JP2013135073A - 発光モジュールおよび車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】中央部に配置された半導体発光素子の輝度が周辺部に配置された半導体発光素子の輝度よりも高い発光モジュールを簡易な構成で実現する技術を提供する。
【解決手段】車両用灯具に用いられる発光モジュール１６は、直線状に配置された複数の半導体発光素子を備える。複数の半導体発光素子は、モジュールの両端側に配置され、互いに直列に接続されている複数の第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄと、モジュールの中央部に配置され、第１の半導体発光素子よりも発光時の輝度を高めることが可能に構成されている１以上の第２の半導体発光素子２０ｃ，２０ｄと、を有する。第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄと第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃとは、並列に接続されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、発光モジュールおよびそれを備えた車両用灯具に関する。

車両用灯具においては、安全上の観点から、所定の配光パターンを形成する必要がある。例えば、車両用前照灯においては、照射領域が車幅方向に延びている略長方形の配光パターンであって、照射領域の中央部が周辺部よりも明るい配光パターンが求められる。

一方、発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下、適宜「ＬＥＤ」と称す。）などの半導体発光素子を利用した車両用灯具の開発も進められている。また、車両用前照灯の光源としてＬＥＤを用いる場合は、一つでは所望の光量や配光パターンを得ることが難しいため、直列に接続された複数のＬＥＤを直線状に配置した発光モジュールが考案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２６６４３４号公報

特許文献１に記載の発光モジュールでは、直線状に並べられた複数の半導体発光素子のうち、両端よりも内側に位置する半導体発光素子の発光面積が、両端に位置する半導体発光素子の発光面積よりも小さい。発光面積が小さい半導体発光素子は、電流密度が高くなるため、モジュールの中央部近傍での発光輝度が高くなる。

しかしながら、特許文献１の発光モジュールのように、面積が異なる半導体発光素子を作製することは素子の製造コストを上昇させる。また、特性が異なる複数種の半導体発光素子を基板上に配置することは、製造工程の増加や煩雑化を招くおそれもある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、中央部に配置された半導体発光素子の輝度が周辺部に配置された半導体発光素子の輝度よりも高い発光モジュールを簡易な構成で実現する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の発光モジュールは、車両用灯具に用いられる発光モジュールであって、直線状に配置された複数の半導体発光素子を備える。複数の半導体発光素子は、モジュールの両端側に配置され、互いに直列に接続されている複数の第１の半導体発光素子と、モジュールの中央部に配置され、第１の半導体発光素子よりも発光時の輝度を高めることが可能に構成されている１以上の第２の半導体発光素子と、を有する。第１の半導体発光素子と第２の半導体発光素子とは、並列に接続されている。

この態様によると、第１の半導体発光素子と第２の半導体発光素子とに流れる電流を互いに異ならせることができる。そのため、中央部の輝度が高い発光モジュールを実現でき、例えば、車両用灯具に適用した場合に、中央部が明るい所望の配光パターンを実現できる。

第１の半導体発光素子と直列に接続されている第１の抵抗器と、第２の半導体発光素子と直列に、かつ、第１の抵抗器と並列に接続されている第２の抵抗器と、を更に有してもよい。第２の抵抗器は、第１の抵抗器よりも電気抵抗が小さい。これにより、各素子に流れる電流や電圧を特段制御しなくても、簡易な構成で、第１の半導体発光素子と第２の半導体発光素子とに流れる電流を互いに異ならせることができる。

複数の半導体発光素子が実装されているＬＥＤパッケージを更に備えてもよい。第１の抵抗器および第２の抵抗器の少なくとも一方は、ＬＥＤパッケージの温度変化の影響を受ける場所に配置されており、第１の抵抗器および第２の抵抗器の少なくとも一方は、正の温度係数を有してもよい。これにより、半導体発光素子としての発光ダイオードの抵抗が温度変化により減少（増加）しても、ＬＥＤパッケージの温度変化の影響を受ける場所に配置されている抵抗器の抵抗は増加（減少）する。その結果、発光モジュール全体としての抵抗の変化は緩和される。そのため、発光モジュールを定電圧駆動した場合であっても、発光ダイオードに流れる電流の温度依存性を少なくできる。

