JP7089168B2 - 発光モジュール - Google Patents

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Description

実施形態は、発光モジュールに関する。
近年、照明装置や車両用のヘッドライトとして、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）を用いた発光モジュールが開発されている。このような発光モジュールにおいては、ＬＤから出射されたレーザ光が変換部材に照射され、変換部材によって波長が変換され、照明に適した光として外部に出射される。
このような発光モジュールにおいては、外部からの衝撃等によって変換部材が破損すると、レーザ光が発光モジュールの外部に漏洩し、人の目に入る可能性がある。このため、変換部材が破損した場合にＬＤを停止させる停止手段が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
特許第６０９１９２６号公報 特開２０１５－０６０１５９号公報
このような停止手段は、レーザ光の漏洩をより確実に抑制するために、応答速度が高いことが望まれる。また、消費電流が小さいことが望まれる。
実施形態は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、応答速度が高く消費電流が小さい発光モジュールを提供することを目的とする。
実施形態に係る発光モジュールは、レーザ光を出射するレーザ素子と、前記レーザ光を異なる波長の光に変換する変換部材と、前記レーザ素子に第１電極が接続され、前記レーザ素子に電力を供給する電源配線に第２電極が接続された第１トランジスタと、前記第１トランジスタの制御電極に第１電極が接続され、第１基準電位に第２電極が接続された第２トランジスタと、前記第１トランジスタの制御電極と第２基準電位との間に接続された第１抵抗と、前記第２トランジスタの制御電極と第３基準電位との間に接続され、前記変換部材に結合されたセンス配線と、前記第２トランジスタの制御電極と第４基準電位との間に接続された第２抵抗と、を備える。前記第１基準電位は、前記第１トランジスタの制御電極に印加されると前記第１トランジスタをオン状態とする電位であり、前記第２基準電位は、前記第１トランジスタの制御電極に印加されると前記第１トランジスタをオフ状態とする電位であり、前記第３基準電位は、前記第２トランジスタの制御電極に印加されると前記第２トランジスタをオン状態とする電位であり、前記第４基準電位は、前記第２トランジスタの制御電極に印加されると前記第２トランジスタをオフ状態とする電位である。
実施形態によれば、応答速度が高く消費電流が小さい発光モジュールを実現できる。
第１の実施形態に係る発光モジュールを示す回路図である。 （ａ）は第１の実施形態に係る発光モジュールの発光装置を示す断面図であり、（ｂ）はその平面図である。 第２の実施形態に係る発光モジュールを示す回路図である。 第３の実施形態に係る発光モジュールを示す回路図である。 比較例に係る発光モジュールを示す回路図である。 横軸に時間をとり、縦軸に各接続点の電位及びＬＤ電流をとって、第２の実施形態に係る発光モジュールの動作試験の結果を示すグラフ図である。 横軸に時間をとり、縦軸に各接続点の電位及びＬＤ電流をとって、第３の実施形態に係る発光モジュールの動作試験の結果を示すグラフ図である。 横軸に時間をとり、縦軸に各接続点の電位及びＬＤ電流をとって、比較例に係る発光モジュールの動作試験の結果を示すグラフ図である。
＜第１の実施形態＞
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る発光モジュールを示す回路図である。
図２（ａ）は本実施形態に係る発光モジュールの発光装置を示す断面図であり、（ｂ）はその平面図である。
図１並びに図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る発光モジュール１においては、発光装置１０及び停止回路２０が設けられている。
発光装置１０においては、ケース１１が設けられている。ケース１１の内底面上にはサブマウント１６が固定されており、サブマウント１６上には、レーザ素子としてのＬＤ（レーザダイオード）１２が固定されている。ＬＤ１２は、例えば、青色のレーザ光Ｌ０を出射する。また、ケース１１内におけるレーザ光Ｌ０が入射する位置には、光学部材１３が設けられている。光学部材１３は例えばガラス等の母材の表面に誘電体多層膜等の反射膜を設けた光反射部材である。光反射部材は、ＬＤ１２から出射されたレーザ光Ｌ０を変換部材１５に向かう方向に反射する。ケース１１の外表面上には、ＬＤ１２に電力を供給するための一対の電極１４ａ及び１４ｂが設けられている。
