(57)【要約】【課題】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する。【解決手段】発光モジュール１０は、ＬＥＤ１２が実装されているＬＥＤパッケージ１４と、ＬＥＤ１２と直列に接続されているとともに、ＬＥＤパッケージ１４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１６と、を備える。抵抗器１６は、正の温度係数を有する。抵抗器１６は、０℃における体積抵抗率が２×１０−８［Ω・ｍ］以上であってもよい。抵抗器１６は、０℃〜１００℃の間の温度係数が０．０５［１０−３／℃］以上であってもよい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードが実装されているＬＥＤパッケージと、
前記発光ダイオードと直列に接続されているとともに、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いる抵抗器と、を備え、
前記抵抗器は、正の温度係数を有することを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記抵抗器は、０℃における体積抵抗率が２×１０−８［Ω・ｍ］以上であることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記抵抗器は、０℃〜１００℃の間の温度係数が０．０５［１０−３／℃］以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光モジュール。
【請求項４】
発光モジュール内の全てのＬＥＤチップへの投入電力の合計をＪ［Ｗ］としたとき、発光モジュール内にある全ての抵抗器への投入電力の合計が０．２×Ｊ［Ｗ］以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光モジュール。
【請求項５】
車両に用いられる車両用灯具であって、
請求項１乃至４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、
前記ＬＥＤパッケージおよび前記抵抗器は、前記灯体の内部で同じ雰囲気となる領域にそれぞれ配置されていることを特徴とする車両用灯具。
【請求項６】
前記ＬＥＤパッケージを支持するとともに、該ＬＥＤパッケージの熱を放熱する放熱部材を更に備え、
前記抵抗器は、前記放熱部材に搭載されていることを特徴とする請求項５に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオードなどの半導体発光素子を利用した車両用灯具が知られている。発光ダイオード（以下、適宜「ＬＥＤ」と称す。）は、使用される雰囲気温度によって抵抗が変わるため、一定の明るさを維持しようとする場合、雰囲気温度に応じた電圧や電流の制御が必要となる。特に、車両用前照灯の灯室内の温度は、例えば車両のエンジンルーム等からの輻射熱により、大きく上昇する場合がある。
【０００３】
そこで、車両用灯具に用いる光を発生する半導体発光素子と、予め設定された電流を半導体発光素子に供給し、車両用灯具の温度に基づき、電流を変化させる電流制御部とを備える車両用灯具が考案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７６７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、発光ダイオードは、一般的に負の温度係数を抵抗成分に持つ。そのため、定電圧駆動により発光ダイオードの発光を制御しようとすると、温度の変化とともに駆動電流が大きく変化し、明るさが一定とならない。一方、定電流駆動により発光ダイオードの発光を制御しようとすると、電気回路からなる制御回路（安定器）が必要となり、装置の大型化やコストの増大を招くことにもなる。
【０００６】
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、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する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、発光ダイオードが実装されているＬＥＤパッケージと、発光ダイオードと直列に接続されているとともに、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と、を備える。抵抗器は、正の温度係数を有する。