第１の半導体発光素子と第２の半導体発光素子とに流れる電流を独立して制御する制御部を更に備えていてもよい。これにより、第１の半導体発光素子と第２の半導体発光素子とに流れる電流を互いに異ならせることができる。そのため、中央部の輝度が高い発光モジュールを実現でき、例えば、車両用灯具に適用した場合に、中央部が明るい所望の配光パターンを実現できる。

制御部は、ハイビーム用配光パターンを形成する場合には、ロービーム用配光パターンを形成する場合と比較して、第２の半導体発光素子に流す電流量を増加させる。これにより、発光モジュールの中央部に配置された、遠方視認性に影響の大きい第２の半導体発光素子に流す電流量のみを増加させることができ、発光モジュールの両端側に配置された、遠方視認性に影響の小さい第１の半導体発光素子に流す電流量は増加させずにすむ。これにより、ハイビーム用配光パターンを形成する際の消費電力の増大を抑制できる。

車両の前照灯として用いられる車両用灯具であって、発光モジュールと、発光モジュールから出射された光を車両前方に照射するための光学部材と、発光モジュールおよび光学部材を収容する灯体と、を備えた。

この態様によると、中央部が明るい所望の配光パターンを簡易な構成で実現できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

中央部に配置された半導体発光素子の輝度が周辺部に配置された半導体発光素子の輝度よりも高い発光モジュールを簡易な構成で実現できる。

第１の実施の形態に係る車両用灯具を示す正面図である。 車両用灯具ユニットの側断面図である。 本実施の形態に係る発光モジュールを示す図である。 各半導体発光素子と電源との接続状態を模式的に示した回路図である。 車両用灯具の配光パターンの一例を示す図である。 第２の実施の形態に係る発光モジュールの模式図である。 第３の実施の形態に係る発光モジュールの模式図である。 図８（ａ）は、半導体発光素子の総数が４個の発光モジュールにおける第１の半導体発光素子と第２の半導体発光素子との配置を示した模式図、図８（ｂ）は、半導体発光素子の総数が５個の発光モジュールにおける第１の半導体発光素子と第２の半導体発光素子との配置を示した模式図である。 一般的なＬＥＤを定電流で駆動した場合における、雰囲気温度と電圧との関係を示した図である。 一般的なＬＥＤの電圧−電流特性の温度依存性を示す図である。 第４の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す上面図である。 本実施の形態に係る発光モジュールを定電流で駆動した場合における、雰囲気温度と電圧との関係を例示した図である。 表１に示した金属材料の体積抵抗率と温度係数との関係を示した図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る車両用灯具１００を示す正面図である。車両用灯具１００は、例えば、車両の前方の予め定められた照射方向に光を照射するロービーム照射用の車両用前照灯である。車両用灯具１００は、灯室を構成する透明カバー１０２とランプボディ１０４とで形成される灯室内に、３つの車両用灯具ユニット１０を横一列に収容する。

これらの車両用灯具ユニット１０は、同一又は同様の構成を有し、車両用灯具１００を車体に取り付けた場合に、光軸が車両前後方向に対して０．３〜０．６°程度下向きとなるように灯室内に収容されている。車両用灯具１００は、これらの車両用灯具ユニット１０が照射する光に基づき、車両の前方に光を照射して、所定の配光パターンを形成する。車両用灯具１００は、それぞれ異なる配光特性を有する複数の車両用灯具ユニット１０を備えてもよい。

図２は、車両用灯具ユニット１０の側断面図である。車両用灯具ユニット１０は、発光モジュール１６から出射された光を、光学部材である投影レンズ１２により直接前方に照射する直射型の車両用灯具ユニットである。図２に示すように、車両用灯具ユニット１０は、支持部材１８、遮光部材１４、発光モジュール１６、投影レンズ１２を備える。

支持部材１８は、車両の前方を向く表面上に発光モジュール１６の底面を支持して固定することにより、発光モジュール１６を車両の前方に向けて発光させる板状体である。本実施の形態において、支持部材１８は鉛直方向に立てて設けられている。支持部材１８の上端および下端には、発光モジュール１６の発生する熱を放熱するヒートシンク１９が設けられている。ヒートシンク１９により、発光モジュール１６の発光効率が熱により低下するのを防ぐことができる。