ケース１１には開口部が設けられており、この開口部を塞ぐ位置に変換部材１５が設けられている。変換部材１５は、レーザ光Ｌ０が入射する位置に配置されている。変換部材１５は、レーザ光Ｌ０を異なる波長の光に変換する蛍光体を含有する部材である。変換部材１５においては、透明材料からなる母材中に蛍光体が分散されている。蛍光体は、例えば、青色の光を吸収して黄色の光を放射するＹＡＧ蛍光体である。
図１に示すように、停止回路２０においては、第１トランジスタ２１、第２トランジスタ２２、第１抵抗２３、第２抵抗２４、及び、センス配線２５が設けられている。このうち、第１トランジスタ２１、第２トランジスタ２２、第１抵抗２３、及び、第２抵抗２４は、発光装置１０の外部に設けられている。センス配線２５については後述する。停止回路２０の構成を概略的に説明すると、下記（１）～（５）のとおりである。
（１）正極側のＬＤ電源電位ＶＬＤ＋と負極側のＬＤ電源電位ＶＬＤ－との間に、ＬＤ１２及び第１トランジスタ２１が直列に接続されている。
（２）第１基準電位Ｖ１と第２基準電位Ｖ２との間に、第２トランジスタ２２及び第１抵抗２３が直列に接続されている。第２トランジスタ２２と第１抵抗２３との接続点Ｎ１は、第１トランジスタ２１のゲートに接続されている。
（３）第３基準電位Ｖ３と第４基準電位Ｖ４との間に、センス配線２５及び第２抵抗２４が直列に接続されている。センス配線２５と第２抵抗２４との接続点Ｎ２は、第２トランジスタ２２のゲートに接続されている。
（４）第１基準電位Ｖ１は、仮に第１トランジスタ２１のゲートに印加されたとすれば、第１トランジスタ２１をオン状態とするような電位である。第２基準電位Ｖ２は、仮に第１トランジスタ２１のゲートに印加されたとすれば、第１トランジスタ２１をオフ状態とするような電位である。第１トランジスタ２１のゲートを基準とすると、回路上、第２トランジスタ２２はオン電位側、第１抵抗２３はオフ電位側に配置されている。
（５）第３基準電位Ｖ３は、仮に第２トランジスタ２２のゲートに印加されたとすれば、第２トランジスタ２２をオン状態とするような電位である。第４基準電位Ｖ４は、仮に第２トランジスタ２２のゲートに印加されたとすれば、第２トランジスタ２２をオフ状態とするような電位である。第２トランジスタ２２のゲートを基準とすると、回路上、センス配線２５はオン電位側、第２抵抗２４はオフ電位側に配置されている。
以下、停止回路２０の構成をより詳細に説明する。
第１トランジスタ２１及び第２トランジスタ２２は、例えば、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）である。この場合は、第１基準電位Ｖ１は第２基準電位Ｖ２よりも高く、第３基準電位Ｖ３は第４基準電位Ｖ４よりも高い。本実施形態においては、正極側のＬＤ電源電位ＶＬＤ＋、負極側のＬＤ電源電位ＶＬＤ－、第１基準電位Ｖ１、第２基準電位Ｖ２、第３基準電位Ｖ３及び第４基準電位Ｖ４は、相互に独立している。
なお、第１トランジスタ２１がｐチャネル型のトランジスタである場合は、第１基準電位Ｖ１は第２基準電位Ｖ２よりも低い。また、第２トランジスタ２２がｐチャネル型のトランジスタである場合は、第３基準電位Ｖ３は第４基準電位Ｖ４よりも低い。以下、第１トランジスタ２１及び第２トランジスタ２２がｎチャネル型のトランジスタである場合を例に挙げて説明する。第１トランジスタ２１及び第２トランジスタ２２は、例えば、同じ規格のトランジスタである。
ＬＤ１２のアノードは電極１４ａを介してＬＤ電源電位ＶＬＤ＋に接続されている。ＬＤ１２のカソードは電極１４ｂを介して第１トランジスタ２１のドレインに接続されている。第１トランジスタ２１のソースはＬＤ電源電位ＶＬＤ－に接続されている。なお、本明細書において、「ある部材がある電位に接続されている」という表現は、その部材にその電位が印加され得る構成であることを意味し、常にその部材にその電位が印加されているとは限らない。例えば、発光モジュールの動作時にはその部材にその電位が印加されるが、非動作時には印加されない。
なお、第１トランジスタ２１はＬＤ電源電位ＶＬＤ＋とＬＤ１２のアノードとの間に接続されていてもよい。より一般的に表現すれば、トランジスタのソース・ドレインのうち一方を「第１電極」、他方を「第２電極」、ゲートを「制御電極」とした場合に、第１トランジスタ２１の第１電極がＬＤ１２に接続され、第１トランジスタ２１の第２電極がＬＤ１２に電力を供給する電源配線１９に接続されていればよい。すなわち、第１トランジスタ２１は電源配線１９に介在していればよい。
第２トランジスタ２２のドレインは第１基準電位Ｖ１に接続され、第２トランジスタ２２のソースは第１トランジスタ２１のゲート（制御電極）及び第１抵抗２３の一端に接続されている。第１抵抗２３の他端は第２基準電位Ｖ２に接続されている。より一般的に表現すれば、第２トランジスタ２２の第１電極（ソース・ドレインの一方）は第１トランジスタ２１の制御電極に接続され、第２トランジスタ２２の第２電極（ソース・ドレインの他方）は第１基準電位Ｖ１に接続されている。
