JP2016162816A - 発光モジュールおよび照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制することができる発光モジュールおよび照明装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係る発光モジュールは、板状を呈する基体と、前記基体の表面に設けられた配線パターンと、を有する基板と;前記配線パターンに電気的に接続された発光素子と;前記配線パターンを介して、前記発光素子と直列接続され、酸化ルテニウムと、前記酸化ルテニウムの抵抗温度係数よりも高い抵抗温度係数を有する元素と、を含み、抵抗温度係数が1000ppm/℃以上である抵抗素子と;を具備している。【選択図】図3
Description
本発明の実施形態は、発光モジュールおよび照明装置に関する。
発光モジュールを備えた照明装置がある。
発光モジュールには、基板、発光ダイオード、および抵抗素子などが設けられている。 ここで、自動車などの車両用の発光モジュールおよび照明装置の場合には、周囲温度が85℃程度になる場合がある。
また、発光ダイオードの順電流の最大定格値は、周囲温度が上昇すると小さくなる。
そのため、周囲温度が上昇すると順電流が過大となりやすくなり、発光ダイオードの寿命、ひいては発光モジュールおよび照明装置の寿命が短くなるおそれがある。
そこで、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制することができる技術の開発が望まれていた。
発光モジュールには、基板、発光ダイオード、および抵抗素子などが設けられている。 ここで、自動車などの車両用の発光モジュールおよび照明装置の場合には、周囲温度が85℃程度になる場合がある。
また、発光ダイオードの順電流の最大定格値は、周囲温度が上昇すると小さくなる。
そのため、周囲温度が上昇すると順電流が過大となりやすくなり、発光ダイオードの寿命、ひいては発光モジュールおよび照明装置の寿命が短くなるおそれがある。
そこで、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制することができる技術の開発が望まれていた。
本発明が解決しようとする課題は、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制することができる発光モジュールおよび照明装置を提供することである。
実施形態に係る発光モジュールは、板状を呈する基体と、前記基体の表面に設けられた配線パターンと、を有する基板と;前記配線パターンに電気的に接続された発光素子と;前記配線パターンを介して、前記発光素子と直列接続され、酸化ルテニウムと、前記酸化ルテニウムの抵抗温度係数よりも高い抵抗温度係数を有する元素と、を含み、抵抗温度係数が1000ppm/℃以上である抵抗素子と;を具備している。
本発明の実施形態によれば、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制することができる発光モジュールおよび照明装置を提供することができる。
実施形態に係る発明は、板状を呈する基体と、前記基体の表面に設けられた配線パターンと、を有する基板と;前記配線パターンに電気的に接続された発光素子と;前記配線パターンを介して、前記発光素子と直列接続され、酸化ルテニウムと、前記酸化ルテニウムの抵抗温度係数よりも高い抵抗温度係数を有する元素と、を含み、抵抗温度係数が1000ppm/℃以上である抵抗素子と;を具備した発光モジュールである。
この発光モジュールによれば、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制することができる。
この発光モジュールによれば、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制することができる。
また、前記基体は、セラミックス、または、金属板の表面を絶縁材料で被覆したものからなるものとすることができる。
この様にすれば、基体の熱伝導率を高めることができるので、発光素子と抵抗素子との間における熱抵抗を低くすることができる。
そのため、抵抗素子の温度と、発光素子の温度とが同等になるようにすることができる。また、抵抗素子の温度と、発光素子の温度とが同等になるまでの時間を短くすることができる。
その結果、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制する効果を向上させることができる。
この様にすれば、基体の熱伝導率を高めることができるので、発光素子と抵抗素子との間における熱抵抗を低くすることができる。
そのため、抵抗素子の温度と、発光素子の温度とが同等になるようにすることができる。また、抵抗素子の温度と、発光素子の温度とが同等になるまでの時間を短くすることができる。
その結果、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制する効果を向上させることができる。
また、前記抵抗素子は、膜状を呈しているものとすることができる。
この様にすれば、基体と、抵抗素子との密着性を高めることができるので、発光素子と抵抗素子との間における熱抵抗を低くすることができる。
そのため、抵抗素子の温度と、発光素子の温度とが同等になるようにすることができる。また、抵抗素子の温度と、発光素子の温度とが同等になるまでの時間を短くすることができる。
その結果、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制する効果を向上させることができる。
この様にすれば、基体と、抵抗素子との密着性を高めることができるので、発光素子と抵抗素子との間における熱抵抗を低くすることができる。
そのため、抵抗素子の温度と、発光素子の温度とが同等になるようにすることができる。また、抵抗素子の温度と、発光素子の温度とが同等になるまでの時間を短くすることができる。
その結果、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制する効果を向上させることができる。
また、前記発光素子は、COB方式により実装されているものとすることができる。
この様にすれば、基体と、発光素子との密着性を高めることができるので、発光素子と抵抗素子との間における熱抵抗を低くすることができる。