遮光部材１４は、発光モジュール１６を挟んで支持部材１８の上面と対向して設けられた板状体であり、発光モジュール１６が発生する光の一部を上縁部において遮ることにより、当該上縁部の正面方向への投影形状に基づき、投影レンズ１２に入射する光の明暗境界を規定する。投影形状は、例えば、車両の左右方向に延伸する直線状である。また、遮光部材１４の下端は、支持部材１８の下端と接続されており、遮光部材１４と支持部材１８とは一体に形成されている。

発光モジュール１６は、支持部材１８上に底面が固定された基板２２と、基板２２の上面上に直線状に並べられた複数の半導体発光素子２０と、半導体発光素子２０を封止する透光部材２４とを含む。透光部材２４は、透明樹脂などの半導体発光素子２０が発生する光を透過する材料で形成される。発光モジュール１６は、複数の半導体発光素子２０の配列方向が車両の左右方向となるように配置される。また、発光モジュール１６は、半導体発光素子２０の鉛直方向の中央が、投影レンズ１２の光軸Ａｘ上に位置するように配置される。発光モジュール１６の詳細については、後述する。

投影レンズ１２は、前方側表面および後方側表面が凸面の両凸レンズで構成されており、その焦点距離ｆａは比較的大きい値に設定されている。投影レンズ１２は、図示しない連結部材を介して支持部材１８に固定されている。投影レンズ１２は、発光モジュール１６の複数の半導体発光素子２０に対して共通に設けられた光学系であり、発光モジュール１６に対して車両前方に設けられ、発光モジュール１６の発生する光を透過することにより、光を車両前方の所定の照射方向に照射する。投影レンズ１２は、光学的中心としての後側焦点Ｆが、複数の半導体発光素子列の中央線上に位置するように配置される。

このように構成された車両用灯具ユニット１０において、発光モジュール１６からの出射光は、投影レンズ１２によってわずかに光軸Ａｘ寄りに収束させるようにして、前方へ反転照射する。その際、発光モジュール１６からの出射光のうち光軸Ａｘよりも下方へ向かう光については、これを遮光部材１４により遮蔽するようになっており、これにより車両用灯具ユニット１０から前方へ向けて上方光が照射されないようになっている。

図３は、本実施の形態に係る発光モジュール１６を示す図である。発光モジュール１６は、車両左右方向に延びる直線状光源であり、基板２２と、複数の半導体発光素子２０ａ〜２０ｄと、透光部材とを備えている。なお、図３においては、透光部材の図示を省略している。

複数の半導体発光素子２０ａ〜２０ｄは、上面視において左側から、第１の半導体発光素子２０ａ、第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃ、第１の半導体発光素子２０ｄの順で、基板２２上に略等間隔に直線状に並べて配置されている。つまり、複数の半導体発光素子２０ａ〜２０ｄは、発光モジュール１６の両端側に配置された複数の第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄと、発光モジュール１６の中央部に配置され、第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄよりも発光時の輝度を高めることが可能に構成されている複数の第２の半導体発光素子２０ｂ、２０ｃと、を有する。なお、第２の半導体発光素子は、一つであってもよい。

また、半導体発光素子２０ａ〜２０ｄは、白色発光する白色ＬＥＤである。半導体発光素子２０ａ〜２０ｄは、例えば、表面上に設けられた蛍光体（図示せず）に対して青色光を照射することにより、蛍光体に黄色光を発光させ、素子全体として白色光を発生する。半導体発光素子２０ａ〜２０ｄは、それぞれ、図３に示した上面の略全領域が発光領域である。なお、半導体発光素子２０ａ〜２０ｄは、発光面積が略１ｍｍ角のＬＥＤチップである。

図４は、各半導体発光素子と電源との接続状態を模式的に示した回路図である。図４に示すように、本実施の形態において、第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄおよび第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃは、基板２２上に形成された配線パターン（図示せず）により、電気的に接続されている。

