(57)【要約】      （修正有）【課題】発光素子の温度を検出し制御することで、温度特性による色むら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。【解決手段】発光モジュール１は、基板１０と、少なくとも２種類以上の光の波長が異なる発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂと、発光素子の異なる波長の種類毎に実装された温度検出素子５０ｒ、５０ｇ、５０ｂと、を具備した発光モジュールであり、温度検出素子は、温度検出素子の中心と発光素子の端部との離間距離が０．５ｍｍ以内の位置に設けられる。【選択図】図１
2018056407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と；
前記基板上に実装された少なくとも２種類以上の光の波長が異なる発光素子と；
前記基板上に、前記発光素子の異なる波長の種類毎に実装された温度検出素子と；
を具備しており、前記温度検出素子の中心と前記発光素子の端部の離間距離が０．５ｍｍ以内であることを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記温度検出素子および前記発光素子は、封止樹脂で封止されていることを特徴とする請求項１記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記温度検出素子は、前記２種類以上の光の波長が異なるそれぞれの発光素子のうち、素子温度が最大となる各発光素子の端部と、温度検出素子の中心との離間距離が０．５ｍｍ以内に設けられることを特徴とする請求項１または２記載の発光モジュール。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか一記載の発光モジュールと；
前記発光モジュールを備えた筐体と；
を具備している照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光モジュールおよびこの発光モジュールを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射する光の色が異なる複数種類の発光素子を備えた発光モジュールがある。この様な発光モジュールは、発光色毎に発光素子の点灯と消灯の制御を行うことで、あらゆる色（フルカラー）の光を照射することができる。  
【０００３】
フルカラーとはｘ、ｙ色度図上で、三原色を使って再現できる色のことであり、少なくとも３種類の発光素子、例えば、赤色の光を放射する発光素子、緑色の光を放射する発光素子および青色の光を放射する発光素子が必要となる。
【０００４】
しかしながら、発光素子は各々温度特性が異なり、特に赤色の光を照射する発光素子は温度特性が悪いため、温度上昇に伴い光出力が低下し色むらに影響を及ぼす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１９２７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、搭載された発光素子の温度を検出し制御することで、温度特性による色むら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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の発光モジュールは、基板と、少なくとも２種類以上の光の波長が異なる発光素子と、発光素子の異なる波長の種類毎に実装された温度検出素子と、を具備した発光モジュールである。この温度検出素子は、温度検出素子の中心と発光素子の端部との離間距離が０．５ｍｍ以内の位置に設けられる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、複数種類の発光素子を用いた発光モジュールにおいて、発光素子の温度を測定し出力を調整することで、色むらを抑制できることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の発光モジュールを示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１における発光素子と温度検出素子とを接続した回路図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図１におけるＣ部の拡大図である。
【図６】実施形態に係る照明装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態の構成を図面を参照して説明する
【００１１】
