(57)【要約】【課題】複数のＬＥＤを備えた照明装置において、ＬＥＤの発光強度を受光専用素子を用いずに検出すること。【解決手段】複数のＬＥＤと、各ＬＥＤを順次点灯させると共に、点灯中のＬＥＤの発光強度を消灯中のＬＥＤにより検出して前記発光強度を制御する制御部を備える。【選択図】図１
2009134877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤと、各ＬＥＤを順次点灯させると共に、点灯中のＬＥＤの発光強度を消灯中のＬＥＤにより検出して前記発光強度を制御する制御部を備える照明装置。
【請求項２】
前記複数のＬＥＤは同一平面上に設置され、前記点灯中のＬＥＤの発光が前記消灯中のＬＥＤに直接受光されるように配置されてなる請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記複数のＬＥＤを一体的に被覆する透光性部材をさらに備える請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】
前記複数のＬＥＤは、緑色光および青色光をそれぞれ発光する２つのＬＥＤと、赤色光を発光する２つのＬＥＤを含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項５】
前記複数のＬＥＤが、第１発光波長を有する第１ＬＥＤと、第１発光波長より長いか第１発光波長と同じ第２発光波長を有する第２ＬＥＤを含み、制御部は第１ＬＥＤの発光強度を第２ＬＥＤによって検出する請求項１記載の照明装置。
【請求項６】
前記複数のＬＥＤが、青色光と緑色光とをそれぞれ発光する第１および第２ＬＥＤと、赤色光を発光する第３および第４ＬＥＤとからなり、制御部は第１ＬＥＤの発光強度を第２ＬＥＤにより検出し、第２ＬＥＤの発光強度を第３ＬＥＤにより検出し、第３ＬＥＤの発光強度を第４ＬＥＤにより検出し、第４ＬＥＤの発光強度を第３ＬＥＤにより検出し、第１、第２、第３および第４ＬＥＤ素子の発光強度を制御する請求項１記載の照明装置。
【請求項７】
制御部は、ＬＥＤの発光強度の検出をヒトの目が認識できない程の短い期間に行う請求項１記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は照明装置に関し、特に発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、小型で、かつ、電池で駆動できる簡単な照明装置としてＬＥＤを用いた照明装置が開発され、複数の単色のＬＥＤを合体したものや、複数の異なる発光色のＬＥＤを組合せたものなどが用途に応じて用いられるようになってきている。そして、撮像用の照明装置においては、撮像素子の受光特性を考慮した発光スペクトルを得るために、異なる発光色のＬＥＤを所望のスペクトルに対応する数だけ組合せたもの、例えば、２個の赤色ＬＥＤと、１個の緑色ＬＥＤと、１個の青色ＬＥＤとを組合せたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、このような照明装置では、複数の異なる発光色のＬＥＤの発光強度や発光強度比を適正に維持するために、各ＬＥＤの発光色に対応する分光フィルタ付きの光検出素子によって各色毎に検出し、その検出値をフィードバックして対応するＬＥＤへの供給電力を制御したり、あるいは、各ＬＥＤを異なるタイミングで発光させ、１個の光検出素子で各発光毎に順次発光強度を検出し、その検出値をフィードバックして各ＬＥＤへの供給電力を制御するようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−７１８０７号公報
