JP4796027B2

JP4796027B2 - LED module

Info

Publication number: JP4796027B2
Application number: JP2007240797A
Authority: JP
Inventors: 康晴上野; 俊文緒方; 益巳阿部
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2007-09-18
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2027-09-18
Also published as: JP2009071227A

Description

本発明は、ＬＥＤモジュールに関し、特に、放熱部材に取り付けられて使用されるＬＥＤモジュールに関する。 The present invention relates to an LED module, and more particularly to an LED module that is used by being attached to a heat dissipation member.

近年、白色ＬＥＤの高輝度化が進むにつれ、ＬＥＤは表示用から照明用へとその用途を拡大しつつある。照明分野においては、基板にＬＥＤチップを実装してなる多用途対応型のモジュール形態で提供されるものが出現しており、このようなＬＥＤモジュールは、購入したユーザーにおいて、放熱部材に取り付けられた上で各自の目的に応じて使用される。 In recent years, as the brightness of white LEDs has increased, the use of LEDs has been expanded from display to illumination. In the field of lighting, what is provided in the form of a versatile module in which an LED chip is mounted on a substrate has appeared, and such a LED module has been attached to a heat dissipation member by a purchased user. Used above according to their own purposes.

ここで、適切な放熱部材の選択と、放熱部材へのＬＥＤモジュールの確実な取り付けが重要になる。ＬＥＤチップの温度（ジャンクション温度）が許容範囲を超える高温で点灯され続けると、全光束が低下したり短寿命になったりといった悪影響がでてくるので、十分な放熱性を確保する必要があるからである。
ところで、ＬＥＤモジュールのユーザーも照明装置メーカから個人まで多岐に渡り、例えば、電照栽培用に農家が購入し、鉄柱等に取り付け、これを放熱部材として使用するといったようなケースがある。鉄柱等が放熱部材として適切でなかったり、あるいは、放熱部材としては適切であるが、ＬＥＤモジュールの取り付けが不完全であるため十分な放熱効果が得られない場合、前述したように、十分な光束が得られなかったり、点灯開始から比較的短時間で点灯しなくなるといった事態が生じる。特に、最近の高輝度化に伴って、１[Ａ]近くの電流を流すものにあっては、上記のような放熱不良があると、十数分でＬＥＤチップが破壊されてしまう事態が生じる場合がある。 Here, it is important to select an appropriate heat dissipating member and to securely attach the LED module to the heat dissipating member. If the LED chip temperature (junction temperature) continues to be lit at a high temperature exceeding the allowable range, the total luminous flux will be adversely affected and the service life will be shortened. Therefore, it is necessary to ensure sufficient heat dissipation. It is.
By the way, the users of LED modules also vary widely from lighting device manufacturers to individuals. For example, there are cases where a farmer purchases for electric lighting cultivation, attaches it to an iron pole, etc., and uses it as a heat radiating member. If a steel pillar is not suitable as a heat dissipation member, or is suitable as a heat dissipation member, but a sufficient heat dissipation effect cannot be obtained due to incomplete mounting of the LED module, sufficient light flux as described above May not be obtained, or may not be lit in a relatively short time after the start of lighting. In particular, with the recent increase in brightness, in the case of a current flowing near 1 [A], if there is a heat dissipation defect as described above, the LED chip may be destroyed in more than a dozen minutes. There is a case.

なお、メーカにおいて、適切な設計がなされたヒートシンクが使用される場合であっても、取り付け段階でＬＥＤモジュールとヒートシンクとの間に異物が紛れ込み、これが原因で、ＬＥＤモジュールからヒートシンクへの熱伝導性が損なわれ、放熱不良が生じる場合がある。
そこで、上記のような状況にあっては、十分な放熱性が確保されていないことを、使用初期（点灯初期）の段階でユーザーに気づかせる必要がある。 Even when a heat sink with an appropriate design is used in the manufacturer, foreign matter is mixed in between the LED module and the heat sink at the mounting stage, and this causes heat conduction from the LED module to the heat sink. May be impaired, and heat radiation failure may occur.
Therefore, in the situation as described above, it is necessary to make the user aware that sufficient heat dissipation is not ensured at the initial use stage (lighting initial stage).

これを実現する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載されているＬＥＤモジュールは、基板と、当該基板に実装されたＬＥＤチップと、当該ＬＥＤチップに隣接して同じ基板に実装されたサーミスタ等の温度検出素子とを有している。また、ＬＥＤチップとサーミスタには、別系統の電源回路から給電されるように基板上の配線パターンが形成されている。そして、２系統で電力を供給できる電源回路を用い、ＬＥＤチップとサーミスタとにそれぞれ個別に電力を供給して、ＬＥＤチップを発光させると共に、電源回路に併設された制御回路で、周囲温度に対応して変化するサーミスタの抵抗値を検出することにより、ＬＥＤチップの周囲温度を測定する。そして、測定温度が予め設定した温度よりも高くなった場合、すなわち、異常温度を検出した場合に、当該異常を外部に知らせる警報部が前記制御部に設けられている。 A technique for realizing this is disclosed in Patent Document 1. The LED module described in Patent Document 1 includes a substrate, an LED chip mounted on the substrate, and a temperature detection element such as a thermistor mounted on the same substrate adjacent to the LED chip. . In addition, the LED chip and the thermistor are formed with a wiring pattern on the substrate so that power is supplied from a separate power supply circuit. And, using a power supply circuit that can supply power in two systems, power is separately supplied to the LED chip and the thermistor to cause the LED chip to emit light, and the control circuit attached to the power supply circuit supports the ambient temperature Then, the ambient temperature of the LED chip is measured by detecting the resistance value of the thermistor that changes. When the measured temperature is higher than a preset temperature, that is, when an abnormal temperature is detected, an alarm unit that notifies the abnormality to the outside is provided in the control unit.