【０００８】
この態様によると、温度変化により発光ダイオードの抵抗が減少（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。
【０００９】
抵抗器は、０℃における体積抵抗率が２×１０−８［Ω・ｍ］以上であってもよい。
【００１０】
抵抗器は、０℃〜１００℃の間の温度係数が０．０５［１０−３／℃］以上であってもよい。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パッケージの抵抗の変化をより緩和できる。
【００１１】
なお、発光モジュールが備える正の温度係数を有する抵抗器は、１つであっても複数であってもよい。また、複数の抵抗器を組み合わせる場合、同じ種類の抵抗器を組み合わせてもよいし、異なる種類の抵抗器を組み合わせてもよい。
【００１２】
発光モジュール内の全てのＬＥＤチップへの投入電力の合計をＪ［Ｗ］としたとき、発光モジュール内にある全ての抵抗器への投入電力の合計が０．２×Ｊ［Ｗ］以上であってもよい。
【００１３】
本発明の別の態様は、車両用灯具である。この車両用灯具は、車両に用いられる車両用灯具であって、上述の発光モジュールと、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、を備える。ＬＥＤパッケージおよび抵抗器は、灯体の内部で同じ雰囲気となる領域にそれぞれ配置されている。
【００１４】
この態様によると、温度の変化に対して明るさの変動の少ない車両用灯具を実現できる。
【００１５】
ＬＥＤパッケージを支持するとともに、該ＬＥＤパッケージの熱を放熱する放熱部材を更に備えてもよい。抵抗器は、放熱部材に搭載されていてもよい。これにより、ＬＥＤパッケージと抵抗器の温度変化自体が抑制されるため、雰囲気温度が変化しても、明るさの変動がより少ない車両用灯具を実現できる。
【００１６】
本発明のさらに別の態様もまた、車両用灯具である。この車両用灯具は、車両に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、ＬＥＤパッケージおよび光学部材を収容する灯体と、ＬＥＤパッケージを支持するとともに、該ＬＥＤパッケージの熱を灯体の外部へ放熱する放熱部材を更に備える。抵抗器は、放熱部材のうち灯体の外部に露出している領域に搭載されている。
【００１７】
この態様によると、ＬＥＤパッケージと抵抗器の温度変化自体が更に抑制されるため、雰囲気温度が変化しても、明るさの変動がより少ない車両用灯具を実現できる。
【００１８】
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。
【発明の効果】
【００１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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２】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３】本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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】実施例１に係る発光モジュールにおける雰囲気温度と、ＬＥＤに発生する電圧、抵抗器に発生する電圧、ＬＥＤおよび抵抗器に発生する合計電圧、との関係を示す図である。
【図７】実施例２に係る発光モジュールにおける雰囲気温度と、ＬＥＤに発生する電圧、抵抗器に発生する電圧、ＬＥＤおよび抵抗器に発生する合計電圧、との関係を示す図である。
【図８】実施例３に係る発光モジュールにおける雰囲気温度と、ＬＥＤに発生する電圧、抵抗器に発生する電圧、ＬＥＤおよび抵抗器に発生する合計電圧、との関係を示す図である。
【図９】実施例４に係る発光モジュールにおける雰囲気温度と、ＬＥＤに発生する電圧、抵抗器に発生する電圧、ＬＥＤおよび抵抗器に発生する合計電圧、との関係を示す図である。