具体的には、第１の半導体発光素子２０ａのアノードは、図４に示す電源装置２１の正極端子に接続され、第１の半導体発光素子２０ａのカソードは、第１の半導体発光素子２０ｄのアノードに接続される。第１の半導体発光素子２０ｄのカソードは、第１の抵抗器Ｒ１を介して電源装置２１の負極端子に接続される。同様に、第２の半導体発光素子２０ｂのアノードは、電源装置２１の正極端子に接続され、第２の半導体発光素子２０ｂのカソードは、第２の半導体発光素子２０ｃのアノードに接続される。第２の半導体発光素子２０ｃのカソードは、第２の抵抗器Ｒ２を介して電源装置２１の負極端子に接続される。

つまり、図４に示すように、発光モジュール１６の両端側に配置されている２つの第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄは、電源装置２１に対して直列に接続されている。同様に、発光モジュール１６の中央部に配置されている２つの第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃは、電源装置２１に対して直列に接続されている。また、第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄと、第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃとは、並列に接続されている。

したがって、第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄと、第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃとが並列に接続されていることで、第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄと、第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃとに流れる電流を、互いに異ならせることが可能となる。そのため、第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃに流す電流を高めれば、中央部の輝度が高い発光モジュール１６を実現できる。また、このような発光モジュール１６を備えた車両用灯具ユニット１０は、中央部が明るい所望の配光パターンを簡易な構成で実現できる。

さらに、本実施の形態に係る発光モジュール１６は、第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄと直列に接続されている第１の抵抗器Ｒ１と、第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃと直列に、かつ、第１の抵抗器Ｒ１と並列に接続されている第２の抵抗器Ｒ２と、を更に有している。また、第２の抵抗器Ｒ２は、第１の抵抗器Ｒ１よりも電気抵抗が小さい。これにより、各半導体発光素子に流れる電流や電圧を特段制御しなくても、簡易な構成で、第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄに流れる電流よりも、第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃに流れる電流を多くできる。したがって、発光モジュールの内側に配置されている第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃは、両端側に配置されている第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄよりも発光輝度が高くなる。

また、各半導体発光素子へ流す電流を個別に制御するための電流制御回路が必要なくなる。また、同じ大きさや性能の半導体発光素子を複数並べた発光モジュールであっても、簡便に素子毎の輝度を異ならせることができるため、複数の種類の半導体発光素子を用いる必要がなく、発光モジュールのコストが低減される。また、複数の種類の半導体発光素子を基板に搭載する場合と比較して、単一の種類の半導体発光素子を基板に搭載する方が、工程の簡略化や量産性の向上によって製造コストを低減できる。

また、本実施の形態に係る発光モジュール１６は、上述したように、図２に示す車両用灯具ユニット１０に組み付けられた際に、４つの半導体発光素子列の中央線Ｃ上に投影レンズ１２の後側焦点Ｆが位置するように配置される。

図５は、車両用灯具１００の配光パターンの一例を示す。図５に示す配光パターン４００は、車両用灯具１００の前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される左ロービーム配光パターンである。配光パターン４００は、車両用灯具１００の有する３つの車両用灯具ユニット１０の合成配光パターンとして形成される。配光パターン４００は、その上端に上下方向の明暗境界を定める水平カットラインＣＬ１および斜めカットラインＣＬ２を有している。

水平カットラインＣＬ１は、車両用灯具１００の正面（水平軸Ｈ−垂直軸Ｖの交点）に対してやや下方（０．５〜０．６°程度下向き）に設定されている。斜めカットラインＣＬ２は、垂直軸ＶとＣＬ１の交点から左上方に約１５°程度傾斜している。配光パターン４００のうちの水平カットラインＣＬ１は、遮光部材１４の上縁部の水平エッジによって形成される。一方、斜めカットラインＣＬ２は、遮光部材１４の上縁部の傾斜エッジによって形成される。配光パターンにおける水平軸Ｈと垂直軸Ｖとの交点近傍の領域は、ホットゾーン４０２と呼ばれ、安全上の観点から配光パターン４００の他の領域に比べて、より明るく照らされることが好ましい。