図１並びに図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、センス配線２５は１本の配線であり、その一方の端子２５ａは第３基準電位Ｖ３に接続されており、他方の端子２５ｂは第２トランジスタ２２のゲート（制御電極）及び第２抵抗２４の一端に接続されている。センス配線２５は、変換部材１５における発光装置１０の外面を構成する表面に固定されており、この表面の略全体にわたって蛇行するように配置されている。センス配線２５は、例えば、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide：酸化インジウムスズ）等の透光性導電材料により形成されている。なお、センス配線２５は、図２（ａ）及び（ｂ）に示す例では、変換部材１５の光取り出し面に設けられているが、変換部材１５のレーザ光Ｌ０が入射する面に設けられていてもよく、変換部材１５内に埋め込まれていてもよい。より一般的に表現すれば、センス配線２５は、変換部材１５に機械的に結合されていればよい。
また、センス配線２５は、変換部材１５に接触していなくてもよい。例えば、変換部材１５の表面に透光性部材が固定され、その透光性部材の表面にセンス配線２５が設けられていてもよい。センス配線２５が変換部材１５に機械的に結合されていることにより、変換部材１５に破断等の破損が生じた場合には、センス配線２５にも破断等、例えば断線が生じ、センス配線２５の抵抗値が増加する。これにより、停止回路２０は変換部材１５の破損を検出することができる。すなわち、センス配線２５は破損検出用抵抗体である。センス配線２５は、透光性導電材料のほか、金属材料によって形成されていてもよい。但し、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、センス配線２５を光の主たる経路上に配置する場合は、センス配線２５を設けることによる発光装置１０の光出力の低下度合を低減できるように、センス配線２５は透光性導電材料からなることが好ましい。この場合、センス配線２５の端子２５ａ及び２５ｂを金属材料によって形成してもよい。
図１に示すように、第２抵抗２４の一端はセンス配線２５の端子２５ｂ及び第２トランジスタ２２のゲート（制御電極）に接続されており、他端は第４基準電位Ｖ４に接続されている。例えば、第１抵抗２３の抵抗値は、第２抵抗２４の抵抗値よりも低い。例えば、第１抵抗２３の抵抗値は第２抵抗２４の抵抗値の１０，０００分の１～１００分の１とすることができる。
次に、本実施形態に係る発光モジュール１の動作について説明する。
先ず、通常動作を説明する。
センス配線２５の端子２５ａに第３基準電位Ｖ３を印加し、第２抵抗２４の他端に第４基準電位Ｖ４を印加する。これにより、第２トランジスタ２２のゲートには、第３基準電位Ｖ３と第４基準電位Ｖ４との間の電位であって、センス配線２５の抵抗と第２抵抗２４との抵抗分割によって決まる電位が印加され、第２トランジスタ２２はオン状態となる。換言すると、第２トランジスタ２２がオン状態となるように、第２抵抗２４の抵抗値がセンス配線２５の抵抗値とのバランスで決定されている。
また、第２トランジスタ２２のドレインに第１基準電位Ｖ１を印加し、第１抵抗２３の他端に第２基準電位Ｖ２を印加する。これにより、第１トランジスタ２１のゲートには、第１基準電位Ｖ１と第２基準電位Ｖ２との間の電位であって、第２トランジスタ２２の内部抵抗と第１抵抗２３との抵抗分割によって決まる電位が印加され、第１トランジスタ２１はオン状態となる。換言すると、第２トランジスタ２２がオン状態であるときに、第１トランジスタ２１がオン状態になるように、第１抵抗２３の抵抗値が第２トランジスタ２２の内部抵抗とのバランスで決定されている。
そして、第１トランジスタ２１のソースをＬＤ電源電位ＶＬＤ－に接続した状態で、電極１４ａにＬＤ電源電位ＶＬＤ＋を印加すると、第１トランジスタ２１はオン状態であるため、ＬＤ１２に所定の電圧が印加され、ＬＤ１２が例えば青色のレーザ光Ｌ０を出射する。このレーザ光Ｌ０が変換部材１５に入射する。変換部材１５中の蛍光体は、入射したレーザ光Ｌ０の一部を吸収し、レーザ光Ｌ０とは異なる波長の光、例えば黄色の光を放射する。これにより、変換部材１５からは、レーザ光Ｌ０が散乱された青色の光と蛍光体が放射した黄色の光が混合した白色光Ｌ１が出射される。白色光Ｌ１の一部はセンス配線２５を透過して、残部はセンス配線２５の隙間を通過して、発光装置１０の外部に出射される。
次に、変換部材１５が破損したときの動作を説明する。
例えば外部からの衝撃等により、変換部材１５が破損すると、下記（ａ）～（ｅ）の事象が発生する。
（ａ）変換部材１５が破損すると、変換部材１５の表面に固定されたセンス配線２５が断線する。
（ｂ）上記（ａ）により、抵抗分割により、接続点Ｎ２の電位ＶＮ２が低下して第４基準電位Ｖ４に近づき、第２トランジスタ２２のゲート－ソース間電圧ＶＧＳ２が減少する。このとき、第２トランジスタ２２の内部容量に蓄積されていた電荷が第２抵抗２４を介して第４基準電位Ｖ４に排出される。