図１は、実施の形態に係る発光モジュール１を例示するための平面図である。なお、説明上、煩雑となるのを避けるために、図１においては封止部４０、配線パターン１２などを省略して示している。  図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００１２】
図１および図２に示すように、発光モジュール１は、基板１０と、この基板１０に実装された青色発光素子２０ｂと、赤色発光素子２０ｒと、緑色発光素子２０ｇと、青色発光素子２０ｂの温度を検出する温度検出素子５０bと、赤色発光素子２０rの温度を検出する温度検出素子５０ｒと、緑色発光素子２０gの温度を検出する温度検出素子５０gと、を備えている。また、基板１０には枠部材３０と、封止樹脂４０とが設けられている。
【００１３】
基板１０は、基体１１および配線パターン１２を有する。  
【００１４】
基体１１は、板状を呈している。基体１１は、熱伝導率の高い材料を用いて形成するのが好ましい。熱伝導率の高い材料としては、例えば、セラミックスなどの無機材料や金属板の表面を絶縁性材料で被覆したものなどを用いることができる。なお、セラミックとしては、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどを用いることができる。金属板の表面を絶縁性材料で被覆する場合には、絶縁性材料は、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。
【００１５】
配線パターン１２は、実装パッド１２ａ、配線部１２ｂ、導電ビア１２ｃおよび入力端子１２ｄを有する。実装パッド１２ａは、基体１１の一方の面に設けられており、枠部３０の内側に設けられている。
【００１６】
配線部１２ｂは、基体１１において、実装パッド１２ａが設けられる面とは反対側の他方の面に設けられている。配線部１２ｂは、導電ビア１２ｃおよび入力端子１２ｄと電気的に接続されている。
【００１７】
導電ビア１２ｃは、基体１１を厚み方向に貫通している。導電ビア１２ｃの一方の端部は、実装パッド１２ａと電気的に接続されている。導電ビア１２ｃの他方の端部は、配線部１２ｂと電気的に接続されている。
【００１８】
これにより、基板１１の実装パッド１２aが設けられる面での配線が簡略化でき、発光素子の高密度実装ができる。
【００１９】
入力端子１２ｄは、配線部１２ｂと同様に、基体１１において、実装パッド１２ａが設けられる面とは反対側の他方の面に設けられている。入力端子１２ｄの配設位置には特に限定されない。入力端子１２ｄは、例えば、基体１１の周縁近傍に設けることができる。  なお、配線部１２ｂおよび入力端子１２ｄは、基体１１における実装パッド１２ａが設けられる面に設けることもできる。この場合、導電ビア１２ｃは形成する必要はない。
【００２０】
また、入力端子１２ｄは、枠部３０の外側に設けることができる。
【００２１】
さらに、実装パッド１２ａ、配線部１２ｂ、導電ビア１２ｃおよび入力端子１２ｄは、発光素子の異なる波長の種類毎（発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂ）および、温度検出素子毎(５０ｒ、５０ｇ、５０ｂ)に１組設けることができる。
【００２２】
加えて、基体１１は、図２に例示をしたような単層構造とすることもできるし、多層構造とすることもできる。
【００２３】
配線パターン１２の材料は、導電性材料であれば特に限定されない。配線パターン１２の材料は、例えば、銀、銅、金、タングステンなどの金属を適用することができる。基体１１の材料をセラミックスとする場合には、基板１０は、例えば、ＬＴＣＣ（Low TemperatureCo-fired Ceramics）法を用いて形成することができる。例えば、基板１０は、基体１１と配線パターン１２を９００℃以下の温度で同時に焼成することで形成することができる。
【００２４】
また、基板１０における、発光部２０が設けられる面とは反対側の面に、図示しないヒートスプレッタを設けることもできる。ヒートスプレッタは、熱伝導性グリースや半田などを介して基板１０と接続することができる。ヒートスプレッタを設けるようにすれば、発光部２０において発生した熱の伝導や分散を図ることができる。そのため、発光部２０に印加する電力を増加させることができるようになるので、発光モジュール１から照射される光の光量を増加させることができる。また、熱伝導経路を確保することが容易となるので、封止部４０の温度、ひいては発光部２０の温度が上昇するのを抑制することができる。
【００２５】
発光部２０は、発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂおよび温度検出素子５０ｒ、５０ｇ、５０ｂを有する。発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂ、温度検出素子５０ｒ、５０ｇ、５０ｂは基板１０の一方の面に設けられている。
【００２６】