そのため、抵抗素子の温度と、発光素子の温度とが同等になるようにすることができる。また、抵抗素子の温度と、発光素子の温度とが同等になるまでの時間を短くすることができる。
その結果、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制する効果を向上させることができる。
この様にすれば、基体と、発光素子との密着性を高めることができるので、発光素子と抵抗素子との間における熱抵抗を低くすることができる。
そのため、抵抗素子の温度と、発光素子の温度とが同等になるようにすることができる。また、抵抗素子の温度と、発光素子の温度とが同等になるまでの時間を短くすることができる。
その結果、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制する効果を向上させることができる。
実施形態に係る発明は、上記の発光モジュールと;前記発光モジュールが設けられる本体部と;を具備した照明装置である。
この照明装置によれば、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制することができる。
この照明装置によれば、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制することができる。
本実施の形態に係る発光モジュール20および照明装置1は、例えば、自動車などの車両用の照明装置に用いることができる。
この場合、車両用の照明装置は、例えば、周囲温度が85℃、湿度が85%という高温高湿の環境でも使用される場合がある。
また、発光素子22の順電流の最大定格値は、周囲温度が上昇すると小さくなる。
そのため、周囲温度が上昇すると順電流が過大となりやすくなり、発光素子22の寿命、ひいては発光モジュール20および照明装置1の寿命が短くなるおそれがある。
この様に、高温の環境下においても使用され得る車両用の照明装置の場合には、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制することが重要となる。
この場合、車両用の照明装置は、例えば、周囲温度が85℃、湿度が85%という高温高湿の環境でも使用される場合がある。
また、発光素子22の順電流の最大定格値は、周囲温度が上昇すると小さくなる。
そのため、周囲温度が上昇すると順電流が過大となりやすくなり、発光素子22の寿命、ひいては発光モジュール20および照明装置1の寿命が短くなるおそれがある。
この様に、高温の環境下においても使用され得る車両用の照明装置の場合には、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制することが重要となる。
以下においては、本実施の形態に係る発光モジュール20および照明装置1が、車両用のものである場合について例示する。
ただし、本実施の形態に係る発光モジュール20および照明装置1は、車両用とするのが好適ではあるが、例えば、室内用などの他の照明装置にも適用が可能である。
ただし、本実施の形態に係る発光モジュール20および照明装置1は、車両用とするのが好適ではあるが、例えば、室内用などの他の照明装置にも適用が可能である。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、本実施の形態に係る照明装置1の模式斜視図である。
図2は、本実施の形態に係る照明装置1の模式斜視分解図である。
図3は、発光モジュール20の模式平面図である。
図4は、発光モジュール20の回路図である。
図1および図2に示すように、照明装置1には、本体部10、発光モジュール20、給電部30、およびソケット40が設けられている。
図1は、本実施の形態に係る照明装置1の模式斜視図である。
図2は、本実施の形態に係る照明装置1の模式斜視分解図である。
図3は、発光モジュール20の模式平面図である。
図4は、発光モジュール20の回路図である。
図1および図2に示すように、照明装置1には、本体部10、発光モジュール20、給電部30、およびソケット40が設けられている。
本体部10には、収納部11、フランジ部12、およびフィン13が設けられている。 収納部11は、円筒状を呈し、フランジ部12の一方の面から突出している。収納部11の内側には、発光モジュール20が収納されている。また、収納部11の内側には、給電部30の給電端子31が突出している。
フランジ部12は、円板状を呈し、一方の面には収納部11が設けられ、他方の面にはフィン13が設けられている。
フィン13は、フランジ部12の面から突出して複数設けられている。複数のフィン13は、板状を呈し、放熱フィンとして機能する。
フィン13は、フランジ部12の面から突出して複数設けられている。複数のフィン13は、板状を呈し、放熱フィンとして機能する。
本体部10は、発光モジュール20および給電部30などを収納する機能と、発光モジュール20や給電部30で発生した熱を照明装置1の外部に放出する機能とを有する。
そのため、熱を外部に放出することを考慮して、本体部10を熱伝導率の高い材料から形成することができる。例えば、本体部10は、アルミニウム、アルミニウム合金、高熱伝導性樹脂などから形成することができる。高熱伝導性樹脂は、例えば、PETやナイロン等の樹脂に、熱伝導率の高い炭素や酸化アルミニウム等の繊維や粒子を混合させたものである。
この場合、フィン13などの熱を外部に放出する部分を熱伝導率の高い材料から形成し、その他の部分を樹脂などから形成することもできる。
そのため、熱を外部に放出することを考慮して、本体部10を熱伝導率の高い材料から形成することができる。例えば、本体部10は、アルミニウム、アルミニウム合金、高熱伝導性樹脂などから形成することができる。高熱伝導性樹脂は、例えば、PETやナイロン等の樹脂に、熱伝導率の高い炭素や酸化アルミニウム等の繊維や粒子を混合させたものである。
この場合、フィン13などの熱を外部に放出する部分を熱伝導率の高い材料から形成し、その他の部分を樹脂などから形成することもできる。
また、本体部10の主要部分を導電性材料を用いて形成する場合には、給電端子31と、本体部10の導電性材料からなる部分との間の電気絶縁性を確保するため、給電端子31の周囲を絶縁材料で覆い、更に、その周囲に導電性材料ならなる部分を配置するようにしてもよい。絶縁材料は、例えば、樹脂などであって、熱伝導率が高い材料が好ましい。
また、本体部10には、照明装置1を車両用灯具に装着する際に用いられる図示しない取り付け部が設けられていても良い。
