WO2014017005A1 - 発光モジュール - Google Patents

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WO2014017005A1
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light emitting
emitting element
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block group
power consumption
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益巳 阿部
恭典 和田
俊文 緒方
健二 杉浦
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Panasonic Corp
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Panasonic Corp
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    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
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    • F21S8/02—Lighting devices intended for fixed installation of recess-mounted type, e.g. downlighters
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    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
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    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
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    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting module in which light emitting elements such as LEDs are two-dimensionally mounted on a substrate.
  • a light emitting module using an LED has advantages such as long life, small size, good luminous efficiency, and a bright emission color, and is widely used for backlights of lighting devices and display devices.
  • a light emitting module used in a large-capacity lighting device such as a downlight
  • a light emitting module is also obtained by mounting a large number of LED chips on a single substrate in a two-dimensional form and covering the same with a sealing material to seal the light emitting module. Has been developed.
  • the light emitting device disclosed in Patent Document 1 has the same number of LED chips connected in parallel in each element row, and the entire circuit. The balance of composition is improved.
  • the LED chips are usually mounted at a high density in a mounting region on the substrate in order to emit light with high luminance.
  • the present invention provides a light-emitting module in which a plurality of light-emitting element blocks each having a plurality of light-emitting elements connected in series are arranged side by side on the substrate, and the light-emitting element blocks are connected in parallel. It aims at reducing the temperature rise of a part.
  • a light-emitting module includes a light-emitting element block in which a plurality of light-emitting element blocks each having a plurality of light-emitting elements connected in series are arranged on a substrate and semiconductor elements are two-dimensionally arranged.
  • the plurality of light-emitting element blocks arranged on the substrate include a light-emitting element block belonging to the first block group located in the central portion and a first block group Light emitting element blocks belonging to the second block group located on both sides of the light emitting element block, and the second block group includes light emitting element blocks whose power consumption is higher than the power consumption of the light emitting element blocks belonging to the first block group. I made it.
  • the power consumption of the light emitting element blocks belonging to the first block group located in the central part is smaller than the power consumption of the light emitting element blocks belonging to the second block group located on both sides thereof.
  • the temperature distribution is made uniform on both sides, and the temperature rise at the center is reduced.
  • FIG. 3 is a perspective view of a lamp unit 6 in the lighting device 1. 3 is an exploded perspective view of the lamp unit 6.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating an example of a light emitting module 10.
  • FIG. 3 is a plan view showing light emitting element blocks 21 to 32 of the light emitting module 10.
  • FIG. (A) is a graph showing current VI-voltage VF characteristics of the red light emitting element 12R and the blue light emitting element 12B, and (b) is a current VI-voltage of the large light emitting element 12 and the small light emitting element 12. It is a figure which shows VF characteristic.
  • (A) is a graph which shows the power consumption for every light emitting element row
  • (b) is a graph which shows the temperature distribution of each light emitting element row
  • (A) is a figure which shows the light emitting module 110 concerning Embodiment 2
  • (b) is a figure which shows the light emitting module 120 concerning Embodiment 3
  • (c) is a figure which shows the light emitting module 130 concerning Embodiment 4.
  • (A)-(d) is a table
  • the present inventor has a plurality of light emitting element blocks formed by connecting a plurality of light emitting elements in series on a substrate, the light emitting elements are two-dimensionally mounted, and the light emitting element blocks are connected in parallel.
  • a method for reducing the temperature rise was examined.
  • the temperature distribution is made uniform between the central part and both sides thereof. Focused on reducing temperature rise.
  • each light-emitting element block a combination of light-emitting elements having different current-voltage characteristics, a form in which a plurality of light-emitting elements connected in series are connected in parallel, and a series connection
  • the present inventors have found a form in which the number of light emitting elements to be changed is changed, and have reached the present invention.