【図１０】実施例３に係るステンレス材料からなる抵抗器がある発光モジュールとそれがない発光モジュールを定電圧駆動した場合の雰囲気温度と電流値との関係を示す図である。
【図１１】本実施の形態に係る発光モジュールの変形例の概略構成を示す斜視図である。
【図１２】一定電圧で駆動した場合の電流値の温度依存性を示す図である。
【図１３】図１２に示す温度−２０℃の場合の電流値を１００％として規格化した図である。
【図１４】本実施の形態に係る発光モジュールのＶ−Ｉ特性を説明するための図である。
【図１５】第３の実施の形態に係る車両用灯具の概略断面図である。
【図１６】第４の実施の形態に係る車両用灯具の概略断面図である。
【図１７】第５の実施の形態に係る車両用灯具の概略断面図である。
【図１８】第６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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
一般的に、ＬＥＤは、負の温度係数を抵抗成分に持つ。図１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１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２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２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。
【００２３】
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また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。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図３は、本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１０は、ＬＥＤ１２が実装されているＬＥＤパッケージ１４と、抵抗器１６とを備える。本実施の形態に係るＬＥＤ１２は、複数のチップを含んでいる。ＬＥＤパッケージ１４は、セラミックなどで形成された熱伝導性絶縁基板１８と、熱伝導性絶縁基板１８に形成されている配線パターン２０と、ツェナーダイオード２２とを有する。
【００２５】
抵抗器１６は、ＬＥＤ１２と直列に接続されている。また、抵抗器１６は、ＬＥＤパッケージ１４の配線パターン２０上にフリップチップ実装されている。そのため、抵抗器１６は、ＬＥＤパッケージ１４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。ツェナーダイオード２２は、ＬＥＤ１２と並列に配置されており、ＬＥＤ１２に過剰な電圧がかからないようにする保護素子として機能する。本実施の形態に係る抵抗器１６は、正の温度係数を有する。なお、ＬＥＤチップは、ＶＣ（垂直）チップであってもよい。
【００２６】
図４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ＬＥＤ１２の抵抗が減少（増加）しても、ＬＥＤ１２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１６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。
【００２７】
そのため、図４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。
【００２８】
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。
【００２９】
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５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。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
本実施の形態の抵抗器１６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。