【特許文献２】特開２００２−３４４０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、ＬＥＤを用いた照明装置において、ＬＥＤの発光強度や発光強度比を一定にするフィードバック制御を行うためには、発光用ＬＥＤの他に受光専用の光検出素子、つまり受光素子を別途備えなければならないという問題がある。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、発光用ＬＥＤを受光素子と兼用することにより、受光素子を別途設ける必要のない照明装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、複数のＬＥＤと、各ＬＥＤを順次点灯させると共に、点灯中のＬＥＤの発光強度を消灯中のＬＥＤにより検出して前記発光強度を制御する制御部を備える照明装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、制御部は、各ＬＥＤを順次点灯させると共に、点灯中のＬＥＤの発光強度を消灯中のＬＥＤにより検出して前記発光強度を制御するので、発光強度を検出するための専用の受光素子を設ける必要がない。従って、照明装置のコンパクト化やコスト削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
この発明による照明装置は、複数のＬＥＤと、各ＬＥＤを順次点灯させると共に、点灯中のＬＥＤの発光強度を消灯中のＬＥＤにより検出して前記発光強度を制御する制御部を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明は、ＬＥＤがｐｎ接合半導体であって、発光素子としても受光素子としても用いることができることを利用したものである。
【０００９】
ｐｎ接合の受光素子は、入射した光エネルギーがバンドギャップエネルギーより大きいときに電流が流れ、受光素子としての働きをなす。また、ＬＥＤの発光波長はバンドギャップエネルギーに反比例するため、ＬＥＤは自身の発光波長に等しいか自身の発光波長より短い波長の光に対してのみ受光素子として働く。つまり、緑色を発光するＬＥＤは、緑色又は青色の光を受光でき、赤色の光は受光できない。
【００１０】
従って、この発明においては、複数のＬＥＤが、第１発光波長を有する第１ＬＥＤと、第１波長より長いか第１波長と同じ第２波長を有する第２ＬＥＤを含むときには、制御部は第１ＬＥＤの発光強度を第２ＬＥＤによって検出するようにしている。
【００１１】
また、この発明において、複数のＬＥＤが、青色光と緑色光とをそれぞれ発光する第１および第２ＬＥＤと、赤色光を発光する第３および第４ＬＥＤとからなる場合には、制御部は第１ＬＥＤの発光強度を第２ＬＥＤにより検出し、第２ＬＥＤの発光強度を第３ＬＥＤにより検出し、第３ＬＥＤの発光強度を第４ＬＥＤにより検出し、第４ＬＥＤの発光強度を第３ＬＥＤにより検出し、第１、第２、第３および第４ＬＥＤ素子の発光強度を制御するようにしている。
【００１２】
この発明の照明装置は、前記複数のＬＥＤを一体的に被覆する透光性部材をさらに備えてもよい。
この発明において、制御部は、ＬＥＤの発光強度の検出をヒトの目が認識できない程の短い期間に行うことが好ましい。
この発明において、複数のＬＥＤは同一平面上に設置され、点灯中のＬＥＤの光が消灯中のＬＥＤに直接受光されるように配置されることが、特に好ましい。
【００１３】
以下、図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳述する。これによって、この発明が限定されるものではない。なお、各図面において共通する要素には同じ符号をつけている。
【００１４】
実施形態１
図１はこの発明の照明装置の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、照明装置は、複数のＬＥＤを備える発光部１と、各ＬＥＤを順次点灯させると共に、点灯中のＬＥＤの発光強度を消灯中のＬＥＤにより検出して前記発光強度を制御する制御部１００を備える。
【００１５】
制御部１００は、制御回路１０と、発光回路２０と、受光回路３０と、切換回路４０を備える。発光回路２０は、発光部１の各ＬＥＤのｐｎ接合に切換回路４０を介して順方向の電流を供給して各ＬＥＤを発光させる直流電源と駆動回路とを備える。
【００１６】
受光回路３０は、切換回路４０を介して各ＬＥＤへの入射光により発生する逆方向電流の変化を検出する検出回路を備える。
【００１７】
切換回路４０はスイッチング回路を備え、発光回路２０から発光部１の各ＬＥＤへの順方向電流の供給と、発光部１の各ＬＥＤから受光回路３０への逆方向電流の取込みとを、制御回路１０から供給されるタイミング信号に応じて切換えるようになっている。