  • a plurality of light-emitting element blocks in which a plurality of light-emitting elements are connected in series are arranged on a substrate, the light-emitting elements are arranged two-dimensionally, and the light-emitting element blocks are parallel to each other.
  • the light emitting module connected to the plurality of light emitting element blocks arranged on the substrate the light emitting element blocks belonging to the first block group located at the center and the second light emitting element blocks located on both sides of the first block group are included.
  • the second block group includes light emitting element blocks whose power consumption is higher than the power consumption of the light emitting element blocks belonging to the first block group.
  • Central part refers to the central part of the mounting area in which the light emitting elements are two-dimensionally arranged. That is, in the mounting area, three or more light emitting element blocks are arranged, and the light emitting element block excluding the light emitting element blocks at both ends is present in the mounting area.
  • first block group and the “second block group” are divided, for example, as follows.
  • one block at the center is the first block group, and the remaining two blocks are the second block group.
  • the central two blocks are the first block group, and the remaining two blocks are the second block group.
  • one of the two blocks in the center can be used as the first block group, and the remaining three blocks can be used as the second block group.
  • one block in the center and one of the blocks on both sides thereof can be used as the first block group, and the remaining three blocks can be used as the second block group.
  • the power consumption of the light emitting element blocks belonging to the first block group located in the central portion is set to be relatively small, the temperature distribution is made uniform between the central portion and both sides thereof, and the temperature The rise is reduced.
  • each light emitting element block belonging to the first block group is within the range of 85% to 97% with respect to the average power consumption per light emitting element block in the entire light emitting module, the temperature rises. The effect of reducing is well obtained, and uneven brightness is less likely to occur.
  • the power consumption of the light emitting element blocks belonging to the first block group is preferably 95% or less with respect to the average power consumption per light emitting element block.
  • the light emitting device mounted on the substrate includes a first semiconductor light emitting device and a second semiconductor light emitting device having current-voltage characteristics in which an equivalent operating current flows at a lower operating voltage than the first semiconductor light emitting device. It is included.
  • the light emitting element block belonging to the second block group includes more second semiconductor light emitting elements than the light emitting element block belonging to the first block group.
  • each light emitting element block When the light emitting element blocks are connected in parallel, the voltage applied to both ends of each light emitting element block becomes equal.
  • the number of light emitting elements in series in the light emitting element block is basically the same.
  • the operating current is higher than that in the first block group.
  • the more the second semiconductor light emitting elements in the second block group are included the greater the operating current in the second block group.
  • the power consumption of the first block group having a smaller operating current than that of the second block group is relatively small.
  • the first semiconductor light emitting element one having an emission wavelength shorter than the emission wavelength of the second semiconductor light emitting element may be selected.
  • an element that emits blue light can be used as the first semiconductor light emitting element, and an element that emits red light can be used as the second semiconductor light emitting element.
  • the second semiconductor light emitting element a light emitting element having a larger element size than the first semiconductor light emitting element may be used.
  • the light emitting elements are added in parallel to some of the plurality of light emitting elements connected in series.
  • the number of light emitting elements in the light emitting element block is basically the same. In that case, if a portion to which the semiconductor light emitting elements are connected in parallel is provided, the operating voltage of the remaining semiconductor light emitting elements is increased. Therefore, in the light emitting element block in which the light emitting elements are additionally connected in parallel in the second block group, the flowing current increases and the power consumption increases. In the light emitting element block of the first block group, power consumption is relatively small.
  • the number of light emitting elements connected in series is set smaller than that of the light emitting element blocks belonging to the first block group.
  • the operating voltage of each light emitting element becomes high. Therefore, in the light emitting element block in which the number of light emitting elements in the second block group is small, the operating current increases and the power consumption increases. In the light emitting element block of the first block group, power consumption is relatively small.
  • power consumption per light emitting element block in the light emitting element block belonging to the first block group can also be reduced by connecting a resistor to the light emitting element block belonging to the first block group. However, when a resistor is connected, power loss occurs accordingly.
