(57)【要約】【課題】  取り扱いが容易で且つ安定した輝度を得ることが可能な発光ダイオード装置を実現する。【解決手段】  発光ダイオードチップ１は、ＬＥＤ（Laser Emitting Diode）２と、ＬＥＤ２に接続された定電流回路Ｔと、これらを内包するパッケージ３と、から構成されている。定電流回路ＴがＬＥＤ２と同一のパッケージに内包されることにより、安定した輝度を得つつも取り扱いの容易な構成を有する発光ダイオードチップ１が構成される。また、これにより、複数の発光ダイオードチップ１によって構成される発光ダイオード装置も、小型且つ簡易なものとなる。【選択図】  図１
2005191305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードと、
前記発光ダイオードに定電流を供給する定電流回路と、
前記発光ダイオードと前記定電流回路とを一括して封止する封止部材と、
を備えることを特徴とする発光ダイオード装置。
【請求項２】
前記定電流回路は、
該定電流回路を流れる電流の電流値に対応する所定の信号を当該発光ダイオード装置と同等の構成を有する他の発光ダイオード装置に出力する出力端子と、
当該発光ダイオード装置と同等の構成を有する他の発光ダイオード装置から前記所定の信号の入力を受け付ける入力端子と、
のうち少なくとも一方を備え、
前記出力端子を備える定電流回路は、前記入力端子を備える定電流回路と接続され、当該定電流回路の出力端子から接続先の前記定電流回路の入力端子に前記所定の信号を供給し、
前記所定の信号を供給された前記入力端子を備える定電流回路は、前記所定の信号に対応する定電流を前記発光ダイオードに供給する、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項３】
前記出力端子を備える定電流回路は、
所定の電源に接続された第１の回路部と、
前記第１の回路部に接続され、前記第１の回路部を流れる電流に対応する一定量の電流を前記発光ダイオードに供給する第２の回路部と、
を備え、
前記入力端子を備える定電流回路は、前記第２の回路部と実質的に同一の構成を有し、入力された前記所定の信号に基づいて前記一定量の電流と等しい流量の電流を前記発光ダイオードに供給する、
ことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード装置。
【請求項４】
前記入力端子を備える定電流回路は、前記入力端子から入力された前記所定の信号を、該所定の信号の出力元とは異なる他の発光ダイオード装置に中継する中継端子をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の発光ダイオード装置。
【請求項５】
前記定電流回路が前記発光ダイオードに供給する電流量を前記封止部材の外部から制御する制御手段を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発光ダイオード装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード装置に関し、特に駆動回路として定電流回路が接続された発光ダイオード装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード装置を駆動する駆動方法として、定電圧駆動や定電流駆動といった駆動方法が一般的に用いられている。定電圧駆動は発光ダイオードに一定の電圧を印加することによって発光ダイオード装置を駆動させる駆動方法であり、定電流駆動は発光ダイオードに定電流を供給することによって発光ダイオード装置を駆動させる駆動方法である。
【０００３】
発光ダイオードは、その製造段階において、個々の素子に微妙な特性の違いが生じる。そのため、たとえ同じ電圧が印加されたとしても、発光ダイオードに流れる電流は、個々の発光ダイオードの素子特性によって異なったものになる。したがって、例えば複数の発光ダイオードを駆動するような場合、定電圧駆動では、個々の発光ダイオードに流れる電流の値は異なるものとなり、ダイオード間で輝度のばらつきが生じる。そこで、多くの場合、発光ダイオード毎の特性が異なる場合でも一定の輝度を得ることが可能な、定電流駆動が用いられている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−３１９７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
定電流駆動では、発光ダイオードに定電流回路を個別接続して定電流を供給し、発光ダイオードを駆動する。したがって、複数の発光ダイオードを駆動するような場合、複数の発光ダイオードにいっぺんに定電圧をかければよい定電圧駆動とは異なり、定電流駆動では発光ダイオードひとつひとつに定電流回路を接続する必要がある。そのため、例えば複数の発光ダイオードとそれに対応する複数の定電流回路とを備える発光ダイオード装置を構成すると、装置全体の構成が複雑なものとなり、また装置を構成する作業も煩雑であった。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、取り扱いが容易な構成で且つ一定の輝度を得ることが可能な発光ダイオード装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の観点に係る発光ダイオード装置は、
