CN103890488A - 发光模块 - Google Patents

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Abstract

在安装区域(20)内呈二维状安装有多个发光元件(12)，在发光元件块(21～32)内，发光元件(12)彼此串联连接。发光元件块(21～32)彼此通过布线(16、17)而并联连接。在位于中央部的发光元件块(26、27)中，发光元件(12)全部是蓝色的发光元件。另一方面，在位于发光元件块(26、27)的上侧的发光元件块(21～25)和位于下侧的发光元件块(28～32)中存在不仅有蓝色的发光元件(12B)还混合有红色的发光元件(12R)的发光元件块。

Description

发光模块
技术领域
本发明涉及在基板上呈二维状安装有LED等发光元件的发光模块。
背景技术
使用LED的发光模块具有长寿命、小型、发光效率优良、具有鲜艳发光颜色的优点，广泛利用于照明装置和显示装置的背景灯等。并且，作为筒灯等大容量照明装置中使用的发光模块，还开发出如下的发光模块：在一个基板上呈二维状安装多个LED芯片，利用密封材料覆盖该LED芯片进行密封。
在这样呈二维状安装了多个LED芯片的发光模块中，例如专利文献1所公开的发光装置使各元件列中并联连接的LED芯片的数量相同，使全体的电路结构的平衡优良。
如上所述，在基板上安装了多个LED芯片的发光模块中，为了以高亮度进行发光，通常，在基板上的安装区域中高密度地安装LED芯片。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-9622号公报
发明的概要
发明所要解决的课题
但是，在高密度地安装了LED芯片的发光模块中，在LED芯片中伴随发光而产生的热蓄积在安装区域中，特别是发光区域的中央部附近容易成为高温。
当LED芯片成为高温时，LED自身产生劣化，发光效率降低，色调产生变化。
发明内容
鉴于上述课题，本发明的目的在于，在基板上排列配置有多块串联连接多个发光元件的发光元件块、发光元件块彼此并联连接的发光模块中，降低中央部的温度上升。
解决课题所采用的技术手段
为了达成上述目的，本发明的一个方式的发光模块在基板上排列有多块串联连接多个发光元件的发光元件块，半导体元件呈二维状配置，发光元件块彼此并联连接，其中，配置在基板上的多个发光元件块具有属于位于中央部的第1块群的发光元件块和属于位于第1块群两侧的第2块群的发光元件块，在第2块群中包含消耗功率比属于第1块群的发光元件块的消耗功率大的发光元件块。
发明效果
根据上述方式，由于属于位于中央部的第1块群的发光元件块的消耗功率比属于位于其两侧的第2块群的发光元件块的消耗功率小，所以，在中央部及其两侧，温度分布均匀，降低了中央部的温度上升。
附图说明
图1是示出使用实施方式的发光模块10的照明装置1的剖视图。
图2是照明装置1中的灯单元6的立体图。
图3是灯单元6的分解立体图。
图4是示出发光模块10的一例的平面图。
图5是示出发光模块10的发光元件块21～32的平面图。
图6(a)是示出红色的发光元件12R和蓝色的发光元件12B的电流VI-电压VF特性的图，(b)是示出大尺寸的发光元件12和小尺寸的发光元件12的电流VI-电压VF特性的图。
图7(a)是示出每个发光元件列的消耗功率的曲线图，(b)是示出各发光元件列的温度分布的曲线图。
图8是示出安装区域的形状为四边形的发光模块100的图。
图9(a)是示出实施方式2的发光模块110的图，(b)是示出实施方式3的发光模块120的图，(c)是示出实施方式4的发光模块130的图。
图10(a)～(d)是示出对实施方式1～4的发光模块进行驱动时的每个发光元件块的功率等的表。
具体实施方式
<完成本发明的过程>
本发明人研究了如下方法：发光模块构成为在基板上排列有多块串联连接多个发光元件的发光元件块，发光元件呈二维状安装，发光元件块彼此并联连接，在该发光模块中降低温度上升。
这里着眼于，相对于存在于中央部的发光元件块，通过使存在于其两侧的发光元件块的消耗功率相对较大，在中央部及其两侧之间，温度分布均匀，能够降低温度上升。
而且，研究了对中央部及其两侧的发光元件块中的消耗功率进行调整的具体形式。
其结果，在各发光元件块中，发现了组合使用发光元件的电流-电压特性不同的发光元件的形式、对串联连接的多个发光元件的一部分附加并联连接发光元件的形式、改变串联连接的发光元件的数量的形式等，完成本发明。
<发明的方式>
本发明的一个方式的发光模块在基板上排列有多块串联连接多个发光元件的发光元件块，发光元件呈二维状配置，发光元件块彼此并联连接，其中，配置在基板上的多个发光元件块具有属于位于中央部的第1块群的发光元件块和属于位于第1块群两侧的第2块群的发光元件块，在第2块群中包含消耗功率比属于第1块群的发光元件块的消耗功率大的发光元件块。
“中央部”是指呈二维状配置发光元件而形成的安装区域的中央部。即，是指在安装区域中排列有3块以上的发光元件块，其中除了两端的发光元件块以外的发光元件块所存在的区域。
这里，“第1块群”和“第2块群”例如如下划分。
当在基板上存在3块发光元件块时，中央部的1块成为第1块群，其余2块成为第2块群。
