(57)【要約】【課題】各ＬＥＤからの光の強度を個別に調整して一定強度の光を外部に放射するとともに小型化を図る。【解決手段】発光部１は、赤色光を放射する赤色ＬＥＤ１０と、緑色光を放射する緑色ＬＥＤ１１と、青色光を放射する青色ＬＥＤ１２とを備え、白色光を生成する。ベース部材２は、各ＬＥＤ１０〜１２が実装されたＬＥＤ実装部２２と、ＬＥＤ実装部２２のうち各ＬＥＤ１０〜１２が実装された領域の周囲に設けられた壁部２３〜２６とを備える。複数の光検出部５０〜５５のそれぞれは、壁部２３〜２６に設けられ、互いに異なるＬＥＤ１０〜１２から放射された光の強度を検出する。制御部６は、各光検出部５０〜５５で検出された発色光の強度が、予め決められた発色光の強度となるように、各ＬＥＤ１０〜１２に供給される電流を制御する。【選択図】図１
2007266314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が供給されるとそれぞれが光を放射する複数のＬＥＤと、
前記複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤ実装部、及び前記ＬＥＤ実装部のうち前記複数のＬＥＤのそれぞれが実装された領域の周囲に設けられた壁部を有するベース部材と、
それぞれが、前記壁部に設けられ、互いに異なる前記ＬＥＤから放射された光の強度を検出する複数の光検出部と、
前記複数の光検出部のそれぞれで検出された光の強度が、予め決められた光の強度となるように、前記複数のＬＥＤのそれぞれに供給される電流を制御する制御部と
を備えることを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＬＥＤから光が放射される発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の発光装置（第１の従来の発光装置）は、図２に示すように、互いに波長の異なる光を放射する複数のＬＥＤ８０〜８２をベース部材８３に備え、これらのＬＥＤ８０〜８２から放射される発色光によって混色光を生成して外部に放射するものである。各ＬＥＤ８０〜８２から放射された各発色光の強度は、供給される電流が初期から一定であっても、所定の放射時間が経過すると急激に低下する。このため、第１の従来の発光装置は、混色光の強度を検出する１つの光検出部８４を備え、光検出部８４で検出された発色光の強度が一定になるように、各ＬＥＤ８０〜８２に供給される電流を制御する。ここで、各ＬＥＤ８０〜８２からの発色光の強度は、それぞれ放射時間に対して傾向が異なっている。
【０００３】
ところが、第１の従来の発光装置は、光検出部８４によって混色光の強度しか検出することができないものであった。よって、上記第１の従来の発光装置は、各ＬＥＤ８０〜８２からの発色光の強度が不明であるので、各ＬＥＤ８０〜８２に供給される電流を正確に制御することが難しいという問題があった。
【０００４】
上記問題を解決する第２の従来の発光装置として、例えば特許文献１などには、光検出素子が光の波長強度分布を各色領域で測定し、各色の発光強度及び発光強度比を所定の設定値に保つように各ＬＥＤの駆動回路の動作をフィードバック制御する照明装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３４４０３１号公報（第４〜６頁及び第３Ｂ図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記第１の従来の発光装置は、図２に示すように、光検出部８４の設置スペースを各ＬＥＤ８０〜８２とは別に確保することによって大型になってしまうという問題があった。また、第２の従来の発光装置も同様に大型になってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、各ＬＥＤからの光の強度を個別に調整して一定強度の光を外部に放射することができるとともに小型化を図ることができる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、電流が供給されるとそれぞれが光を放射する複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤ実装部、及び前記ＬＥＤ実装部のうち前記複数のＬＥＤのそれぞれが実装された領域の周囲に設けられた壁部を有するベース部材と、それぞれが、前記壁部に設けられ、互いに異なる前記ＬＥＤから放射された光の強度を検出する複数の光検出部と、前記複数の光検出部のそれぞれで検出された光の強度が、予め決められた光の強度となるように、前記複数のＬＥＤのそれぞれに供給される電流を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、各ＬＥＤの放射時間に対する光の強度変化がそれぞれ異なったとしても、各ＬＥＤからの光の強度を個別に調整して一定強度の光を外部に放射することができるとともに、各光検出部が壁部に設けられるので、各光検出部の設置スペースを別途確保する必要がなく、発光装置の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、各ＬＥＤからの光の強度を個別に調整して一定強度の光を外部に放射することができるとともに小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施形態１）