また、本体部10には、照明装置1を車両用灯具に装着する際に用いられる図示しない取り付け部が設けられていても良い。
図3に示すように、発光モジュール20には、基板21、発光素子22、抵抗素子23a、抵抗素子23b、配線パターン21b、配線25、包囲壁部材26、封止部27、接合部28、制御素子29a、制御素子29b、被覆部51および制御素子52が設けられている。
基板21は、収納部11の内側であって、フランジ部12の上に設けられている。
基板21は、板状を呈する基体21aと、基体21aの表面に設けられた配線パターン21bとを有している。
基体21aは、例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックス、紙フェノールやガラスエポキシなどの有機材料などから形成することができる。また、基体21aは、金属板の表面を絶縁材料で被覆したものであってもよい。なお、金属板の表面を絶縁材料で被覆する場合には、絶縁材料は、有機材料からなるものであってもよいし、無機材料からなるものであってもよい。
基板21は、収納部11の内側であって、フランジ部12の上に設けられている。
基板21は、板状を呈する基体21aと、基体21aの表面に設けられた配線パターン21bとを有している。
基体21aは、例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックス、紙フェノールやガラスエポキシなどの有機材料などから形成することができる。また、基体21aは、金属板の表面を絶縁材料で被覆したものであってもよい。なお、金属板の表面を絶縁材料で被覆する場合には、絶縁材料は、有機材料からなるものであってもよいし、無機材料からなるものであってもよい。
この場合、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの温度と、発光素子22の温度とを同等にすること、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの温度と、発光素子22の温度とが同等になるまでの時間を短くすること、放熱性を向上させること、を考慮すれば熱伝導率の高い材料を用いて基体21aを形成することが好ましい。
熱伝導率の高い材料としては、例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックス、金属板の表面を絶縁材料で被覆したものなどを例示することができる。
また、基体21aは、単層であってもよいし、多層であってもよい。
熱伝導率の高い材料としては、例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックス、金属板の表面を絶縁材料で被覆したものなどを例示することができる。
また、基体21aは、単層であってもよいし、多層であってもよい。
発光素子22は、基体21aの表面に実装されている。すなわち、発光素子22は、COB(Chip on board)方式により実装されている。
また、発光素子22は、複数設けられている。
発光素子22は、配線パターン21bに設けられる側とは反対側の面(上面)に図示しない電極を有したものとすることができる。なお、図示しない電極は、配線パターン21bに設けられる側の面(下面)と、配線パターン21bに設けられる側とは反対側の面(上面)とに設けられていてもよいし、どちらかの面のみに設けられていてもよい。
また、発光素子22は、複数設けられている。
発光素子22は、配線パターン21bに設けられる側とは反対側の面(上面)に図示しない電極を有したものとすることができる。なお、図示しない電極は、配線パターン21bに設けられる側の面(下面)と、配線パターン21bに設けられる側とは反対側の面(上面)とに設けられていてもよいし、どちらかの面のみに設けられていてもよい。
発光素子22の下面に設けられた図示しない電極は、銀ペーストなどの導電性の熱硬化材を介して配線パターン21bに設けられた実装パッド21b2と電気的に接続されている。発光素子22の上面に設けられた図示しない電極は、配線25を介して配線パターン21bに設けられた配線パッド21b3と電気的に接続されている。
発光素子22は、例えば、発光ダイオード、有機発光ダイオード、レーザダイオードなどとすることができる。
発光素子22の光の出射面である上面は、照明装置1の正面側に向けられており、主に、照明装置1の正面側に向けて光を出射する。
発光素子22の数や大きさなどは、例示をしたものに限定されるわけではなく、照明装置1の大きさや用途などに応じて適宜変更することができる。
発光素子22の光の出射面である上面は、照明装置1の正面側に向けられており、主に、照明装置1の正面側に向けて光を出射する。
発光素子22の数や大きさなどは、例示をしたものに限定されるわけではなく、照明装置1の大きさや用途などに応じて適宜変更することができる。
配線パターン21bは、基体21aの少なくとも一方の表面に設けられている。
配線パターン21bは、基体21aの両方の面に設けることもできるが、製造コストを低減させるためには、基体21aの一方の面に設けるようにすることが好ましい。
配線パターン21bには、入力端子21b1が設けられている。
入力端子21b1は、複数設けられている。入力端子21b1には、給電部30の給電端子31が電気的に接続されている。そのため、発光素子22は、配線パターン21bを介して、給電部30と電気的に接続されている。
配線パターン21bは、基体21aの両方の面に設けることもできるが、製造コストを低減させるためには、基体21aの一方の面に設けるようにすることが好ましい。
配線パターン21bには、入力端子21b1が設けられている。
入力端子21b1は、複数設けられている。入力端子21b1には、給電部30の給電端子31が電気的に接続されている。そのため、発光素子22は、配線パターン21bを介して、給電部30と電気的に接続されている。
配線25は、発光素子22の上面に設けられた図示しない電極と、配線パターン21bに設けられた配線パッド21b3とを電気的に接続する。
配線25は、例えば、金を主成分とする線とすることができる。ただし、配線25の材料は、金を主成分とするものに限定されるわけではなく、例えば、銅を主成分とするものや、アルミニウムを主成分とするものなどであってもよい。
配線25は、例えば、金を主成分とする線とすることができる。ただし、配線25の材料は、金を主成分とするものに限定されるわけではなく、例えば、銅を主成分とするものや、アルミニウムを主成分とするものなどであってもよい。