当在基板上存在4块发光元件块时，中央部的2块成为第1块群，其余2块成为第2块群。
或者，也可以设中央部的2块中的任意一块为第1块群，其余的3块为第2块群。
当在基板上存在5块以上的发光元件块时，设中央部附近的1块～3块为第1块群，其余为第2块群。
或者，也可以设中央部的1块及其两边的任意一块为第1块群，其余的3块为第2块群。
即，可以不对称配置，只要在中央部附近具有第1块即可。
根据该方式，由于属于位于中央部的第1块群的发光元件块的消耗功率设定为相对较小，所以，在中央部及其两侧，温度分布均匀，降低了温度上升。
在上述方式中，如果属于第1块群的各发光元件块的消耗功率相对于发光模块全体中的每个发光元件块的平均消耗功率在85％以上97％以下的范围内，则很好地得到降低温度上升的效果，并且不容易产生亮度不均。
为了得到上述温度上升的降低效果，优选使属于第1块群的发光元件块的消耗功率相对于每个发光元件块的平均消耗功率为95％以下。
如上所述，作为与属于第2块群的发光元件块相比、用于在属于第1块群的发光元件块中减小每个发光元件块的消耗功率的具体形式，可以举出以下的形式。
1.在安装在基板上的发光元件中包含第1半导体发光元件、以及与该第1半导体发光元件相比具有在更低的动作电压下流过同等动作电流的电流-电压特性的第2半导体发光元件。与属于第1块群的发光元件块相比，在属于第2块群的发光元件块中包含更多的第2半导体发光元件。
当并联连接发光元件块时，对各发光元件块的两端施加的电压相等。设发光元件块中的发光元件的串联数量基本相同。该情况下，由于针对各发光元件块的施加电压相等，所以，在包含动作电压比第1半导体发光元件的动作电压低的第2半导体发光元件的第2块群中，与第1块群相比，动作电流增加。即，包含越多的第2块群的第2半导体发光元件，则第2块群的动作电流越增加。这是因为，一般当发光元件的动作电压升高时，动作电流增加，或者当动作电流增加时，动作电压升高。因此，由于对第1块群和第2块群施加的电压相等，所以，与第2块群相比，动作电流较小的第1块群的消耗功率相对较小。
这里，作为第1半导体发光元件，可以选择发光波长比第2半导体发光元件的发光波长短的元件。例如，作为第1半导体发光元件，可以使用发出蓝色光的元件，作为第2半导体发光元件，可以使用发出红色光的元件。
作为第2半导体发光元件，也可以使用元件尺寸比第1半导体发光元件的元件尺寸大的发光元件。
2.在属于第2块群的发光元件块中，在串联连接的多个发光元件中的一部分上附加并联连接发光元件。
该情况下，也设发光元件块中的发光元件的串联数量基本相同。该情况下，当设置附加并联连接半导体发光元件的部位时，其余的半导体发光元件的动作电压升高。因此，在第2块群中附加并联连接发光元件的发光元件块中，流过的电流增加，消耗功率增大。在第1块群的发光元件块中，消耗功率相对较小。
3.在属于第2块群的发光元件块中，与属于第1块群的发光元件块相比，发光元件的串联连接数量设定为较少。
该情况下，在发光元件的串联数量较少的发光元件块中，各发光元件的动作电压升高。因此，在第2块群中的发光元件的串联数量较少的发光元件块中，动作电流增加，消耗功率增大。在第1块群的发光元件块中，消耗功率相对较小。
另外，通过在属于第1块群的发光元件块上连接电阻，也能够减小属于第1块群的发光元件块中的每个发光元件块的消耗功率。但是，当连接电阻时，相应地产生功率损失。
一般地，在安装有发光元件的区域中、每一个发光元件所占的面积平均为3.3mm2以下的发光模块中，温度容易升高，所以，通过应用上述方式而得到的效果也较大。
在安装有发光元件的区域中的纵横长度均为20mm以上50mm以下的发光模块、或所安装的发光元件的总数为40以上520以下的发光模块中，应用上述方式特别有效。
在基板包含由陶瓷材料构成的层的发光模块中，一般容易蓄积热，但是，由于能够通过应用上述方式来降低温度，所以，所得到的效果较大。
在上述方式的发光模块中，各发光元件块中包含的半导体发光元件彼此可以不经由导电接合区而直接通过线接合而电连接。
<实施方式>
[实施方式1]
参照附图对实施方式1的发光模块、灯单元和照明装置进行说明。
<照明装置1>
图1是示出组入了实施方式的发光模块10的照明装置1的剖视图。
该照明装置1是以嵌入天花板2中的方式安装的筒灯，具有器具3、电路单元4、调光单元5和灯单元6。
器具3为金属制，具有灯收纳部3a、电路收纳部3b和外缘部3c。灯收纳部3a为有底圆筒状，在内部以拆装自如的方式安装有灯单元6。电路收纳部3b延伸到灯收纳部3a的底侧，在内部收纳有电路单元4。外缘部3c为圆环状，从灯收纳部3a的开口部朝向外方延伸设置。
器具3将灯收纳部3a和电路收纳部3b嵌入到贯穿设置在天花板2上的嵌入孔2a中，在外缘部3c与天花板2的下表面2b中的嵌入孔2a的周部抵接的状态下安装在天花板2上。
电路单元4组入有点亮灯单元6的电路。并且，具有与灯单元6电连接的电源线4a。在电源线4a的前端安装有以拆装自如的方式与灯单元6的引线71的连接器72连接的连接器4b。
另外，在照明装置1中，灯单元6和电路单元4分别单元化，但是，也可以构成为在灯单元中内置相当于电路单元4的电路。
<灯单元6>
图2是灯单元6的立体图，图3是灯单元6的分解立体图。