本発明の実施形態１について図１を用いて説明する。図１は、実施形態１の発光装置を示す図である。
【００１１】
まず、実施形態１の基本的な構成について説明する。実施形態１の発光装置は、白色光を外部に放射するものであり、図１に示すように、発光部１と、ベース部材２と、電流供給部３と、保護カバー４と、複数の光検出部５０〜５５と、制御部６とを備えている。
【００１２】
発光部１は、赤色ＬＥＤ（赤色発光ダイオード）１０と、緑色ＬＥＤ（緑色発光ダイオード）１１と、青色ＬＥＤ（青色発光ダイオード）１２とを備えている。赤色ＬＥＤ１０は、制御部６と電気的に接続し、この制御部６を介して電流供給部３から電流が供給されると赤色光を放射する。同様に、緑色ＬＥＤ１１は、制御部６と接続し、この制御部６を介して電流供給部３から電流が供給されると緑色光を放射する。青色ＬＥＤ１２は、制御部６と接続し、この制御部６を介して電流供給部３から電流が供給されると青色光を放射する。発光部１は、上記赤色光、緑色光及び青色光を組み合わせて白色光を生成する。ここで、赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１及び青色ＬＥＤ１２から放射された各発色光の強度は、供給される電流が初期から一定であっても、所定の放射時間が経過すると急激に低下する。発色光の強度低下の度合いは、赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１及び青色ＬＥＤ１２で異なる。
【００１３】
ベース部材２は、第１の実装基板２０と第２の実装基板２１とで構成されている。第１の実装基板２０は、安価で導電性を有するｎ型シリコン（Ｓｉ）基板であり、エッチングによって上面に凹部２００〜２０２が形成されたものである。上記のように第１の実装基板２０としてシリコンを用いることによって、低コスト化を図ることができる。凹部２００の底面には赤色ＬＥＤ１０が実装され、凹部２０１の底面には緑色ＬＥＤ１１が実装され、凹部２０２の底面には青色ＬＥＤ１２が実装されている。上記第１の実装基板２０において赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１及び青色ＬＥＤ１２が実装された位置のそれぞれには１対の貫通孔２０３・・・が形成され、凹部２００，２０２の周囲には貫通孔２０４，２０４が形成されている。第１の実装基板の下面及び各貫通孔２０３，２０４の周囲には、熱酸化されて酸化シリコンとなった絶縁領域２０５が形成されている。また、第１の実装基板２０は、各貫通孔２０３，２０４を閉塞するように導電部２０６を備えている。導電部２０６は、例えば銅、金、アルミニウム又は半田などの導電材料である。さらに、第１の実装基板２０は、各貫通孔２０３，２０４の上方開口面に上面電極２０７を備え、下方開口面に下面電極２０８を備えている。上面電極２０７及び下面電極２０８は、例えば銅、金、アルミニウム又は半田などの導電材料であり、導電部２０６を介して導通している。これらの上面電極２０７及び下面電極２０８は、凹部２００〜２０２及び下面に積層された導電材料の一部をエッチングで除去されることによって形成される。第２の実装基板２１は、安価で導電性を有するｎ型シリコン基板であり、エッチングによって開口２１０が形成されたものである。上記のように第２の実装基板２１としてシリコンを用いることによって、低コスト化を図ることができる。
【００１４】
上記ベース部材２は、第１の実装基板２０と第２の実装基板２１とが貼り合わされることによって、赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１及び青色ＬＥＤ１２が実装されたＬＥＤ実装部２２と、ＬＥＤ実装部２２から上方に突出して設けられた壁部２３〜２６とを備えている。
【００１５】