配線25は、例えば、超音波溶着または熱溶着により、発光素子22の上面に設けられた図示しない電極と、配線パターン21bに設けられた配線パッド21b3とに電気的に接続される。配線25は、例えば、ワイヤボンディング法を用いて、発光素子22の上面に設けられた図示しない電極と、配線パターン21bに設けられた配線パッド21b3とに電気的に接続することができる。
包囲壁部材26は、複数の発光素子22を囲むようにして、基板21の上に設けられている。包囲壁部材26は、例えば、環状形状を有し、中央部26aに複数の発光素子22が配置されるようになっている。
包囲壁部材26は、例えば、PBT(polybutylene terephthalate)やPC(polycarbonate)などの樹脂や、セラミックスなどから形成することができる。
包囲壁部材26は、例えば、PBT(polybutylene terephthalate)やPC(polycarbonate)などの樹脂や、セラミックスなどから形成することができる。
また、包囲壁部材26の材料を樹脂とする場合には、酸化チタンなどの粒子を混合して、発光素子22から出射した光に対する反射率を向上させるようにすることができる。
なお、酸化チタンの粒子に限定されるわけではなく、発光素子22から出射した光に対する反射率が高い材料からなる粒子を混合させるようにすればよい。
また、包囲壁部材26は、例えば、白色の樹脂から形成することもできる。
なお、酸化チタンの粒子に限定されるわけではなく、発光素子22から出射した光に対する反射率が高い材料からなる粒子を混合させるようにすればよい。
また、包囲壁部材26は、例えば、白色の樹脂から形成することもできる。
包囲壁部材26の中央部26a側の側壁面26bは斜面となっている。発光素子22から出射した光の一部は、包囲壁部材26の側壁面26bで反射されて、照明装置1の正面側に向けて出射される。
また、発光素子22から照明装置1の正面側に向けて出射された光の一部であって封止部27の上面(封止部27と外気との界面)で全反射した光は、包囲壁部材26の中央部26a側の側壁面26bで反射して、再び照明装置1の正面側に向けて出射される。
また、発光素子22から照明装置1の正面側に向けて出射された光の一部であって封止部27の上面(封止部27と外気との界面)で全反射した光は、包囲壁部材26の中央部26a側の側壁面26bで反射して、再び照明装置1の正面側に向けて出射される。
すなわち、包囲壁部材26は、リフレクタの機能を併せ持つものとすることができる。なお、包囲壁部材26の形態は、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
封止部27は、包囲壁部材26の中央部26aに設けられている。封止部27は、包囲壁部材26の内側を覆うように設けられている。すなわち、封止部27は、包囲壁部材26の内側に設けられ、発光素子22と配線25とを覆っている。
封止部27は、透光性を有する材料から形成されている。封止部27は、例えば、シリコーン樹脂などから形成することができる。
封止部27は、例えば、包囲壁部材26の中央部26aに樹脂を充填することで形成することができる。樹脂の充填は、例えば、ディスペンサなどの液体定量吐出装置を用いて行うことができる。
封止部27は、透光性を有する材料から形成されている。封止部27は、例えば、シリコーン樹脂などから形成することができる。
封止部27は、例えば、包囲壁部材26の中央部26aに樹脂を充填することで形成することができる。樹脂の充填は、例えば、ディスペンサなどの液体定量吐出装置を用いて行うことができる。
包囲壁部材26の中央部26aに樹脂を充填すれば、発光素子22、包囲壁部材26の中央部26aに配置された配線パターン21bおよび配線25などに対する外部からの機械的な接触を抑制することができる。また、水分やガスなどが、発光素子22、包囲壁部材26の中央部26aに配置された配線パターン21bおよび配線25などに付着することを抑制することができる。そのため、照明装置1に対する信頼性を向上させることができる。
また、封止部27には、蛍光体を含めることができる。蛍光体は、例えば、YAG系蛍光体(イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体)とすることができる。
例えば、発光素子22が青色発光ダイオード、蛍光体がYAG系蛍光体である場合には、発光素子22から出射した青色の光によりYAG系蛍光体が励起され、YAG系蛍光体から黄色の蛍光が放射される。そして、青色の光と黄色の光が混ざり合うことで、白色の光が照明装置1から出射される。なお、蛍光体の種類や発光素子22の種類は例示をしたものに限定されるわけではなく、照明装置1の用途などに応じて所望の発光色が得られるように適宜変更することができる。
例えば、発光素子22が青色発光ダイオード、蛍光体がYAG系蛍光体である場合には、発光素子22から出射した青色の光によりYAG系蛍光体が励起され、YAG系蛍光体から黄色の蛍光が放射される。そして、青色の光と黄色の光が混ざり合うことで、白色の光が照明装置1から出射される。なお、蛍光体の種類や発光素子22の種類は例示をしたものに限定されるわけではなく、照明装置1の用途などに応じて所望の発光色が得られるように適宜変更することができる。
接合部28は、包囲壁部材26と、基板21とを接合する。
接合部28は、膜状を呈し、包囲壁部材26と、基板21と、の間に設けられている。
接合部28は、膜状を呈し、包囲壁部材26と、基板21と、の間に設けられている。
接合部28は、例えば、シリコーン系接着剤やエポキシ系接着剤を硬化させることで形成されたものとすることができる。
図3および図4に示すように、発光モジュール20には、2系統の回路が設けられている。
すなわち、入力端子であるAnode1とグランド端子(GND)との間には、制御素子29b、抵抗素子23b、および発光素子22が直列接続されている。
また、制御素子52は、発光素子22と並列に接続されている。制御素子52の一端は、制御素子29bのアノード側に接続されている。制御素子52の他端は、グランドに接続されている。なお、制御素子52の一端が制御素子29bのカソード側に接続され、制御素子52の他端がグランドに接続されていてもよい。
入力端子であるAnode2とグランド端子(GND)との間には、制御素子29a、抵抗素子23a、および発光素子22が直列接続されている。