【００３２】
また、本実施の形態に係る抵抗器１６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１６は、０℃〜１００℃の間の温度係数が０．０５［１０−３／℃］以上であるとよい。これにより、温度変化によるＬＥＤパッケージ１４の抵抗の変化をより緩和できる。以下に、材料の異なる抵抗器を搭載した各種ＬＥＤパッケージで構成されている発光モジュールにおいて、雰囲気温度と、ＬＥＤ１２および抵抗器１６に発生する電圧との関係を詳述する。
【００３３】
［実施例１］
図６は、実施例１に係る発光モジュールにおける雰囲気温度と、ＬＥＤに発生する電圧、抵抗器に発生する電圧、ＬＥＤおよび抵抗器に発生する合計電圧、との関係を示す図である。実施例１に係る発光モジュールでは、室温２５℃で、主にアルミニウムからなる５．４Ωの抵抗を有する抵抗器を、ＬＥＤチップ３個からなるＬＥＤと直列に接続し、０．７Ａの電流を流した。このように電流を一定にした場合にアルミニウムの抵抗器に発生する電圧は、−２０℃の時に３．３６Ｖ、８０℃の時に４．４１Ｖであり、この時の電圧差＝１．０４Ｖである。ＬＥＤチップ３個からなるＬＥＤに発生する電圧は、−２０℃の時に１０．１３Ｖ、８０℃の時に９．１４Ｖであり、この時の電圧差＝−０．９８Ｖである。抵抗器およびＬＥＤの合計電圧は、−２０℃の時に１３．４９Ｖ、８０℃の時に１３．５５Ｖであり、この時の電圧差＝０．０６Ｖである。
【００３４】
［実施例２］
図７は、実施例２に係る発光モジュールにおける雰囲気温度と、ＬＥＤに発生する電圧、抵抗器に発生する電圧、ＬＥＤおよび抵抗器に発生する合計電圧、との関係を示す図である。実施例２に係る発光モジュールは、室温２５℃で、主にタングステンからなる５．７Ωの抵抗を有する抵抗器を、ＬＥＤチップ２個からなるＬＥＤと直列に接続し、０．７Ａの電流を流した。このように電流を一定にした場合にタングステンの抵抗器に発生する電圧は、−２０℃の時に３．１１Ｖ、８０℃の時に４．６７Ｖであり、この時の電圧差＝１．５６Ｖである。ＬＥＤチップ２個からなるＬＥＤに発生する電圧は、−２０℃の時に６．７５Ｖ、８０℃の時に６．０９Ｖであり、この時の電圧差＝−０．６６Ｖである。抵抗器およびＬＥＤの合計電圧は、−２０℃の時に９．８６Ｖ、８０℃の時に１０．７６Ｖであり、この時の電圧差＝０．９０Ｖである。
【００３５】
［実施例３］
図８は、実施例３に係る発光モジュールにおける雰囲気温度と、ＬＥＤに発生する電圧、抵抗器に発生する電圧、ＬＥＤおよび抵抗器に発生する合計電圧、との関係を示す図である。実施例３に係る発光モジュールは、室温２５℃で、主にステンレス材料からなる０．６４Ωの抵抗を有する抵抗器を、ＬＥＤチップ１個からなるＬＥＤと直列に接続し、０．７Ａの電流を流した。このように電流を一定にした場合にステンレス材料の抵抗器に発生する電圧は、−２０℃の時に０．４３Ｖ、８０℃の時に０．４７Ｖであり、この時の電圧差＝０．０４Ｖである。ＬＥＤチップ１個からなるＬＥＤに発生する電圧は、−２０℃の時に３．３８Ｖ、８０℃の時に３．０５Ｖであり、この時の電圧差＝−０．３３Ｖである。抵抗器およびＬＥＤの合計電圧は、−２０℃の時に３．８１Ｖ、８０℃の時に３．５２Ｖであり、この時の電圧差＝−０．２９Ｖである。
【００３６】
［実施例４］
図９は、実施例４に係る発光モジュールにおける雰囲気温度と、ＬＥＤに発生する電圧、抵抗器に発生する電圧、ＬＥＤおよび抵抗器に発生する合計電圧、との関係を示す図である。実施例４に係る発光モジュールは、室温２５℃で、主にニッケルからなる９．２９Ωの抵抗を有する抵抗器を、ＬＥＤチップ６個からなるＬＥＤと直列に接続し、０．７Ａの電流を流した。このように電流を一定にした場合にニッケルの抵抗器に発生する電圧は、−２０℃の時に４．９３Ｖ、８０℃の時に８．３８Ｖであり、この時の電圧差＝３．４５Ｖである。ＬＥＤチップ６個からなるＬＥＤに発生する電圧は、−２０℃の時に２０．２５Ｖ、８０℃の時に１８．２８Ｖであり、この時の電圧差＝−１．９７Ｖである。抵抗器およびＬＥＤの合計電圧は、−２０℃の時に２５．１８Ｖ、８０℃の時に２６．６６Ｖであり、この時の電圧差＝１．４８Ｖである。
【００３７】