灯单元6内置有发光模块10作为光源，具有基体80、保持架30、装饰罩40、罩50、罩按压部件60和布线部件70等。
基体80为铸铝制的圆板状，在上表面侧的中央具有搭载部81。在该搭载部81上搭载有发光模块10。在基体80的上表面侧，在隔着搭载部81的两侧设有用于与保持架30固定用的组装螺钉35螺合的螺纹孔82。在基体80的周部设有贯穿插入孔83、凸台孔84和切口部85。
保持架30为有底圆筒状，具有圆板状的按压板部31、以及从该按压板部31的周缘向基体80侧延伸设置的圆筒状的周壁部32。利用按压板部31将发光模块10按压到搭载部81并固定在基体80上。
在按压板部31的中央形成有使来自发光模块10的光穿过的窗孔33。并且，以与窗孔33连通的方式形成有开口部34，防止与发光模块10连接的引线71与保持架30发生干涉。进而，在保持架30的按压板部31的周部，在与基体80的螺纹孔82对应的位置贯通设置有用于贯穿插入组装螺钉35的贯穿插入孔36。
在将保持架30安装在基体80上时，首先，在发光模块10的密封部件13等从保持架30的窗孔33露出的状态下，利用基体80和保持架30夹持发光模块10。接着，通过将组装螺钉35从保持架30的按压板部31的上方贯穿插入到螺钉贯穿插入孔36中并使其与基体80的螺纹孔82螺合，保持架30安装在基体80上。
装饰罩40为由白色不透明树脂等非透光性材料构成的圆环状，配置在保持架30与罩50之间，覆盖并遮挡从开口部34露出的引线71和组装螺钉35等。在装饰罩40的中央还形成有窗孔41。
罩50由硅树脂、丙烯酸树脂、玻璃等透光性材料形成，从密封部件13射出的光透射过罩50并向灯单元6的外部取出。该罩50为拱顶状，具备具有透镜功能的主体部51、以及从该主体部51的周缘部向外方延伸设置的外缘部52，外缘部52固定在基体80上。
罩按压部件60由铝等金属或白色不透明树脂这样的非透光性材料构成，呈圆环板状而不会妨碍从罩50的主体部51射出的光。罩50的外缘部52由罩按压部件60和基体80夹持而被固定。
在罩按压部件60的下表面侧设有向基体80侧突出的圆柱状的凸台部61，在罩50的外缘部52，在与凸台部61对应的位置形成有半圆状的切口部53。进而，在基体80的周缘部，在与凸台部61对应的位置形成有供凸台部61贯穿插入的凸台孔84。
在将罩按压部件60固定在基体80上时，使罩按压部件60的凸台部61贯穿插入到基体80的凸台孔84中，从基体80的下侧对凸台部61的前端部照射激光，使前端部塑性变形为不会从凸台孔84脱落的形状。由此，罩按压部件60固定在基体80上。
在罩50的外缘部52和罩按压部件60的周缘部，在与基体80的贯穿插入孔83对应的各位置形成有半圆状的切口部54、62，贯穿插入到贯穿插入孔83中的安装螺钉(未图示)不接触罩按压部件60和罩50。
布线部件70具有与发光模块10电连接的一组引线71。引线71经由基体80的切口部85导出到灯单元6的外部，在其端部安装有连接器72。
<发光模块10>
图4是示出发光模块10的一例的平面图。设该图中的纸面纵方向为纵方向，纸面横方向为横方向。
如图4所示，发光模块10具有基板11、排列在基板11上的多个发光元件12、按照每列覆盖发光元件12的密封部件13、端子部14、15、布线16、17等。
如图4所示，在基板11的上表面的安装区域20中呈二维状安装有多个发光元件12。即，在安装区域20中，多个发光元件12在横方向上排成一列而形成发光元件列，以与纵方向平行的方式排列有多列该发光元件列。安装区域成为发光区域。
在图4所示的发光模块10中，在纵方向上等间隔地排列有第1列～第16列这16列发光元件列。而且，越是从中央部向上下分开的位置(接近上下端部的位置)的发光元件列，构成各发光元件列的发光元件12的数量越少，列的长度也越短。安装区域20是由虚线的圆包围的区域，为圆形状。
在安装区域20中配置有总共216个发光元件12。
在上半部分的8列中，从上端侧的第1列到中央部的第8列设定为2、9、12、15、16、18、18、18个。在下半部分的8列中，从下端侧的第16列到中央部侧的第9列设定为与上半部分相同的元件数量，以点对称(180°旋转对称)的方式进行安装。
安装区域20的直径在20mm～50mm的范围内。
基板11：
基板11具有由陶瓷或热传导树脂等绝缘性材料构成的绝缘层。基板11可以全体为绝缘层，也可以具有绝缘层和由铝板构成的金属层的多层构造。
基板11的形状没有特别限定，但是，这里为方形状的板。
发光元件12：
发光元件12例如是射出主波长大约为430nm～470nm的蓝色光的GaN系的LED芯片。发光元件12利用COB(Chip on Board)技术安装在基板11的上表面上。
发光元件12的尺寸例如为390μm×520μm、346μm见方等。
另外，这里，发光元件12是LED，发光模块10是LED模块，但是，发光元件12也可以是LD(激光二极管)，还可以是EL元件(电致发光元件)。
密封部件13：
按照各发光元件列，以覆盖多个发光元件12的方式设有沿着横方向延伸的线状的密封部件13。该密封部件13由混入了波长转换材料的透光性材料形成，将从发光元件12射出的光的一部分转换为其他波长的光。并且，通过密封部件13对各发光元件12进行密封。