  • the temperature tends to be high, and thus it is obtained by applying the above embodiment. Great effect.
  • the above aspect is particularly preferred. It is effective to apply.
  • each light emitting element block can be electrically connected directly by wire bonding without using a conductive land.
  • Embodiment 1 The light emitting module, the lamp unit, and the illumination device according to Embodiment 1 will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a lighting device 1 in which a light emitting module 10 according to an embodiment is incorporated.
  • the lighting device 1 is a downlight that is mounted so as to be embedded in the ceiling 2, and includes a fixture 3, a circuit unit 4, a dimming unit 5, and a lamp unit 6.
  • the appliance 3 is made of metal and has a lamp housing portion 3a, a circuit housing portion 3b, and an outer casing portion 3c.
  • the lamp housing portion 3a has a bottomed cylindrical shape, and the lamp unit 6 is detachably attached therein.
  • the circuit housing part 3b extends on the bottom side of the lamp housing part 3a, and the circuit unit 4 is housed therein.
  • the outer collar part 3c is annular and extends outward from the opening of the lamp housing part 3a.
  • the appliance 3 has a lamp housing portion 3a and a circuit housing portion 3b embedded in an embedded hole 2a penetrating the ceiling 2, and an outer flange portion 3c that contacts the peripheral portion of the embedded hole 2a on the lower surface 2b of the ceiling 2. It is attached to the ceiling 2 in a contacted state.
  • the circuit unit 4 incorporates a circuit for lighting the lamp unit 6. Further, the power supply line 4 a electrically connected to the lamp unit 6 is provided. A connector 4b detachably connected to the connector 72 of the lead wire 71 of the lamp unit 6 is attached to the tip of the power supply line 4a.
  • the lamp unit 6 and the circuit unit 4 are separately unitized. However, a circuit corresponding to the circuit unit 4 may be built in the lamp unit.
  • FIG. 2 is a perspective view of the lamp unit 6, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the lamp unit 6.
  • the lamp unit 6 includes the light emitting module 10 as a light source, and includes a base 80, a holder 30, a decorative cover 40, a cover 50, a cover pressing member 60, a wiring member 70, and the like.
  • the base 80 has a disk shape made of aluminum die cast and has a mounting portion 81 in the center on the upper surface side.
  • the light emitting module 10 is mounted on the mounting portion 81.
  • screw holes 82 for screwing the assembly screws 35 for fixing the holder 30 are provided on both sides of the mounting portion 81.
  • An insertion hole 83, a boss hole 84, and a notch 85 are provided in the peripheral portion of the base 80.
  • the holder 30 has a bottomed cylindrical shape, and includes a disc-shaped presser plate portion 31 and a cylindrical peripheral wall portion 32 extending from the periphery of the presser plate portion 31 to the base 80 side.
  • the light emitting module 10 is pressed against the mounting portion 81 by the pressing plate portion 31 and fixed to the base 80.
  • a window hole 33 through which light from the light emitting module 10 passes is formed in the center of the pressing plate portion 31. Further, an opening 34 is formed in communication with the window hole 33 to prevent the lead wire 71 connected to the light emitting module 10 from interfering with the holder 30. Furthermore, an insertion hole 36 through which the assembly screw 35 is inserted is provided in a circumferential portion of the holding plate portion 31 of the holder 30 at a position corresponding to the screw hole 82 of the base 80.
  • the light emitting module 10 is sandwiched between the base 80 and the holder 30 in a state where the sealing member 13 of the light emitting module 10 is exposed from the window hole 33 of the holder 30.
  • the assembly screw 35 is inserted into the screw insertion hole 36 from above the holding plate portion 31 of the holder 30 and screwed into the screw hole 82 of the base 80, so that the holder 30 is attached to the base 80.