実施例１〜４に示すように、正の温度係数を有する抵抗器をＬＥＤと直列に接続することで、ＬＥＤ単体の場合と比較して、雰囲気温度の変化に対する電圧の変動が抑制される。また、例えば実施例１では、雰囲気温度の変化ΔＴ＝１００℃の範囲で電圧の変動はわずかである。そのため、実施例１に係る発光モジュールを制御回路を用いずに定電圧駆動しても、雰囲気温度の変化に対して明るさの変動は少ない。
【００３８】
特に、本実施の形態に係る発光モジュールは、−２０℃から８０℃のΔＴ＝１００℃の範囲内において一定電流を流した時に、抵抗器およびＬＥＤで発生する最大の電圧差が、−０．３Ｖ以上１．５Ｖ以下の範囲内で変化するように構成されているとよい。これにより、発光モジュールは、自動車のバッテリなどにより直接定電圧駆動されることが可能となる。
【００３９】
図１０は、実施例３に係るステンレス材料からなる抵抗器がある発光モジュールとそれがない発光モジュールを定電圧駆動した場合の雰囲気温度と電流値との関係を示す図である。図１０に示すように、ＬＥＤのみの発光モジュールを定電圧駆動した時の電流最小値は３９３ｍＡ、電流最大値は１１９０ｍＡであり、その差は７９７ｍＡである。一方、抵抗器がある発光モジュールを定電圧駆動した時の電流最小値は６２８ｍＡ、電流最大値は７４６ｍＡであり、その差は１１８ｍＡである。よって、抵抗器がＬＥＤに直列に接続されている発光モジュールは、定電圧駆動した際の電流変化を抑制できる。
【００４０】
図１１は、本実施の形態に係る発光モジュールの変形例の概略構成を示す斜視図である。図１１に示す発光モジュール２４は、ＬＥＤパッケージ２５に外部から給電するための給電端子２６に抵抗器２８が組み込まれている構成である。このように構成された発光モジュール２４であっても、ＬＥＤパッケージ２５上に抵抗器２８が位置しており、ＬＥＤの温度に追従しやすい。また、抵抗器を給電端子に設けることで、種々のＬＥＤパッケージとの組合せが可能となる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
以下では、抵抗器の材料として針金（鋼）、ＳＵＳ３０４、ニクロム線を用いた発光モジュールを定電圧駆動した場合に、ＬＥＤに流れる電流の雰囲気温度依存性を説明する。なお、本実施の形態で用いるＬＥＤは、発光効率が５０ｌｍ／Ｗ程度のものであり、前述の材料を用いた抵抗器と直列に接続されている。
【００４２】
ＬＥＤに流れる電流の温度特性の測定は、熱抵抗測定器を用いて行った。測定の際の雰囲気温度は、−２０℃、３０℃、８０℃である。測定の際の印加電圧は１３．２Ｖ、印加時間は１５分である。また、抵抗器に用いられた材料は表２に示す通りである。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
図１２は、一定電圧（１３．２Ｖ）で駆動した場合の電流値の温度依存性を示す図である。図１３は、図１２に示す温度−２０℃の場合の電流値を１００％として規格化した図である。抵抗器が針金（鋼）の場合、ＬＥＤに流れる電流は、−２０℃の時の順方向電流Ｉｆ＝０．６６Ａ、８０℃の時のＩｆ＝０．５１Ａであり、温度が１００℃上昇すると約２３％減少する。抵抗器がＳＵＳ３０４の場合、ＬＥＤに流れる電流は、−２０℃の時の順方向電流Ｉｆ＝０．６７Ａ、８０℃の時のＩｆ＝０．７１Ａであり、温度が１００℃上昇すると約６％減少する。抵抗器がニクロム線の場合、ＬＥＤに流れる電流は、−２０℃の時の順方向電流Ｉｆ＝０．６６Ａ、８０℃の時のＩｆ＝０．７２Ａであり、温度が１００℃上昇すると約１０％増加する。
【００４５】
したがって、各発光モジュールにおいて−２０℃の時の電流値を１００％とすると、抵抗器として針金、ＳＵＳ３０４、ニクロム線を適宜組み合わすことによって、８０℃の時の電流を１０％の増加から２３％の減少の間で制御できる。これは、発光モジュールを定電圧駆動する場合、−２０℃〜８０℃の雰囲気温度において、電流の変動を計算上ほぼ一定（±１％以下）にできることを意味している。
【００４６】
次に、ＬＥＤに抵抗器を直列に接続した場合の発光効率について説明する。図１４は、本実施の形態に係る発光モジュールのＶ−Ｉ特性を説明するための図である。図１４に示すように、ＬＥＤのみの電力は４．８３Ｗ（０．７Ａ×６．９Ｖ）である。一方、このＬＥＤに針金（鋼）を直列に接続した場合の電力は１０．１５Ｗ（０．７Ａ×１４．５Ｖ）となる。使用するＬＥＤの発光効率が５０ｌｍ／Ｗとすると、得られる光束は、２４１ｌｍ（５０ｌｍ／Ｗ×４．８３Ｗ）となる。これと同様の光束が、ＬＥＤと針金（鋼）とを直列に接続した発光モジュールにおいても得られているとすると、発光効率は２４１［ｌｍ］／１０．１５［Ｗ］≒２４ｌｍ／Ｗである。このように、発光効率は低下するが、光束や輝度は抵抗器の有無で変化しない。