特許文献１に記載の技術によれば、サーミスタによりＬＥＤチップの周囲温度が測定され、異常温度を検出した場合に当該異常が知らされることとなるので、ユーザーは、ＬＥＤモジュールの使用を中止し、異常の原因を調査するなどして、例えば、放熱部材の適切なものへの変更や、放熱部材への取り付け直し等の対策を講じることができることとなる。
特開２００７−２７５８３号公報 According to the technique described in Patent Document 1, the ambient temperature of the LED chip is measured by the thermistor, and when the abnormal temperature is detected, the abnormality is notified. Therefore, the user stops using the LED module. By investigating the cause of the abnormality, for example, it is possible to take measures such as changing the heat radiating member to an appropriate one or reattaching the heat radiating member.
JP 2007-27583 A

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ＬＥＤチップに供給するのとは別に電力を供給できる専用の電源回路が必要となる上、サーミスタの抵抗値を検出して温度を測定する制御回路が必要となる。
本発明は、上記した課題に鑑み、専用の電源回路や温度測定用の制御回路を必要とせず、簡易な構成ながら、発光ダイオードの温度（ジャンクション温度）が許容範囲を超えた状態で点灯されていることを、ユーザーに知らしめることができるＬＥＤモジュールを提供することを目的とする。 However, the technique described in Patent Document 1 requires a dedicated power supply circuit that can supply power separately from the supply to the LED chip, and also requires a control circuit that detects the temperature of the thermistor and measures the temperature. It becomes.
In view of the above-described problems, the present invention does not require a dedicated power supply circuit or a temperature measurement control circuit, and is lighted in a state where the temperature of the light emitting diode (junction temperature) exceeds an allowable range with a simple configuration. It is an object of the present invention to provide an LED module that can inform a user that the device is present.

上記の目的を達成するため、本発明に係るＬＥＤモジュールは、定電流電源で駆動されるＬＥＤモジュールであって、少なくとも１個の発光ダイオードと、ツェナーダイオードと、電子デバイスと、前記定電流電源と接続される給電端子を有し、前記ツェナーダイオードと前記電子デバイスとを直列に接続して直列回路を形成し、当該直列回路と前記発光ダイオードとを並列に接続するプリント配線板と、を備え、前記定電流電源からの駆動中において、前記ツェナーダイオードは、前記発光ダイオードのジャンクション温度が少なくとも許容範囲内である場合に前記定電流電源から前記給電端子に印加される電圧の下では、前記電子デバイスが有効動作するに足りるだけの電流を流し、前記ジャンクション温度が許容範囲を超える高温である場合に前記定電流電源から前記給電端子に印加される電圧の下では、前記電子デバイスが有効動作するに足りるだけの電流を流さないことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an LED module according to the present invention is an LED module driven by a constant current power source, and includes at least one light emitting diode, a Zener diode, an electronic device, and the constant current power source. A power supply terminal connected to form a series circuit by connecting the Zener diode and the electronic device in series, and a printed wiring board that connects the series circuit and the light emitting diode in parallel; During the driving from the constant current power source, the Zener diode is configured such that the electronic device is under a voltage applied from the constant current power source to the power supply terminal when the junction temperature of the light emitting diode is at least within an allowable range. The current is sufficient to operate effectively, and the junction temperature is higher than the allowable range. Under of the voltage applied from the constant current power source to the power supply terminal when, characterized in that the electronic device does not shed much current sufficient to enable operation.

また、前記電子デバイスは、前記発光ダイオードよりも小さな電流で発光する発光ダイオードであって、前記ツェナーダイオードに対し極性を逆向きにして直列に接続された発光ダイオードであることを特徴とする。 The electronic device is a light emitting diode that emits light with a current smaller than that of the light emitting diode, and is a light emitting diode that is connected in series with a reverse polarity to the Zener diode.

上記構成からなるＬＥＤモジュールによれば、発光ダイオードのジャンクション温度が少なくとも許容範囲内にある場合は、電子デバイスが有効動作し、前記ジャンクション温度が許容範囲を超える高温になると前記電子デバイスが有効動作しなくなるので、ユーザーは、電子デバイスが有効動作しているか否かを観察することにより、発光ダイオードのジャンクション温度が許容範囲にあるか否かを知ることができる。 According to the LED module having the above configuration, when the junction temperature of the light emitting diode is at least within an allowable range, the electronic device operates effectively, and when the junction temperature reaches a high temperature exceeding the allowable range, the electronic device operates effectively. Therefore, the user can know whether or not the junction temperature of the light emitting diode is within an allowable range by observing whether or not the electronic device is operating effectively.

また、上述したことが、従来のＬＥＤモジュールに対し、ツェナーダイオードとこれに直列接続される電子デバイスとを追加するだけの簡易な構成により実現できる。
さらに、前記ツェナーダイオードと前記電子デバイスとが直列に接続されてなる直列回路が、前記発光ダイオードと並列に接続されているので、ＬＥＤモジュールに対しては、１系統の電源回路からの給電で足りることとなる。 Moreover, what was mentioned above is realizable with the simple structure which only adds a Zener diode and the electronic device connected in series to this with respect to the conventional LED module.
Further, since the series circuit in which the Zener diode and the electronic device are connected in series is connected in parallel with the light emitting diode, power supply from a single power supply circuit is sufficient for the LED module. It will be.

以下、本発明に係るＬＥＤモジュールの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、実施の形態に係るＬＥＤモジュール１０の概略構成を示す斜視図である。
ＬＥＤモジュール１０は、セラミック製の絶縁基板１２に配線パターン１４が形成されてなる、実装基板としてのプリント配線板１６を有する。 Hereinafter, embodiments of an LED module according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an LED module 10 according to an embodiment.
The LED module 10 includes a printed wiring board 16 as a mounting board, in which a wiring pattern 14 is formed on a ceramic insulating board 12.