作为波长转换材料，可以使用荧光体粒子。作为透光性材料，例如可以使用硅树脂、氟树脂、硅/环氧的混合树脂、尿素树脂等。
通过密封部件13中的波长转换材料，将从发光元件12射出的主波长大约为430nm～470nm的蓝色光的一部分转换为例如主波长大约为540nm～640nm的光。其结果，通过转换后的波段的光和未转换的蓝色光的混合，射出白色光。
另外，密封部件13中使用的荧光体的发光颜色也可以按照发光元件列而改变为绿色或黄色。由此，能够在例如2700～6500℃左右的范围内对全体的白色光的色温进行调节。
如上所述，通过按照每个发光元件列而利用线状的密封部件13进行密封，能够提高从各发光元件12取出光的光取出效率，但是，也可以统一利用密封部件覆盖安装区域20中安装的发光元件12全体。
端子部、布线、接合区：
端子部14、15和布线16、17是形成在基板11的绝缘层上的导体图案。端子部14、15用于对发光元件12进行馈电，如图4所示，形成在基板11的上表面周缘部。该端子部14、15与图1～3所示的引线71电连接。
并且，在安装区域20内，在与基板11上的各发光元件12相邻的位置配置有接合用的接合区19，各发光元件12和接合区19通过线接合而电连接。通过各接合区19，横方向上相邻的发光元件12直接连接。进而，在安装区域20内，以跨越相邻的发光元件列的方式配置有布线18a～18d。
图5是示出发光元件块21～32的图。
通过这种布线18a～18d和接合区19，安装在安装区域20内的多个发光元件12被分为12个发光元件块21～32。在图5中，利用粗线框示出各发光元件块21～32。在各发光元件块21～32中，串联连接18个发光元件12。
布线16使各发光元件块21～32的一端部与端子部14电连接。布线17使各发光元件块21～32的另一端部与端子部15电连接。这些发光元件块21～32彼此通过布线16、17而相互并联连接，全体的发光元件12以18串联12并联的方式连接。
另外，在本实施方式中，经由接合区19而利用线使发光元件12之间电连接，但是，也可以不经由接合区19而直接利用线使发光元件12之间电连接。该情况下，能够不受接合区19的位置的制约而将发光元件12安装在基板上。并且，不会由于接合区19而产生光吸收损失。
电路单元4：
电路单元4由具有AC/DC转换器的电路构成，与外部的商用交流电源(未图示)电连接，将从商用交流电源输入的功率转换为适于发光元件12的元件列的直流电压并进行供给。由此，统一对全部发光元件12进行点亮控制。
(发光模块10的特征和效果)
如上所述，在安装区域20中，排列配置有串联连接多个(18个)发光元件12而构成的6个发光元件块21～32，发光元件块21～32彼此通过布线16、17而并联连接。
这里，位于中央部的发光元件块26、27中包含的发光元件12全部是蓝色的发光元件12B。另一方面，在位于发光元件块26、27的上侧的发光元件块21～25和位于下侧的发光元件块28～32中存在有不仅包含蓝色的发光元件12B还包含红色的发光元件12R的发光元件块。上述发光元件块26、27属于第1块群，除此以外的发光元件块21～25、28～32属于第2块群。
一般地，发光波长越短，则发光元件的动作电压越高。这是因为，发光波长依赖于构成发光元件的发光层的能级。例如，在蓝色的发光元件的情况下，动作电压为3V左右，在红色的发光元件的情况下，动作电压为2V左右。即，与蓝色的发光元件12B相比，红色的发光元件12R具有在更低的动作电压下也流过同等动作电流的VF-IF特性。
对并联连接的发光元件块21～32的两端施加的电压相等。发光元件块21～32中的发光元件的串联数量相同。与作为第1块群的发光元件块26、27相比，作为第2块群的发光元件块21～25、28～32的动作电流增加，该发光元件块21～25、28～32包含动作电压比蓝色的发光元件12B的动作电压低的红色的发光元件12R。即，第2块群中包含越多的红色的发光元件12R，则第2块群的动作电流越增加。这是因为，一般地，当发光元件的动作电压升高时，动作电流增加，或者当动作电流增加时，动作电压升高。因此，由于对第1块群和第2块群施加的电压相等，所以，与第2块群相比，动作电流较小的第1块群的消耗功率相对较小。由于对第1块群、第2块群施加的电压相等，所以，与作为第2块群的发光元件块21～25、28～32相比，动作电流较小的作为第1块群的发光元件块26、27的消耗功率相对较小。
由此，能够期待温度降低效果。另一方面，在混合多个红色的发光元件12R的发光元件块中，消耗功率增大，发光亮度提高，可能成为发光不均的原因。
考虑这几点，设定在发光元件块21～25、28～32中混合红色的发光元件12R的个数，以使得发光元件块26、27的消耗功率相对于每个发光元件块的平均消耗功率在85～97％的范围内。
并且，在第2块群中，优选将红色的发光元件12R安装在分散的位置。
另外，在发光模块10中，通过混合红色的发光元件12R，与仅由蓝色的发光元件12B构成的情况相比，演色性也变得良好。
(实施例、比较试验)
下面，根据实施例和比较例进行具体说明。
图5示出实施例。在216个发光元件12中，安装有12个红色的发光元件12R，除此以外的发光元件12全部是蓝色的发光元件12B。各发光元件12的元件尺寸(芯片尺寸)固定。
