JP2006059927A - Ｌｅｄを用いる面状発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤのエネルギー検知及びフィードバック機能を備えた面状発光装置の提供。【解決手段】ＬＥＤセットの赤色ＬＥＤ群、緑色ＬＥＤ群、青色ＬＥＤ群のそれぞれに検知用ＬＥＤを直列接続して各ＬＥＤ群の光エネルギーを検知する。その光エネルギー検知出力を演算処理装置により基準値と比較して、偏差値に基づいて補正値を演算し、その補正値に基づいて各ＬＥＤ群への駆動電圧の出力を改善する。
【効果】面状発光装置のＬＥＤセットが発光しているうちに、光エネルギーの検知及びフィードバックが果たされ、ＬＥＤセットの光源の白色平衡が確保される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＬＥＤを用いる面状発光装置、特に、面状発光装置のＬＥＤセットが発光しているうちに、光エネルギーの検知及びフィードバックを行って、ＬＥＤセットの光源の平衡発色を確保する機能を備えたものに関する。

面状発光装置は、液晶パネルの表示に応用するときに極めて大切な光源である。図２に示すように、既知の面状発光装置１は、導光板１０を有する。導光板１０としては、発光面１０１に、等しくない数量の光拡散ユニット１１が設置され、光源を集中させ、光の方向を案内するために、集光ユニット１２が備えてある。導光板１０の反射面１０２に多数の導光点（突起）１０３が設けてある。反射面１０２の外に反射板１３が貼り付けてある。導光板１０には、少なくとも一つの光入射面１０４がある。光入射面１０４の外側に、複数の発光ダイオードから形成されたＬＥＤセット１４が配置されている。ＬＥＤセット１４はそれぞれ直列接続された赤色ＬＥＤ（Ｒ）群１４１、緑色ＬＥＤ（Ｇ）群１４２、青色ＬＥＤ（Ｂ）群１４３から構成されている。

その作用は、図３に示すように、ＬＥＤセット１４の赤色ＬＥＤ（Ｒ）群１４１、緑色ＬＥＤ（Ｇ）群１４２、青色ＬＥＤ（Ｂ）群１４３が同時に発光し、導光板１０の光入射面１０４へ入射する。ＲＧＢの３色の光が同時に混合するので、合成色である白色光になる。導光板１０の中へ伝送しながら、導光点１０３及び反射板１０２を経由して、光の反射方向が変更される。さらに、光拡散ユニット１１により光が柔らかくなる。その後、集光スユニット１２で光が集中された後に、発光装置から発光されるので、液晶パネルはそのような光を利用することが出来る。

また、ＬＥＤセット１４の赤色ＬＥＤ（Ｒ）群１４１、緑色ＬＥＤ（Ｇ）群１４２、青色ＬＥＤ（Ｂ）群１４３の各ＬＥＤをアセンブルする前に、各ＬＥＤ群のダイオード特性が同じかどうか確認しなければならない。その測定の方式は、同じ電流を通過させたあとで、光の強度が近似かどうか、色が近似かどうか、Ｖｆ電圧が近似かどうかなどで、選別、分類する。ＬＥＤの各色の発光が混合した場合に、予定の白色光の条件を満足するときは、バランスが取れた白色（白色平衡）であると言える。ゆえに、選別は、製品の要求基準に応じて、各メーカの許容値により決められる。それらをアセンブルして、ＬＥＤセット１４を得る。それを面状発光装置１に取付けて、必要な光源を提供している。
特になし。

