(57)【要約】【課題】点灯時の発光ダイオードの故障を抑制し、たとえ寒冷地であろうとも長期の使用に耐え得る車載用の発光ダイオードアレーの点灯方式を提供すること。【解決手段】１次元あるいは２次元に配列された発光ダイオードアレーを用いて構成される発光ダイオードユニットの点灯方式において、発光ダイオードアレー中の一部の発光ダイオード２ａのみをまず点灯し、これにより発光ダイオードアレー内部の温度を高めてから、残りの発光ダイオード２ｂを点灯することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次元あるいは２次元に配列された発光ダイオードアレーを用いて構成される発光ダイオードユニットの点灯方式において、
発光ダイオードアレー中の一部の発光ダイオードのみをまず点灯し、これにより発光ダイオードアレー内部の温度を高めてから、残りの発光ダイオードを点灯することを特徴とする発光ダイオードユニットの点灯方式。
【請求項２】
上記の発光ダイオードアレー中の各発光ダイオードが、アレーの一方の端から１個ずつあるいは１グループずつ順次点灯し始めることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードユニットの点灯方式。
【請求項３】
上記の発光ダイオードアレー中の１個あるいは１グループの発光ダイオードが点灯してから、次の１個あるいは１グループの発光ダイオードが点灯するまでの時間間隔が、徐々に短くなることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードユニットの点灯方式。
【請求項４】
上記の時間間隔が、最初は０．１秒から１秒の間であることを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオードユニットの点灯方式。
【請求項５】
上記の時間間隔が、最後には０．１秒以下となることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオードユニットの点灯方式。
【請求項６】
上記の発光ダイオードアレー内の発光ダイオードを全て点灯した後、発光ダイオードアレーを実際に高い発光出力で使用するまでの間、微小電流を通電しておくことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光ダイオードユニットの点灯方式。
【請求項７】
上記発光ダイオードアレー内に、少なくとも窒化物半導体を用いた白色発光ダイオードをその１要素として含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発光ダイオードユニットの点灯方式。
【請求項８】
上記発光ダイオードアレーとして、少なくとも２種類以上の発光ダイオードからなる、２種類以上の色の光を用いて概白色を実現する発光ダイオードアレーを用いることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の発光ダイオードユニットの点灯方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードアレーを用いて構成され、自動車あるいはオートバイ用のヘッドランプ、テールランプ、ブレーキランプ等として使用される発光ダイオードユニットの点灯方式、特にその構成要素である発光ダイオードの寿命を長く保つための点灯方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードアレーは、自動車あるいはオートバイのテールランプ、ブレーキランプとして次第に使われ始めており、更にヘッドランプとして使用するための検討も現在盛んに行われている。
【０００３】
また、発光ダイオードアレーを用いて画像認識用光源としての発光ダイオードユニットを構成する分野についてであるが、その点灯方式にも注意が払われるようになった。例えば、複数又は複数色の発光ダイオードを集合させて電子部品などの被対象物に照射するに際し、各色を順送りパルス点灯方式により単色放射を可能とし、点灯サイクルを１／４０〜１／１０のデューティ比で点灯し、且つ点灯時間を１０ｎｓ以上と設定するなどの提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−０６６９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発光ダイオードアレーを自動車あるいはオートバイ用ランプとして用いる場合には、必要な明るさを得るために１素子あたり１００ｍＡ以上の大電流を流す必要があり、このため発光ダイオードを点灯した瞬間に発光ダイオードが壊れてしまうという問題がある。この発光ダイオードの故障は、特に、−１０℃以下の温度で頻繁に生じ、寒冷地での使用にも耐える必要のある車載用のランプとしては致命的である。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、点灯時の発光ダイオードの故障を抑制し、たとえ寒冷地であろうとも長期の使用に耐え得る車載用の発光ダイオードアレーの点灯方式を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【０００７】
請求項１の発明に係る発光ダイオードユニットの点灯方式は、１次元あるいは２次元に配列された発光ダイオードアレーを用いて構成される発光ダイオードユニットの点灯方式において、発光ダイオードアレー中の一部の発光ダイオード（素子）のみをまず点灯し、これにより発光ダイオードアレー内部の温度を高めてから、残りの発光ダイオード（素子）を点灯することを特徴とする。
【０００８】