プリント配線板１６には、ベアチップ形態の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤチップ」と言う。）が複数個（本例では１２個）、フリップチップ実装されている。１２個のＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２は、配線パターン１４によって、後述するように、３個ずつが直列に接続されて４つのＬＥＤ列を成し４つのＬＥＤ列が並列に接続される、いわゆる３直４並列に接続されている。ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２には、例えば、青色発光するものを用いることができる。 A plurality of (12 in this example) light emitting diodes in the form of bare chips (hereinafter referred to as “LED chips”) are flip-chip mounted on the printed wiring board 16. The twelve LED chips D1 to D12 are connected by a wiring pattern 14 so that three LED chips D1 to D12 are connected in series to form four LED rows and four LED rows are connected in parallel, as described later. 4 are connected in parallel. As the LED chips D1 to D12, for example, those emitting blue light can be used.

実装されたＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２を覆うように蛍光体膜１８が形成されている。蛍光体膜１８は、例えば、シリコーンなどの透光性樹脂に、(Ｂａ,Ｓｒ)₂ＳｉＯ₄:Ｅｕ²⁺やＹ₃(Ａｌ,Ｇａ)₅Ｏ₁₂:Ｃｅ³⁺の黄緑色蛍光体粉末とＳｒ₂Ｓｉ₅Ｎ₈:Ｅｕ²⁺や（Ｃａ,Ｓｒ）Ｓ:Ｅｕ²⁺などの赤色蛍光体粉末などを分散させたものからなる。
また、配線パターン１４は、上記３直４並列に接続されたＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２に電力を供給する外部電源が接続される給電端子として、アノード端子２０とカソード端子２２を有している。 A phosphor film 18 is formed so as to cover the mounted LED chips D1 to D12. The phosphor film 18 is, for example, a yellow-green phosphor powder of (Ba, Sr) ₂ SiO ₄ : Eu ²⁺ or Y ₃ (Al, Ga) ₅ O ₁₂ : Ce ^{3+ on} a translucent resin such as silicone. And Sr ₂ Si ₅ N ₈ : Eu ²⁺ and red phosphor powder such as (Ca, Sr) S: Eu ²⁺ are dispersed.
Further, the wiring pattern 14 has an anode terminal 20 and a cathode terminal 22 as power supply terminals to which an external power supply for supplying power to the LED chips D1 to D12 connected in 3 series and 4 parallel is connected.

外部電源（図１では不図示）からの電力がアノード端子２０、カソード端子２２を介して供給されると、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２は青色発光する。ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２から放出される青色光は、蛍光体膜１８で一部が吸収され黄緑色光や赤色光に変換される。青色光と黄緑色光と赤色光が合成されて白色光となり、蛍光体膜１８から放出されることとなる。 When power from an external power source (not shown in FIG. 1) is supplied via the anode terminal 20 and the cathode terminal 22, the LED chips D1 to D12 emit blue light. Part of the blue light emitted from the LED chips D1 to D12 is absorbed by the phosphor film 18 and converted into yellow-green light or red light. Blue light, yellow-green light, and red light are combined to form white light, which is emitted from the phosphor film 18.

なお、プリント配線板１６には、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２の他に、ツェナーダイオード２４とＬＥＤチップ２６とが実装されているのであるが、この２個の素子とＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２との関係については後述する。
また、絶縁基板１２は、その４隅に、ＬＥＤモジュール１０を放熱部材（不図示）に取り付けるための取付孔２８，３０，３２，３４を有している。ＬＥＤモジュール１０は、取付孔２８，３０，３２，３４を介し、ねじ等の締結部材によって、放熱部材に取り付けられる。そして、ＬＥＤモジュール１０の点灯中は、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２で発生する熱の一部が、絶縁基板１２の背面から放熱部材へと廃熱されることとなる。 In addition to the LED chips D1 to D12, a Zener diode 24 and an LED chip 26 are mounted on the printed wiring board 16. Regarding the relationship between these two elements and the LED chips D1 to D12 Will be described later.
The insulating substrate 12 has attachment holes 28, 30, 32, and 34 for attaching the LED module 10 to a heat radiating member (not shown) at four corners. The LED module 10 is attached to the heat dissipation member by a fastening member such as a screw through the attachment holes 28, 30, 32, and 34. During the lighting of the LED module 10, part of the heat generated by the LED chips D <b> 1 to D <b> 12 is wasted from the back surface of the insulating substrate 12 to the heat dissipation member.

図２は、ＬＥＤモジュール１０の回路図である。
図２に示すように、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ３、ＬＥＤチップＤ４〜Ｄ６、ＬＥＤチップＤ７〜Ｄ９、ＬＥＤチップＤ１０〜Ｄ１２がそれぞれ直列に接続されている。ここで、直列接続されたＬＥＤチップＤ１〜Ｄ３をＬＥＤ列Ａ１、同ＬＥＤチップＤ４〜Ｄ６をＬＥＤ列Ａ２、同ＬＥＤチップＤ７〜Ｄ９をＬＥＤ列Ａ３、同ＬＥＤチップＤ１０〜Ｄ１２をＬＥＤ列Ａ４と称することとする。そして、４つのＬＥＤチップ列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、互いに並列に接続されている。また、並列に接続されたＬＥＤチップ列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を、まとめて「ＬＥＤチップ群Ｇ」と称することとする。 FIG. 2 is a circuit diagram of the LED module 10.
As shown in FIG. 2, LED chips D1 to D3, LED chips D4 to D6, LED chips D7 to D9, and LED chips D10 to D12 are connected in series. Here, the LED chips D1 to D3 connected in series are LED row A1, the LED chips D4 to D6 are LED row A2, the LED chips D7 to D9 are LED row A3, and the LED chips D10 to D12 are LED row A4. I will call it. The four LED chip rows A1, A2, A3, A4 are connected in parallel to each other. The LED chip arrays A1, A2, A3, and A4 connected in parallel are collectively referred to as “LED chip group G”.