発光素子２０ｒは、例えば、赤色系の光を放射する。発光素子２０ｒの上面の表面サイズは、例えば、縦×横＝１．０ｍｍ×１．０ｍｍである。
【００２７】
発光素子２０ｇは、例えば、緑色系の光を放射する。発光素子２０ｇの上面の表面サイズは、例えば、縦×横＝１．０ｍｍ×１．０ｍｍである。
【００２８】
発光素子２０ｂは、例えば、青色系の光を放射する。発光素子２０ｂの上面の表面サイズは、例えば、縦×横＝１．０ｍｍ×１．０ｍｍである。
【００２９】
発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂは、ＣＯＢ（Chip on Board）方式を用いて、実装パッド１２ａの上に実装されている。発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂは、銀ペーストや銀ナノペーストなどを介して実装パッド１２ａ上に接合されている。発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂは、上下電極型の発光素子や、フリップチップ型の発光素子などとすることができる。
【００３０】
発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂが上下電極型の発光素子である場合には、発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂの基板１０側の電極（下側電極）は、鉛フリー半田（ＳＡＣ：ＳｎＡｇＣｕなど）、金錫（ＡｕＳｎ）合金ペースト、銀ペースト、銀ナノペーストなどの導電性の接合材を介して、実装パッド１２ａと電気的に接続される。発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂの基板１０側とは反対側の電極（上側電極）は、配線２１を介して、実装パッド１２ａと電気的に接続される。配線２１は、例えば、ワイヤーボンディング法を用いて接続することができる。
【００３１】
発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂがフリップチップ型の発光素子である場合には、発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂの電極は、鉛フリー半田、金錫合金ペースト、銀ペースト、銀ナノペーストなどの導電性の接合材を介して、実装パッド１２ａと電気的に接続される。
【００３２】
温度検出素子は、例えば、サーミスタであり、上面の表面サイズは、例えば、縦×横＝０．４ｍｍ×０．２ｍｍである。
【００３３】
温度検出素子は、基板１０の温度を通じて発光素子の温度を検出する。温度検出素子は、発光素子の異なる波長の種類毎に実装され、温度検出素子の中心と発光素子の端部の離間距離が０．５ｍｍ以内になるように実装される。温度検出素子５０ｒは発光素子２０ｒの温度を検出する。温度検出素子５０ｇは、発光素子２０ｇの温度を検出する。温度検出素子５０ｂは、発光素子２０ｂの温度を検出する。
【００３４】
また、例えば、複数実装された赤色発光素子２０ｒにおいて、特性のばらつきや実装される位置により、素子温度が他の発光素子よりも高くなる発光素子がある。この複数実装された発光素子の中で、素子温度が最大となる発光素子の端部と温度検出素子の中心との離間距離が０．５ｍｍ以内であることが好ましい。実施形態では、素子温度が最大となる発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂ毎に温度検出素子５０ｒ、５０ｇ、５０ｂが実装され、発光素子の端部と温度検出素子の中心との離間距離が０．５ｍｍ以内になうように実装されている。
【００３５】
温度検出素子５０ｒ、５０ｇ、５０ｂは、鉛フリー半田（ＳＡＣ：ＳｎＡｇＣｕなど）などの導電性の接合材を介して、実装パッド１２ａと電気的に接続される。
【００３６】
枠部３０は、略円形状に形成されている。枠部３０は、基板１０の発光素子発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂが設けられる面に設けられている。枠部３０は、発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂおよび温度検出素子５０ｒ、５０ｇ、５０ｂを囲むように設けられている。枠部３０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。
【００３７】
また、枠部３０は必ずしも必要ではなく省くこともできる。なお、枠部３０が設けられない場合には、封止部４０の形状は、例えば、ドーム状などに形成される。
【００３８】