【００１８】
そして、発光部１の点灯時には、制御回路１０は、発光回路２０から発光部１の全ＬＥＤに順方向電流が供給されるように発光回路２０と切換回路４０を制御する。
発光部１の発光強度検出時には、制御回路１０は、発光回路２０と受光回路３０と切換回路４０を制御し、発光回路２０から発光部１の各ＬＥＤに所定のタイミングで順次、順方向電流を供給して各ＬＥＤを点灯させ、そのタイミングに合わせて消灯中のＬＥＤが光を受けて流れた逆方向電流を受光回路３０で電圧に変換するなどして、点灯中のＬＥＤの発光強度を検出する。
【００１９】
制御回路１０は、取り込まれた発光強度に応じて、各ＬＥＤへの順電流の大きさを発光回路２０を用いて制御する。それによって、各ＬＥＤの発光強度が設定値に保持される。このようにＬＥＤの発光強度をＬＥＤを用いて検出し、フィードバック制御することにより、ＬＥＤの発光特性が何らかの原因によって変化しても、ＬＥＤの発光強度や発光強度比を適正に維持することができる。なお、制御回路１０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭからなるマイクロコンピュータにより構成される。
【００２０】
図２は、実施形態１において、発光部１（図１）として用いられる発光モジュール１ａを示す上面図であり、図３は図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
これらの図に示すように、発光モジュール１ａは、ガラスエポキシ樹脂基板４を備え、４つのチップ状のＬＥＤ、つまり、青色光を発光するＬＥＤ（Ｂ）、緑色光を発光するＬＥＤ（Ｇ）、赤色光を発光するＬＥＤ（Ｒ１）および赤色ＬＥＤ（Ｒ２）が基板４の同一平面に実装されている。
【００２１】
発光モジュール１ａは、図３に示すように、４つのＬＥＤをシリコン系樹脂のような透光性樹脂で一体的に被覆する被覆部５と、可視光を反射する白色の非透光性樹脂で形成された周壁部３とを備える。周壁部３の内壁面は傾斜しており、各ＬＥＤから出た光を反射するリフレクタとして働く。４つのＬＥＤ用の８本の接続端子６が導体パターンにより形成され周壁部３から基板４の周縁に向かって引き出されている。
【００２２】
図４はＬＥＤ（Ｒ１，Ｒ２，Ｇ，Ｂ）の点灯タイミングを示すタイミングチャートであり、図５はＬＥＤ（Ｒ１，Ｒ２，Ｇ，Ｂ）の取り込みタイミングを示すタイミングチャートである。これらの図において、期間Ｔ0は通常の点灯期間であり、期間Ｔtは発光強度検出期間である。
図４において、Highの期間が点灯期間であり、Lowの期間が消灯時間である。
また、図５において、Highの期間が取り込み期間である。
【００２３】
図４，図５から分かるように、発光強度検出期間Ｔtでは、期間Ｔ１においてＬＥＤ（Ｒ１）が発光し、その発光をＬＥＤ（Ｒ２）が受光し、期間Ｔ２においてＬＥＤ（Ｒ２）が発光し、その発光をＬＥＤ（Ｒ１）が受光し、期間Ｔ３においてＬＥＤ（Ｇ）が発光し、その発光をＬＥＤ（Ｒ１）が受光し、期間Ｔ４においてＬＥＤ（Ｂ）が発光し、その発光をＬＥＤ（Ｇ）が受光する。
【００２４】
この場合、ＬＥＤ間における光の授受の関係は、図２の矢印で示される。つまり、図２は、ＬＥＤ（Ｒ１，Ｒ２，Ｇ，Ｂ）が同一平面（基板４の表面）上に配置され、１つのＬＥＤの発光強度が、そのＬＥＤから最も近い距離にある隣接ＬＥＤにより検出されることを示している。
【００２５】
従って、光を取り込むＬＥＤは、隣接するＬＥＤの発する光が被覆部５を伝播して被覆部５の界面および周壁部３に反射される光のみならず、隣接するＬＥＤが横方向（基板４に平行な方向）に発する光を至近距離から受光することができるので、この実施形態の照明装置は、一般的に受光素子として用いられるホトダイオードより受光感度が低いＬＥＤでも十分に受光素子として利用することができるという効果を有する。
【００２６】
なお、発光強度検出期間Ｔtは、ヒトの目がＬＥＤの点滅を認識できない時間に設定される。
また、制御回路１０は、発光強度検出期間Ｔtにおいて検出された各ＬＥＤの発光強度に応じて点灯期間Ｔ0の適当なタイミングに発光回路２０を制御して各ＬＥＤの発光強度を所望の設定値に修正する。