（ｃ）上記（ｂ）により、電圧ＶＧＳ２が減少すると、第２トランジスタ２２のドレイン－ソース間の抵抗ＲＤＳ２が増加する。第２トランジスタ２２のゲート－ソース間電圧ＶＧＳ２が第２トランジスタ２２の閾値以下になると、第２トランジスタ２２はオフ状態となる。
（ｄ）上記（ｃ）により、抵抗ＲＤＳ２が増加すると、第１抵抗２３との抵抗分割により接続点Ｎ１の電位ＶＮ１が低下し、第２基準電位Ｖ２に近づく。このとき、第１トランジスタ２１の内部容量に蓄積されていた電荷が第１抵抗２３を介して第２基準電位Ｖ２に排出される。このように、接続点Ｎ２の電位ＶＮ２が低下すると、これと同期して、接続点Ｎ１の電位ＶＮ１も低下する。この結果、第１トランジスタ２１のゲート－ソース間電圧ＶＧＳ１が減少する。
（ｅ）上記（ｄ）により、電圧ＶＧＳ１が減少すると、第１トランジスタ２１のドレイン－ソース間抵抗ＲＤＳ１が増加する。第１トランジスタ２１のゲート－ソース間電圧ＶＧＳ１が第１トランジスタ２１の閾値以下になると、第１トランジスタ２１がオフ状態となる。これにより、ＬＤ１２が消灯する。
実際には、上記（ａ）の事象が生じた後、上記（ｂ）～（ｅ）は略同時に進行する。このため、上記（ｂ）～（ｅ）のいずれかの事象が加速されると、全体の応答時間が短くなり、ＬＤ１２は短時間で消灯に至る。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、変換部材である変換部材１５が破損したときに、レーザ素子であるＬＤ１２を消灯することができる。これにより、レーザ光Ｌ０が変換部材１５を経ずに直接的に発光装置１０の外部に漏洩する可能性を低減できる。
また、本実施形態においては、センス配線２５をＬＤ１２の電源配線１９から独立させている。このため、ＬＤ１２と停止回路２０を独立して駆動することができ、双方の動作が安定する。また、ＬＤ１２を駆動するための大電流（以下、「ＬＤ電流ＩＬＤ」という）がセンス配線２５を流れることがないため、センス配線２５を細く且つ薄く形成することができる。この結果、白色光Ｌ１のうちセンス配線２５によって遮られる割合を少なくでき、発光モジュール１の光取出効率を向上させることができる。センス配線２５の幅は例えば５～２００μｍとすることができる。センス配線２５の厚みは例えば５０～２００ｎｍとすることができる。
また、センス配線２５が細く且つ薄いことにより、変換部材１５が破損したときに、センス配線２５がより確実に切断又は十分に高抵抗化され得る。センス配線２５は、その少なくとも一部が損傷することにより高抵抗化する。センス配線２５の十分な高抵抗化とは、第２トランジスタ２２のゲート－ソース間電圧ＶＧＳ２が閾値電圧以下になる程度の高抵抗化を指す。これにより、前述の（ｄ）及び（ｅ）の事象が進行する。正常なセンス配線２５（損傷していないセンス配線２５）を流れる電流が増大するほど回路の消費電流も増大するため、センス配線２５を流れる電流は例えば１００ｍＡ以下とすることができ、１ｍＡ以下とすることが好ましい。センス配線２５の電流は１μＡ以上としてもよい。
更に、本実施形態によれば、第１抵抗２３の抵抗値は、第２トランジスタ２２の内部抵抗とのバランスによって決めることができる。第２トランジスタ２２がオン状態であるときの内部抵抗は極めて小さいため、第１抵抗２３も比較的低く設定することができる。これにより、上記（ｄ）の動作において、第１トランジスタ２１の内部容量に蓄積されていた電荷が第１抵抗２３を介して第２基準電位Ｖ２に速やかに排出され、接続点Ｎ１の電位ＶＮ１を第２基準電位Ｖ２に向けて速やかに低下させることができる。この結果、上記（ｂ）～（ｄ）の事象が全体的に素早く進行し、ＬＤ１２を速やかに消灯することができる。
一方、第２抵抗２４の抵抗値は、センス配線２５とのバランスによって決めることになるため、比較的高くなる。しかしながら、第１トランジスタ２１の内部容量によって蓄積されていた電荷は、第２抵抗２４を通過しないため、ＬＤ１２の消灯までの時間に及ぼす影響は小さい。また、第２抵抗２４を比較的高く設定することにより、第３基準電位Ｖ３から第４基準電位Ｖ４に向けて流れる電流を低減することができる。この結果、発光モジュール１の消費電流を低減することができると共に、センス配線２５に流れる電流を低減することができる。
このようにして、本実施形態によれば、センス配線２５の断線によりＬＤ１２が自動的にオフになる回路構成でありながら、ＬＤ１２に流す電流量、センス配線２５に流す電流量、及び、センス配線２５が切断されてからＬＤ１２が消灯するまでの応答時間のそれぞれを独立して調整することができる。したがって、応答速度が高く消費電流が小さい発光モジュールを実現することができる。