しかし、電子素子の経年劣化、不安定などの要因のせいで、ＬＥＤセット１４のあるＬＥＤ群における光エネルギーの出力が悪くなることが少なくない。そのため、ＬＥＤ群１４１，１４２，１４３からの合成白色光が所期の白色平衡条件を満足することができなくなる。これは、その後の光源応用にとって不利である。ひどいのになると、アセンブルした後で、それを購入する一般ユーザが使用しているうちに、不平衡現象がすぐ発見される。残念ながら、そのときに、ＬＥＤセット１４には、どんなＬＥＤ、どんなＬＥＤ群が問題を引き起こしているかを判断できない。また、製品はモジュール設計であるから、関係箇所のみの保守、修理も全然できない。ゆえに、ＬＥＤセット１４を面状発光装置にアセンブルした後で、いかに各ＬＥＤ群の光エネルギーの出力を絶えず検知し、検知結果に基づいて修繕するかが、解決しなければならない課題である。したがって、本発明の主な目的は、ＬＥＤの光エネルギー検知及びフィードバック機能を備えた面状発光装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、ＬＥＤセットの赤色ＬＥＤ群、緑色ＬＥＤ群、青色ＬＥＤ群のそれぞれに光エネルギー検知装置を構成する検知用ＬＥＤを直列接続する。光エネルギー検知装置の後段に検知用ＬＥＤの出力（電荷）を電圧に変換する変換装置を設け、その変換装置の後段にＡ／Ｄ変換装置を設け、そのＡ／Ｄ変換装置のデジタル出力を予め定められている基準値と比較して補正値を演算して出力する演算処理装置を設け、その入力した補正値により当該ＬＥＤ群に駆動電力を与えるための駆動装置の駆動電圧を調整するようにしたことを特徴としている。
上記構成により、ＬＥＤ群が発光している間に、検知用ＬＥＤが光エネルギーの検知及びフィードバックが行われ、ＬＥＤセットの光源の白色平衡が確保される。

本発明によれば、ＬＥＤセットの赤色ＬＥＤ群、緑色ＬＥＤ群、青色ＬＥＤ群のそれぞれに検知用ＬＥＤを直列接続して各ＬＥＤ群の光エネルギーを検知し、その光エネルギー検知出力を演算処理装置により基準値と比較して、偏差値に基づいて補正値を演算し、その補正値を前記ＬＥＤセットの各ＬＥＤ群を駆動させるための駆動装置に与えて各ＬＥＤ群への駆動電圧の出力を調整するようにしたＬＥＤの光エネルギー検知及びフィードバック装置を備えたので、面状発光装置のＬＥＤセットが発光しているうちに、光エネルギーの検知及びフィードバックが果たされ、ＬＥＤセットの光源の白色平衡が確保される。つまり、明度及び色度にムラのない白色発光が可能である。

次に、本発明の最良の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図３は本発明の一実施例の構成を示す概念図である。図３に示すように、本発明の面状発光装置は、ＬＥＤの光エネルギー検知装置（Optical Energy Sensor）２１、電流変換 装置（C/V Converter）２２、信号変換装置（A/D Converter）２３、演算処理装置（CPU）２４、及び駆動装置（ＬＥＤ Driver IC）２５から構成される光エネルギー検知・フィードバック装置を有している。

光エネルギー検知装置２１は、発光装置のＬＥＤセット４を構成する赤色ＬＥＤ群４１、緑色ＬＥＤ群４２、青色ＬＥＤ群４３にそれぞれ直列接続された検知用ＬＥＤ４１１，４２１，４３１と、それぞれの検知用ＬＥＤ４１１，４２１，４３１に対向して設けられたフォトトランジスター２１１、２１２、２１３とから構成されている。

電流変換装置２２は、各フォトトランジスター２１１、２１２、２１３の電流（電荷Ｃ）を電圧（Ｖ）に変換して出力するものであり、既知のＣ／Ｖコンバータが用いられている。

信号変換装置２３は、電流変換装置２２から出力される各アナログ信号をデジタル信号に変換して出力するものであり、既知のＡ／Ｄコンバータが用いられている。

演算処理装置２４には、赤色光、緑色光、青色光を混合した後の白色光の光源としてベストの白色平衡条件を満たすための各光のパラメーターを予めセットしてあり、信号変換装置２３から入力するデジタル信号を前記パラメータと比較し、その差を補正するための演算処理を行い、補正値を出力するようになっている。