ツェナーダイオード２４は、図２に示すように、ＬＥＤチップ列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の各々に対し、極性を逆向きにして並列に接続されている（逆並列に接続されている）。また、ＬＥＤチップ２６は、ツェナーダイオード２４に対し極性を逆向きにして直列に接続される（逆直列に接続される）と共に、ＬＥＤチップ列Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の各々に対して並列に接続されている。すなわち、前記ツェナーダイオード２４と前記ＬＥＤチップ２６とが直列に接続されて直列回路が形成され、当該直列回路とＬＥＤチップ群Ｇ（ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２）とが並列に接続されている。なお、ＬＥＤチップ２６も、ＬＥチップＤ１〜Ｄ１２と同種の青色発光するものを使用することができる。 As shown in FIG. 2, the Zener diode 24 is connected in parallel with the polarity reversed to each of the LED chip arrays A1, A2, A3, and A4 (connected in antiparallel). In addition, the LED chip 26 is connected in series with the Zener diode 24 with the polarity reversed (connected in reverse series), and in parallel with each of the LED chip arrays A1, A2, A3, A4. It is connected. That is, the Zener diode 24 and the LED chip 26 are connected in series to form a series circuit, and the series circuit and the LED chip group G (LED chips D1 to D12) are connected in parallel. Note that the LED chip 26 may be the same type as the LE chips D1 to D12 and emit blue light.

ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２、ツェナーダイオード２４、およびＬＥＤチップ２６が上記のように接続されてなるＬＥＤモジュール１０は、定電流電源１００によって駆動される。
ここで、一例として、ＬＥＤモジュール１０の定格電流は８００[ｍＡ]、定格電圧は１１.６[Ｖ]とする。 The LED module 10 in which the LED chips D1 to D12, the Zener diode 24, and the LED chip 26 are connected as described above is driven by a constant current power supply 100.
Here, as an example, the rated current of the LED module 10 is 800 [mA], and the rated voltage is 11.6 [V].

図３に示すのは、横軸に電圧[Ｖ]、縦軸に電流[ｍＡ]を採った直交座標系で、ＬＥＤチップ群Ｇとツェナーダイオード２４の電圧−電流特性を表したグラフである。図３において、細い実線のグラフＢはツェナーダイオード２４の電圧−電流特性を、太い実線のグラフＣ１はＬＥＤチップ群Ｇの電圧−電流特性をそれぞれ示している。図３の第１象限では、ＬＥＤチップ群Ｇを構成する個々のＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２には、順方向の電圧が、ツェナーダイオード２４には、逆方向の電圧が印加される状態を示すものとする。 FIG. 3 is a graph showing voltage-current characteristics of the LED chip group G and the Zener diode 24 in an orthogonal coordinate system in which the horizontal axis represents voltage [V] and the vertical axis represents current [mA]. In FIG. 3, a thin solid line graph B shows the voltage-current characteristics of the Zener diode 24, and a thick solid line graph C1 shows the voltage-current characteristics of the LED chip group G. In the first quadrant of FIG. 3, a forward voltage is applied to the individual LED chips D1 to D12 constituting the LED chip group G, and a reverse voltage is applied to the Zener diode 24. To do.

ＬＥＤモジュール１０が適切な放熱部材に正常に取り付けられている等、放熱が良好になされる環境の下で、定電流電源（８００[ｍＡ]）によって駆動されて、点灯している場合には、ジャンクション温度が９０[℃]であって、ＬＥＤモジュール１０の給電端子２０，２２（図２）には、約１１.６[Ｖ]の電圧が印加されることとなる。このとき、ツェナーダイオード２４には、約５[ｍＡ]といった微少な電流が流れることとなり、ツェナーダイオード２４と逆直列に接続されているＬＥＤチップ２６は、視認できる程度に発光する。なお、ツェナーダイオード２４の降伏電圧（ツェナー電圧）は、１１.６[Ｖ]を超える値である。 When the LED module 10 is normally mounted on an appropriate heat dissipation member and is lit by being driven by a constant current power source (800 [mA]) under an environment where heat dissipation is good, The junction temperature is 90 [° C.], and a voltage of about 11.6 [V] is applied to the power supply terminals 20 and 22 (FIG. 2) of the LED module 10. At this time, a very small current of about 5 [mA] flows through the Zener diode 24, and the LED chip 26 connected in reverse series with the Zener diode 24 emits light to such an extent that it can be seen. Note that the breakdown voltage (zener voltage) of the Zener diode 24 is a value exceeding 11.6 [V].

一方、何らかの原因による放熱不良の環境の下で、点灯されると、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２のジャンクション温度が定格温度を超えて、過度に上昇することとなる。ジャンクション温度が上昇すると、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２の抵抗値は低下し、その電圧−電流特性は、一点鎖線でしめすグラフＣ２のようになる。例えば、ジャンクション温度が１４０[℃]の場合、８００[ｍＡ]で定電流駆動されている場合に、給電端子２０，２２（図２）に印加される電圧は、１１.０[Ｖ]となる。電圧１１.０[Ｖ]で、ツェナーダイオード２４に流れる電流は、数μＡ程度であり、この程度の電流では、ＬＥＤチップ２６は、発光しない（視認できる程度に発光しない）。 On the other hand, when it is lit in an environment where heat dissipation is unsatisfactory for some reason, the junction temperature of the LED chips D1 to D12 exceeds the rated temperature and excessively rises. When the junction temperature increases, the resistance values of the LED chips D1 to D12 decrease, and the voltage-current characteristics thereof are as shown by a graph C2 indicated by a one-dot chain line. For example, when the junction temperature is 140 [° C.] and the constant current drive is performed at 800 [mA], the voltage applied to the power supply terminals 20 and 22 (FIG. 2) is 11.0 [V]. . At a voltage of 11.0 [V], the current flowing through the Zener diode 24 is about several μA, and at this level of current, the LED chip 26 does not emit light (does not emit light to a visible level).