第１トランジスタ２１の内部容量をＣ１とし、第２トランジスタ２２の内部容量をＣ２とし、第１抵抗２３の抵抗値をＲ１とし、第２抵抗２４の抵抗値をＲ２としたときに、（Ｃ１×Ｒ１）が第１トランジスタ２１のオフ過渡時の時定数であり、（Ｃ２×Ｒ２）が第２トランジスタ２２のオフ過渡時の時定数である。すなわち、（Ｃ１×Ｒ１）の値を小さくするほど第１トランジスタ２１がオフになるまでの時間を短くでき、（Ｃ２×Ｒ２）の値を小さくするほど第２トランジスタ２２がオフになるまでの時間を短くできる。（Ｃ１×Ｒ１）の値は小さいほど好ましく、具体的には１×１０－４秒以下が好ましい。（Ｃ１×Ｒ１）の値は例えば１×１０－９秒以上である。（Ｃ２×Ｒ２）の値も小さいほど好ましく、具体的には１×１０－４秒以下が好ましい。（Ｃ２×Ｒ２）の値は例えば１×１０－９秒以上である。
センス配線２５の抵抗値と第２抵抗２４の抵抗値の合計に対する第２抵抗２４の抵抗値の比率が減少するほど接続点Ｎ２の電位ＶＮ２は降下する。センス配線２５の抵抗値と第２抵抗２４の抵抗値は、電位ＶＮ２が第２トランジスタ２２をオンにする値となるように設定する。第２抵抗２４の抵抗値がセンス配線２５の抵抗値より低くても電位ＶＮ２をそのような値とすることは可能であるが、この場合、第３基準電位Ｖ３に例えば数十Ｖ程度の高い値が求められる。このため、第２抵抗２４の抵抗値はセンス配線２５の抵抗値より高い方が第３基準電位Ｖ３を低減することができ、好ましい。
一方で、第２抵抗２４の抵抗値が高くなるほどセンス配線２５が断線等してから第２トランジスタ２２がオフになるまでの時間が長くなる傾向にある。センス配線２５の抵抗値を低減するほど第２抵抗２４の抵抗値を低くすることが可能となる。このため、センス配線２５の抵抗値は１ＭΩ以下とすることが好ましい。センス配線２５の抵抗値は、例えば、センス配線２５として金属を用いる場合は数ｍΩ以上とすることができ、ＩＴＯを用いる場合は１００Ω以上とすることができる。センス配線２５の抵抗値を低減するために、センス配線２５の幅を例えば１０～５００μｍ程度とすることができる。センス配線２５の材料としてＩＴＯ等の透明導電性材料を用いる場合よりも金属を用いる場合の方がセンス配線２５の抵抗値を低くし易い。
なお、本実施形態においては、第１トランジスタ２１及び第２トランジスタ２２としてＭＯＳＦＥＴを用いる例を示したが、これには限定されない。第１トランジスタ２１及び第２トランジスタ２２のうちの少なくとも一方は、例えば、バイポーラトランジスタであってもよい。この場合は、エミッタ・コレクタのうちの一方が「第１電極」となり、他方が「第２電極」となり、ベースが「制御電極」となる。第１トランジスタ２１としてバイポーラトランジスタを用いる場合は、ベースからバイポーラトランジスタに流入する電流を制限するために、ベースと接続点Ｎ１との間に、抵抗を設けることが好ましい。また、第２トランジスタ２２としてバイポーラトランジスタを用いる場合は、同様にベースと接続点Ｎ２との間に電流制限用の抵抗を設けてもよく、あるいはセンス配線２５を電流制限用の抵抗として兼用してもよい。センス配線２５に流れる電流を低減し、回路の消費電流を低減するためには、第１トランジスタ２１及び第２トランジスタ２２としてバイポーラトランジスタよりもＦＥＴを用いる方が好ましい。
また、本実施形態においては、発光装置１０において、ＬＤ１２と変換部材１５を同じケース１１に固定して一体化する例を示したが、これには限定されない。ＬＤ１２と変換部材１５は別体として設けてもよい。また、レーザ素子は青色光を発振するレーザダイオードには限定されず、蛍光体は黄色の光を放射するものに限定されない。更に、変換部材の形状は板状には限定されず、例えば球状であってもよい。変換部材はレーザ光を波長変換や散乱等させる部材であり、蛍光体を含む部材の他、例えば蛍光体は含まないが散乱粒子を含む部材が挙げられる。更にまた、光学部材は光反射部材には限定されず、例えば、プリズムであってもよい。また、レーザ素子と変換部材との位置関係によっては、光学部材は設けなくてもよい。
更にまた、本実施形態においては、発光モジュール１を駆動するために外部から供給される電位として、６種類の電位、すなわち、ＬＤ電源電位ＶＬＤ＋、ＬＤ電源電位ＶＬＤ－、第１基準電位Ｖ１、第２基準電位Ｖ２、第３基準電位Ｖ３、及び、第４基準電位Ｖ４について説明した。これらの電位は相互に独立していてもよいが、後述する第２及び第３の実施形態において説明するように、まとめられる電位はまとめてもよい。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
図３は、本実施形態に係る発光モジュールを示す回路図である。
図３に示すように、本実施形態に係る発光モジュール２は、前述の第１の実施形態に係る発光モジュール１（図１、図２（ａ）及び（ｂ）参照）と比較して、停止回路２０の替わりに、停止回路３０が設けられている点が異なっている。停止回路３０においては、第１基準電位Ｖ１と第３基準電位Ｖ３が共通化されてセンス電位Ｖｓとなっている。また、負極側のＬＤ電源電位ＶＬＤ－、第２基準電位Ｖ２、第４基準電位Ｖ４が共通化されて共通電位Ｖｃｏｍとなっている。共通電位Ｖｃｏｍは、例えば、接地電位（ＧＮＤ）である。正極側のＬＤ電源電位ＶＬＤ＋は、センス電位Ｖｓから独立している。なお、センス電位Ｖｓから共通電位Ｖｃｏｍまで流れる電流の合計値を、センス電流Ｉｓという。
