ＬＥＤ素子Ｄは、図８の回路図におけるＬＥＤ素子Ｄに相当するものであり、いわゆる２ワイヤタイプで構成される。透光樹脂４３１は、ＬＥＤ素子Ｄを覆っており、透明樹脂などの材質からなる。実装端子４３２は、ＬＥＤパッケージ４３を、面実装するためのものであり、例えば、Ｃｕ合金などからなるリードの裏面である。このリードの表面には、ＬＥＤ素子Ｄが実装され、ワイヤがボンディングされている。ケース４３３は、たとえば白色樹脂からなり、ＬＥＤ素子Ｄを囲む枠状である。このケース４３３に、ＬＥＤ素子Ｄが収納される。ケース４３３の内側面は、ＬＥＤ素子Ｄからの光を反射することによりこの光を出射させるリフレクタとして機能している。ここで、ＬＥＤパッケージ４３において、第１の発光回路部４１ａを構成するＬＥＤ素子Ｄを用いて構成したものをＬＥＤパッケージ４３ａとする。同様に、第２の発光回路部４１ｂを構成するＬＥＤ素子Ｄを用いて構成したものをＬＥＤパッケージ４３ｂとし、第３の発光回路部４１ｃを構成するＬＥＤ素子Ｄを用いて構成したものをＬＥＤパッケージ４３ｃとする。
【００９２】
ＬＥＤパッケージ４４は、ＬＥＤパッケージ４３と比較し、ＬＥＤ素子Ｄだけでなく、さらにトランジスタＱｉとエミッタ抵抗Ｒｉとがケース４３３に収納されている。このＬＥＤパッケージ４４のケース４３３は、ＬＥＤパッケージ４３のケース４３３と略同一の大きさのものを用いる。また、ＬＥＤパッケージ４４は、上記するようにＬＥＤ駆動部１３にエミッタ抵抗Ｒｉを設けない場合は、ＬＥＤ素子ＤとトランジスタＱｉとが、１つのケース４３３に収納され、パッケージ化される。ここで、ＬＥＤパッケージ４４において、第１の発光回路部４１ａを構成するＬＥＤ素子Ｄを用いて構成したものをＬＥＤパッケージ４４ａとする。同様に、第２の発光回路部４１ｂを構成するＬＥＤ素子Ｄを用いて構成したものをＬＥＤパッケージ４４ｂとし、第３の発光回路部４１ｃを構成するＬＥＤ素子Ｄを用いて構成したものをＬＥＤパッケージ４４ｃとする。
【００９３】
このようなＬＥＤパッケージ４３，４４を、基板４２上の中央部にマトリクス状に配置するとき、その中央部から外側に向け、複数のＬＥＤパッケージ４３ｃ，４４ｃ、複数のＬＥＤパッケージ４３ｂ，４４ｂ、そして、複数のＬＥＤパッケージ４３ａ，４４ａの順に配置されている。本実施形態では、複数のＬＥＤパッケージ４３，４４を正方マトリクス状に配置できるように、第１の発光回路部４１ａ（第１のＬＥＤ発光装置４ａ）を構成するＬＥＤ素子Ｄの数を２０個（＝直列に５個×並列に４個）、第２の発光回路部４１ｂ（第２のＬＥＤ発光装置４ｂ）を構成するＬＥＤ素子Ｄの数を１２個（＝直列に６個×並列に２個）、第３の発光回路部４１ｃ（第３のＬＥＤ発光装置４ｃ）を構成するＬＥＤ素子Ｄの数を４個（＝直列に４個）としている。なお、本実施形態において、図９に示すように、６行×６列の正方マトリクス状に配置する場合を例に説明しているが、正方マトリクスではなく、行数と列数が異なるマトリクス状（長方形のマトリクス状）でもよく、また、マトリクス状でなくてもよい。また、ＬＥＤパッケージ４４ａ〜４４ｃの配置位置は、図９に示す位置に限定されない。
【００９４】
以上のように構成された光源モジュール４１は、基板４２の中央部にＬＥＤ素子Ｄ（ＬＥＤパッケージ４３，４４）がマトリクス状に配置され、面光源として利用される。なお、光源モジュール４１は、上記図９に示す配置に限定されるものではなく、各電子部品や入出力端子の配置は、適宜変更することが可能である。
【００９５】
また、ＬＥＤ素子Ｄを基板４２上に実装するとき、トランジスタＱｉに接続されたＬＥＤ素子Ｄを、トランジスタＱｉとエミッタ抵抗Ｒｉとともに、パッケージ化し、１つのケース４３３に収納したＬＥＤパッケージ４４を形成するようにした。これにより、基板４２上にトランジスタＱｉおよびエミッタ抵抗Ｒｉを配置する必要がなく、光源モジュール４１の実装面積を小さくすることができる。