ここで、配光パターンの水平カットラインＣＬ１および斜めカットラインＣＬ２の形成精度について検討する。本実施の形態では、第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄと、第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃとを並列に接続し、かつ、第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃと直列に接続される第２の抵抗器Ｒ２の電気抵抗を、第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄと直列に接続される第１の抵抗器Ｒ１の電気抵抗よりも小さく設定したことにより、発光モジュールの内側に配置されている第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃは、発光モジュールの両端側に配置されている第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄよりも発光輝度が高くなる。

この発光モジュール１６を用いて、光学系の光学的中心としての投影レンズ１２の後側焦点Ｆが、半導体発光素子列の中央線Ｃ上に位置するように車両用灯具ユニット１０を構成した場合、後側焦点Ｆに近い内側の第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃの輝度が高くなることにより、後側焦点Ｆを通る光量が増加する。通常、車両用灯具ユニットの光学系は、光学的中心を通った光が最も高い精度で配光パターンを形成するように構成されているので、後側焦点Ｆを通る光量が増加することにより、配光パターンの水平カットラインＣＬ１および斜めカットラインＣＬ２を明確に形成することができる。

また、投影レンズ１２の後側焦点Ｆを通る光量が増加することにより、ホットゾーン４０２を明るく照らすことができる。さらに、配光パターンを形成するための光の利用効率が比較的高い内側に配置された第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃのみ輝度が高くなるため、消費電力の損失を低減できる。

なお、本実施の形態では、４個の半導体発光素子を配置する例について説明したが、３個以上の半導体発光素子を直線状に配置した発光モジュールであってもよい。また、各半導体発光素子の内部抵抗を考慮して、第１の抵抗器と第２の抵抗器のいずれかを省略することも可能である。

電源装置２１は、車両用灯具ユニット１０の内部に設けられていてもよいし、外部に設けられていてもよい。また、各半導体発光素子への電流の制御は、車両側にあるバッテリーと直結された場合のような定電圧制御に限られず、点灯回路を介した制御であってもよい。

本実施の形態では、発光モジュール１６を、ロービーム用配光パターンのみを形成する車両用前照灯に適用した例ついて説明したが、ハイビーム用配光パターンのみを形成する車両用前照灯や、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを切り替え可能に構成された車両用前照灯に適用することももちろん可能である。

（第２の実施の形態）
図６は、第２の実施の形態に係る発光モジュールの模式図である。図６では、主として回路構成を示してある。なお、第１の実施の形態と同様の構成、作用、効果の説明については、適宜省略する。

図６に示す発光モジュール１１６は、４つの半導体発光素子２０ａ〜２０ｄがそれぞれ並列接続されている。また、第１の半導体発光素子２０ａは、第１の抵抗器Ｒ１と直列に接続され、第２の半導体発光素子２０ｂは、第２の抵抗器Ｒ２と直列に接続され、第２の半導体発光素子２０ｃは、第３の抵抗器Ｒ３と直列に接続され、第１の半導体発光素子２０ｄは、第４の抵抗器Ｒ４と直列に接続されている。ここで、第２の抵抗器Ｒ２および第３の抵抗器Ｒ３は、第１の抵抗器Ｒ１および第４の抵抗器Ｒ４よりも電気抵抗が小さい。

これにより、各半導体発光素子２０ａ〜２０ｄに流れる電流や電圧を特段制御しなくても、簡易な構成で第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄに流れる電流よりも、第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃに流れる電流を多くできる。したがって、発光モジュール１１６の内側に配置されている第２の半導体発光素子２０ｂ，２０ｃは、両端側に配置されている第１の半導体発光素子２０ａ，２０ｄよりも発光輝度が高くなる。

（第３の実施の形態）
図７は、第３の実施の形態に係る発光モジュールの模式図である。図７では、主として回路構成を示してある。なお、上述の各実施の形態と同様の構成、作用、効果の説明については、適宜省略する。

発光モジュール１６は、車両左右方向に延びる直線状光源であり、複数の半導体発光素子１２０ａ〜１２０ｃと、制御部１２２とを備えている。以下では、複数の半導体発光素子１２０ａ〜１２０ｃは、第１の実施の形態に係る各半導体発光素子２０ａ〜２０ｄと同等の構成として説明する。