本実施形態によれば、発光モジュール２を動作させるための電源電位として、正極側のＬＤ電源電位ＶＬＤ＋、センス電位Ｖｓ及び共通電位Ｖｃｏｍの３つの電位のみを準備すればよい。このため、本実施形態に係る発光モジュール２は、第１の実施形態に係る発光モジュール１（図１参照）と比較して、実装が容易であると共に、停止回路３０の構成を簡略化することができる。一方、ＬＤ電源電位ＶＬＤ＋とセンス電位Ｖｓとは互いに独立した電位としているため、ＬＤ１２と停止回路３０を互いに独立して安定に動作させることができる。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
図４は、本実施形態に係る発光モジュールを示す回路図である。
図４に示すように、本実施形態に係る発光モジュール３は、前述の第２の実施形態に係る発光モジュール２（図３参照）と比較して、第２トランジスタ２２の替わりに、第２トランジスタ２６が設けられている点が異なっている。第２トランジスタ２６の内部容量は、第１トランジスタ２１の内部容量よりも小さい。第２トランジスタ２６にはセンス電流Ｉｓの一部が流れるだけで、ＬＤ電流ＩＬＤは流れないため、内部容量が小さい小信号用のトランジスタを用いることができる。第１トランジスタ２１の内部容量は、例えば１００～１０，０００ｐＦとすることができる。第２トランジスタ２６の内部容量は、例えば１～１００ｐＦとすることができる。本明細書において、内部容量とは制御端子容量を指し、例えばＦＥＴの場合はゲート容量を指す。
また、前述のとおり第２抵抗２４の抵抗値が高いほどセンス配線２５に流す電流を低減できるため、第２抵抗２４は第１抵抗２３よりも高抵抗とする傾向がある。このため、内部容量は第２トランジスタ２６の方を第１トランジスタ２１よりも小さくし、これによって第２トランジスタ２６のオフ過渡時の時定数を小さくすることが好ましい。
本実施形態においては、第２トランジスタ２６の内部容量が小さく、蓄積される電荷が少ない。このため、センス配線２５が切断された後、第２トランジスタ２６の内部容量に蓄積されていた電荷が第２抵抗２４を介して共通電位Ｖｃｏｍに速やかに排出され、接続点Ｎ２の電位が速やかに低下する。これにより、上記（ｂ）の事象が加速され、全体の応答速度が向上する。この結果、ＬＤ１２をより速やかに消灯させることができ、安全性が向上する。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第２の実施形態と同様である。
（比較例）
次に、比較例について説明する。
図５は、本比較例に係る発光モジュールを示す回路図である。
図５に示すように、本比較例に係る発光モジュール１０１は、前述の第２の実施形態に係る発光モジュール２（図３参照）と比較して、第２トランジスタ２２及び第２抵抗２４が設けられておらず、センス配線２５が第１抵抗２３に接続されており、センス配線２５と第１抵抗２３との接続点Ｎ３が第１トランジスタ２１のゲートに接続されている点が異なっている。
本比較例に係る発光モジュール１０１においては、第１トランジスタ２１のゲートには、センス電位Ｖｓと共通電位Ｖｃｏｍとの間の電位であって、センス配線２５の抵抗値と第１抵抗２３との抵抗分割によって決まる電位が印加され、第１トランジスタ２１はオン状態となる。そして、変換部材１５が破損すると、センス配線２５が切断され、第１トランジスタ２１のゲート電位が共通電位Ｖｃｏｍに近づいていく。これにより、第１トランジスタ２１がオフ状態となり、ＬＤ１２が消灯する。
本比較例においては、第１トランジスタ２１は、そのゲートがセンス配線２５に接続されているため、センス配線２５の断線の影響を直接受けると共に、ソース・ドレインがＬＤ１２と共通電位Ｖｃｏｍに接続されているため、ＬＤ１２の通電に直接関与している。また、第１抵抗２３もセンス配線２５に接続されているため、センス配線２５の断線の影響を直接受けると共に、第１トランジスタ２１のゲートに接続されているため、第１トランジスタ２１の内部容量に蓄積されていた電荷の排出に直接関与している。このように、第１トランジスタ２１及び第１抵抗２３は、ＬＤ１２に流す電流量、センス配線２５に流す電流量、及び、センス配線２５が切断されてからＬＤ１２が消灯するまでの応答時間の全てに影響を与えるため、これらを独立して調整することができない。
例えば、本比較例においては、センス配線２５の抵抗値とバランスをとるため、第１抵抗２３の抵抗値を第２の実施形態よりも高くしている。具体的には、センス配線２５の抵抗値と第１抵抗２３の抵抗値との抵抗分割によって決まる電位が、第１トランジスタ２１をオン状態とするように、第１抵抗２３の抵抗値を調整する必要がある。このため、第１トランジスタ２１の寄生容量に蓄積された電荷の排出が遅くなり、センス配線２５が断線してからＬＤ１２が消灯するまでの時間が長くなる。