発光ダイオードと、
前記発光ダイオードに定電流を供給する定電流回路と、
前記発光ダイオードと前記定電流回路とを一括して封止する封止部材と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
前記定電流回路は、
該定電流回路を流れる電流の電流値に対応する所定の信号を当該発光ダイオード装置と同等の構成を有する他の発光ダイオード装置に出力する出力端子と、
当該発光ダイオード装置と同等の構成を有する他の発光ダイオード装置から前記所定の信号の入力を受け付ける入力端子と、
のうち少なくとも一方を備え、
前記出力端子を備える定電流回路は、前記入力端子を備える定電流回路と接続され、当該定電流回路の出力端子から接続先の前記定電流回路の入力端子に前記所定の信号を供給し、
前記所定の信号を供給された前記入力端子を備える定電流回路は、前記所定の信号に対応する定電流を前記発光ダイオードに供給することが好ましい。
【０００８】
前記出力端子を備える定電流回路は、
所定の電源に接続された第１の回路部と、
前記第１の回路部に接続され、前記第１の回路部を流れる電流に対応する一定量の電流を前記発光ダイオードに供給する第２の回路部と、
を備え、
前記入力端子を備える定電流回路は、前記第２の回路部と実質的に同一の構成を有し、入力された前記所定の信号に基づいて前記一定量の電流と等しい流量の電流を前記発光ダイオードに供給することが好ましい。
【０００９】
前記入力端子を備える定電流回路は、前記入力端子から入力された前記所定の信号を、該所定の信号の出力元とは異なる他の発光ダイオード装置に中継する中継端子をさらに備えることが好ましい。
【００１０】
前記定電流回路が前記発光ダイオードに供給する電流量を前記封止部材の外部から制御する制御手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、取り扱いが容易な構成で且つ安定した輝度を得ることが可能な発光ダイオード装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る発光ダイオード装置について、説明する。
（実施形態１）
本実施の形態に係る発光ダイオード装置は、図１に示すような発光ダイオードチップ１から構成されている。発光ダイオードチップ１は、ＬＥＤ（Laser Emitting Diode）２と、定電流回路Ｔと、これらを外装するパッケージ３とから構成される。
【００１３】
ＬＥＤ２は、所定の閾値を超える順方向電圧を印加されることによって発光するダイオードであり、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）やＧａＰ（ガリウムリン）等の化合物半導体から構成される。
【００１４】
定電流回路Ｔは、図２に示すようなカレントミラー回路から構成され、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１と、トランジスタＱ２と、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ２’と、を備えている。トランジスタＱ１は、コレクタが抵抗Ｒ１を介して電源ＶＣＣ（尚、この電源電位もＶＣＣとする）に接続され、ベースがコレクタに接続され、エミッタが抵抗Ｒ２を介してグランドＧＮＤに接続されている。また、トランジスタＱ２は、コレクタがＬＥＤ２に接続され、ベースがトランジスタＱ１のベース及びコレクタに接続され、エミッタが抵抗Ｒ２’を介して外部と接続されている。尚、トランジスタＱ１とＱ２とは、同一の特性を持つトランジスタであり、抵抗Ｒ２とＲ２’とは、それぞれ等しい抵抗値を持つ。尚、端点Ａ１及び端点Ａ２は、回路の外部と接続する接続部である。
【００１５】
トランジスタＱ１のベースとトランジスタＱ２のベースとは互いに接続されており、同一のベース電圧が印加されている。したがって、トランジスタＱ１のコレクタ電流Ｉ１とトランジスタＱ２のコレクタ電流Ｉ２とは、等しい電流値を持つ。また、トランジスタＱ１のベース電流ＩＢ１とトランジスタＱ２のベース電流ＩＢ２とは、それぞれ極微少な電流であるため、電流値を０と近似することができる。したがって、トランジスタＱ１のエミッタ電流ＩＥ１とトランジスタＱ２のエミッタ電流ＩＥ２とは、それぞれＩ１、Ｉ２と等しいものと近似することができる。よって、Ｉ１＝Ｉ２＝ＩＥ１＝ＩＥ２と近似することができ、トランジスタＱ２のコレクタ電流Ｉ２は、所定の電流値で安定にバイアスされる。これにより、ＬＥＤ２には定電流が供給される。
【００１６】
以上の構成を有する発光ダイオードチップ１では、ＬＥＤ２が定電流回路Ｔから定電流を供給されることにより、ＬＥＤ２の素子特性に影響されず安定した輝度を持った発光ダイオード装置を得ることができる。また、ＬＥＤ２と定電流回路Ｔとが同一のパッケージに封入されており、小型で取り扱いの容易な発光ダイオードチップ１が実現される。