【００９６】
上記第４実施形態に係るＬＥＤ発光システム４では、直流電源１１の高電位側の入出力端子を、ＬＥＤ発光装置４ａ〜４ｃ毎に設け、一方、直流電源１１の低電位側の入出力端子を、各ＬＥＤ発光装置４ａ〜４ｃで共通にした場合を説明したが、これに限定されない。例えば、直流電源１１の高電位側の入出力端子を共通にし、直流電源１１の低電位側の入出力端子をＬＥＤ発光装置４ａ〜４ｃ毎に設けてもよい。また、調光機能部１４の入出力端子においても、同様に、共通に接続できるものは、共通に接続するようにしてもよい。できる限り共通で接続することで、入出力端子の数を少なくすることができる。
【００９７】
上記第４実施形態に係るＬＥＤ発光システム４では、ＬＥＤ発光装置４ａ〜４ｃを構成する各調光機能部１４を入出力端子Ｖｂｂ１＋，Ｖｂｂ１−，Ｖｂｂ２＋，Ｖｂｂ２−，Ｖｂｂ３＋，Ｖｂｂ３−を介して接続する場合を例に説明したが、ＬＥＤ発光装置４ａ〜４ｃを構成する各調光機能部１４を基板上に配置して構成してもよい。
【００９８】
また、上記第４実施形態に係るＬＥＤ発光システム４では、上記第１実施形態に係るＬＥＤ発光装置１およびその変形例に係るＬＥＤ発光装置１’を複数個用いた場合を例に説明したが、上記第２実施形態に係るＬＥＤ発光装置２およびその変形例に係るＬＥＤ発光装置２’を複数個用いて構成してもよい。この場合、入出力端子Ｖｂｂ１＋，Ｖｂｂ１−，Ｖｂｂ２＋，Ｖｂｂ２−，Ｖｂｂ３＋，Ｖｂｂ３−に、上記第２実施形態に係る調光機能部２４を接続することで実現される。また、上記第３実施形態に係るＬＥＤ発光装置３およびその変形例に係るＬＥＤ発光装置３’を複数個用いて構成してもよい。この場合を、第５実施形態として、以下に説明する。なお、第１実施形態ないし第４実施形態と同一あるいは類似の構成には、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００９９】
第５実施形態に係るＬＥＤ発光システム５は、上記第３実施形態に係るＬＥＤ発光装置３と上記第３実施形態の変形例に係るＬＥＤ発光装置３’とを、複数備えて構成される。本実施形態においては、上記第３実施形態に係るＬＥＤ発光装置３を１個と、上記第３実施形態の変形例に係るＬＥＤ発光装置３’を２個備え、合計３個のＬＥＤ発光装置で構成される。本実施形態において、当該３個のＬＥＤ発光装置をそれぞれ、第１のＬＥＤ発光装置５ａ、第２のＬＥＤ発光装置５ｂ、第３のＬＥＤ発光装置５ｃとする。第１のＬＥＤ発光装置５ａ、第２のＬＥＤ発光装置５ｂ、および、第３のＬＥＤ発光装置５ｃを構成するＬＥＤ素子Ｄの数はそれぞれ、上記第４実施形態に係る第１のＬＥＤ発光装置４ａ、第２のＬＥＤ発光装置４ｂ、第３のＬＥＤ発光装置４ｃを構成するＬＥＤ素子Ｄの数と同数である。
【０１００】
このようなＬＥＤ発光システム５は、各ＬＥＤ発光装置４ａ〜４ｃの、発光部１２、ＬＥＤ駆動部１３および調光機能部３４を１つの基板４２上に配置した光源モジュール５１を有している。したがって、光源モジュール５１は、上記第４実施形態に係る光源モジュール４１と比べ、調光機能部３４を基板４２上に配置している点で相違する。なお、調光機能部３４を基板４２上に配置するため、調光機能部３４を接続するための入出力端子が不要となる。ＬＥＤ発光システム５は、光源モジュール５１と複数の直流電源１１とが別体となるように構成されている。
【０１０１】
図１１，１２は、上記光源モジュール５１を説明するための図である。図１１は、光源モジュール５１の回路構成図を示しており、図１２は、光源モジュール５１の平面図を示している。
【０１０２】