これに対して、上述の各実施形態においては、センス配線２５の断線の影響を受ける第２トランジスタ２２と、ＬＤ１２の通電を制御する第１トランジスタ２１とを、分けて設けている。これにより、センス配線２５の断線によってＬＤ１２が自動的にオフになる回路構成でありながら、ＬＤ１２に流す電流量と、センス配線２５に流す電流量と、ＬＤ１２を消灯するまでの応答時間を、それぞれ独立して調整することができる。例えば、センス配線２５に流す電流量は、第２抵抗２４の抵抗値により調整可能である。
（試験例）
次に、上述の各実施形態の効果を示す試験例について説明する。
図６は、横軸に時間をとり、縦軸に各接続点の電位及びＬＤ電流をとって、第２の実施形態に係る発光モジュールの動作試験の結果を示すグラフ図である。
図７は、横軸に時間をとり、縦軸に各接続点の電位及びＬＤ電流をとって、第３の実施形態に係る発光モジュールの動作試験の結果を示すグラフ図である。
図８は、横軸に時間をとり、縦軸に各接続点の電位及びＬＤ電流をとって、比較例に係る発光モジュールの動作試験の結果を示すグラフ図である。
本試験例においては、前述の第２の実施形態に係る発光モジュール２（図３参照）のサンプル、第３の実施形態に係る発光モジュール３（図４参照）のサンプル、及び、比較例に係る発光モジュール１０１（図５参照）のサンプルを作製した。そして、これらのサンプルについて、センス配線２５が切断された後の接続点Ｎ１の電位ＶＮ１の変化、接続点Ｎ２の電位ＶＮ２の変化、接続点Ｎ３の電位ＶＮ３の変化、及び、ＬＤ１２に流れるＬＤ電流ＩＬＤの変化を測定した。なお、本試験例においては、試験の精度を高めるために、変換部材１５を破壊してセンス配線２５を切断する替わりに、センス配線２５と接続点Ｎ３との間にこれらと直列に接続されたスイッチを設け、このスイッチをオフにした。
共通の試験条件を表１に示す。また、サンプル毎の試験条件を表２及び表３に示す。更に、試験結果を表４に示す。表４に示す「センス電流Ｉｓ」は、センス電位Ｖｓから共通電位Ｖｃｏｍに流れる電流の合計値であり、「センス配線２５を流れる電流」は、センス電流Ｉｓのうち、センス配線２５を流れる電流である。
全サンプルの第１トランジスタ２１及び第２の実施形態のサンプルの第２トランジスタ２２として、東芝製「ＳＳＭ３Ｋ３４１Ｒ」を使用した。また、第３の実施形態のサンプルの第２トランジスタ２６として、東芝製「ＳＳＭ３Ｋ５６ＭＦＶ」を使用した。
Figure 0007089168000001
Figure 0007089168000002
Figure 0007089168000003
Figure 0007089168000004
図６～図８及び表４に示すように、センス配線２５が切断されてから、実際には、センス配線２５に接続したスイッチをオフにしてから、ＬＤ１２が完全に消灯するまでの応答時間は、比較例のサンプルで５００μｓ（マイクロ秒）であったのに対し、第２の実施形態のサンプルでは３．９０μｓと１００分の１以下となった。また、第３の実施形態のサンプルでは１．５３μｓと、第２の実施形態の半分以下となった。
一方、第２の実施形態のサンプル及び第３の実施形態のサンプルにおいては、比較例のサンプルと比較して、センス電流Ｉｓは増加した。また、センス配線２５に流れる電流も、比較例のサンプルよりも増加した。しかし、実用上問題のない範囲であると考えられる。
前述の各実施形態は、本発明を具現化した例であり、本発明はこれらの実施形態には限定されない。例えば、前述の各実施形態において、いくつかの構成要素又は工程を追加、削除又は変更したものも本発明に含まれる。
本発明は、例えば、照明装置又は車両用ヘッドライト等に利用することができる。
１、２、３：発光モジュール
１０：発光装置
１１：ケース
１２：ＬＤ（レーザダイオード）
１３：光学部材
１４ａ、１４ｂ：電極
１５：変換部材
１６：サブマウント
１９：電源配線
２０：停止回路
２１：第１トランジスタ
２２：第２トランジスタ
２３：第１抵抗
２４：第２抵抗
２５：センス配線
２５ａ、２５ｂ：端子
２６：第２トランジスタ
３０：停止回路
１０１：発光モジュール
ＩＬＤ：ＬＤ電流
Ｉｓ：センス電流
Ｌ０：レーザ光
Ｌ１：白色光
Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３：接続点
ＲＤＳ１：第１トランジスタ２１のドレイン－ソース間の抵抗
ＲＤＳ２：第２トランジスタ２２のドレイン－ソース間の抵抗
Ｖ１～Ｖ４：第１～第４基準電位
Ｖｃｏｍ：共通電位
ＶＧＳ１：第１トランジスタ２１のゲート－ソース間電圧
ＶＧＳ２：第２トランジスタ２２のゲート－ソース間電圧
ＶＬＤ＋：正極側のＬＤ電源電位
ＶＬＤ－：負極側のＬＤ電源電位
ＶＮ１：接続点Ｎ１の電位
ＶＮ２：接続点Ｎ２の電位
Ｖｓ：センス電位

Claims (11)

  1. レーザ光を出射するレーザ素子と、
    前記レーザ光を異なる波長の光に変換する変換部材と、