【００１７】
（実施形態２）
前述した実施形態１において、一定の輝度を得ることが可能な発光ダイオード装置について説明した。しかし、例えば複数の発光ダイオードチップ１から構成される発光ダイオード装置では、定電流回路Ｔを構成する各素子の微妙な特性の誤差等により、必ずしも各チップのＬＥＤ２に同じ電流が供給されない場合がある。そこで、複数のチップ間における発光輝度のばらつきをより精度よく抑えることが可能な発光ダイオード装置について、以下説明する。
【００１８】
本実施の形態に係る発光ダイオード装置は、図３に示すように、マスタチップ４と、スレーブチップ５とから構成される。マスタチップ４は、発光ダイオードとしてのＬＥＤ（Laser Emitting Diode）２と、それに接続された定電流回路Ｍと、から構成され、パッケージ３によって外装されている。同様に、スレーブチップ５は、ＬＥＤ２と、定電流回路Ｓと、から構成され、パッケージ３によって外装されている。また、図に点線で示すように、スレーブチップ５に隣接してさらに他のスレーブチップ５を接続させることも可能である。
【００１９】
定電流回路Ｍは、図４に示すように、実施形態１における定電流回路Ｔと同様の回路構成を有する回路であり、唯一異なるのは、出力端子Ｔ１を備える点である。定電流回路Ｍは、回路に流れる定電流（Ｉ２）の電流値に対応する所定の信号を、出力端子Ｔ１から外部に出力する。
【００２０】
定電流回路Ｓは、図示の通り、トランジスタＱ３と抵抗Ｒ３とから構成され、定電流回路Ｍと接続される回路である。ここで、トランジスタＱ３は定電流回路ＭのトランジスタＱ１及びＱ２と同等の特性を有するトランジスタであり、抵抗Ｒ３は定電流回路Ｍの抵抗Ｒ２及びＲ２’と同じ抵抗値を持つ。定電流回路Ｓは、入力端子Ｔ２を備え、定電流回路Ｍから入力端子Ｔ２を介して供給された信号に基づいて、定電流回路Ｍの回路部Ｘ（図４に一点鎖線で図示）との間でカレントミラー回路を形成し、定電流回路Ｍに流れる定電流（Ｉ２）と同流量の電流をＬＥＤ２に供給する。また、定電流回路Ｓは出力端子Ｔ３を備え、入力端子Ｔ２から入力された信号と同じ信号を、出力端子Ｔ３から出力する。
【００２１】
また、定電流回路Ｓを備えるスレーブチップ５は、例えば略直方体状の外形を有しており、一側面から定電流回路Ｓの入力端子Ｔ２が外部に延伸している。また、入力端子Ｔ２が延伸している側面とは反対側の側面から、出力端子Ｔ３が延伸している。このようなスレーブチップ５を、入力端子Ｔ２を備える側面と出力端子Ｔ３を備える側面とを隣接させて複数並べることにより、隣接するチップに次々に所定の信号を供給して電流を流れさせることが可能となる。
【００２２】
以上、説明したように、定電流回路Ｓには定電流回路Ｍと同じ定電流が流れる。また、定電流回路Ｓ自体も出力端子Ｔ３を備え、定電流回路Ｍから供給された信号をさらに他の回路に供給する。したがって、図示の通り、定電流回路Ｍに接続された定電流回路Ｓに、さらに連続して複数の定電流回路Ｓが接続されることが可能である。
【００２３】
また、定電流回路Ｓは定電流回路Ｍと比較して単純な構成を有する回路であり、これらが接続されることによって構成される発光ダイオード装置全体を小型且つ簡易なものに抑えることができる。
【００２４】
（実施形態３）
上述した実施形態１及び実施形態２において、一定の輝度を得ることが可能な発光ダイオード装置について説明した。しかし、この輝度は定電流回路の回路構成によって一意に決定されるものであり、各チップ（発光ダイオードチップ１、マスタチップ４及びスレーブチップ５）を構成した後で、発光輝度を変更することはできない。そこで、定電流回路に流れる電流値を制御することで輝度を変更可能な発光ダイオード装置について、以下、外部抵抗を有する場合と可変抵抗を有する場合との２つの例を挙げて説明する。
【００２５】
（外部抵抗）
本実施の形態に係る発光ダイオード装置は、図５に示すような発光ダイオードチップ６から構成されている。発光ダイオードチップ６は、ＬＥＤ２と、定電流回路Ｋと、パッケージ３と、外部抵抗Ｒ４と、から構成されている。
【００２６】
外部抵抗Ｒ４は、図５に示すように、パッケージ３の外部に配置され、端点Ａ５を介して定電流回路Ｋと接続されている。
【００２７】
定電流回路Ｋは、図６に示すように、トランジスタＱ１と、トランジスタＱ２と、抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ２’と、から構成される。定電流回路Ｋは、前述した外部抵抗Ｒ４と接続されており、外部抵抗Ｒ４の抵抗値に対応した定電流をＬＥＤ２に供給する。
【００２８】
定電流回路ＫがＬＥＤ２に供給する定電流の電流値は、外部抵抗Ｒ４の値に対応して変化する。したがって、状況に応じて異なる抵抗体を外部抵抗Ｒ４として接続することにより、定電流回路Ｋに流れる電流を制御し、チップ毎の輝度のばらつきを精度よく抑えることができる。
（可変抵抗）
【００２９】
本実施の形態に係る発光ダイオード装置は、図７に示すような発光ダイオードチップ７を用いて構成されている。発光ダイオードチップ７は、ＬＥＤ２と、定電流回路Ｈと、パッケージ３と、インタフェース８と、から構成されている。