  • the decorative cover 40 is an annular shape made of a non-translucent material such as a white opaque resin, and is disposed between the holder 30 and the cover 50, and the lead wire 71 and the assembly screw exposed from the opening 34 are provided. Covering 35 mag. A window hole 41 is also formed in the center of the decorative cover 40.
  • the cover 50 is formed of a translucent material such as silicone resin, acrylic resin, glass, and the light emitted from the sealing member 13 passes through the cover 50 and is taken out of the lamp unit 6.
  • the cover 50 has a dome shape, and includes a main body 51 having a lens function and an outer flange 52 extending outward from the peripheral edge of the main body 51, and the outer flange 52 is a base 80. It is fixed to.
  • the cover pressing member 60 is made of a non-translucent material such as a metal such as aluminum or a white opaque resin, and has a circular plate shape so as not to block light emitted from the main body 51 of the cover 50. .
  • the outer flange portion 52 of the cover 50 is sandwiched and fixed between the cover pressing member 60 and the base 80.
  • a columnar boss portion 61 that protrudes toward the base 80 is provided on the lower surface side of the cover pressing member 60, and a semicircular cutout portion is formed on the outer flange portion 52 of the cover 50 at a position corresponding to the boss portion 61. 53 is formed. Further, a boss hole 84 through which the boss portion 61 is inserted is formed at a peripheral portion of the base 80 at a position corresponding to the boss portion 61.
  • the boss portion 61 of the cover pressing member 60 is inserted into the boss hole 84 of the base 80, and the tip of the boss portion 61 is irradiated with laser light from below the base 80. Then, the tip portion is plastically deformed into a shape that does not come out of the boss hole 84. Thereby, the cover pressing member 60 is fixed to the base 80.
  • Semicircular cutouts 54 and 62 are formed at positions corresponding to the insertion hole 83 of the base 80 on the outer peripheral portion 52 of the cover 50 and the cover pressing member 60, and are attached to be inserted into the insertion hole 83. Screws (not shown) are prevented from hitting the cover pressing member 60 and the cover 50.
  • the wiring member 70 has a set of lead wires 71 electrically connected to the light emitting module 10.
  • the lead wire 71 is led out of the lamp unit 6 through the notch 85 of the base 80, and a connector 72 is attached to the end thereof.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating an example of the light emitting module 10.
  • the vertical direction of the paper surface is the vertical direction
  • the horizontal direction of the paper surface is the horizontal direction.
  • the light emitting module 10 includes a substrate 11, a plurality of light emitting elements 12 arranged on the substrate 11, a sealing member 13 covering the light emitting elements 12 for each row, terminal portions 14 and 15, wiring 16, 17 and the like.
  • a plurality of light emitting elements 12 are two-dimensionally mounted on the mounting region 20 on the upper surface of the substrate 11. That is, in the mounting region 20, a plurality of light emitting elements 12 are arranged in a row in the horizontal direction to form a light emitting element row, and the plurality of light emitting element rows are arranged in parallel in the vertical direction.
  • the mounting area is a light emitting area.
  • the light emitting element rows from the first row to the 16th row are arranged in 16 rows at equal intervals in the vertical direction.
  • column away from the center part up and down has few light emitting element 12 which comprises each light emitting element row
  • the mounting area 20 is an area surrounded by a broken-line circle and has a circular shape.
  • a total of 216 light emitting elements 12 are arranged.
  • the diameter of the mounting area 20 is in the range of 20 mm to 50 mm.
  • the substrate 11 has an insulating layer made of an insulating material such as ceramic or heat conductive resin.
  • the whole substrate 11 may be an insulating layer, or may have a multilayer structure of an insulating layer and a metal layer made of an aluminum plate.
  • the shape of the substrate 11 is not particularly limited, but here is a square plate.
  • the light emitting element 12 is, for example, a GaN-based LED chip that emits blue light having a main wavelength of about 430 nm to 470 nm.
  • the light emitting element 12 is mounted on the upper surface of the substrate 11 using COB (Chip on Board) technology.