複数の半導体発光素子１２０ａ〜１２０ｃは、図７の左側から、第１の半導体発光素子１２０ａ、第２の半導体発光素子１２０ｂ、第１の半導体発光素子１２０ｃの順で、基板（不図示）上に略等間隔に直線状に並べて配置されている。つまり、複数の半導体発光素子１２０ａ〜１２０ｃは、発光モジュール２１６の両端側に配置された複数の第１の半導体発光素子１２０ａ，１２０ｃと、発光モジュール２１６の中央部に配置され、第１の半導体発光素子１２０ａ，１２０ｃよりも発光時の輝度を高めることが可能に構成されている第２の半導体発光素子１２０ｂと、を有する。なお、第２の半導体発光素子は、複数であってもよい。第１の半導体発光素子１２０ａ，１２０ｃと、第２の半導体発光素子１２０ｂとは、それぞれ独立の通電経路に設けられている。

制御部１２２は、第１の半導体発光素子１２０ａ，１２０ｃと第２の半導体発光素子１２０ｂとに流れる電流を独立して制御する。これにより、第１の半導体発光素子１２０ａ，１２０ｃと第２の半導体発光素子１２０ｂとに流れる電流を互いに異ならせることができる。そのため、中央部の輝度が高い発光モジュールを実現でき、例えば、車両用灯具に適用した場合に、中央部が明るい所望の配光パターンを実現できる。

また、第３の実施の形態に係る発光モジュール２１６を、ハイビーム用配光パターンとロービーム用配光パターンの両方を一種類の光源で実現するように構成されている車両用灯具ユニットに、その光源として搭載できる。

制御部１２２は、ロービーム用配光パターンを形成する場合には、第１の半導体発光素子１２０ａ，１２０ｃと第２の半導体発光素子１２０ｂとに流す電流量が略同一となるようにし、各半導体発光素子１２０ａ〜１２０ｃの輝度をほぼ同等にする。また、制御部１２２は、ハイビーム用配光パターンを形成する場合には、ロービーム用配光パターンを形成するときと比較して、第２の半導体発光素子１２０ｂに流す電流量を増加させることができるように構成されている。これにより、発光モジュール２１６の中央部に配置された、遠方視認性に影響の大きい第２の半導体発光素子１２０ｂに流す電流量のみを増加させることができ、発光モジュール２１６の両端側に配置された、遠方視認性に影響の小さい第１の半導体発光素子１２０ａ，１２０ｃに流す電流量は増加させずにすむ。その結果、車両用前照灯において、ハイビーム用配光パターンを形成する際の消費電力の増大を抑制できる。

本実施の形態では、半導体発光素子の個数を３個として説明したが、個数は４個以上であってもよい。図８（ａ）は、半導体発光素子の総数が４個の発光モジュールにおける第１の半導体発光素子と第２の半導体発光素子との配置を示した模式図、図８（ｂ）は、半導体発光素子の総数が５個の発光モジュールにおける第１の半導体発光素子と第２の半導体発光素子との配置を示した模式図である。

図８（ａ）に示す発光モジュール２１８は、両端側にある２個の第１の半導体発光素子１３０ａ，１３０ｄと、中央部近傍にある２個の第２の半導体発光素子１３０ｂ，１３０ｃとを有する。また、図８（ｂ）に示す発光モジュール２２０は、両端側にある２個の第１の半導体発光素子１４０ａ，１４０ｅと、中央部近傍にある３個の第２の半導体発光素子１３０ｂ〜１３０ｄとを有する。

本実施の形態に係る発光モジュール２１６，２１８，２２０のいずれにおいても、発光モジュールの発光面の中心を通り、かつ、発光面の長手方向に対して垂直な中心線に対し、１以上の第２の半導体発光素子が線対称となるように配置されている。また、各半導体発光素子は、発光面の中心に対して対称となるような形状である。本実施の形態では、半各導体発光素子の発光面の形状は、正方形又は長方形である。これにより、発光モジュールによる配光の左右対称性が実現し、視認性が向上する。

また、発光モジュールの発光面積のうち、電流を増加させることで他より輝度を高める第２の半導体発光素子の発光面積が占める割合は、全発光面の面積に対し、３０％〜６０％程度であるとよい。これにより全ての半導体発光素子の電流を増加させる場合に比べ、消費電力の増加分は、４０％〜７０％程度に抑えることができる。