【００４７】
本実施の形態に係るＬＥＤチップの大きさは１×１ｍｍである。また、使用したＬＥＤチップ数は２個である。ＬＥＤチップ２個と抵抗器を直列に接続した発光モジュールにおいて、光束が不足する場合は、ＬＥＤチップと抵抗器を直列に接続したユニットを複数並列にした並列回路としてもよい。このように構成された発光モジュールは、全体の発光効率は約２４ｌｍ／Ｗであるが、光束を複数倍にできる。
【００４８】
（第３の実施の形態）
以下の各実施の形態では、上述の発光モジュールを用いた車両用灯具について説明する。上述の発光モジュールを用いることが好適な車両用灯具は、ＨＬ（ヘッドランプ）やＤＲＬ（デイランニングランプ）である。ＨＬやＤＲＬは、その設置位置がエンジンに近いため、例えばＲＣＬ（リアコンビネーションランプ）と比較して、周囲温度の変化が大きく、灯具内の光源への熱の影響が大きい。そのため、ＨＬやＤＲＬの光源として、周囲温度の変化に対して明るさの変動の少ない上述の発光モジュールを使用することで、従来のＨＬやＤＲＬと比較して安定した照射性能を簡易な構成で実現することができる。
【００４９】
また、ＨＬで使用する発光モジュールは白色ＬＥＤが一般的であり、ＤＲＬで使用する発光モジュールは白色、青色、緑色のＬＥＤが一般的であり、点灯には１つの灯具あたり、大きな電力（例えば１０Ｗ以上）が印加させる。一方、ＲＣＬで使用する発光モジュールは赤色ＬＥＤが一般的であり、点灯には１つの灯具あたり、比較的小さな電力（例えば５Ｗ程度）が印加される。また、ＨＬやＤＲＬは、長時間の連続点灯が通常である。一方、ＲＣＬは、瞬間的に短時間の点灯が通常である。
【００５０】
そのため、ＨＬやＤＲＬは、ＲＣＬと比較して、光源での発熱量が大きく、温度が上昇しやすい。そのため、ＨＬやＤＲＬの光源として、周囲温度の変化に対して明るさの変動の少ない上述の発光モジュールを使用することで、従来のＨＬやＤＲＬと比較して安定した照射性能を簡易な構成で実現することができる。
【００５１】
以下の各実施の形態では、上述の実施の形態に係る発光モジュールを使用することが好適な車両用灯具としてＨＬを一例に説明する。図１５は、第３の実施の形態に係る車両用灯具の概略断面図である。第３の実施の形態に係る車両用灯具３０は、灯具ボディ３２と、灯具ボディ３２の前端開口部に取り付けられたアウターレンズ３４とで形成された灯室内に、光源としてのＬＥＤパッケージ３５を含む灯具ユニット３６が収容された構成である。また、灯具ユニット３６は、不図示のブラケットなどにより灯室内に固定されている。
【００５２】
灯具ユニット３６は、反射型のプロジェクタ型灯具ユニットであり、ＬＥＤパッケージ３５と、ＬＥＤパッケージ３５からの光を車両前方へ反射するリフレクタ３８とを備える。また、灯具ユニット３６は、ブラケットに固定されたシェード４０と、シェード４０に保持された投影レンズ４２とを備える。
【００５３】
ＬＥＤパッケージ３５は、例えばＬＥＤチップからなるＬＥＤ３５ａと、セラミックなどで形成された熱伝導性絶縁基板３５ｂとを備える。ＬＥＤ３５ａは、熱伝導性絶縁基板３５ｂ上に配置されている。ＬＥＤパッケージ３５は、その照射軸が灯具ユニット３６の照射方向（図１５中左方向）と略垂直となる略鉛直上方に向けられた状態で、シェード４０上に載置されている。なお、ＬＥＤパッケージ３５の照射軸は、その形状や前方に照射される配光に応じて調整可能である。また、ＬＥＤパッケージ３５は、複数のＬＥＤ３５ａを設けた構成であってもよい。
【００５４】
シェード４０上には、ＬＥＤパッケージ３５の他に抵抗器４４が搭載されている。抵抗器４４は、不図示の配線によりＬＥＤパッケージ３５のＬＥＤ３５ａと直列に接続されている。抵抗器４４は、前述の各実施の形態に示したように正の温度係数を有している。本実施の形態では、ＬＥＤパッケージ３５と抵抗器４４とで発光モジュールを構成している。
【００５５】