したがって、ＬＥＤモジュール１０の点灯開始後、ＬＥＤチップ２６が点灯から消灯に転じた場合、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２のジャンクション温度が定格温度を超えていると、すなわち許容範囲を超えて高温になっていると判定することが可能となる。
このことについて、図４を参照しながら、さらに説明する。
図４は、横軸に連続点灯時間[分]を、縦軸にジャンクション温度[℃]をとり、ＬＥＤモジュール１０の放熱が良好になされている場合（グラフＥ）と、放熱不良の場合（グラフＦ）の場合の、点灯時間の経過に伴うジャンクション温度の変化の様子を表したグラフである。 Therefore, when the LED chip 26 switches from lighting to extinguishing after the LED module 10 starts lighting, if the junction temperature of the LED chips D1 to D12 exceeds the rated temperature, that is, exceeds the allowable range, the temperature is high. Can be determined.
This will be further described with reference to FIG.
In FIG. 4, the horizontal axis indicates the continuous lighting time [min], the vertical axis indicates the junction temperature [° C.], and the LED module 10 has good heat dissipation (graph E) and the heat dissipation is poor (graph). It is the graph showing the mode of the change of junction temperature with progress of lighting time in the case of F).

なお、図４において、破線Ｔ１は定格ジャンクション温度ラインを示し、破線Ｔ２は判定温度ラインを示し、破線Ｔ３は破壊温度ラインをそれぞれ示す。
「破壊温度」とは、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２がその機能を失う温度である。
「判定温度」とは、前述したように、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２の抵抗値が低下し、給電端子２０，２２に印加される電圧が低下して、ツェナーダイオード２４に流れる電流が減少し、ＬＥＤチップ２６が点灯から消灯に転じる際のおおよそのジャンクション温度を言う。定格温度Ｔ１、判定温度Ｔ２、破壊温度Ｔ３の大小関係は、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３である。ここで、各温度の具体的な一例を示すと、Ｔ１＝９０[℃]、Ｔ２＝１４０[℃]、Ｔ３＝２００[℃]である。 In FIG. 4, a broken line T1 indicates a rated junction temperature line, a broken line T2 indicates a determination temperature line, and a broken line T3 indicates a breakdown temperature line.
“Destruction temperature” is a temperature at which the LED chips D1 to D12 lose their functions.
As described above, the “determination temperature” means that the resistance values of the LED chips D1 to D12 decrease, the voltage applied to the power supply terminals 20 and 22 decreases, the current flowing through the Zener diode 24 decreases, and the LED This is the approximate junction temperature when the chip 26 switches from turning on to turning off. The magnitude relationship among the rated temperature T1, the determination temperature T2, and the breakdown temperature T3 is T1 <T2 <T3. Here, as a specific example of each temperature, T1 = 90 [° C.], T2 = 140 [° C.], and T3 = 200 [° C.].

グラフＥが示すように、ＬＥＤモジュール１０（ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２）の放熱が良好になされている場合、点灯開始直後にジャンクション温度は急上昇するものの、やがて、定格温度Ｔ１近傍に収束し、定格温度Ｔ１を超えることはない。
一方、放熱不良の場合、ジャンクション温度は、定格温度Ｔ１を超えて上昇し続け、やがて判定温度Ｔ２に到達する。判定温度Ｔ２またはこの近傍の温度に到達すると、ＬＥＤチップ２６は点灯から消灯に転じる。これにより、ユーザーは、ＬＥＤモジュール１０（ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２）が定格温度Ｔ１を超えた過熱状態であることを知り得る。そこで、ユーザーは、ＬＥＤモジュール１０を消灯させ、ＬＥＤモジュール１０の放熱部材への取り付けが確実になされているか否かの確認、または、放熱部材として適切なものが選択されているか否かの再検討をした上で、放熱部材への取り付けなおしや、別仕様の放熱部材への取替えといった適切な処理を実行することができる。 As shown in the graph E, when the heat radiation of the LED module 10 (LED chips D1 to D12) is good, the junction temperature rapidly rises immediately after the start of lighting, but eventually converges to the vicinity of the rated temperature T1, and the rated temperature It does not exceed T1.
On the other hand, in the case of poor heat dissipation, the junction temperature continues to rise beyond the rated temperature T1, and eventually reaches the determination temperature T2. When the determination temperature T2 or a temperature in the vicinity thereof is reached, the LED chip 26 switches from lighting to extinguishing. Thereby, the user can know that the LED module 10 (LED chips D1 to D12) is in an overheated state exceeding the rated temperature T1. Therefore, the user turns off the LED module 10 and confirms whether the LED module 10 is securely attached to the heat dissipation member, or reexamines whether an appropriate heat dissipation member is selected. Then, appropriate processing such as reattachment to the heat radiating member or replacement with a heat radiating member of another specification can be executed.

因みに、判定温度Ｔ２を超えて、そのまま点灯し続けると、一点鎖線で示すようにやがて破壊温度Ｔ３に到達し、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２は破壊される。本例において、例えば、放熱部材が放熱の機能を全く果たしていないとした場合に、点灯開始から破壊温度Ｔ３に至るまでの所要時間は、２０[分]程度である。
判定温度Ｔ２は、定格温度Ｔ１と破壊温度Ｔ３の間の任意の温度に設定することができる。しかし、定格温度Ｔ１に近すぎると、外乱等により僅かに定格温度Ｔ１を超えた場合でも、ＬＥＤモジュール１０が過熱状態にあると判定されるため不都合である。一方、破壊温度Ｔ３に近すぎると、ＬＥＤモジュール１０への給電を停止するのが少しでも遅れると、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２が破壊されてしまい、やはり不都合である。 By the way, if the lighting continues as it exceeds the determination temperature T2, it eventually reaches the destruction temperature T3 as indicated by the alternate long and short dash line, and the LED chips D1 to D12 are destroyed. In this example, for example, when it is assumed that the heat radiating member does not perform the heat radiating function at all, the time required from the start of lighting to the breakdown temperature T3 is about 20 [minutes].
The determination temperature T2 can be set to an arbitrary temperature between the rated temperature T1 and the breakdown temperature T3. However, if the temperature is too close to the rated temperature T1, it is inconvenient because the LED module 10 is determined to be in an overheated state even when the rated temperature T1 is slightly exceeded due to disturbance or the like. On the other hand, if the temperature is too close to the destruction temperature T3, the LED chips D1 to D12 are destroyed when the power supply to the LED module 10 is stopped even a little, which is also inconvenient.