図１１に示すように、光源モジュール５１は、第１の発光回路部４１ａ、第２の発光回路部４１ｂ、第３の発光回路部４１ｃ、第１の調光機能部３４ａ、第２の調光機能部３４ｂ、第３の調光機能部３４ｃ、および、各種入出力端子を含んで構成される。
【０１０３】
第１の調光機能部３４ａは、第１のＬＥＤ発光装置５ａを構成する調光機能部３４である。同様に、第２の調光機能部３４ｂは、第２のＬＥＤ発光装置５ｂを構成する調光機能部３４であり、第３の調光機能部３４ｃは、第３のＬＥＤ発光装置５ｃを構成する調光機能部３４である。なお、第１の調光機能部３４ａを構成する抵抗器Ｒｄと光電素子Ｐｄをそれぞれ、抵抗器Ｒｄａ、光電素子Ｐｄａとする。同様に、第２の調光機能部３４ｂを構成する抵抗器Ｒｄと光電素子Ｐｄをそれぞれ、抵抗器Ｒｄｂ、光電素子Ｐｄｂとし、第３の調光機能部３４ｃを構成する抵抗器Ｒｄと光電素子Ｐｄをそれぞれ、抵抗器Ｒｄｃ、光電素子Ｐｄｃとする。
【０１０４】
これら第１の調光機能部３４ａ、第２の調光機能部３４ｂ、および、第３の調光機能部３４ｃの動作はそれぞれ、上記第３実施形態およびその変形例の調光機能部３４と同様であり、その説明を省略する。
【０１０５】
このように回路構成された光源モジュール５１は、図１２に示すように基板４２上に実装される。基板４２（基材４２１）上の中央部には、複数のＬＥＤパッケージ４３および複数のＬＥＤパッケージ４４がマトリクス状に配置されている。そして、基板４２の１つの短辺（第１短辺）ＳＳ１側には、各直流電源１１を接続するための入出力端子Ｖｃｃ１＋，Ｖｃｃ２＋，Ｖｃｃ３＋，Ｖｃｃ−がｙ方向に一列に配置されている。一方、基板４２のもう１つの短辺（第２短辺）ＳＳ２側には、各調光機能部３４ａ〜３４ｃを構成する抵抗器Ｒｄａ〜Ｒｄｃと光電素子Ｐｄａ〜Ｐｄｃがｙ方向に一列に配置されている。したがって、平面視において、基板４２上に、マトリクス状に配置された複数のＬＥＤパッケージ４３，４４を挟んで、各直流電源１１を接続するための入出力端子と、各調光機能部３４ａ〜３４ｃを構成する抵抗器Ｒｄａ〜Ｒｄｃおよび光電素子Ｐｄａ〜Ｐｄｃとが、互いに反対側に配置されている。
【０１０６】
このように配置された光源モジュール５１は、第４実施形態に係る光源モジュール４１と同様に、基板４２の中央部にＬＥＤ素子Ｄ（ＬＥＤパッケージ４３およびＬＥＤパッケージ４４）がマトリクス状に配置され、面光源として利用される。なお、光源モジュール５１は、上記第４実施形態に係る光源モジュール４１と同様に、上記図１２に示す配置に限定されるものではない。ただし、複数の光源素子Ｐｄａ〜Ｐｄｃは、近くに集約して配置することが望ましい。このようにすることで、複数の光電素子Ｐｄａ〜Ｐｄｃに照射される光の強度にばらつきが少なくなるので、第１の発光回路部４１ａ、第２の発光回路部４１ｂ、第３の発光回路部４１ｃ毎の輝度のばらつきを低減させることができる。
【０１０７】
また、上記第４実施形態と同様に、ＬＥＤ素子Ｄを基板４２上に実装するとき、トランジスタＱｉに接続されたＬＥＤ素子Ｄを、トランジスタＱｉとエミッタ抵抗Ｒｉとともに、パッケージ化し、１つのケース４３３に収納したＬＥＤパッケージ４４を形成するようにした。これにより、基板４２上にトランジスタＱｉおよびエミッタ抵抗Ｒｉを配置する必要がなく、光源モジュール５１の実装面積を小さくすることができる。
【０１０８】
上記第５実施形態において、複数の光電素子Ｐｄａ〜Ｐｄｃを基板４２上に実装した場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、複数の光電素子Ｐｄａ〜Ｐｄｃを接続するための入出力端子を、基板４２上に配置し、複数の光電素子Ｐｄａ〜Ｐｄｃを光源モジュール５１とは別体で構成してもよい。これにより、光電素子Ｐｄａ〜Ｐｄｃを設置した所定の位置の周囲の明るさに応じて、ＬＥＤ素子Ｄを調光させることができる。
【０１０９】