電流供給部３は、第２の実装基板２１の下面に対してマスキング及び不純物の注入が繰り返されることによって壁部２３に形成された集積回路（ＩＣ）である。この電流供給部３は、赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１及び青色ＬＥＤ１２のそれぞれと個別に電気的に接続し、さらに制御部６とも電気的に接続する。電流供給部３は、制御部６からの調整信号に基づいて、赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１及び青色ＬＥＤ１２のそれぞれに電流をパルス幅変調（ＰＷＭ）で供給する。このとき、電流供給部３は、予め決められた範囲でパルス幅の変更を可能とする。具体的には、発色光の強度を大きくするためにはパルス幅を広くし、発色光の強度を小さくするためにはパルス幅を狭くする。これにより、赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１及び青色ＬＥＤ１２に供給する電流の大きさを一定にしたままパルス幅を変更して供給することができるので、赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１及び青色ＬＥＤ１２において電流負荷の拡大を防止することができる。
【００１６】
保護カバー４は、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂又はガラスなどの透明材料で形成され、板状の基部４０と、基部４０の上面に設けられた複数の半球部４１とを備えている。基部４０は、下面の一部がベース部材２の壁部２３，２４の上面と接着し、赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１及び青色ＬＥＤ１２が実装された空間領域７をベース部材２及びスペーサ４とともに密閉する。複数の半球部４１は、基部４０が空間領域７を密閉したときに、赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１及び青色ＬＥＤ１２の上方に位置する。上記保護カバー４は、赤色ＬＥＤ１０からの赤色光、緑色ＬＥＤ１１からの緑色光、及び青色ＬＥＤ１２からの青色光を透過させて外部（上方）に放射させる。
【００１７】
複数の光検出部５０〜５５のそれぞれは、ｐｎ接合のフォトダイオードである。光検出部５０は壁部２５の右側に設けられている。光検出部５１は壁部２６の左側に設けられ、光検出部５２は壁部２４の右側に設けられ、光検出部５３は壁部２５の左側に設けられ、光検出部５４は壁部２６の右側に設けられ、光検出部５５は壁部２３の左側に設けられている。各光検出部５０〜５５のｐ型領域は、第１の実装基板２０に対してマスキング及びｐ型不純物の注入が行われることによって、壁部２３〜２６の上面の一部及び側面から所定の深さまで形成される。ｎ型領域は、ｐ型領域に対してマスキング及びｎ型不純物の注入が行われることによって、壁部２３〜２６の上面から所定の深さまで形成される。上記のようにして壁部２３〜２６に光検出部５０〜５５が設けられる。
【００１８】
また、これらの光検出部５０〜５５のうち、光検出部５０，５１は、赤色ＬＥＤ１０から放射された赤色光の強度を検出する。同様に、光検出部５２，５３は、緑色ＬＥＤ１１から放射された緑色光の強度を検出する。光検出部５４，５５は、青色ＬＥＤ１２から放射された青色光の強度を検出する。各光検出部５０〜５５は、制御部６と電気的に接続し、検出した発色光の強度を制御部６に伝達する。
【００１９】
制御部６は、第２の実装基板２１の下面に対してマスキング及び不純物の注入が繰り返されることによって壁部２４に形成された集積回路である。この制御部６は、記憶部（図示せず）と、比較部（図示せず）と、補正部（図示せず）とを備える。記憶部は、比較部と接続し、赤色光、緑色光及び青色光ごとに強度の基準値を予め記憶している。上記強度の基準値は、例えば各ＬＥＤ１０〜１２のそれぞれと同じロットのＬＥＤの初期状態での強度の平均値などである。これにより、個々のＬＥＤのばらつきを低減した値を基準値として用いることができる。なお、同じロットのＬＥＤによる強度の平均値に代えて、各ＬＥＤ１０〜１２からの光の強度を製造時に初期値として検出し、この初期値を基準値として用いてもよい。
【００２０】
比較部（図示せず）は、各光検出部５０〜５５と接続し、さらに記憶部及び調整部（図示せず）と接続する。この比較部は、赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１及び青色ＬＥＤ１２に電流が供給されたときに、各光検出部５０〜５５で検出された発色光の強度を検出値として入力する。比較部は、検出値を入力した後、この検出値が、記憶部に記憶されている基準値と同等又はほぼ同等であるか否かの比較を行い、比較結果に基づく比較信号を調整部に出力する。上記比較において検出値が基準値と同等又はほぼ同等であるとは、検出値が基準値と一致する場合だけでなく、検出値が基準値の上下１０％以内である場合も含む。これにより、検出値のばらつきの影響を取り除くことができる。
【００２１】