駆動装置２５は、三つの駆動ＩＣ２５１、２５２、２５３を有して、演算処理装置２１の指令を受けて、各駆動ＩＣ２５１、２５２、２５３を経由して電流の調整を行う。

つまり、この光エネルギー検知・フィードバック装置は、三つのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）を介してフォトトランジスター２１１、２１２、２１３の電圧出力値及び周波数に基づいて各ＬＥＤ群の駆動電圧を変更する制御機能を有している。

本発明による面状発光装置を用いるときは、まず、面状発光装置３に設けてあるＬＥＤセット４における赤色ＬＥＤ群４１、緑色ＬＥＤ群４２、青色ＬＥＤ群４３が、ＬＥＤの光エネルギー検知及びフィードバック装置により所定の特性基準を満たすか否かについて、ＬＥＤ群のダイオードのテストが行われる。
そのために、赤色ＬＥＤ群４１には同じ特性の検知用検知用のの赤色ＬＥＤ４１１を直列接続し、緑色ＬＥＤ群４２には同じ特性の検知用緑色ＬＥＤ４２１を直列接続し、青色ＬＥＤ群４３には同じ特性の検知用青色ＬＥＤ４３１を直列接続してあり、それらの検知用赤色ＬＥＤ４１１、検知用緑色ＬＥＤ４２１、検知用青色ＬＥＤ４３１は、それぞれフォトトランジスター２１１、２１２、２１３に対向しているので、これらのフォトトランジスター２１１、２１２、２１３は個別に、検知用赤色ＬＥＤ４１１、検知用緑色ＬＥＤ４２１、検知用青色ＬＥＤ４３１から出て来る光を受ける。それらフォトトランジスター２１１、２１２、２１３は光半導体であるから、受けた光のエネルギーに応じた電流を出力する。つまり、フォトトランジスター２１１、２１２、２１３から出力する電流値に基づいて、それぞれ対応する赤色ＬＥＤ４１１、緑色ＬＥＤ４２１、青色ＬＥＤ４３１から発射する光エネルギーが異なるかどうかを判断することができる。フォトトランジスター２１１、２１２、２１３から出力する電流は、電流変換装置２２により異なる電圧へ変換される。さらに、信号変換装置２３により、アナログ信号は応用に最適なディジタル信号へ変換される。ディジタル信号は演算処理装置２４により補正処理される。演算処理装置２４が出力する補正信号に基づいて、駆動装置２５が駆動ＩＣ２５１、２５２、２５３を駆動させて、それぞれ異なる電流をＬＥＤセット４の各ＬＥＤ群に出力する。

本発明の機能は次のようにして実現される。検知用赤色ＬＥＤ４１１、検知用緑色ＬＥＤ４２１、検知用青色ＬＥＤ４３１は、それぞれＬＥＤセット４の赤色ＬＥＤ群４１、緑色ＬＥＤ群４２、青色ＬＥＤ群４３のＬＥＤと同じ特性を持ち、赤色ＬＥＤ群４１、緑色ＬＥＤ群４２、青色ＬＥＤ群４３に直列接続されて、光エネルギー検知装置２１の一部を構成している。すなわち、光エネルギー検知装置２１における検知用赤色ＬＥＤ４１１、検知用緑色ＬＥＤ４２１、検知用青色ＬＥＤ４３１の開閉、発生する光エネルギー出力は、ＬＥＤセット４の赤色ＬＥＤ群４１、緑色ＬＥＤ群４２、青色ＬＥＤ群４３の出力と比例するから、サンプリングの正確性を達成する。そのために、光エネルギー検知装置２１の各フォトトランジスター２１１、２１２、２１３は、それぞれ受光する光のエネルギーに対応する異なる電流を出力する。