另一方面，在比较例中，使用216个发光元件全部使用蓝色的发光元件12B的发光模块。除了全部为蓝色的发光元件以外，与图5所示的实施例相同。
在实施例中，在安装区域20的第2块群中，以相对于安装区域20的中心点对称(180°旋转对称)的方式分散安装多个红色的发光元件12R。
在位于中央部的发光元件块26、27中，仅串联连接并安装蓝色的发光元件12B。另一方面，在位于其两侧的发光元件块22～25、28～31中，串联连接的大部分元件是蓝色的发光元件12B，但是也混合有红色的发光元件12R。具体而言，在发光元件块22、25、28、31中，在1个块中各混合有1个红色的发光元件12R，在发光元件块23、24、29、30中，在1个块中各混合有2个红色的发光元件12R。
图6(a)示出红色的发光元件12R和蓝色的发光元件12B的电流VI-电压VF特性。如该图所示，与蓝色的发光元件12B相比，红色的发光元件12R具有在更低的动作电压下流过同等动作电流的VF-IF特性。
在比较例中，全部发光元件12为蓝色的发光元件12B。该情况下，各发光元件块中的消耗功率均相等，在很难散热的中央部，温度容易上升。
与此相对，在实施例的发光模块10中，如以下说明的那样，由于中央部的发光模块的消耗功率相对较小，所以，在中央部抑制了温度上升。
比较试验：
在实施例、比较例中，使总接通功率均为37.2W，来计测温度。
在实施例中，对各发光元件块施加的电压为62V，流过各块的平均电流为50mA。
在位于中央部的发光元件块26、27中，对各发光元件12B施加的电压为3.45V。在发光元件块22、25、28、31中，对红色的发光元件12R施加的电压为2.35V，对各蓝色的发光元件12B施加的电压为3.51V。在发光元件块23、24、29、30中，对各红色的发光元件12R施加的电压为2.40V，对各蓝色的发光元件12B施加的电压为3.57V。
流过各发光元件块的电流和消耗功率、消耗功率比率如图10(a)所示。
消耗功率比率是以全体的每1块的消耗功率的平均值为基准的、各块中的消耗功率的比率。例如，由于消耗功率的平均值为3.1W、发光元件块21的消耗功率为2.7W，所以，标准化时的比率为87％。
图7(a)是示出每个发光元件列(第1列～第16例)的消耗功率的曲线图。图7(b)是示出各发光元件列(第1列～第16例)的温度分布的曲线图，示出各发光元件列的横方向中央的温度。
如图7(b)所示，在实施例、比较例中，均存在在接近中央部的部位温度较高的倾向，但是，在比较例中，中央部的温度特别高，与此相对，在实施例中，中央部的温度上升降低。即，在比较例中，在安装区域的中央部和两侧的部分中温度差较大，但是，在实施例中，温度分布平坦。
通过使温度分布平坦，抑制了基板11的翘曲。一般地，当基板翘曲时，成为破损的原因，与器具之间的紧密贴合性变差，针对器具的散热性降低。
这样，在实施例中温度分布平坦化，认为这是因为，在比较例中，各发光元件块的消耗功率相同，与此相对，在实施例中，位于中央部的第1块群的消耗功率比第2块群的消耗功率小。
(考察)
关于发光模块10的效果，进一步进行以下考察。
1.在发光模块10中，由于在基板11中包含由陶瓷材料构成的层，所以，发光元件12中产生的热很难向沿着基板11的表面的方向分散。一般在这种情况下，热容易贮存而容易成为高温，但是，在发光模块10中，能够抑制温度上升。
因此，如发光模块10那样在基板11中包含由陶瓷材料构成的层的情况下特别有效。
2.调查发光模块中的发光元件的安装密度与温度上升之间的关系可知，一般在安装密度较低的情况下(每一个发光元件所占的面积的平均小于3.3mm2/元件的情况下)，不容易产生温度上升。另一方面，在安装密度较高的情况下(每一个发光元件所占的面积的平均为3.3mm2/元件以下的情况下)，容易产生温度上升。
因此，在每一个发光元件所占的面积的平均为3.3mm2/元件以下的情况下，通过发光模块10而得到的温度降低效果较大。
3.在发光模块10中，如果安装区域20中安装的发光元件12的总数在40～520的范围内、安装区域20中安装的发光元件列的条数为3条～25条、总接通功率为10W～100W，则得到同样优良的温度降低效果。
4.在发光模块10中，在安装区域20中，与位于中央的发光元件列相比，位于端部的发光元件列的各发光元件列中排列的发光元件12的个数较少，安装区域20为圆形状。但是，安装区域20的形状没有特别限定。例如，如下所示，在安装区域20为四边形的情况下，也能够同样实施，并得到相同效果。
(安装区域20为四边形的例子)
图8是示出安装区域的形状为四边形的发光模块100的图。
该发光模块100的结构与发光模块10相同，但是，安装区域20为四边形。在图8中，对与发光模块10的结构要素相同的结构要素标注相同标号。
在该发光模块100中，在安装区域20中，排列安装有8条大致相同长度的发光元件列。各发光元件列相当于发光元件块，各发光元件块由串联连接的多个(例如36个)发光元件12构成。
即，8个发光元件块21～28并联连接，成为36串联8并联的连接形式。