そこで、判定温度Ｔ２は、定格温度Ｔ１よりも５[℃]〜９０[℃]の範囲で高い温度に設定することが好ましい。ここで、一般的に、ＬＥＤチップは、定格電流で定電流駆動されている場合、ジャンクション温度と駆動電圧の低下量とは比例の関係にあることが知られている。本例の場合、ジャンクション温度が１０[℃]上昇すると、駆動電圧は定格電圧に対して１[％]程度低下する。したがって、ジャンクション温度が５[℃]上昇すると、駆動電圧は０.５[％]降下し、ジャンクション温度が９０[℃]上昇すると、駆動電圧は９[％]降下する。 Therefore, the determination temperature T2 is preferably set to a temperature higher than the rated temperature T1 in the range of 5 [° C.] to 90 [° C.]. Here, in general, when the LED chip is driven at a constant current with a rated current, it is known that the junction temperature and the amount of decrease in the drive voltage are in a proportional relationship. In the case of this example, when the junction temperature increases by 10 [° C.], the drive voltage decreases by about 1% relative to the rated voltage. Therefore, when the junction temperature increases by 5 [° C.], the drive voltage decreases by 0.5 [%], and when the junction temperature increases by 90 [° C.], the drive voltage decreases by 9 [%].

そこで、ツェナーダイオード２４は、設定される判定温度Ｔ２との関係で、以下のように選定される。
例えば、判定温度Ｔ２を定格温度Ｔ１よりも５[℃]高い温度に設定した場合、ＬＥＤモジュールの定格電圧よりも０.５[％]駆動電圧が降下すると、判定用のＬＥＤチップ２６が発光するだけの電流を流さなくなるようなツェナーダイオードが選定される。 Therefore, the Zener diode 24 is selected as follows in relation to the set determination temperature T2.
For example, when the determination temperature T2 is set to a temperature 5 [° C.] higher than the rated temperature T1, the determination LED chip 26 emits light when the drive voltage decreases by 0.5 [%] from the rated voltage of the LED module. A Zener diode is selected so that only a small amount of current does not flow.

また、例えば、判定温度Ｔ２を定格温度Ｔ１よりも９０[℃]高い温度に設定した場合、ＬＥＤモジュールの定格電圧よりも９[％]駆動電圧が降下すると、判定用のＬＥＤチップ２６が発光するだけの電流を流さなくなるようなツェナーダイオードが選定される。
すなわち、判定温度Ｔ２に応じ、ＬＥＤモジュールの定格電圧に対し０.５[％]〜９[％]の範囲で駆動電圧が降下した時に、判定用のＬＥＤチップ２６が発光するだけの電流を流さなくなるようなツェナーダイオードが選定されることとなる。 For example, when the determination temperature T2 is set to a temperature 90 [° C.] higher than the rated temperature T1, the determination LED chip 26 emits light when the drive voltage drops by 9 [%] from the rated voltage of the LED module. A Zener diode is selected so that only a small amount of current does not flow.
That is, according to the determination temperature T2, when the drive voltage drops in the range of 0.5 [%] to 9 [%] with respect to the rated voltage of the LED module, a current that allows the determination LED chip 26 to emit light is passed. A Zener diode that can be eliminated is selected.

なお、いずれにしても、ＬＥＤモジュールの定格電圧が印加されているときには、ツェナーダイオード２４は、判定用のＬＥＤチップ２６が発光するに足りるだけの電流を流さすものであることは言うまでもない。
以上説明したように、本実施の形態に係るＬＥＤモジュール１０によれば、点灯後、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２のジャンクション温度が、定格温度Ｔ１を超え破壊温度Ｔ３に至るまでの判定温度Ｔ２に達すると、ＬＥＤチップ２６が点灯状態から消灯状態へと転じるので、ユーザーは、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２が放熱不良の状態にあることを知ることができる。また、このことは、ツェナーダイオード２４に逆直列にＬＥＤチップ２６を接続してなる直列回路を、照明用のＬＥＤチップ群Ｇ（ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２）に対し、ツェナーダイオード２４が逆並列になるように接続するといった簡易な構成で実現できる。しかも、１系統の電源回路からＬＥＤモジュール１０へ給電するだけで足りる。 In any case, when the rated voltage of the LED module is applied, it goes without saying that the Zener diode 24 passes a current that is sufficient for the LED chip 26 for determination to emit light.
As described above, according to the LED module 10 according to the present embodiment, when the junction temperature of the LED chips D1 to D12 reaches the determination temperature T2 that exceeds the rated temperature T1 and reaches the breakdown temperature T3 after lighting. Since the LED chip 26 changes from the lit state to the unlit state, the user can know that the LED chips D1 to D12 are in a state of poor heat dissipation. This also means that the Zener diode 24 is anti-parallel to the LED chip group G (LED chips D1 to D12) for illumination in a series circuit in which the LED chip 26 is connected in anti-series to the Zener diode 24. It can be realized with a simple configuration such as connection. In addition, it is sufficient to supply power to the LED module 10 from one power supply circuit.

また、放熱が良好になされている場合に、給電端子２０，２２（図２）に印加される電圧（本例では、約１１.６[Ｖ]）が、ツェナーダイオード２４の降伏電圧（ツェナー電圧）よりも低いため(そのようなツェナーダイオードが選択されているため)、判定用の電子デバイス（上記例では、ＬＥＤチップ２６）として、低抵抗のものを用いることが可能となる。 In addition, when the heat radiation is good, the voltage (about 11.6 [V] in this example) applied to the power supply terminals 20 and 22 (FIG. 2) is the breakdown voltage (the Zener voltage). ) (Since such a Zener diode is selected), it is possible to use a low-resistance electronic device for determination (in the above example, the LED chip 26).