調整部（図示せず）は、比較部（図示せず）と接続し、比較部から比較信号を発色光ごとに入力する。この調整部は、検出値が基準値と異なっていると、検出値が基準値と同等又はほぼ同等となるように、該当するＬＥＤ１０〜１２に供給される電流を調整する。具体的には、検出値が基準値より小さい場合、該当するＬＥＤ１０〜１２に供給される電流のパルス幅が広くなるように、電流供給部３に調整信号を出力する。
【００２２】
以上、実施形態１によれば、赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１及び青色ＬＥＤ１２の放射時間に対する発色光の強度変化がそれぞれ異なったとしても、赤色ＬＥＤ１０からの赤色光の強度、緑色ＬＥＤ１１からの緑色光の強度、及び青色ＬＥＤ１２からの青色光の強度を個別に調整して一定強度の白色光（混色光）を外部に放射することができる。また、各光検出部５０〜５５がベース部材２の壁部２３〜２６に設けられているので、各光検出部５０〜５５の設置スペースを別途確保する必要がなく、発光装置の小型化を図ることができる。
【００２３】
（実施形態２）
本発明の実施形態２について図１を用いて説明する。
【００２４】
実施形態２の発光装置は、図１に示すように、発光部１と、電流供給部３と、保護カバー４と、複数の光検出部５０〜５５と、制御部６とを、実施形態１の発光装置と同様に備えているが、実施形態１の発光装置にはない以下に記載の特徴部分を有する。
【００２５】
実施形態２のベース部材２は、実施形態１のベース部材とは異なり、炭化珪素（ＳｉＣ）で形成されている。炭化珪素のベース部材２は、シリコンのベース部材と同様に導電性を有するとともに、シリコンのベース部材より耐熱性に優れている。なお、実施形態２のベース部材２は、上記以外の点において、実施形態１のベース部材と同様である。
【００２６】
以上、実施形態２によれば、ベース部材２として炭化珪素を用いているので、耐熱性を向上させることができる。
【００２７】
（実施形態３）
本発明の実施形態３について図１を用いて説明する。
【００２８】
実施形態３の発光装置は、図１に示すように、発光部１と、ベース部材２と、電流供給部３と、保護カバー４と、複数の光検出部５０〜５５と、制御部６とを、実施形態１の発光装置と同様に備えているが、実施形態１の発光装置にはない以下に記載の特徴部分を有する。
【００２９】
実施形態３の発光装置は、実施形態１の発光装置とは異なり、空間領域７を封止材料で封止するものである。封止材料は、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂などの透明樹脂で形成され、透光性及び弾性を有する。これらの中で、シリコーン樹脂は、エポキシ樹脂やアクリル樹脂よりも耐熱性及び熱伝導率が高いので、高温でも変形することが少なく、また発光部１からの熱に対する放熱効果を高めることができる。上記封止材料は、液状の透明樹脂が空間領域７に注入されて熱硬化することによって形成される。なお、実施形態３の発光装置は、上記以外の点において、実施形態１の発光装置と同様である。
【００３０】
以上、実施形態３によれば、空間領域７を封止材料で封止しているので、空間領域７内の放熱効果を高めることができる。
【００３１】
なお、実施形態１〜３の変形例として、ベース部材と保護カバーの間にスペーサを備える構成であってもよい。スペーサは、例えばアルミニウム薄膜などであり、スパッタリング法によってベース部材の上面に形成される。このような構成にしても、実施形態１〜３と同様の効果を奏する。
【００３２】
また、実施形態１〜３の他の変形例として、発光部のすべてのＬＥＤを同じ発色光を放射するものであってもよい。具体的には、すべて赤色ＬＥＤとしたり、すべて緑色ＬＥＤとしたり、すべて青色ＬＥＤとしたりすることである。これらの構成は、白色光を外部に放射するのではなく、赤色光、緑色光又は青色光を外部に放射する場合に用いられる。上記より、一定強度の赤色光、緑色光又は青色光を外部に放射することができる。
【００３３】
（実施形態４）
本発明の実施形態４について図１を用いて説明する。
【００３４】
実施形態４の発光装置は、図１に示すように、発光部１と、ベース部材２と、電流供給部３と、保護カバー４と、複数の光検出部５０〜５５と、制御部６とを備えているが、実施形態１の発光装置にはない以下に記載の特徴部分を有する。
【００３５】
実施形態４の発光部１は、実施形態１の赤色ＬＥＤ１０及び緑色ＬＥＤ１１に代えて、２つの青色ＬＥＤを追加して合計３つの青色ＬＥＤを備える。なお、実施形態４の発光部は、上記以外の点において実施形態１の発光部と同様である。
【００３６】
実施形態４の保護カバー４は、透明材料に粒子状の黄色蛍光体を混合した混合物によって形成されている。実施形態４の黄色蛍光体は、例えばＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）系などであり、３つの青色ＬＥＤから放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する。このような保護カバー４を、３つの青色ＬＥＤから放射された青色光と、黄色蛍光体から放射された黄色光とが透過することによって、白色光が外部に照射される。なお、実施形態４の保護カバー４は、上記以外の点において実施形態１の保護カバーと同様である。