在中央部的发光元件块24、25(属于第1块群)中，全部使用蓝色的发光元件12G。另一方面，在位于该第1块群两侧的发光元件块21～23、26～28(属于第2块群)中，存在有在蓝色的发光元件12B中混入红色的发光元件12R并串联连接的发光元件块。这里，第1块群的每个块的消耗功率相对于平均消耗功率设定在85％～97％的范围内，这点与发光模块10中说明的情况相同。
例如，在发光元件块22、23和发光元件块26、27中，在串联连接36个发光元件12时，分散安装2个～4个红色的发光元件12R，其余为蓝色的发光元件12B。
由此，与上述发光模块10中说明的情况同样，由于中央部的发光元件块24、25(第1块群)的消耗功率比发光元件块21～23、26～28(第2块群)的消耗功率小，所以，能够降低安装区域的中央部的温度上升。
(实施方式1的变形例)
在实施方式1中，属于第1块群的发光元件块仅由蓝色的发光元件12B构成，但是，在属于第1块群的发光元件块中也可以混合红色的发光元件12R。该情况下，与属于第1块群的发光元件块相比，在属于第2块群的发光元件块中混合更多的红色的发光元件12R，增大其消耗功率。
发光元件的发光颜色的组合不限于蓝色、红色。通过组合使用发光波长彼此不同的发光元件、并在属于第2块群的发光元件块中使发光波长较长的发光元件的数量较多，同样能够抑制温度上升。并且，也可以是发出紫外线或红外线的发光元件。发光颜色也不限于2种，还可以组合使用3种颜色以上的发光元件。
[实施方式2]
在本实施方式的发光模块110中，使用尺寸较小的发光元件和尺寸较小的发光元件。而且，与中央部的第1块群的发光元件块相比，在位于中央部两侧的第2块群中存在有混合了更多尺寸较大的发光元件的发光元件块。
由此，与上述实施方式1同样，在位于中央部的第1块群中，与第2块群相比，每1块的消耗功率较小。
设第1块群中的每个发光元件块的消耗功率相对于全体的每个发光元件块的平均消耗功率在85％～97％的范围内，这点也与上述实施方式1相同。
由于与实施方式1中说明的情况相同的理由，该发光模块110降低了温度上升。
(实施例)
图9(a)是示出发光模块110的实施例的图，示出发光模块110中的安装区域。
该发光模块110与图8所示的发光模块100同样，8个发光元件块21～28并联连接。但是，各发光元件块中的发光元件12的串联数量为15，成为15串联8并联的连接形式。
图9(a)中显示为“大尺寸”的4个发光元件为大尺寸的发光元件，除此以外的发光元件12为小尺寸的发光元件。
在中央部的发光元件块24、25(属于第1块群)中，全部使用小尺寸的发光元件12。另一方面，在位于其两侧的发光元件块21～23、26～28(属于第2块群)中，在发光元件块21、23、26、28中，混合使用小尺寸和大尺寸的发光元件12。
小尺寸的发光元件12的尺寸为346μm见方，大尺寸的发光元件12的尺寸为390μm×520μm。
图6(b)示出大尺寸的发光元件12和小尺寸的发光元件12的电流VI-电压VF特性。如该图所示，与小尺寸的发光元件12相比，大尺寸的发光元件12具有在更低的动作电压下也流过相同动作电流的VF-IF特性。
由于发光元件块21～28并联连接，所以，对各发光元件块施加的电压相等。设各发光元件块的发光元件的串联数量相同。
由于针对各发光元件块的施加电压相等，所以，在包含更多动作电压比小尺寸的发光元件的动作电压低的大尺寸的发光元件的块中，动作电流增加。即，包含越多的大尺寸的发光元件，则该块的动作电流越增加。这是因为，一般当发光元件的动作电压升高时，动作电流增加，或者当动作电流增加时，动作电压升高。包含大尺寸的发光元件的发光元件块的消耗功率也增大。
与包含大尺寸的发光元件的发光元件块21～23、26～28(属于第2块群)相比，仅由小尺寸的发光元件构成的发光元件块24、26(属于第1块群)的消耗功率相对较小。
例如，以例如电压52.1V驱动实施例的发光模块110。
该情况下，在发光元件块22、24、25、27中，对各发光元件12施加的电压为3.49V。在发光元件块21、23、26、28中，对大尺寸的发光元件12施加的电压为2.88V，对小尺寸的发光元件12施加的电压为3.53V。
流过各发光元件块的电流、消耗功率、消耗功率比率如图10(b)所示。流过各块的电流平均为50mA。
位于中央部的发光元件块24、25的消耗功率的、以全体的每1块的消耗功率的平均值为基准的比率(消耗功率比率)为94％。
因此，发光模块110与实施方式1中说明的发光模块100同样，降低了温度上升。
(实施方式2的变形例)
在实施方式2中，属于第1块群的发光元件块仅由小尺寸的发光元件12构成，但是，在属于第1块群的发光元件块中也可以混合大尺寸的发光元件12。该情况下，与属于第1块群的发光元件块相比，在属于第2块群的发光元件块中混合更多的大尺寸的发光元件12，增大其消耗功率。
[实施方式3]
在本实施方式的发光模块120中，在属于第2块群的发光元件块中，对串联连接的多个发光元件12的一部分附加并联分支的发光元件。在附加了并联分支的发光元件的部位，在更低的电压下流过同等电流，所以，该发光元件块的消耗功率增大。
由此，在发光模块120中，与上述实施方式1、2同样，在位于中央部的第1块群中，与位于其两侧的第2块群相比，每1块的消耗功率较小。