【００３０】
定電流回路Ｈは、図８に示すように、トランジスタＱ１と、トランジスタＱ２と、抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ２’と、可変抵抗Ｒ５と、内部レジスタ９と、から構成される。
【００３１】
可変抵抗Ｒ５は、所定の範囲内で抵抗値を変動可能な抵抗である。内部レジスタ９は、可変抵抗Ｒ５に接続され、可変抵抗Ｒ５の抵抗値の設定を記憶する記憶装置である。また、内部レジスタ９は端点Ａ６を介して、パッケージ３の外部に配置されたインタフェース（ＩＦ）８と接続されている。これらは、実際には、例えば所定のＤＩＰ（Dual Inline Package）スイッチのような切り替えスイッチ等を可変抵抗Ｒ５に接続させることによって構成されており、パッケージ３の外部での操作により抵抗値を変化させて、定電流回路Ｈに流れる電流値を制御することが可能である。また、インタフェース８を所定のコンピュータ装置等に接続し、コンピュータ上で可変抵抗Ｒ５の抵抗値を変化させるような構成であってもよい。
【００３２】
上記構成により、定電流回路Ｈに流れる電流をパッケージ３の外部から制御することができる。したがって、定電流回路ＨがＬＥＤ２に供給する定電流の値を容易に制御することが可能であり、より高い精度でチップ毎の輝度のばらつきを抑えることができる。
【００３３】
尚、本発明は上記実施の形態で示したものに限定されず、様々な変形及び応用が可能である。例えば、上記実施形態１では、定電流回路Ｔとして図２のようなカレントミラー回路から構成される回路を示したが、回路の構成はこれに限定されない。例えば、実施形態１における定電流回路Ｔは、図９に示すような、より単純な構成の定電流回路であってもよい。
【００３４】
また、上記実施の形態では、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２とは同一の特性を持つものとして説明したが、これらは異なる特性を有するものであってもよい。その際、トランジスタＱ１側を流れる電流（Ｉ１及びＩＥ１）とトランジスタＱ２側を流れる電流（Ｉ２及びＩＥ２）とは同流量ではなく、Ｉ：Ｎ（Ｎの値は双方のトランジスタの特性による）の一定比に対応したものとなる。また、カレントミラー回路の回路構成も上記実施の形態で示したものに限定されず、定電流をＬＥＤ２に供給することが可能な回路構成を有していればよい。
【００３５】
また、上記各実施形態で示した構成は、当然これら単独でのみ用いられるものではなく、複数を組み合わせて構成されることが可能である。例えば、実施形態２で示したマスタチップ４とスレーブチップ５との組み合わせによる構成を実施形態３や実施形態４における発光ダイオードチップに適用することにより、小型で簡易な構成を有しつつより高い精度で発光ダイオード装置の各チップ毎の輝度のばらつきを抑えることが可能となる。
【００３６】
また、上記実施の形態では実施形態３に、抵抗値を変化させることによって電流値を変更可能な定電流回路の例を示したが、その構成は例示した形に限定されない。例えば、ＬＥＤ２に流れる電流値を、抵抗値以外の要素を変化させることによって制御可能な回路構成を備えるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態１に係る発光ダイオード装置の構成を示す図である。
【図２】図１の発光ダイオード装置における定電流回路の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る発光ダイオード装置の構成を示す図である。
【図４】図３の発光ダイオード装置における定電流回路の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態３に係る発光ダイオード装置の構成を示す図である。
【図６】図５の発光ダイオード装置における定電流回路の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態４に係る発光ダイオード装置の構成を示す図である。
【図８】図７の発光ダイオード装置における定電流回路の構成を示す図である。
【図９】図１の発光ダイオード装置における定電流回路が、図２の回路とは異なる構成を有する場合の回路構成の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・発光ダイオードチップ、２・・・ＬＥＤ、３・・・パッケージ、４・・・マスタチップ、５・・・スレーブチップ、６・・・発光ダイオードチップ、７・・・発光ダイオードチップ、８・・・インタフェース、９・・・内部レジスタ
【図１】
2005191305.tif 000003
【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】
2005191305.tif 000008
【図７】
2005191305.tif 000009
【図８】
2005191305.tif 000010
【図９】
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