（第４の実施の形態）
一般的に、ＬＥＤは、負の温度係数を抵抗成分に持つ。図９は、一般的なＬＥＤを定電流で駆動した場合における、雰囲気温度と電圧との関係を示した図である。図９に示すように、雰囲気温度の上昇とともにＬＥＤの駆動電圧が低下することがわかる。図１０は、一般的なＬＥＤの電圧−電流特性の温度依存性を示す図である。図１０に示すように、雰囲気温度がＴ０、Ｔ１、Ｔ２のように上昇するにつれて、電圧の変化に対する電流の変化が大きくなることがわかる。このような特性から、一般的なＬＥＤを定電流駆動するためには、制御回路のような安定器が別途必要である。

換言すれば、定電圧駆動した場合の電流の温度依存性が少なければ、このような制御回路を簡素化又は省略できることになる。そこで、本発明者は、一般的に負の温度係数を抵抗成分に有するＬＥＤに対して正の温度係数を有する抵抗器を直列に接続することで、温度の変化に対して明るさの変動の少ない発光モジュールを簡易な構成で実現できることに想到した。

具体的には、第１の実施の形態に係る発光モジュールにおいて、第１の抵抗器Ｒ１および第２の抵抗器Ｒ２として、以下の構成の材料を用いることが好ましい。

図１１は、第４の実施の形態に係る発光モジュールの概略構成を示す上面図である。発光モジュール２２２は、ＬＥＤである第１の半導体発光素子１５０ａ，１５０ｄとＬＥＤである第２の半導体発光素子１５０ｂ，１５０ｃとが実装されているＬＥＤパッケージ２２４と、第１の抵抗器Ｒ１および第２の抵抗器Ｒ２（以下、適宜「抵抗器Ｒ１，Ｒ２」と称する。）とを備える。ＬＥＤパッケージ２２４は、セラミックなどで形成された熱伝導性絶縁基板２３０と、熱伝導性絶縁基板２３０に形成されている配線パターン２３２とを有する。

第１の抵抗器Ｒ１は、第１の半導体発光素子１５０ａ，１５０ｄと直列に接続されている。第２の抵抗器Ｒ２は、第２の半導体発光素子１５０ｂ，１５０ｃと直列に接続されている。なお、第２の抵抗器Ｒ２は、第１の抵抗器Ｒ１よりも電気抵抗が小さい。また、抵抗器Ｒ１，Ｒ２は、ＬＥＤパッケージ２２４の配線パターン２３２上にフリップチップ実装されている。そのため、抵抗器Ｒ１，Ｒ２は、ＬＥＤパッケージ２２４の温度変化の影響を受ける場所に配置されていることになる。本実施の形態に係る抵抗器Ｒ１，Ｒ２は、正の温度係数を有する。

図１２は、本実施の形態に係る発光モジュールを定電流で駆動した場合における、雰囲気温度と電圧との関係を例示した図である。本実施の形態に係る発光モジュールは、温度変化によりＬＥＤである各半導体発光素子１５０ａ〜１５０ｄの抵抗が減少（増加）しても、ＬＥＤの温度変化の影響を受ける場所に配置されている抵抗器Ｒ１，Ｒ２の抵抗は増加（減少）する。したがって、使用するＬＥＤに応じて、抵抗器の材質や構成を適切に設計することで、発光モジュール全体としての抵抗の変化は緩和される。

そのため、図１２に示すように、本実施の形態に係る発光モジュールは、ＬＥＤのみの発光モジュールと比較して、電圧の温度依存性が少ない。換言すれば、本実施の形態に係る発光モジュールを定電圧駆動した場合であっても、発光ダイオードに流れる電流の温度依存性を少なくできる。つまり、温度の変化に対して明るさの変動の少ない発光モジュールを、簡易な制御回路を使用し、あるいは、制御回路などを使用せずに実現できる。

また、通常は、制御回路の寿命はＬＥＤチップの寿命よりも短いため、発光モジュール全体の寿命は制御回路の寿命に依存してしまう。しかしながら、制御回路を使用せずに発光モジュールを構成できれば、ＬＥＤチップ本来の寿命まで発光モジュールや発光モジュールを備えた灯具の寿命を延ばすことができる。