また、上記第４実施形態および上記第５実施形態において、第１実施形態ないし第３実施形態のいずれかを複数個用いる場合を説明したが、第１実施形態ないし第３実施形態に係るＬＥＤ発光装置１〜３および第１実施形態の変形例ないし第３実施形態の変形例に係るＬＥＤ発光装置１’〜３’を複数個組み合わせて、ＬＥＤ発光システムを構成してもよい。
【０１１０】
また、上記第１実施形態、第２実施形態、および、第４実施形態において、調光機能部１４の可変定電圧源１４ａまたは調光機能部２４の可変定電流源２４ａと、フォトダイオードやフォトトランジスタ、フォトレジスタ等の光電素子Ｐｄとを組み合わせ、光電素子Ｐｄに照射される光の強度に応じて、可変定電圧源１４ａの出力電圧または可変定電流源２４ａの出力電流を変化させるようにしてもよい。
【０１１１】
また、上記第１実施形態ないし第５実施形態において、ＬＥＤ駆動部１３のトランジスタＱｉとして、バイポーラトランジスタを用いた場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、複数のバイポーラトランジスタをダーリントン接続したダーリントントランジスタを用いてもよい。また、電界効果トランジスタを用いてもよい。
【０１１２】
また、上記第１実施形態ないし第５実施形態において、ＬＥＤ素子Ｄとして、ＯＬＥＤ（有機エレクトロルミネッセンス）を用いても、同様に実現可能である。
【０１１３】
本発明に係るＬＥＤ発光装置およびＬＥＤ発光システムは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲を逸脱しなければ、各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【０１１４】
１，１’，２，２’，３，３’  ＬＥＤ発光装置
１１  直流電源
１２  発光部
Ｄ  ＬＥＤ素子
Ｕｉ  ＬＥＤ直列回路
１３  ＬＥＤ駆動部
Ｑｉ  トランジスタ
Ｒｉ  エミッタ抵抗
１４，２４，３４  調光機能部
１４ａ  可変定電圧源
２４ａ  可変定電流源
Ｑｃ  トランジスタ
Ｒｃ  エミッタ抵抗
Ｒｄ  抵抗器
Ｐｄ  光電素子
４，５  ＬＥＤ発光システム
４ａ，５ａ  第１のＬＥＤ発光装置
４ｂ，５ｂ  第２のＬＥＤ発光装置
４ｃ，５ｃ  第３のＬＥＤ発光装置
４１，５１  光源モジュール
４１ａ  第１の発光回路部
４１ｂ  第２の発光回路部
４１ｃ  第３の発光回路部
Ｖｃｃ１＋，Ｖｃｃ２＋，Ｖｃｃ３＋，Ｖｃｃ−，Ｖｂｂ１＋，Ｖｂｂ１−，Ｖｂｂ２＋，Ｖｂｂ２−，Ｖｂｂ３＋，Ｖｂｂ３−  入出力端子
４２  基板
４２１  基材
４２２  配線パターン
４３，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４４，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ  ＬＥＤパッケージ
４３１  透光樹脂
４３２  実装端子
４３３  ケース
３４ａ  第１の調光機能部
３４ｂ  第２の調光機能部
３４ｃ  第３の調光機能部
【図１】
0006650238.tif 000002
【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】
0006650238.tif 000007
【図７】
0006650238.tif 000008
【図８】
0006650238.tif 000009
【図９】
0006650238.tif 000010
【図１０】
0006650238.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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