また、これらの回路において、グランド端子(GND)は共通となっている。
すなわち、入力端子であるAnode1とグランド端子(GND)との間には、制御素子29b、抵抗素子23b、および発光素子22が直列接続されている。
また、制御素子52は、発光素子22と並列に接続されている。制御素子52の一端は、制御素子29bのアノード側に接続されている。制御素子52の他端は、グランドに接続されている。なお、制御素子52の一端が制御素子29bのカソード側に接続され、制御素子52の他端がグランドに接続されていてもよい。
入力端子であるAnode2とグランド端子(GND)との間には、制御素子29a、抵抗素子23a、および発光素子22が直列接続されている。
また、これらの回路において、グランド端子(GND)は共通となっている。
抵抗素子23aは、配線パターン21bを介して、発光素子22と直列接続される。 抵抗素子23bは、配線パターン21bを介して、発光素子22と直列接続される。
抵抗素子23aおよび抵抗素子23bは、発光素子22に流れる電流を制御する。
発光素子22の順方向電圧特性にはばらつきがあるので、Anode1(またはAnode2)と、グランド端子(GND)と、の間の印加電圧を一定にすると、発光素子22の明るさ(光束、輝度、光度、照度)にばらつきが生じる。そのため、発光素子22の明るさが所定の範囲内に収まるように、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの抵抗値を変化させて、発光素子22に流れる電流の値が所望の範囲内となるようにしている。
抵抗素子23aおよび抵抗素子23bは、発光素子22に流れる電流を制御する。
発光素子22の順方向電圧特性にはばらつきがあるので、Anode1(またはAnode2)と、グランド端子(GND)と、の間の印加電圧を一定にすると、発光素子22の明るさ(光束、輝度、光度、照度)にばらつきが生じる。そのため、発光素子22の明るさが所定の範囲内に収まるように、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの抵抗値を変化させて、発光素子22に流れる電流の値が所望の範囲内となるようにしている。
ここで、抵抗素子には、例えば、表面実装型の抵抗素子、リード線を有する抵抗素子(酸化金属皮膜抵抗素子)、スクリーン印刷法などを用いて形成された膜状の抵抗素子などがある。
この場合、抵抗値を変化させて発光素子22に流れる電流の値を制御すること、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの温度と、発光素子22の温度とを同等にすること、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの温度と、発光素子22の温度とが同等になるまでの時間を短くすること、を考慮すれば膜状の抵抗素子とすることが好ましい。
この場合、抵抗値を変化させて発光素子22に流れる電流の値を制御すること、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの温度と、発光素子22の温度とを同等にすること、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの温度と、発光素子22の温度とが同等になるまでの時間を短くすること、を考慮すれば膜状の抵抗素子とすることが好ましい。
膜状の抵抗素子とすれば、以下の様にして抵抗値を変化させることができる。
抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの一部を除去して図示しない除去部をそれぞれに形成する。この際、除去部の大きさなどにより、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの抵抗値を変化させる。この場合、除去量を多くすれば、抵抗値は増加することになる。抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの一部の除去は、例えば、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bにレーザ光を照射することで行うことができる。
抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの数、大きさ、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく、発光素子22の数や仕様などに応じて適宜変更することができる。
なお、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの材料に関する詳細は後述する。
抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの一部を除去して図示しない除去部をそれぞれに形成する。この際、除去部の大きさなどにより、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの抵抗値を変化させる。この場合、除去量を多くすれば、抵抗値は増加することになる。抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの一部の除去は、例えば、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bにレーザ光を照射することで行うことができる。
抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの数、大きさ、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく、発光素子22の数や仕様などに応じて適宜変更することができる。
なお、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの材料に関する詳細は後述する。
制御素子29aは、配線パターン21bを介して、発光素子22と直列接続される。
制御素子29bは、配線パターン21bを介して、発光素子22と直列接続される。
制御素子29aおよび制御素子29bは、逆方向電圧が発光素子22に印加されないようにするため、および、逆方向からのパルスノイズが発光素子22に印加されないようにするために設けられている。