封止部４０は、透光性を有する材料から形成されている。封止部４０は、例えば、シリコーン系樹脂などの透明樹脂から形成することができる。この封止部４０は、枠部３０内に設けられ、発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂおよび温度検出素子５０ｒ、５０ｇ、５０ｂを覆うように形成される。封止部４０で、発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂおよび温度検出素子５０ｒ、５０ｇ、５０ｂを覆うように形成することにより、外気の影響を抑制できる。また、発光素子と温度検出素子を同等の構造にすることで、温度検出素子の検出精度が向上する。
【００３９】
図３に、発光素子２０ｒと温度検出素子５０ｒとを接続した回路図を示し、図４に、図１におけるＢ−Ｂ線断面図を示す。図３に示すように、入力端子１２ｄについて、発光素子２０ｒの正極側と電気的に接続される入力端子を１２ｄ１、負極側と電気的に接続される出力端子を１２ｄ２、温度検出素子５０ｒの正極側と電気的に接続される入力端子を１２ｄｔとする。図３に示すように、外部に設けられた点灯電源から入力端子１２ｄ１を介して発光素子２０ｒに電流が供給され出力端子１２ｄ２へ流れる。温度検出素子５０ｒには、外部に設けられた温度検出素子用電源から入力端子１２ｄｔを介して電流が供給され出力端子１２ｄ２へ流れる。
【００４０】
また、図４に示すように。発光素子と温度検出素子の負極側を共通の出力端子１２ｄ２とすることにより、図４のように発光素子の正極側の入力端子１２１と、温度検出素子の正極側の入力端子１２ｄｔの３端子とすることができる。
【００４１】
また、発光モジュール１は、外部に設けられた点灯装置や図示しない制御装置を介して電流が供給されることで発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂが発光する。そのため、発光モジュール１は、発光素子の波長の種類毎に点灯回路を設け点灯と消灯の制御を行い全ての色（フルカラー）の光を照射することができる。
【００４２】
発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂの温度は、基板１０の温度を通じて温度検出素子５０ｒ、５０ｇ、５０ｂで検出される。温度検出素子により温度が検出されると、その結果は、制御装置に出力される。発光素子は順電流の変化により色温度も変化することから制御装置には、各発光素子の順電流に基づく発光色の変化のデータが格納されている。そして、制御装置は、温度検出素子から検出結果を受信すると、その検出結果に基づいて、最適な順電流の値を算出し、点灯装置へ出力する。点灯装置では、送信された値に基づいた順電流を発光素子へ出力する。これにより、補正された順電流が流れ、発光色は補正され、温度変化による色ずれを抑制する。
【００４３】
図５に、図１におけるＣ部の拡大図を示す。温度検出素子は、温度検出素子の中心と発光素子の端部との離間距離が０．５ｍｍ以内に実装される。離間距離が離れてしまうと発光素子の熱が基板へ拡散してしまい検出精度が低下する。そのため、離間距離は、０.５ｍｍ以内に実装することで、発光素子の熱を基板へ拡散する影響をなるべく少なくできるため、検出精度が向上する。また、素子温度が最大となる各発光素子の温度を検出することにより、温度異常による故障を防止することができる。
【００４４】
また、温度検出素子は、光の波長が異なる発光素子毎に設けられているため、発光素子の波長の種類毎に温度検出を行い、発光素子の波長の種類毎に色むら抑制が可能である。
【００４５】
なお、一例として、３種類の波長の異なる発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂを設ける場合を例示したが、少なくとも２種類以上の波長の異なる発光素子(例えば、青色光を照射する発光素子、赤色光を照射する発光素子)が設けられていればよい。この場合は、温度検出素子は、発光素子の波長の種類毎に設けられる。
【００４６】
次に、上述した発光モジュール１が設けられている照明装置１００について図６を参照し例示して説明する。  
【００４７】
図６は、本実施形態に係る照明装置１００を例示するための模式断面図である。
【００４８】
図６に例示をした照明装置１００は、建造物や競技場などに設置される投光器である。
【００４９】
なお、本実施形態に係る照明装置１００は、投光器に限定されるものではない。照明装置１００は、フルカラーの光を照射することができるものであればよい。
【００５０】
図６に示すように、照明装置１００には、照射部１１０および光源部１２０が設けられている。照射部１１０は、筐体１１１およびリフレクタ１１２を有する。
【００５１】
筐体１１１は、箱状を呈している。筐体１１１は、例えば、アルミニウム合金などから形成することができる。筐体１１１の、光源部１２０側とは反対側の端部は開口している。この開口は、図示しない透光カバーにより塞がれている。筐体１１１における光源部１２０側の端部には、孔部１１１ａが設けられている。