これは上記ランプの一部をエンジン等を始動した際に点灯することとし、発光ダイオードアレー中の発光ダイオード素子が同時には点灯し始めないようにした発光ダイオードユニットの点灯方式である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発光ダイオードユニットの点灯方式において、上記の発光ダイオードアレー中の各発光ダイオードが、アレーの一方の端から１個ずつあるいは１グループずつ順次点灯し始めることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２に記載の発光ダイオードユニットの点灯方式において、上記の発光ダイオードアレー中の１個あるいは１グループの発光ダイオードが点灯してから、次の１個あるいは１グループの発光ダイオードが点灯するまでの時間間隔が、徐々に短くなることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３に記載の発光ダイオードユニットの点灯方式において、上記の時間間隔が、最初は０．１秒から１秒の間であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４に記載の発光ダイオードユニットの点灯方式において、上記の時間間隔が、最後には０．１秒以下となることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発光ダイオードユニットの点灯方式において、上記の発光ダイオードアレー内の発光ダイオードを全て点灯した後、発光ダイオードアレーを実際に高い発光出力で使用するまでの間、微小電流を通電しておくことを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発光ダイオードユニットの点灯方式において、上記発光ダイオードアレー内に、少なくとも窒化物半導体を用いた白色発光ダイオードをその１要素として含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発光ダイオードユニットの点灯方式において、上記発光ダイオードアレーとして、少なくとも２種類以上の発光ダイオードからなる、２種類以上の色の光を用いて概白色を実現する発光ダイオードアレーを用いることを特徴とする。
【００１６】
＜発明の要点＞
本発明者は、上記の発光ダイオードの故障が、ランプ使用開始時に急激に大きな電流を発光ダイオードに流し始めるために生じることを見出した。ことに外気温が−１０℃以下の状況で、且つ発光ダイオードのｐ層のアクセプタの活性化エネルギーが大きい場合には、正孔濃度が通常の室温（２０℃程度）よりも低く、ｐ層の抵抗が高い状況にある。
【００１７】
このような状況で大電流を通電すると、過剰なジュール熱の発生を引き起こし、素子の故障を引き起こすのである。このような故障を回避するために、本発明者は、発光ダイオードアレーからなるランプを、点灯する必要が生じてから点灯するのではなく、好ましくは自動車あるいはオートバイのエンジン起動時に一度点灯し、発光ダイオードアレー内の温度を高めておくのが効果的であることを見出し、本発明に想到した。
【００１８】
さらに、エンジン起動時に発光ダイオードを一度点灯する際には、発光ダイオードアレー内の発光ダイオードを一度に全て点灯し始めるのではなく、そのうちの一部のみをまず点灯し、発光ダイオードアレー内部の温度を高め、発光ダイオードのｐ層の抵抗を低くしてから残りの発光ダイオードを点灯するのが効果的であることをも発見した。
【００１９】
すなわち、本明細書における第１の発明は、自動車あるいはオートバイのランプ用等の１次元あるいは２次元に配列された発光ダイオードアレーを、エンジン始動時に一度点灯する発光ダイオードの点灯方式であり、更に発光ダイオードアレー中の発光ダイオード素子が同時には点灯し始めないことを特徴とする発光ダイオードアレーの点灯方式である。
【００２０】
上記の発光ダイオードアレー中の各発光ダイオードは、アレーの一方の端から１個ずつあるいは１グループずつ順次点灯し始めるのが好ましい。
【００２１】
上記の発光ダイオードアレー中の１個あるいは１グループの発光ダイオードが点灯してから、次の１個あるいは１グループの発光ダイオードが点灯するまでの時間間隔が、徐々に短くなるのが好ましい。
【００２２】
上記の時間間隔は、最初は０．１秒から１秒の間であるのが好ましい。
【００２３】
上記の時間間隔は、最後には０．１秒以下となるのが好ましい。上記の発光ダイオードアレー内の発光ダイオードが全て点灯した後、全ての発光ダイオードアレーを実際に使用するまでの間は、消灯しておいても構わないが、微小電流を通電しておく方が好ましい。
【００２４】
上記の発光ダイオードアレーは、少なくとも窒化物半導体を用いた白色発光ダイオードをその１要素として含むことが好ましい。
【００２５】
また、上記の発光ダイオードアレーは、少なくとも２種類以上の発光ダイオードからなる、２種類以上の色の光を用いて概白色を実現するものであっても良い。
【００２６】
本発明による発光ダイオードアレーの点灯方式を用いるものとして、自動車あるいはオートバイ用のヘッドランプ、テールランプ、ブレーキランプが好適である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の発光ダイオードアレーの点灯方式によれば、エンジンを始動した際に上記ランプを点灯し、その際、発光ダイオードアレー中の一部の発光ダイオードのみをまず点灯し、これにより発光ダイオードアレー内部の温度を高めてから、残りの発光ダイオードを点灯するので、たとえ寒冷地であろうとも、車載用の発光ダイオードアレーを長期間にわたり、故障無く使用できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００２９】