表１は、正の温度係数を有する金属材料の体積抵抗率と温度係数の数値を例示したものである。図１３は、表１に示した金属材料の体積抵抗率と温度係数との関係を示した図である。なお、体積抵抗率は０℃の数値を示し、温度係数は、０℃〜１００℃（ΔＴ＝１００℃）の間の数値である。

本実施の形態の抵抗器Ｒ１，Ｒ２の少なくとも一方は、０℃における体積抵抗率が２×１０^−８［Ω・ｍ］以上であるとよい。より好ましくは、０℃における体積抵抗率が３×１０^−８［Ω・ｍ］以上であるとよい。

また、本実施の形態に係る抵抗器Ｒ１，Ｒ２の少なくとも一方は、０℃〜１００℃の間で正の温度係数を有していればよい。より好ましくは、抵抗器Ｒ１，Ｒ２の少なくとも一方は、０℃〜１００℃の間の温度係数が０．０５［１０^−３／℃］以上であるとよい。

回路を構成する抵抗器は、場合によって正の温度係数を有するものもあるが、その値は非常に小さい。そして、大きな値の正の温度係数を有する抵抗器を回路に用いることは避けられている。しかしながら、一般的に回路への使用が避けられるほど大きな値の正の温度係数を有する抵抗器と、一般的に負の温度係数を抵抗成分に有するＬＥＤと組み合わせることで、温度変化によるＬＥＤパッケージ２２４全体の抵抗の変化をより緩和できる。

以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

Ｒ１ 第１の抵抗器、 Ｒ２ 第２の抵抗器、 １０ 車両用灯具ユニット、 １２ 投影レンズ、 １６ 発光モジュール、 ２０ａ 第１の半導体発光素子、 ２０ｂ，２０ｃ 第２の半導体発光素子、 ２０ｄ 第１の半導体発光素子、 ２１ 電源装置、 ２２ 基板、 １００ 車両用灯具、 １０２ 透明カバー、 １０４ ランプボディ、 １２０ａ 第１の半導体発光素子、 １２０ｂ 第２の半導体発光素子、 １２０ｃ 第１の半導体発光素子、 １２２ 制御部。

Claims (6)

1. 車両用灯具に用いられる発光モジュールであって、
   直線状に配置された複数の半導体発光素子を備え、
   前記複数の半導体発光素子は、
   モジュールの両端側に配置され、互いに直列に接続されている複数の第１の半導体発光素子と、
   モジュールの中央部に配置され、前記第１の半導体発光素子よりも発光時の輝度を高めることが可能に構成されている１以上の第２の半導体発光素子と、を有し、
   前記第１の半導体発光素子と前記第２の半導体発光素子とは、並列に接続されていることを特徴とする発光モジュール。
2. 前記第１の半導体発光素子と直列に接続されている第１の抵抗器と、
   前記第２の半導体発光素子と直列に、かつ、前記第１の抵抗器と並列に接続されている第２の抵抗器と、を更に有し、
   前記第２の抵抗器は、前記第１の抵抗器よりも電気抵抗が小さいことを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
3. 前記複数の半導体発光素子が実装されているＬＥＤパッケージを更に備え、
   前記第１の抵抗器および前記第２の抵抗器の少なくとも一方は、前記ＬＥＤパッケージの温度変化の影響を受ける場所に配置されており、
   前記第１の抵抗器および前記第２の抵抗器の少なくとも一方は、正の温度係数を有することを特徴とする請求項２に記載の発光モジュール。
4. 前記第１の半導体発光素子と前記第２の半導体発光素子とに流れる電流を独立して制御する制御部を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
5. 前記制御部は、
   ハイビーム用配光パターンを形成する場合には、ロービーム用配光パターンを形成する場合と比較して、前記第２の半導体発光素子に流す電流量を増加させる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の発光モジュール。
6. 車両の前照灯として用いられる車両用灯具であって、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光モジュールと、
   前記発光モジュールから出射された光を車両前方に照射するための光学部材と、
   前記発光モジュールおよび前記光学部材を収容する灯体と、
   を備えた車両用灯具。

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