制御素子29aおよび制御素子29bは、例えば、ダイオードとすることができる。制御素子29aおよび制御素子29bは、例えば、表面実装型のダイオードや、リード線を有するダイオードなどとすることができる。
制御素子29bは、配線パターン21bを介して、発光素子22と直列接続される。
制御素子29aおよび制御素子29bは、逆方向電圧が発光素子22に印加されないようにするため、および、逆方向からのパルスノイズが発光素子22に印加されないようにするために設けられている。
制御素子29aおよび制御素子29bは、例えば、ダイオードとすることができる。制御素子29aおよび制御素子29bは、例えば、表面実装型のダイオードや、リード線を有するダイオードなどとすることができる。
制御素子52は、配線パターン21bを介して、発光素子22と並列接続される。
制御素子52は、発光ダイオードの断線の検出や、誤点灯防止などのために設けられている。制御素子52は、プルダウン抵抗とすることができる。
制御素子52は、表面実装型の抵抗素子、リード線を有する抵抗素子、膜状の抵抗素子などとすることができる。
この場合、膜状の抵抗素子とすれば、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの形成と、制御素子52の形成を同時に行うことができるので、製造コストの低減を図ることができる。
制御素子52は、例えば、酸化ルテニウムを用いて形成された膜状の抵抗素子とすることができる。
なお、一例として、2系統の回路が設けられた発光モジュール20を例示したが、回路の系統数は2系統に限定されるわけではなく適宜変更することができる。
制御素子52は、発光ダイオードの断線の検出や、誤点灯防止などのために設けられている。制御素子52は、プルダウン抵抗とすることができる。
制御素子52は、表面実装型の抵抗素子、リード線を有する抵抗素子、膜状の抵抗素子などとすることができる。
この場合、膜状の抵抗素子とすれば、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの形成と、制御素子52の形成を同時に行うことができるので、製造コストの低減を図ることができる。
制御素子52は、例えば、酸化ルテニウムを用いて形成された膜状の抵抗素子とすることができる。
なお、一例として、2系統の回路が設けられた発光モジュール20を例示したが、回路の系統数は2系統に限定されるわけではなく適宜変更することができる。
図3に示すように、被覆部51は、配線パターン21bの一部、抵抗素子23a、抵抗素子23b、および制御素子52を覆うように設けられている。
なお、制御素子29a、制御素子29bおよび発光素子22が設けられる領域、配線25が接続される領域、および給電端子31が接続される領域には被覆部51が設けられていない。
被覆部51は、水分やガスなどが配線パターン21b、抵抗素子23a、抵抗素子23b、および制御素子52に接触するのを抑制するため、および、電気絶縁性を確保するために設けられている。
なお、制御素子29a、制御素子29bおよび発光素子22が設けられる領域、配線25が接続される領域、および給電端子31が接続される領域には被覆部51が設けられていない。
被覆部51は、水分やガスなどが配線パターン21b、抵抗素子23a、抵抗素子23b、および制御素子52に接触するのを抑制するため、および、電気絶縁性を確保するために設けられている。
被覆部51は、ガラス材料を含むものとすることができる。
被覆部51は、例えば、スクリーン印刷法などを用いて、基板21の表面の所定の領域にガラスペーストを塗布し、塗布されたガラスペーストを焼成して形成することができる。
被覆部51は、例えば、スクリーン印刷法などを用いて、基板21の表面の所定の領域にガラスペーストを塗布し、塗布されたガラスペーストを焼成して形成することができる。
給電部30には、複数の給電端子31が設けられている。
複数の給電端子31は、収納部11およびフランジ部12の内部を伸びている。複数の給電端子31の一方の端部は、フランジ部12から突出し、配線パターン21bの入力端子21b1と電気的に接続されている。複数の給電端子31の他方の端部は、本体部10の、基板21が設けられる側とは反対の側から露出している。
複数の給電端子31は、収納部11およびフランジ部12の内部を伸びている。複数の給電端子31の一方の端部は、フランジ部12から突出し、配線パターン21bの入力端子21b1と電気的に接続されている。複数の給電端子31の他方の端部は、本体部10の、基板21が設けられる側とは反対の側から露出している。
なお、給電端子31の数、配置、形態などは例示をしたものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
また、給電部30は、図示しない基板、コンデンサ、抵抗素子などを備えたものとすることもできる。なお、図示しない基板、コンデンサ、抵抗素子などは、例えば、収納部11またはフランジ部12の内部に設けることができる。
また、給電部30は、図示しない基板、コンデンサ、抵抗素子などを備えたものとすることもできる。なお、図示しない基板、コンデンサ、抵抗素子などは、例えば、収納部11またはフランジ部12の内部に設けることができる。
ソケット40は、本体部10の、基板21が設けられる側とは反対の側に露出している複数の給電端子31の端部に嵌め合わされる。
ソケット40には、図示しない電源などが電気的に接続されている。
そのため、ソケット40を給電端子31の端部に嵌め合わせることで、図示しない電源などと、発光素子22とが電気的に接続される。
ソケット40は、例えば、接着剤などを用いて本体部10側の要素に接合することができる。
ソケット40には、図示しない電源などが電気的に接続されている。
そのため、ソケット40を給電端子31の端部に嵌め合わせることで、図示しない電源などと、発光素子22とが電気的に接続される。
ソケット40は、例えば、接着剤などを用いて本体部10側の要素に接合することができる。
次に、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bについてさらに説明する。
前述したように、発光素子22の順電流の最大定格値は、周囲温度が上昇すると小さくなる。
この場合、周囲温度の上昇に伴い、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの抵抗値が大きくなるようにすれば、発光素子22に流れる電流が過大となるのを抑制することができる。