【００２７】
取り込み時の連続単独点灯箇所の点灯時間Ｔ0は、周期的に取り込みを行う場合、発光周期（例えば青色LEDの光を取り込んでから、次に同じ青色LEDの光を取り込むまでの時間）を約15msec以内とすれば良い。点灯時間Ｔ0をこれより長い時間とした場合、白色の発光がちらついて見える場合がある。
【００２８】
更に、取り込み時間Ttを周期Toの1/10よりも短い時間とし、取り込み時間T1,T2,T3,T4は800μsec以下とすることが好ましい。これより長い時間とした場合でも静止して見ているときは問題なく白色に見えるが、視線を動かしたときにR,G,Bの3色が別れて見える現象（カラーブレイクと呼ぶ）が発生する場合がある。
【００２９】
取り込み時間Ttを極端に短くするとLEDの発光強度が安定しない場合がある。また、信号強度をデジタル的に処理するためのAD変換器が応答できなくなる。本実施形態では６０μsec以上とすることで信号処理が可能であるが、LEDの特性にバラつきがあることを勘案して取り込み時間T1,T2,T3,T4は１００μsecとする。ただし、T1,T2,T3,T4は必ずしも等しくする必要が無いことは言うまでも無い。
【００３０】
実施形態２
この実施形態では、実施形態１の図２，図３に示す発光モジュール１ａを、図６，図７に示す発光モジュール１ｂに置換したもので、その他の構成は実施形態１と同等である。
また、発光モジュール１ｂは、発光モジュール１ａの青色ＬＥＤ（Ｂ）と緑色ＬＥＤ（Ｇ）を、それぞれ２つの青色ＬＥＤ（Ｂ１，Ｂ２）と２つの緑色ＬＥＤ（Ｇ１，Ｇ２）に置換し、接続端子６をＬＥＤの数に対応させて１２本に増加させたものであり、その他の構成は発光モジュール１ａと同等である。
図８，図９は、図４，図５対応図であり、それぞれ６つのＬＥＤ（Ｒ１，Ｒ２，Ｇ１，Ｇ２，Ｂ１，Ｂ２）の点灯タイミングと、取り込みタイミングを示すタイミングチャートである。
【００３１】
図８，図９から分かるように、発光強度検出期間Ｔtでは、期間Ｔ１においてＬＥＤ（Ｒ１）が発光し、その発光をＬＥＤ（Ｒ２）が受光し、期間Ｔ２においてＬＥＤ（Ｒ２）が発光し、その発光をＬＥＤ（Ｒ１）が受光し、期間Ｔ３においてＬＥＤ（Ｇ１）が発光し、その発光をＬＥＤ（Ｒ１）が受光する。
【００３２】
さらに、期間Ｔ４においてＬＥＤ（Ｇ２）が発光し、その発光をＬＥＤ（Ｒ２）が受光し、期間Ｔ５においてＬＥＤ（Ｂ１）が発光し、その発光をＬＥＤ（Ｇ１）が受光し、期間Ｔ６においてＬＥＤ（Ｂ２）が発光し、その発光をＬＥＤ（Ｇ２）が受光する。
【００３３】
この場合、ＬＥＤ間における光の授受の関係は、図６の矢印で示される。つまり、図６は、これら６つのＬＥＤが同一平面（基板４の表面）上に配置され、１つのＬＥＤの発光強度がそのＬＥＤから最も近い距離にある他のＬＥＤにより検出されることを示している。従って、この実施形態でも実施形態１と同等の効果が得られる。
【００３４】
実施形態３
この実施形態では実施形態１の図２，図３に示す発光モジュール１ａを図１０，図１１に示す発光モジュール１ｃに置換したもので、その他の構成は実施形態１と同等である。また、発光モジュール１ｃは、発光モジュール１ａの青色ＬＥＤ（Ｂ）と緑色ＬＥＤ（Ｇ）と２つの赤色ＬＥＤ（Ｒ１，Ｒ２）を、４つの同色ＬＥＤ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）に置換したものであり、その他の構成は発光モジュール１ａと同等である。
図１２，図１３は、図４，図５対応図であり、それぞれ４つの同色ＬＥＤ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）の点灯タイミングと、取り込みタイミングを示すタイミングチャートである。
【００３５】
図１２，図１３から分かるように、発光強度検出期間Ｔtでは、期間Ｔ１においてＬＥＤ（Ｄ１）が発光し、その発光をＬＥＤ（Ｄ２）が受光し、期間Ｔ２においてＬＥＤ（Ｄ２）が発光し、その発光をＬＥＤ（Ｄ３）が受光し、期間Ｔ３においてＬＥＤ（Ｄ３）が発光し、その発光をＬＥＤ（Ｄ４）が受光し、期間Ｔ４においてＬＥＤ（Ｄ４）が発光し、その発光をＬＥＤ（Ｄ１）が受光する。