在发光模块120中，将第1块群中的每1块的消耗功率相对于每1块的平均消耗功率规定在85％～97％的范围内，这点也与实施方式1、2相同。
(实施例)
图9(b)示出实施例的发光模块120的安装区域。该发光模块120与上述发光模块100同样，在安装区域中配设有大致相同长度的发光元件列(发光元件块21～28)。
各发光元件块21～28具有串联连接的多个(15个)发光元件12，8个发光元件块21～28并联连接，成为15串联8并联的连接形式。
而且，在位于中央部的发光元件块24、25(属于第1块群)中，单纯地串联连接15个发光元件12。
另一方面，在其上下的第2块群中的发光元件块22、23和发光元件块26、27中，串联连接15个发光元件12，但是，针对其中一部分发光元件12a并联连接发光元件12b。
如图9(b)所示，在发光元件块22中，针对15个发光元件12中的4个发光元件12a并联连接发光元件12b。同样，在发光元件块27中，也针对4个发光元件12a并联连接发光元件12b。因此，在发光元件块22、27中，1个块中的发光元件的总数为19个。
并且，在发光元件块23、26中，针对15个发光元件12中的3个发光元件12a并联连接发光元件12b。因此，在发光元件块23、26中，1个块中的发光元件的总数为18个。
对并联连接的发光元件块21～28的两端施加的电压相等。各发光元件块的串联数量同样为15个。由于在并联连接2个发光元件的部位电流分支，所以，与仅串联连接1个元件的部位相比，每一个发光元件的动作电流减小，并联连接的发光元件的动作电压也降低。由于对各发光元件块的两端施加的电压相等，所以，并联连接的部位越多的发光元件块流过越多电流。即，与包含并联连接的发光元件块22、23、26、27相比，未包含并联连接的发光元件块21、24、25、28的消耗功率相对较小。
例如，对实施例的发光模块120施加电压52.1V进行驱动。
此时，在发光元件块21、24、25、28中，对各发光元件12施加的电压为3.48V。
另一方面，在发光元件块23、26中，在3个部位并联连接发光元件12a、12b，对并联连接的部位施加的电压为3.26V，对发光元件12单独的部位施加的电压为3.53V。并且，在发光元件块22、27中，在4个部位并联连接发光元件12a、12b，对并联连接的部位施加的电压为3.27V，对发光元件12单独的部位施加的电压为3.55V。
流过各发光元件块的电流、消耗功率、消耗功率比率为图10(c)所示的值。流过各块的电流平均为50mA。
如图10(c)所示，在发光模块120中，位于中央部的发光元件块24、25(第1块群)与发光元件块22、23、26、27(第2块群)相比，流过每个发光元件块的电流较小，消耗功率较小。因此，发光模块120抑制了中央部的温度上升。
(实施方式3的变形例)
在实施方式3中，属于第1块群的发光元件块仅由串联连接的发光元件12构成，但是，在属于第1块群的发光元件块中也可以设置在发光元件12a上并联连接发光元件12b的部位。
该情况下，与属于第1块群的发光元件块相比，在属于第2块群的发光元件块中混合更多的在发光元件12a上并联连接发光元件12b的部位，增大其消耗功率。
并且，并联连接部位的发光元件数量也不限于2个。包含并联连接部位的发光元件块的发光元件数量可以比未包含并联连接部位的发光元件块的发光元件数量多或少，也可以与其相等。
[实施方式4]
在本实施方式的发光模块130中，在第2块群中包含串联连接数量比属于第1块群的发光元件块的串联连接数量多的发光元件块。
由此，在发光模块130中，与上述实施方式1～3同样，第1块群的每1块的消耗功率比第2块群的每1块的消耗功率小。
因此，在发光模块130中，也抑制了中央部的温度上升。
并且，在发光模块130中，将第1块群中的每1块的消耗功率相对于每1块的平均消耗功率设定在85％～97％的范围内，这点也与上述实施方式1～3相同。
(实施例)
图9(c)示出实施例的发光模块130的安装区域。
该发光模块130与上述发光模块100同样，在安装区域中配设有大致相同长度的发光元件列(发光元件块21～28)。
在发光模块130中，位于中央部的发光元件块24、25(第1块群)串联连接36个发光元件12。并且，在第2块群中，发光元件块21、28也串联连接36个发光元件12。另一方面，在第2块群中，在发光元件块22、23、26、27中，如图9(c)所示，各存在一处元件被切掉的部位，串联连接35个发光元件12。
对并联连接的发光元件块21～28的两端施加的电压相等。在发光元件块22、23、26、27中，由于发光元件12的串联连接数量较少，所以，各发光元件12的动作电压较高。在该发光元件块中，动作电流增加，消耗功率也增大。因此，与由35个发光元件构成的发光元件块21、23、26、28相比，由36个发光元件构成的发光元件块22、24、25、27的消耗功率相对较小。
例如，以电压124.5V驱动实施例的发光模块130。
此时，在第1块群的发光元件块24、25和第2块群的发光元件块22、27中，对各发光元件12施加3.46V电压，电流为45mA。
另一方面，在发光元件块21、23、26、28中，对各发光元件12施加3.56V电压，电流为55mA。