  • the size of the light emitting element 12 is, for example, 390 ⁇ m ⁇ 520 ⁇ m, 346 ⁇ m square, and the like.
  • the light emitting element 12 is an LED and the light emitting module 10 is an LED module.
  • the light emitting element 12 may be an LD (laser diode) or an EL element (electric luminescence element). good.
  • Sealing member 13 For each light emitting element row, a line-shaped sealing member 13 extending in the lateral direction is provided so as to cover the plurality of light emitting elements 12.
  • the sealing member 13 is formed of a translucent material mixed with a wavelength conversion material, and converts part of the light emitted from the light emitting element 12 into light of another wavelength.
  • Each light emitting element 12 is sealed by a sealing member 13.
  • Fluorescent particles can be used as the wavelength conversion material.
  • a silicone resin for example, a fluorine resin, a silicone-epoxy hybrid resin, a urea resin, or the like can be used.
  • Part of the blue light having a dominant wavelength of about 430 nm to 470 nm emitted from the light emitting element 12 is converted into light having a dominant wavelength of, for example, about 540 nm to 640 nm by the wavelength conversion material in the sealing member 13.
  • white light is emitted by the color mixture of the converted wavelength band light and the unconverted blue light.
  • the emission color of the phosphor used for the sealing member 13 may be changed to green or yellow for each light emitting element array.
  • the color temperature of the entire white light can be adjusted in a range of about 2700 to 6500 ° C., for example.
  • each light emitting element 12 can be improved by sealing with the line-shaped sealing member 13 for every light emitting element row
  • Terminal, wiring, land The terminal portions 14 and 15 and the wirings 16 and 17 are conductor patterns formed on the insulating layer of the substrate 11.
  • the terminal portions 14 and 15 are for supplying power to the light emitting element 12 and are formed on the peripheral edge of the upper surface of the substrate 11 as shown in FIG.
  • the terminal portions 14 and 15 are electrically connected to the lead wire 71 shown in FIGS.
  • bonding lands 19 are arranged at positions adjacent to the respective light emitting elements 12 on the substrate 11, and the respective light emitting elements 12 and the lands 19 are electrically connected by wire bonding.
  • the light emitting elements 12 adjacent in the horizontal direction are directly connected by the lands 19.
  • wirings 18a to 18d are arranged across adjacent light emitting element rows.
  • FIG. 5 is a diagram showing the light emitting element blocks 21 to 32.
  • the plurality of light emitting elements 12 mounted in the mounting area 20 are divided into 12 light emitting element blocks 21 to 32 by such wirings 18a to 18d and lands 19.
  • each of the light emitting element blocks 21 to 32 is indicated by a thick line frame.
  • 18 light emitting elements 12 are connected in series.
  • the wiring 16 electrically connects one end portion of each light emitting element block 21 to 32 and the terminal portion 14.
  • the wiring 17 electrically connects the other end portion of each light emitting element block 21 to 32 and the terminal portion 15.
  • the light emitting element blocks 21 to 32 are connected to each other in parallel by wirings 16 and 17, and the entire light emitting elements 12 are connected in 18 lines and 12 lines in parallel.
  • the light emitting elements 12 are electrically connected by wires through the lands 19, but the light emitting elements 12 can also be directly electrically connected by wires without using the lands 19. is there. In that case, the light emitting element 12 can be mounted on the substrate without being restricted by the position of the land 19. Further, no light absorption loss due to the land 19 occurs.
  • Circuit unit 4 The circuit unit 4 is configured by a circuit including an AC / DC converter, and is electrically connected to an external commercial AC power supply (not shown), and power input from the commercial AC power supply is suitable for the element array of the light emitting elements 12. Converted to DC voltage and supplied. Thereby, all the light emitting elements 12 are controlled to be turned on collectively.
  • the six light emitting element blocks 21 to 32 each including a plurality of (18) light emitting elements 12 connected in series are arranged side by side.