［実施例１］
図２に本実施例で使用した、発光ダイオードアレーの模式図を示す。この発光ダイオードアレー１では発光ダイオード（素子）２がマトリックス状に二次元に配列されている。
【００３０】
各発光ダイオード２としては、この場合、サファイア基板上に成長した発光波長４０５nmの窒化物半導体ＬＥＤを樹脂モールドし、樹脂中に赤、緑、青の３色の蛍光体を混ぜて白色の発光を示すようにしたものを用いた。
【００３１】
まずはじめに、比較例として、この発光ダイオードアレーを−１０℃の環境下で、点灯→１０分保持→消灯→１０分保持というプロセスを１０００回繰り返す試験を行った。その結果、発光ダイオードアレー１中の２４個の発光ダイオード２のうち１０個の発光ダイオードが故障し、発光しなくなってしまった。
【００３２】
次に、本発明の実施例として、上記の発光ダイオードアレー１中の発光ダイオード２を全て新しいものに交換し、図１に模式的に（ａ）〜（ｆ）で示したように、アレーの一方の端から順次点灯する形式で点灯し、上記と同じプロセス（点灯→１０分保持→消灯→１０分保持）を１０００回繰り返した。この例では、点灯の方式として、左の一列から、一列全部（１グループ）の発光ダイオード（４個）を、一列づつ順次に右に点灯して行き、面全体の全発光ダイオードを点灯した。その際、図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）それぞれの間の時間間隔は、０．５秒、０．３秒、０．１秒、０．０５秒、０．０１秒と、順次短くした。なお、図１中、白い部分２ａが点灯している発光ダイオード、黒い部分２ｂが消灯している発光ダイオードである。
【００３３】
この実施例の場合には、点灯・消灯のプロセスを１０００回繰り返す間に故障した発光ダイオードの数は２個であり、本発明の点灯方式により発光ダイオードアレーの故障を抑制できることが示された。
【００３４】
［実施例２］
実施例１と同様な試験を、図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）それぞれの間の時間間隔を
（Ａ）全て０．１秒、
（Ｂ）全て０．０５秒、
（Ｃ）０．０１秒、０．０５秒、０．１秒、０．３秒、０．５秒、
とした３種類の条件で繰り返した。
【００３５】
この試験中に故障した発光ダイオードの数は、条件（Ａ）の「全て０．１秒」では１個であり、条件（Ｂ）の「全て０．０５秒」では８個であり、そして条件（Ｃ）の「０．０１秒、０．０５秒、０．１秒、０．３秒、０．５秒」では１１個であった。
【００３６】
この結果は、少なくとも最初の発光ダイオードのグループが点灯してから、次の発光ダイオードのグループが点灯するまでの時間間隔として、０．１秒は必要であるということ、及び、実施例１の結果と実施例２の条件（Ａ）の結果を考え合わせると、点灯プロセスの後の方では上記時間間隔を短くしても問題がないということを示している。
【００３７】
ただし、点灯プロセス中の時間間隔をあまりにも大きく取ると、全てのプロセスが完了するまでに比較的長い時間を要するという問題点もある。我々の実験においては、最初の発光ダイオードのグループが点灯してから、次の発光ダイオードのグループが点灯するまでの時間間隔としては１秒以下とし、最後の時間間隔は０．１秒以下として、プロセス全体で５秒以内に終了するようにする限り、使用者が不便を感じることは無かった。ただし、プロセス全体が１０秒以上に及んでしまう場合には、使用者が不快感を感じるようになるので、時間間隔の設計は実用上非常に重要である。
【００３８】
［実施例３］
次に、上記の発光ダイオードアレー内の要素発光ダイオードを、青い光を発する窒化物半導体発光ダイオードと、赤い光を発するＡｌＧａＡｓ系発光ダイオードと、緑色の光を発するＩｎＧａＡｓＰ系の発光ダイオードの３つのチップを組み合わせた、３色混合型の白色発光ダイオードで構成して、実施例１と同様な試験を行った。
【００３９】
その結果、同時に全ての発光ダイオードを点灯した場合（比較例）と、本発明の点灯方式を用いた場合（実施例３）では、試験中に故障する要素発光ダイオードの数がそれぞれ、９個（比較例）と、１個（実施例３）であった。すなわち、３色混合型の発光ダイオードを用いた場合においても、本発明による点灯方式は、発光ダイオードの故障を抑制するのに効果的であるといえる。
【００４０】
［実施例４］
次に、実施例１の発光ダイオードアレーを用いて、図１の点灯プロセス（ａ）〜（ｆ）を用いて、点灯→１０分保持→消灯→１０分保持というプロセスを１０００回繰り返す試験を行い、その際、最初の点灯以前を除いては、消灯しても各ＬＥＤに０．５ｍＡの微小電流を通電しておくようにした。ここでも実施例１と同じく、図１の点灯プロセス（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）それぞれの間の時間間隔は、０．５秒、０．３秒、０．１秒、０．０５秒、０．０１秒とした。
【００４１】
この実施例４の場合には、試験中に故障する発光ダイオードは無かった。微小電流を通電しておくことで、発光ダイオードの温度低下が防がれ、故障が抑制されたものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の発光ダイオードユニットの点灯方式における点灯プロセスを示す図である。
【図２】本発明の点灯方式で対象とした発光ダイオードユニットの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  発光ダイオードアレー
２  発光ダイオード（素子）
【図１】
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【図２】
2005319954.tif 000004