前述したように、発光素子22の順電流の最大定格値は、周囲温度が上昇すると小さくなる。
この場合、周囲温度の上昇に伴い、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの抵抗値が大きくなるようにすれば、発光素子22に流れる電流が過大となるのを抑制することができる。
前述したように、発光モジュール20および照明装置1が、自動車などの車両用の照明装置に用いるものの場合には、周囲温度は85℃程度になり得る。
また、発光素子22が発光ダイオードであるとすると、周囲温度が85℃の場合の順電流の最大定格値は120mA程度となる。
そのため、以上のことを考慮すると、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの材料の抵抗温度係数は1000ppm/℃以上となるようにすることが好ましい。
また、発光素子22が発光ダイオードであるとすると、周囲温度が85℃の場合の順電流の最大定格値は120mA程度となる。
そのため、以上のことを考慮すると、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの材料の抵抗温度係数は1000ppm/℃以上となるようにすることが好ましい。
表1は、周囲温度と、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの材料の抵抗温度係数と、発光素子22に流れる電流との関係を示したものである。
なお、表1中の「×」は、発光素子22に流れる電流が最大定格値以上となった場合である。
表1中の「○」は、発光素子22に流れる電流が最大定格値未満となった場合である。
表1から分かるように、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの材料の抵抗温度係数が1000ppm/℃以上となるようにすれば、周囲温度が85℃になったとしても発光素子22に流れる電流が最大定格値未満となるようにすることができる。
なお、表1中の「×」は、発光素子22に流れる電流が最大定格値以上となった場合である。
表1中の「○」は、発光素子22に流れる電流が最大定格値未満となった場合である。
表1から分かるように、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの材料の抵抗温度係数が1000ppm/℃以上となるようにすれば、周囲温度が85℃になったとしても発光素子22に流れる電流が最大定格値未満となるようにすることができる。
ここで、膜状の抵抗素子は、一般的には、酸化ルテニウムを用いて形成されている。
ところが、酸化ルテニウムの抵抗温度係数は、300ppm/℃程度であり、周囲温度の上昇に起因する抵抗値の増加量が少ない。
そのため、酸化ルテニウムからなる抵抗素子23aおよび抵抗素子23bとすれば、周囲温度の上昇に伴い、発光素子22に過大な電流が流れるおそれがある。
ところが、酸化ルテニウムの抵抗温度係数は、300ppm/℃程度であり、周囲温度の上昇に起因する抵抗値の増加量が少ない。
そのため、酸化ルテニウムからなる抵抗素子23aおよび抵抗素子23bとすれば、周囲温度の上昇に伴い、発光素子22に過大な電流が流れるおそれがある。
本発明者らの得た知見によれば、酸化ルテニウムの抵抗温度係数よりも高い抵抗温度係数を有する元素を酸化ルテニウムに添加して抵抗温度係数を制御すれば、1000ppm/℃以上の抵抗温度係数を有する材料とすることができる。
この場合、添加元素は、例えば、金属とすることができる。
金属としては、例えば、亜鉛、アルミニウム、金、銀、クロム、タングステン、鉄、銅、ニッケル、白金、マグネシウム、モリブデン、チタンなどとすることができる。
なお、各元素の有する抵抗温度係数は異なるものとなるので、酸化ルテニウムに添加する量は元素毎に異なるものとなる。
この場合、添加量は、予め実験などを行うことで決定するようにすればよい。
この場合、添加元素は、例えば、金属とすることができる。
金属としては、例えば、亜鉛、アルミニウム、金、銀、クロム、タングステン、鉄、銅、ニッケル、白金、マグネシウム、モリブデン、チタンなどとすることができる。
なお、各元素の有する抵抗温度係数は異なるものとなるので、酸化ルテニウムに添加する量は元素毎に異なるものとなる。
この場合、添加量は、予め実験などを行うことで決定するようにすればよい。
また、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの温度と、発光素子22の温度とが同等になるようにすることが好ましい。
また、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの温度と、発光素子22の温度とが同等になるまでの時間が短くなるようにすることが好ましい。
そのため、発光素子22と、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bとの間における熱抵抗が低くなるようにすることが好ましい。
発光素子22と、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bとの間における熱抵抗が低くなるようにすれば、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制する効果を向上させることができる。
また、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bの温度と、発光素子22の温度とが同等になるまでの時間が短くなるようにすることが好ましい。
そのため、発光素子22と、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bとの間における熱抵抗が低くなるようにすることが好ましい。
発光素子22と、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bとの間における熱抵抗が低くなるようにすれば、周囲温度の上昇に起因する寿命の低下を抑制する効果を向上させることができる。