    前記レーザ素子に第１電極が接続され、前記レーザ素子に電力を供給する電源配線に第２電極が接続された第１トランジスタと、
    前記第１トランジスタの制御電極に第１電極が接続され、第１基準電位に第２電極が接続された第２トランジスタと、
    前記第１トランジスタの制御電極と第２基準電位との間に接続された第１抵抗と、
    前記第２トランジスタの制御電極と第３基準電位との間に接続され、前記変換部材に結合されたセンス配線と、
    前記第２トランジスタの制御電極と第４基準電位との間に接続された第２抵抗と、
    を備え、
    前記第１基準電位は、前記第１トランジスタの制御電極に印加されると前記第１トランジスタをオン状態とする電位であり、
    前記第２基準電位は、前記第１トランジスタの制御電極に印加されると前記第１トランジスタをオフ状態とする電位であり、
    前記第３基準電位は、前記第２トランジスタの制御電極に印加されると前記第２トランジスタをオン状態とする電位であり、
    前記第４基準電位は、前記第２トランジスタの制御電極に印加されると前記第２トランジスタをオフ状態とする電位である発光モジュール。
  2. 前記レーザ素子に供給される電源電位のうち、高い方の電源電位は、前記第１基準電位及び前記第２基準電位のうち、高い方の基準電位から独立している請求項１記載の発光モジュール。
  3. 前記第２基準電位は前記第４基準電位と等しい請求項１または２に記載の発光モジュール。
  4. 前記第１基準電位は前記第３基準電位と等しい請求項１～３のいずれか１つに記載の発光モジュール。
  5. レーザ光を出射するレーザ素子と、
    前記レーザ光を異なる波長の光に変換する変換部材と、
    前記レーザ素子にソース・ドレインの一方が接続され、前記レーザ素子に電力を供給する電源配線にソース・ドレインの他方が接続されたｎチャネル型の第１トランジスタと、
    ドレインがセンス電位に接続され、ソースが前記第１トランジスタのゲートに接続されたｎチャネル型の第２トランジスタと、
    前記第１トランジスタのゲートと前記センス電位よりも低い共通電位との間に接続された第１抵抗と、
    前記第２トランジスタのゲートと前記センス電位との間に接続され、前記変換部材に結合されたセンス配線と、
    前記第２トランジスタのゲートと前記共通電位との間に接続された第２抵抗と、
    を備え、
    前記センス電位は、前記第１トランジスタのゲートに印加されると前記第１トランジスタをオン状態とし、前記第２トランジスタのゲートに印加されると前記第２トランジスタをオン状態とする電位であり、
    前記共通電位は、前記第１トランジスタのゲートに印加されると前記第１トランジスタをオフ状態とし、前記第２トランジスタのゲートに印加されると前記第２トランジスタをオフ状態とする電位である発光モジュール。
  6. レーザ光を出射するレーザ素子と、
    前記レーザ光を異なる波長の光に変換する変換部材と、
    前記レーザ素子に直列に接続された第１トランジスタと、
    第２トランジスタと、
    前記第２トランジスタに直列に接続された第１抵抗と、
    前記変換部材に結合されたセンス配線と、
    前記センス配線に直列に接続された第２抵抗と、
    を備え、
    前記第２トランジスタと前記第１抵抗との接続点は、前記第１トランジスタの制御電極に接続されており、
    前記センス配線と前記第２抵抗との接続点は、前記第２トランジスタの制御電極に接続されている発光モジュール。
  7. レーザ光を出射するレーザ素子と、
    前記レーザ光を異なる波長の光に変換する変換部材と、
    第１トランジスタと、
    第２トランジスタと、
    前記第２トランジスタに直列に接続された第１抵抗と、
    前記変換部材に結合されたセンス配線と、
    前記センス配線に直列に接続された第２抵抗と、
    を備え、
    前記第１トランジスタおよび前記第２トランジスタはＦＥＴであり、
    前記第１トランジスタは前記レーザ素子の通電を制御し、
    前記第２トランジスタと前記第１抵抗との接続点は、前記第１トランジスタのゲートに接続されており、
    前記センス配線と前記第２抵抗との接続点は、前記第２トランジスタのゲートに接続されている発光モジュール。
  8. 前記第１抵抗の抵抗値は、前記第２抵抗の抵抗値よりも低い請求項１～７のいずれか１つに記載の発光モジュール。
  9. 前記第２トランジスタの内部容量は、前記第１トランジスタの内部容量よりも小さい請求項１～８のいずれか１つに記載の発光モジュール。
  10. 前記センス配線は前記変換部材の表面に固定された請求項１～９のいずれか１つに記載の発光モジュール。
  11. 前記センス配線は透光性導電材料により形成された請求項１０記載の発光モジュール。
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