【００３７】
実施形態４の複数の光検出部５０〜５５のそれぞれは、互いに異なる青色ＬＥＤから放射された青色光の強度を検出する。各光検出部５０〜５５は、検出した青色光の強度を制御部６に伝達する。なお、実施形態４の複数の光検出部５０〜５５は、上記以外の点において実施形態１の複数の光検出部と同様である。
【００３８】
実施形態４の制御部６において、記憶部（図示せず）は青色光の強度の基準値を予め記憶している。比較部（図示せず）は、３つの青色ＬＥＤに電流が供給されたときに、各光検出部５０〜５５で検出された青色光の強度を検出値として入力する。比較部は、検出値と基準値の比較を行い、比較信号を調整部に出力する。調整部（図示せず）は、検出値が基準値と異なっていると、検出値が基準値と同等又はほぼ同等となるように、該当する青色ＬＥＤに供給される電流を調整する。なお、実施形態４の制御部６は、上記以外の点において実施形態１の制御部と同様である。
【００３９】
以上、実施形態４によれば、発光部１がすべて青色ＬＥＤであっても、一定強度の白色光を外部に放射することができる。
【００４０】
（実施形態５）
本発明の実施形態５について図１を用いて説明する。
【００４１】
実施形態５の発光装置は、図１に示すように、発光部１と、ベース部材２と、電流供給部３と、スペーサ４と、保護カバー４と、複数の光検出部５０〜５５と、制御部６とを備えているが、実施形態１の発光装置にはない以下に記載の特徴部分を有する。
【００４２】
実施形態５の発光部１は、実施形態１の緑色ＬＥＤ１１に代えて、青色ＬＥＤを追加して合計２つの青色ＬＥＤと、赤色ＬＥＤとを備えている。なお、実施形態５の発光部１は、上記以外の点において実施形態１の発光部と同様である。
【００４３】
実施形態５の保護カバー４は、一方の青色ＬＥＤに対向する部分における上面又は下面に緑色蛍光体が形成されている。実施形態５の緑色蛍光体は、一方の青色ＬＥＤから放射された光によって励起されてブロードな緑色光を放射する。この緑色蛍光体の形成方法として、例えば、エポキシ樹脂など、透光性を有する樹脂に緑色蛍光体を分散保持して上面又は下面に塗布する方法がある。また、他の例として、緑色蛍光体を含有した透光性の樹脂をシート状に予め形成し、このシート状の樹脂を上面又は下面に張り合わせる方法、又は緑色蛍光体を蒸着やスパッタで形成する方法などがある。このような保護カバー４を、赤色ＬＥＤから放射された赤色光と、青色ＬＥＤから放射された青色光と、緑色蛍光体から放射された緑色光とが透過することによって、白色光が外部に照射される。なお、実施形態５の保護カバー４は、上記以外の点において実施形態１の保護カバーと同様である。
【００４４】
実施形態５の光検出部５２，５３は、青色ＬＥＤから放射された青色光の強度を検出する。各光検出部５０〜５５は、検出した赤色光及び青色光の強度を制御部６に伝達する。なお、実施形態５の複数の光検出部５０〜５５は、上記以外の点において実施形態１の複数の光検出部と同様である。
【００４５】
実施形態５の制御部６において、記憶部（図示せず）は赤色光及び青色光の強度の基準値を予め記憶している。比較部（図示せず）は、各ＬＥＤに電流が供給されたときに、各光検出部５０〜５５で検出された発色光の強度を検出値として入力する。比較部は、検出値と基準値の比較を行い、比較信号を調整部に出力する。調整部（図示せず）は、検出値が基準値と異なっていると、検出値が基準値と同等又はほぼ同等となるように、該当するＬＥＤに供給される電流を調整する。なお、実施形態５の制御部６は、上記以外の点において実施形態１の制御部と同様である。
【００４６】
以上、実施形態５によれば、発光部１が赤色ＬＥＤと２つの青色ＬＥＤとの組み合わせであっても、一定強度の白色光を外部に放射することができる。
【００４７】
なお、実施形態４又は５の変形例として、黄色蛍光体又は緑色蛍光体に代えて、例えば赤色蛍光体などを、生成したい光の色に応じて用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による実施形態１〜５の発光装置の断面図である。
【図２】従来の発光装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  発光部
１０  赤色ＬＥＤ
１１  緑色ＬＥＤ
１２  青色ＬＥＤ
２  ベース部材
２２  ＬＥＤ実装部
２３〜２６  壁部
３  電流供給部
５０〜５５  光検出部
６  制御部
【図１】
2007266314.tif 000003
【図２】
2007266314.tif 000004