リフレクタ３８は、例えば回転楕円面の一部で構成された反射面が内側に形成された反射部材であり、その一端がシェード４０に固定されている。また、シェード４０は、略水平に配置された平面部４０ａを有しており、この平面部４０ａよりも前方領域は下方に凹状に湾曲された湾曲部４０ｂとして構成され、ＬＥＤパッケージ３５から出射した光を反射しないようになっている。リフレクタ３８は、その第１焦点がＬＥＤパッケージ３５近傍に位置し、そしてその第２焦点がシェード４０の平面部４０ａと湾曲部４０ｂとが成す稜線４０ｃ近傍に位置するように設計配置されている。
【００５６】
投影レンズ４２は、リフレクタ３８の反射面にて反射した光を灯具前方に投影する、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズであって、車両前後方向に延びる光軸上に配置され、シェード４０の車両前方側先端部にて固定されている。投影レンズ４２の後方焦点は、例えばリフレクタ３８の第２焦点と略一致するように構成されている。また、投影レンズ４２は、その後側焦点を含む後側焦点面上の像を、灯具前方に配置された鉛直仮想スクリーン上に反転像として投影するように構成されている。
【００５７】
ＬＥＤパッケージ３５のＬＥＤ３５ａから出射した光は、リフレクタ３８の反射面にて反射され、第２焦点を通って投影レンズ４２に入射する。投影レンズ４２に入射した光は、投影レンズ４２で集光されて略平行な光として前方に照射される。また、シェード４０の稜線４０ｃを境界線として、一部の光が平面部４０ａにて反射し、光が選択的にカットされて車両前方に投影される配光パターンに斜めカットオフラインが形成される。
【００５８】
上述のように本実施の形態に係る車両用灯具３０は、ＬＥＤパッケージ３５と、ＬＥＤパッケージ３５から出射された光を車両前方に照射するためのリフレクタ３８や投影レンズ４２と、灯具ユニット３６を収容する灯具ボディ３２と、を備える。また、ＬＥＤパッケージ３５および抵抗器４４は、灯具ボディ３２やアウターレンズ３４などの灯体の内部の灯室内に設けられており、同じ雰囲気となる領域にそれぞれ配置されていることになる。
【００５９】
また、本実施の形態に係るシェード４０は、ＬＥＤパッケージ３５を支持するとともに、ＬＥＤパッケージ３５の熱を放熱する放熱部材としても機能する。そして、抵抗器４４は、ＬＥＤパッケージ３５と同じシェード４０上に搭載されている。これにより、ＬＥＤパッケージ３５と抵抗器４４の温度変化自体が抑制されるため、雰囲気温度が変化しても、明るさの変動がより少ない車両用灯具を実現できる。
【００６０】
また、本実施の形態に係る発光モジュールは、負の温度係数を有するＬＥＤ３５ａと正の温度係数を有する抵抗器４４とが直列に接続されているため、温度の変化に対する抵抗の変動が抑制される。したがって、発光モジュールを定電圧で駆動しても明るさの変動の少ない車両用灯具を実現できる。また、発光モジュールを定電圧で駆動できることにより、自動車のバッテリを電源として用いることも可能となる。
【００６１】
（第４の実施の形態）
図１６は、第４の実施の形態に係る車両用灯具の概略断面図である。以下の説明では、第３の実施の形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。第４の実施の形態に係る車両用灯具は、放熱部材としても機能するシェードの形状が異なる以外は第３の実施の形態に係る車両用灯具と同様である。
【００６２】
本実施の形態に係る車両用灯具５０においては、シェード５２の後端（車両後方側）が灯具ボディ３２に形成されている開口部３２ａから露出している。そのため、ＬＥＤパッケージ３５や抵抗器４４で発生する熱を効率よく車両用灯具５０の外部へ放出することができる。これにより、ＬＥＤパッケージ３５と抵抗器４４の温度変化自体が更に抑制され、明るさの変動がより少ない車両用灯具を実現できる。
【００６３】
（第５の実施の形態）
図１７は、第５の実施の形態に係る車両用灯具の概略断面図である。以下の説明では、第４の実施の形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。第５の実施の形態に係る車両用灯具は、抵抗器が灯室外に配置されている以外は第４の実施の形態に係る車両用灯具と同様である。
【００６４】