【００５２】
リフレクタ１１２は、筐体１１１の内部に設けられている。リフレクタ１１２における光源部１２０側とは反対側の端部には、外方に向けて突出するフランジ１１２ａが設けられている。リフレクタ１１２の光源部１２０側の端部は、孔部１１１ａの内部に設けられている。なお、発光モジュール１の光の放射側に、例えば半球状のレンズなどを配置しても良い。また、レンズの出光面に拡散処理を施したり、拡散シートを貼り付けたりすることもできる。拡散処理を施したり、拡散シートを貼り付けたりすれば、発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂから放射された光を拡散することができるので、色むらの発生をさらに抑制することができる。
【００５３】
光源部１２０は、発光モジュール１、筐体１２１、取付部１２２、放熱部１２３、パッキン１２４、放熱フィン１２５およびヒートパイプ１２６を有する。
【００５４】
筐体１２１は、箱状を呈している。筐体１２１は、例えば、アルミニウム合金などから形成することができる。筐体１２１の照射部１１０側の端部には、孔部が設けられている。この孔部の内部には、取付部１２２に取り付けられた発光モジュール１が設けられている。すなわち、発光モジュール１は、筐体１２１に収納されている。
【００５５】
取付部１２２は、板状を呈している。取付部１２２は、例えば、アルミニウム合金などから形成することができる。取付部１２２は、ネジなどの締結部材を用いて、放熱部１２３に取り付けられている。取付部１２２の照射部１１０側の端面には凹部が設けられている。この凹部の内部に発光モジュール１が配設されている。
【００５６】
放熱部１２３は、板状を呈している。放熱部１２３は、例えば、アルミニウム合金などから形成することができる。放熱部１２３は、図示しないネジなどの締結部材を用いて、筐体１２１の内部に取り付けられている。
【００５７】
パッキン１２４は、環状を呈している。パッキン１２４は、放熱部１２３と筐体１２１の内壁面との間に設けられている。
【００５８】
放熱フィン１２５は、放熱部１２３の背面側に薄板状をなして設けられている。放熱フィン１２５は、複数設けられている。放熱フィン１２５は、例えば、アルミニウム合金などから形成することができる。放熱フィン１２５は、放熱部１２３における部１２２が設けられる側とは反対側の面に設けられている。
【００５９】
ヒートパイプ１２６は、放熱部１２３と放熱フィン１２５の間に設けられている。ヒートパイプ１２６は、複数設けることができる。
【００６０】
その他、発光モジュール１を制御する図示しない制御装置を設けることができる。例えば、制御装置は、発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂ毎に点灯と消灯を制御する。また、制御装置は、発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂ毎に供給する電力を制御して、発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂ毎に発光出力を制御する。
【００６１】
また、光源部１２０には、拡散部１２７をさらに備えることができる。拡散部１２７は、例えば、ガラスや透明樹脂などから形成された板状体とすることができる。拡散部１２７は、表面に微細な凹凸を有したものとすることができる。凹凸の大きさや形状には特に限定はなく、拡散部１２７に入射した光（発光モジュール１から放射された光）が拡散されるようになっていればよい。拡散部１２７を設けるようにすれば、発光素子２０ｒ、２０ｇ、２０ｂから放射された光を拡散することができるので、色むらの発生をさらに抑制することができる。
【００６２】
以上説明した実施形態によれば、搭載された発光素子の温度を検出し制御することで、温度特性による色むらを抑制する発光モジュール、および照明装置を提供することが期待できる。
【００６３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、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。
【符号の説明】
【００６４】
１    発光モジュール
１０    基板
２０ｒ、２０ｇ、２０ｂ  発光素子
３０    枠部
５０ｒ、５０ｇ、５０ｂ  温度検出素子
１００  照明装置
１１１  筐体
【図１】
2018056407.tif 000003
【図２】
2018056407.tif 000004
【図３】
2018056407.tif 000005
【図４】
2018056407.tif 000006
【図５】
2018056407.tif 000007
【図６】
2018056407.tif 000008