電流変換装置２２は、光エネルギー検知装置２１から受ける電流を異なる電圧値に変換して、アナログ信号を出力する。また、信号変換装置２３を経由して、それら情報を演算処理装置２４へ提供する。演算処理装置２４には、白色光のベストの白色平衡条件の赤、緑、青の各光のパラメーターが予め、セットされている。そのため、演算処理装置２４は、信号変換装置２３から入力した光エネルギーのデジタル信号をパラメータと比較する。検知用赤色ＬＥＤ４１１、検知用緑色ＬＥＤ４２１、検知用青色ＬＥＤ４３１のいずれから出力する光エネルギーと演算処理装置２４のセットしたパラメーターが異なる場合に、その差に基づいて必要な補正値を演算し、その補正値に対応する補正信号を出力する。

演算処理装置２４は、検知用赤色ＬＥＤ４１１、検知用緑色ＬＥＤ４２１、検知用青色ＬＥＤ４３１に対応するＰＷＭ２１１、２１２、２１３を有し、前記補正信号をＰＷＭ２１１、２１２、２１３の１ユニット又は２ユニットを経由して、その電圧値及び周波数を変更して駆動装置２５に出力する。

駆動装置２５は、対応する駆動ＩＣ２５１、２５２、２５３を経由して、駆動電流を調整し、ＬＥＤセット４へフィードバックさせる。これにより、ＬＥＤセット４の光エネルギーの検知及びフィードバックが果たされる。特に、ＬＥＤセット４を起動させた後で、本発明は初めに検知及びフィードバックの作業を行って、ＬＥＤセット４の発光の白色平衡条件を確保する。これにより、その後の光源の安定利用にとって有利であることが分かる。

本発明によるＬＥＤのエネルギーの検知及びフィードバック機能を備えた発光装置のブロック図である。 既知の面状発光装置の分解斜視図である。 既知の面状発光装置の説明図である。

符号の説明

１ 面状発光装置
１０ 導光板
１０１ 光発射面
１１ 光拡散ユニット
１２ 集光スユニット
１０２ 反射面
１０３ 導光板
１３ 反射板
１０４ 入射面
１４ ＬＥＤセット
１４１ 赤色ＬＥＤ群
１４２ 緑色ＬＥＤ群
１４３ 青色ＬＥＤ群
２１ 光エネルギー検知装置
２２ 電流変換装置
２３ 信号変換装置
２４ 演算処理装置
２５ 駆動装置
２１１、２１２、２１３ フォトトランジスター
２１１、２１２、２１３ ＰＷＭ
２５１、２５２、２５３ 駆動ＩＣ
３ 面状発光装置
４ ＬＥＤセット
４１ 赤色ＬＥＤ群
４２ 緑色ＬＥＤ群
４３ 青色ＬＥＤ群
４１１ 赤色ＬＥＤ
４２１ 緑色ＬＥＤ
４３１ 青色ＬＥＤ

Claims (2)

1. ＬＥＤセットの赤色ＬＥＤ群、緑色ＬＥＤ群、青色ＬＥＤ群のそれぞれに検知用ＬＥＤを直列接続して各ＬＥＤ群の光エネルギーを検知し、その光エネルギー検知出力を演算処理装置により基準値と比較して、偏差値に基づいて補正値を演算し、その補正値を前記ＬＥＤセットの各ＬＥＤ群を駆動させるための駆動装置に与えて各ＬＥＤ群への駆動電圧の出力を調整するようにしたＬＥＤの光エネルギー検知及びフィードバック装置を備えた面状発光装置。
2. ＬＥＤの光エネルギー検知及びフィードバック装置は、ＬＥＤセットの赤色ＬＥＤ群、緑色ＬＥＤ群、青色ＬＥＤ群のそれぞれに検知用ＬＥＤを直列接続するとともに、各検知用ＬＥＤに対向するフォトトランジスターを設けてなる光エネルギー検知装置と、前記光エネルギー検知装置のフォトトランジスターの出力（電荷）を電圧に変換する変換装置と、その変換装置の後段に設けられたＡ／Ｄ変換装置と、そのＡ／Ｄ変換装置のデジタル出力を予め定められている基準値と比較して補正値を演算して出力する演算処理装置と、その入力した補正値により当該ＬＥＤ群に与える駆動電力を調整する駆動装置とからなる請求項１に記載の面状発光装置。

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