例えば、発光素子22と基体21aとの密着性を高めたり、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bと基体21aとの密着性を高めたり、基体21aの熱伝導率を高めたり、発光素子22と、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bとの間の距離を短くしたりすれば、発光素子22と、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bとの間における熱抵抗を低くすることができる。
例えば、発光素子22をCOB(Chip on board)方式により実装すれば、発光素子22と基体21aとの密着性を高めることができる。
例えば、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bを膜状の抵抗素子とすれば、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bと、基体21aとの密着性を高めることができる。
例えば、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bを膜状の抵抗素子とすれば、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bと、基体21aとの密着性を高めることができる。
例えば、基体21aを、セラミックスや、金属板の表面を絶縁材料で被覆したものなどからなるものとすれば、基体21aの熱伝導率を高めることができる。
例えば、発光素子22の周辺に、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bを配置すれば、発光素子22と、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bとの間の距離を短くすることができる。
例えば、発光素子22の周辺に、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bを配置すれば、発光素子22と、抵抗素子23aおよび抵抗素子23bとの間の距離を短くすることができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
1 照明装置、10 本体部、20 発光モジュール、21 基板、21a 基体、21b 配線パターン、22 発光素子、23a 抵抗素子、23b 抵抗素子、25 配線、26 包囲壁部材、27 封止部、28 接合部、29a 制御素子、29b 制御素子、30 給電部、40 ソケット、51 被覆部、52 制御素子
Claims (5)
- 板状を呈する基体と、前記基体の表面に設けられた配線パターンと、を有する基板と;
前記配線パターンに電気的に接続された発光素子と;
前記配線パターンを介して、前記発光素子と直列接続され、酸化ルテニウムと、前記酸化ルテニウムの抵抗温度係数よりも高い抵抗温度係数を有する元素と、を含み、抵抗温度係数が1000ppm/℃以上である抵抗素子と;
を具備した発光モジュール。 - 前記基体は、セラミックス、または、金属板の表面を絶縁材料で被覆したものからなる請求項1記載の発光モジュール。
- 前記抵抗素子は、膜状を呈している請求項1または2に記載の発光モジュール。
- 前記発光素子は、COB方式により実装されている請求項1〜3のいずれか1つに記載の発光モジュール。
- 請求項1〜4のいずれか1つに記載の発光モジュールと;
前記発光モジュールが設けられる本体部と;
を具備した照明装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015038352A JP2016162816A (ja) | 2015-02-27 | 2015-02-27 | 発光モジュールおよび照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015038352A JP2016162816A (ja) | 2015-02-27 | 2015-02-27 | 発光モジュールおよび照明装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016162816A true JP2016162816A (ja) | 2016-09-05 |
Family
ID=56845404
Family Applications (1)
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JP2015038352A Pending JP2016162816A (ja) | 2015-02-27 | 2015-02-27 | 発光モジュールおよび照明装置 |
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JP (1) | JP2016162816A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017038062A1 (en) | 2015-08-31 | 2017-03-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Shaping apparatus and shaping method |
KR20180071185A (ko) * | 2016-12-19 | 2018-06-27 | 한국광기술원 | 히터 구조를 갖는 파장 가변 led 소자 및 이의 제조방법 |
-
2015
- 2015-02-27 JP JP2015038352A patent/JP2016162816A/ja active Pending
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WO2017038062A1 (en) | 2015-08-31 | 2017-03-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Shaping apparatus and shaping method |
KR20180071185A (ko) * | 2016-12-19 | 2018-06-27 | 한국광기술원 | 히터 구조를 갖는 파장 가변 led 소자 및 이의 제조방법 |
KR102040380B1 (ko) | 2016-12-19 | 2019-11-27 | 한국광기술원 | 히터 구조를 갖는 파장 가변 led 소자 및 이의 제조방법 |
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