特許文献１に開示されている技術では、ＬＥＤチップの（ジャンクション）温度を、蛍光体を間に挟んだ状態で間接的に測定していることとなる。蛍光体は波長変換時に発熱することが知られており、測定結果はジャンクション温度以外の要因も反映されたものとなってしまう。これに対し、本実施の形態では、ジャンクション温度と直接的に相関関係のある（印加）電圧に依って、当該温度の判定を行っているので、当該判定は、ジャンクション温度以外の要因を含まない状態でなされることとなる。 In the technique disclosed in Patent Document 1, the (junction) temperature of the LED chip is indirectly measured with the phosphor sandwiched therebetween. It is known that phosphors generate heat during wavelength conversion, and the measurement results reflect factors other than the junction temperature. On the other hand, in the present embodiment, since the temperature is determined based on the (applied) voltage directly correlated with the junction temperature, the determination does not include factors other than the junction temperature. Will be done in the state.

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下のような形態とすることもできる。
（１）ＬＥＤモジュール１０に、図２において一点鎖線で示すように、さらに、静電気等に起因する逆方向電圧から、ＬＥＤチップ群Ｇ（ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２）を保護するためのツェナーダイオード３６を設けることとしても構わない。静電気が生じ、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２に逆方向に電圧がかかった際に、ツェナーダイオード３６が当該逆電圧による電流を逃がして、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２が破壊されるのを防止できる。 As described above, the present invention has been described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described form, and for example, the following form may be adopted.
(1) As shown by a one-dot chain line in FIG. 2, the LED module 10 is further provided with a Zener diode 36 for protecting the LED chip group G (LED chips D1 to D12) from a reverse voltage caused by static electricity or the like. It may be provided. When static electricity is generated and a voltage is applied to the LED chips D1 to D12 in the reverse direction, the Zener diode 36 can be prevented from escaping the current due to the reverse voltage and the LED chips D1 to D12 being destroyed.

なお、ＬＥＤチップ群Ｇ（ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２）を保護するといった観点からは、ツェナーダイオード２４もその役割を果たしている。したがって、ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２の保護のみを目的とするのであれば、必ずしも、ツェナーダイオード３６を設ける必要はない。
（２）上記の例では、照明用の発光ダイオードとして１２個のＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２を用いたが、ＬＥＤモジュールを構成するＬＥＤチップの個数は、これに限定されるものではなく、任意の個数を採り得る。 Note that the Zener diode 24 also plays the role from the viewpoint of protecting the LED chip group G (LED chips D1 to D12). Therefore, if the purpose is only to protect the LED chips D1 to D12, the Zener diode 36 is not necessarily provided.
(2) In the above example, twelve LED chips D1 to D12 are used as the light emitting diodes for illumination, but the number of LED chips constituting the LED module is not limited to this, and any number Can be taken.

複数個のＬＥＤチップの接続形態も、上記の３直４並列に限らず、直列接続されるＬＥＤチップ（ＬＥＤ列を構成するＬＥＤチップ）の個数や、並列接続されるＬＥＤ列の個数も任意である。
また、一列のＬＥＤ列のみとしても構わない。あるいは、Ｎ個（Ｎは、２以上の整数）のＬＥＤチップを全て並列に接続することとしてもよい。 The connection form of the plurality of LED chips is not limited to the above-described three-series / four-parallel configuration, and the number of LED chips connected in series (LED chips constituting the LED array) and the number of LED arrays connected in parallel are arbitrary. is there.
Moreover, it does not matter as only one LED row. Alternatively, all N (N is an integer of 2 or more) LED chips may be connected in parallel.

また、ＬＥＤモジュール１０に用いられるＬＥＤチップの個数は、複数個ではなく、１個としても構わない。
（３）上記実施の形態では、ＬＥＤチップ群Ｇ（ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２）のジャンクション温度が判定温度Ｔ２を超えているか否かを判定するための電子デバイスとして、ＬＥＤチップ２６を用いたが、判定用の電子デバイスはこれに限るものではない。 Further, the number of LED chips used in the LED module 10 may be one instead of a plurality.
(3) In the above embodiment, the LED chip 26 is used as an electronic device for determining whether or not the junction temperature of the LED chip group G (LED chips D1 to D12) exceeds the determination temperature T2. The electronic device for determination is not limited to this.

例えば、小型スピーカ、振動用小型モータ、発信素子等を用いることもできる。
要は、（i）ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２のジャンクション温度が許容範囲（定格温度）内である場合に定電流電源１００からアノード端子２０とカソード端子２２間に印加される電圧の下において、ツェナーダイオード２４が流す電流で有効動作し、（ii）前記ジャンクション温度が許容範囲（定格温度）を超える高温である場合に定電流電源１００からアノード端子２０とカソード端子２２間に印加される電圧の下において、ツェナーダイオード２４が流す電流では有効動作しないような電子デバイスであれば良いのである。 For example, a small speaker, a small vibration motor, a transmission element, or the like can be used.
In short, (i) a Zener diode under a voltage applied between the anode terminal 20 and the cathode terminal 22 from the constant current power supply 100 when the junction temperatures of the LED chips D1 to D12 are within an allowable range (rated temperature). 24 under the voltage applied between the anode terminal 20 and the cathode terminal 22 from the constant current power source 100 when the junction temperature is a high temperature exceeding the allowable range (rated temperature). Any electronic device that does not operate effectively with the current flowing through the Zener diode 24 may be used.