流过各发光元件块的电流、消耗功率、消耗功率比率为图10(d)所示的值。流过发光元件块的电流平均为50mA。
如图10(d)所示，在发光模块130中，位于中央部的发光元件块24、25(第1块群)与第2块群的发光元件块21～23、26～28相比，流过每个发光元件块的电流较小，消耗功率较小。因此，发光模块130抑制了中央部的温度上升。
[实施方式1～4的变形例等]
1.在实施方式1～4中，第1块群中包含的发光元件块的数量为2个，两者为相同的消耗功率，但是，第1块群中包含的发光元件块的消耗功率可以相同，也可以不同。
并且，属于第1块群的发光元件块的数量可以是1个，也可以是3个以上。
例如，如图4所示，在存在12个发光元件块21～32的情况下，也可以仅将发光元件块26或发光元件块27设为第1块群，将其余的发光元件块设为第2块群。
并且，也可以将发光元件块25～27或发光元件块24～26这3块设为第1块群，将其余的发光元件块设为第2块群。并且，还可以将发光元件块25～28这4块设为第1块群，将其余的发光元件块设为第2块群。
在具有图8所示的8个发光元件块21～28的情况下，也可以仅将发光元件块24或发光元件块25设为第1块群，将其余的发光元件块设为第2块群。并且，还可以将发光元件块23～25或24～26设为第1块群，将其余的发光元件块设为第2块群。并且，还可以将发光元件块23～25这4块设为第1块群，将其余的发光元件块设为第2块群。
2.在实施方式1～4中，采用在密封材料中混合有荧光体作为波长转换材料、并利用荧光体对来自发光元件的光进行波长转换的方式，但是，荧光体不是必须的。
例如，在组合RGB这3种颜色的LED芯片而安装的发光模块中，也可以应用上述实施方式1～4。而且，使属于第2块群的发光元件块的消耗功率比属于第1块群的发光元件块的消耗功率大，能够降低中央部的温度上升。
3.在实施方式1～4中，说明了将发光元件直接安装在基板上的方式，但是，除此之外，确认到在将分别对发光元件进行1次密封而得到的所谓的表面安装器件(SMD)2次安装在基板上的情况下，也能够得到相同效果。
4.在实施方式2～4中，举出安装区域为四边形的发光模块作为实施例，但是，也可以应用于实施方式1中图4所示的安装区域为圆形状的发光模块。
并且，实施方式1中进行的与发光模块10的效果有关的考察也能够应用于实施方式2～4。
5.也可以组合实施方式1～4中的2个以上的方式来实施。
符号的说明：
10  发光模块
11  基板
12  发光元件
12B 蓝色的发光元件
12R  红色的发光元件
12a、 12b发光元件
13   密封部件
14、  15端子部
16、  17布线
20   安装区域
21～32  发光元件块
100  发光模块
110  发光模块
120  发光模块
130  发光模块

Claims (12)

1.一种发光模块，在基板上排列有多块串联连接多个半导体发光元件的发光元件块，所述半导体元件呈二维状配置，所述发光元件块彼此并联连接，其中，
配置在所述基板上的多个发光元件块被分成位于中央部的第1块群和位于其两侧的第2块群，
在第2块群中包含消耗功率比属于第1块群的发光元件块的消耗功率大的发光元件块。
2.如权利要求1所述的发光模块，其中，
属于所述第1块群的各发光元件块的消耗功率相对于发光模块全体中的每个发光元件块的平均消耗功率在85％以上97％以下的范围内。
3.如权利要求1或2所述的发光模块，其中，
在配置在所述基板上的半导体发光元件中包含第1半导体发光元件、以及与第1半导体发光元件相比具有在更低的电压下流过同等电流的电流-电压特性的第2半导体发光元件，
属于第2块群的消耗功率较大的发光元件块具有比属于第1块群的各发光元件块多的第2半导体发光元件。
4.如权利要求3所述的发光模块，其中，
所述第1半导体发光元件的发光波长比所述第2半导体发光元件的发光波长短。
5.如权利要求4所述的发光模块，其中，
所述第1半导体发光元件是发出蓝色光的元件，
所述第2半导体发光元件是发出红色光的元件。
6.如权利要求3所述的发光模块，其中，
所述第2半导体发光元件的元件尺寸比第1半导体发光元件的元件尺寸大。
7.如权利要求1或2所述的发光模块，其中，
在属于所述第2块群的消耗功率较大的发光元件块中，
在串联连接的多个半导体发光元件的一部分上附加并联连接半导体发光元件。
8.如权利要求1或2所述的发光模块，其中，
在属于所述第2块群的消耗功率较大的发光元件块中，
与属于所述第1块群的发光元件块相比，半导体发光元件的串联连接数量较少。
9.如权利要求1～8中的任意一项所述的发光模块，其中，
在配置全部半导体发光元件的区域中，每一个所述半导体发光元件所占的面积的平均为3.3mm2以下。
10.如权利要求1～9中的任意一项所述的发光模块，其中，
配置在所述基板上的半导体发光元件的总数为40以上520以下。
11.如权利要求1～10中的任意一项所述的发光模块，其中，
在所述基板中包含由陶瓷材料构成的层。
12.如权利要求1～11中的任意一项所述的发光模块，其中，
所述各发光元件块中包含的半导体发光元件彼此通过直接线接合而电连接。
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