本実施の形態に係る車両用灯具６０においては、シェード５２の後端（車両後方側）が灯具ボディ３２に形成されている開口部３２ａから露出している。また、抵抗器４４は、シェード５２の露出部５２ａに搭載されている。そのため、ＬＥＤパッケージ３５や抵抗器４４で発生する熱を効率よく車両用灯具６０の外部へ放出することができる。これにより、ＬＥＤパッケージ３５と抵抗器４４の温度変化自体が更に抑制され、明るさの変動がより少ない車両用灯具を実現できる。
【００６５】
（第６の実施の形態）
図１８は、第６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１１０は、ＬＥＤ１２が実装されているＬＥＤパッケージ１１４と、４つの抵抗器１６とを備える。本実施の形態に係るＬＥＤ１２は、４のチップを含んでおり、各チップは電気的に並列接続されている。ＬＥＤパッケージ１１４は、セラミックなどで形成された熱伝導性絶縁基板１８と、熱伝導性絶縁基板１８に形成されている配線パターン１２０と、ツェナーダイオード２２とを有する。
【００６６】
各抵抗器１６は、ＬＥＤ１２の各チップと直列に接続されている。つまり、本実施の形態に係るＬＥＤパッケージ１１４は、ＬＥＤチップと抵抗器を直列に接続したユニットを４つ並列にした並列回路である。また、各抵抗器１６は、ＬＥＤパッケージ１１４の配線パターン１２０上にフリップチップ実装されている。そのため、各抵抗器１６は、ＬＥＤパッケージ１４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。ツェナーダイオード２２は、ＬＥＤ１２と並列に配置されており、ＬＥＤ１２に過剰な電圧がかからないようにする保護素子として機能する。
【００６７】
次に、このように、ＬＥＤチップと抵抗器を直列に接続したユニットを複数並列にした並列回路を備えるＬＥＤパッケージ１１４の効果について詳述する。
複数のＬＥＤチップ、例えば４つのＬＥＤチップ、を直列に接続したＬＥＤの場合、ＬＥＤを光らせるためには１３Ｖ程度の電圧が必要となる。一方、車両のバッテリー電圧は、通常１３．５Ｖ程度であり、電圧が安定していればＬＥＤを発光させることが可能である。しかしながら、バッテリー電圧は、諸要因によって１０〜１６Ｖ程度の範囲で変動する。そのため、バッテリー電圧が１３Ｖを下回るとＬＥＤを光らせることができなくなる。更に、ＬＥＤチップと直列に接続されている抵抗器での電圧降下を考慮すると、ＬＥＤチップへの印加電圧の確保が困難となる。
【００６８】
本実施の形態に係るＬＥＤパッケージ１４は、各ＬＥＤチップを並列に配置し、ＬＥＤチップ毎に抵抗器が直列に接続されているため、１つのＬＥＤチップと１つの抵抗器をユニットとして、このユニット毎にバッテリー電圧を印加できる。１つのＬＥＤチップを発光させるための電圧は１３Ｖも必要ないため、バッテリー電圧が変動しても（低下しても）ＬＥＤを発光させることができる。また、抵抗器１６の抵抗値を調整することで、ＬＥＤチップに印加される電圧を最適化することができる。
【００６９】
このように、本実施の形態に係る発光モジュール１１０によれば、バッテリー電圧の変動に対して、ＬＥＤチップへの印加電圧を必要十分に確保できる。
【００７０】
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。
【００７１】
例えば、上述の各車両用灯具では、光学系としてリフレクタと投影レンズを組み合わせたものを採用しているが、パラボラ反射鏡を用いたパラボラ光学系を採用してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０  発光モジュール、  １２  ＬＥＤ、  １４  ＬＥＤパッケージ、  １６  抵抗器、  １８  熱伝導性絶縁基板、  ２０  配線パターン、  ２２  ツェナーダイオード、  ２４  発光モジュール、  ２５  ＬＥＤパッケージ、  ２６  給電端子、  ２８  抵抗器、  ３０  車両用灯具、  ３２  灯具ボディ、  ３２ａ  開口部、  ３４  アウターレンズ、  ３５  ＬＥＤパッケージ、  ３５ａ  ＬＥＤ、  ３５ｂ  熱伝導性絶縁基板、  ３６  灯具ユニット、  ３８  リフレクタ、  ４０  シェード、  ４２  投影レンズ、  ４４  抵抗器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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