ここで、「有効」動作とは、ユーザー（人）が、感覚で当該電子デバイスが動作していることが知覚できる動作を言う。判定用ＬＥＤチップ２６であれば、ユーザーが視覚によって認められる程度に発光することを言う。
（４）上記実施の形態では、図１に示すように、判定用のＬＥＤチップ２６を照明用のＬＥＤチップ（Ｄ７やＤ１０）の近傍に設けたが、両者を一層明確に区別できるよう、両者をもう少し離間させることとしても構わない。あるいは、両者の間に衝立を立てても構わない。
（５）また、判定用のＬＥＤチップ２６は、照明用ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２と異なる色で発光するものを用いても構わない。 Here, the “effective” operation refers to an operation that allows a user (person) to perceive that the electronic device is operating with a sense. The determination LED chip 26 means that the user emits light to the extent that is visually recognized.
(4) In the above embodiment, as shown in FIG. 1, the determination LED chip 26 is provided in the vicinity of the LED chip for illumination (D7 and D10), but both can be distinguished more clearly. It is also possible to keep the distance a little further. Or you may make a screen between them.
(5) Moreover, you may use the LED chip 26 for a determination | judging what light-emits with the color different from LED chip D1-D12 for illumination.

あるいは、判定用ＬＥＤチップ２６は、照明用ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２と同じ色で発光するものを用いるものの、判定用ＬＥＤチップ２６は蛍光体膜１８で被覆せず、蛍光体を含まない透光性樹脂膜で覆うこととし、結果的に両者が異なる色で発光しているように視認できるようにしても構わない。
いずれにしても、判定用のＬＥＤチップは、照明用ＬＥＤチップよりも小さな電流で駆動されるため（本例では、照明用ＬＥＤチップが約２００[ｍＡ]に対し、判定用ＬＥＤチップは約５[ｍＡ]）、照明光とは異なる色の光が混在しとしても、その発光量は僅かなので、被照射面（部材）に及ぼす影響は極めて少ないため、問題はない。 Or although LED chip 26 for judgment uses what emits light with the same color as LED chip D1-D12 for illumination, LED chip 26 for judgment is not coat | covered with the phosphor film | membrane 18, and does not contain a fluorescent substance. You may make it visible as if it covers with a resin film and, as a result, both emit light in a different color.
In any case, the LED chip for determination is driven with a smaller current than the LED chip for illumination (in this example, the LED chip for illumination is about 200 [mA], whereas the LED chip for determination is about 5 [mA]) Even if light of a different color from the illumination light is mixed, the amount of emitted light is so small that the influence on the irradiated surface (member) is extremely small, so there is no problem.

ここで、判定用ＬＥＤチップの駆動電流値は、照明用ＬＥＤチップＤ１〜Ｄ１２への影響を考慮した場合、できるだけ小さいことが好ましい。具体的には、ＬＥＤモジュールの定格電流値に対し、０.１[％]〜５[％]の範囲が好ましい。上記した例では、定格電流値が８００[ｍＡ]なので、判定用ＬＥＤチップは、その駆動電流値が、０.８[ｍＡ]〜４０[ｍＡ]の範囲のものから選定されることとなる。 Here, it is preferable that the drive current value of the determination LED chip is as small as possible in consideration of the influence on the illumination LED chips D1 to D12. Specifically, the range of 0.1 [%] to 5 [%] with respect to the rated current value of the LED module is preferable. In the above example, since the rated current value is 800 [mA], the determination LED chip is selected from those having a drive current value in the range of 0.8 [mA] to 40 [mA].

なお、上記好ましい駆動電流値の範囲は、判定用の電子デバイスとして、上記した他のものを選択した場合にも適用されるものである。 Note that the preferable range of the drive current value is also applied to the case where the above-described other device is selected as the electronic device for determination.

本発明に係るＬＥＤモジュールは、例えば、ユーザー側において、ユーザーが準備した放熱部材に取り付け、各自の目的に応じて使用される多用途対応型の照明光源として好適に利用可能である。 The LED module according to the present invention can be suitably used, for example, as a versatile illumination light source that is attached to a heat radiating member prepared by a user on the user side and used in accordance with his / her own purpose.

実施の形態に係るＬＥＤモジュールの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the LED module which concerns on embodiment. 上記ＬＥＤモジュールの回路図である。It is a circuit diagram of the said LED module. 照明用のＬＥＤチップ群と、これと逆並列に接続されるツェナーダイオードの電圧−電流特性を表したグラフである。It is the graph showing the voltage-current characteristic of the LED chip group for illumination, and the Zener diode connected to this in reverse parallel. ＬＥＤモジュールを連続点灯させた際の、放熱が良好な場合と放熱不良の場合のジャンクション温度の時間経過における推移を表したグラフである。It is the graph showing transition in the time passage of junction temperature in the case of heat dissipation being good and the case of poor heat dissipation when the LED module is continuously lit.

Explanation of symbols

１０ＬＥＤモジュール
１６プリント配線板
２０アノード端子
２２カソード端子
２４ツェナーダイオード
２６ＬＥＤチップ
Ｄ１〜Ｄ１２ＬＥＤチップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 LED module 16 Printed wiring board 20 Anode terminal 22 Cathode terminal 24 Zener diode 26 LED chip D1-D12 LED chip

Claims

An LED module driven by a constant current power source,
At least one light emitting diode;
Zener diode,
An electronic device;
A printed wiring board having a power supply terminal connected to the constant current power source, connecting the Zener diode and the electronic device in series to form a series circuit, and connecting the series circuit and the light emitting diode in parallel When,
With
During driving from the constant current power source,
The Zener diode is
When the junction temperature of the light emitting diode is at least within an allowable range, under a voltage applied from the constant current power source to the power supply terminal, a current sufficient to effectively operate the electronic device flows.
When the junction temperature is a high temperature exceeding an allowable range, a current sufficient for effective operation of the electronic device is not allowed to flow under a voltage applied to the power supply terminal from the constant current power source. LED module.

2. The light emitting diode according to claim 1, wherein the electronic device is a light emitting diode that emits light with a current smaller than that of the light emitting diode, and is connected in series with a polarity opposite to that of the Zener diode. The LED module described.