【００３６】
この場合、ＬＥＤ間における光の授受の関係は、図１０の矢印で示される。つまり、図１０は、これら４つのＬＥＤが同一平面（基板４の表面）上に配置され、１つのＬＥＤの発光強度がそのＬＥＤから最も近い距離にある他のＬＥＤにより検出されることを示している。従って、この実施形態でも実施形態１と同等の効果が得られる。
【００３７】
変形例
図１４および図１５は、実施形態２の発光モジュール１ｂを変形した発光モジュール１ｄ（変形例）を示す図６および図７対応図である。発光モジュール１ｄでは、基板４（図７）の代わりに金属製のリードフレーム７が用いられ、リードフレーム７の上にＬＥＤ（Ｂ１，Ｇ１，Ｒ１）とＬＥＤ（Ｂ２，Ｇ２，Ｒ２）とがそれぞれ一列に配列されている。また、各ＬＥＤ用の接続端子６はリードフレーム７により一体的に形成されている。
【００３８】
そして、リードフレーム７は、熱伝導性の良い材料（例えば、セラミックス，アルミニウム，又は銅）からなる放熱板９に、絶縁性で熱伝導の良い接着剤層（例えば、熱硬化型エポキシ系接着シート）８で貼り付けられている。
また、発光モジュール１ｄは、発光モジュール１ｂと同様に周壁部３は各ＬＥＤから出た光が効率よく反射して出射されるように内壁面が傾斜している。
【００３９】
図１６に示す発光モジュール１ｅは、発光モジュール１ｄ（図１５）の変形例である。発光モジュール１ｅでは、リードフレーム７が周壁部３を形成する樹脂に一体的に強固に結合されている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態１の照明装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態１の発光モジュールの上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】実施形態１のＬＥＤの点灯タイミングを示すタイミングチャートである。
【図５】実施形態１のＬＥＤの取り込みタイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】実施形態２の図２対応図である。
【図７】実施形態２の図３対応図である。
【図８】実施形態２の図４対応図である。
【図９】実施形態２の図５対応図である。
【図１０】実施形態３の図２対応図である。
【図１１】実施形態３の図３対応図である。
【図１２】実施形態３の図４対応図である。
【図１３】実施形態３の図５対応図である。
【図１４】実施形態２の変形例を示す図６対応図である。
【図１５】実施形態２の変形例を示す図７対応図である。
【図１６】実施形態２の他の変形例を示す図１５対応図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  発光部
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ  発光モジュール
３  周壁部
４  基板
５  被覆部
６  接続端子
７  リードフレーム
８  接着剤層
９  放熱板
１０  制御回路
２０  発光回路
３０  受光回路
４０  切換回路
１００  制御部
【図１】
2009134877.tif 000003
【図２】
2009134877.tif 000004
【図３】
2009134877.tif 000005
【図４】
2009134877.tif 000006
【図５】
2009134877.tif 000007
【図６】
2009134877.tif 000008
【図７】
2009134877.tif 000009
【図８】
2009134877.tif 000010
【図９】
2009134877.tif 000011
【図１０】
2009134877.tif 000012
【図１１】
2009134877.tif 000013
【図１２】
2009134877.tif 000014
【図１３】
2009134877.tif 000015
【図１４】
2009134877.tif 000016
【図１５】
2009134877.tif 000017
【図１６】
2009134877.tif 000018