  • the wirings 16 and 17 are connected in parallel.
  • all of the light emitting elements 12 included in the light emitting element blocks 26 and 27 located in the center are blue light emitting elements 12B.
  • the light emitting element blocks 21 to 25 located above the light emitting element blocks 26 and 27 and the light emitting element blocks 28 to 32 located below include not only the blue light emitting element 12B but also the red light emitting element 12R.
  • the light emitting element blocks 26 and 27 belong to the first block group, and the other light emitting element blocks 21 to 25 and 28 to 32 belong to the second block group.
  • the operating voltage of a light emitting element becomes higher as the emission wavelength becomes shorter. This is because the emission wavelength depends on the energy level of the light emitting layer constituting the light emitting element. For example, in the case of a blue light emitting element, the operating voltage is about 3V, and in the case of a red light emitting element, it is about 2V. That is, the red light emitting element 12R has a VF-IF characteristic in which an equivalent operating current flows even at a lower operating voltage as compared with the blue light emitting element 12B.
  • the voltages applied to both ends of the light emitting element blocks 21 to 32 connected in parallel are equal.
  • the number of light emitting elements in the light emitting element blocks 21 to 32 is the same.
  • the operating currents of the light emitting element blocks 21 to 25 and 28 to 32 which are the second block group including the red light emitting element 12R whose operating voltage is lower than that of the blue light emitting element 12B are the light emitting element blocks which are the first block group. 26 and 27. That is, the more red light emitting elements 12R are included in the second block group, the greater the operating current of the second block group. This is because the operating current generally increases as the operating voltage of the light emitting element increases, or the operating voltage increases as the operating current increases.
  • the power consumption of the first block group having a smaller operating current than that of the second block group is relatively small. Since the voltages applied to the first block group and the second block group are the same, the light emitting element block which is the first block group having a smaller operating current than the light emitting element blocks 21 to 25 and 28 to 32 which are the second block group The power consumption of 26 and 27 is relatively small.
  • the light emitting element blocks 21 to 25, 27 and 27 are arranged so that the power consumption of the light emitting element blocks 26 and 27 is in the range of 85 to 97% of the average power consumption per light emitting element block.
  • the number of red light emitting elements 12R mixed in 28 to 32 is set.
  • the red light emitting elements 12R it is preferable to mount the red light emitting elements 12R at dispersed positions.
  • the color rendering property is improved as compared with the case where only the blue light emitting element 12B is configured.
  • Example comparative test
  • Example is shown in FIG. Of the 216 light emitting elements 12, twelve red light emitting elements 12R are mounted, and the other light emitting elements 12 are all blue light emitting elements 12B.
  • the element size (chip size) of each light emitting element 12 is constant.
  • a light emitting module using the blue light emitting element 12B for all 216 light emitting elements was used.
  • the embodiment is the same as the embodiment shown in FIG. 5 except that all are blue light emitting elements.
  • the plurality of red light emitting elements 12 ⁇ / b> R are mounted in a point-symmetric manner (180 ° rotational symmetry) with respect to the center of the mounting area 20.
  • the blue light emitting element 12B In the light emitting element blocks 26 and 27 located in the center, only the blue light emitting element 12B is mounted in series.
  • the red light emitting elements 12R are also mixed. Specifically, in the light emitting element blocks 22, 25, 28 and 31, one red light emitting element 12R is mixed in one block, and in the light emitting element blocks 23, 24, 29 and 30, one block is included. In addition, two red light emitting elements 12R are mixed.
  • FIG. 6A shows current VI-voltage VF characteristics of the red light emitting element 12R and the blue light emitting element 12B.
  • the red light emitting element 12R has a VF-IF characteristic in which an equivalent operating current flows at a lower operating voltage than the blue light emitting element 12B.
  • all the light emitting elements 12 are replaced with blue light emitting elements 12B.
  • the power consumption in each light emitting element block is the same, and the temperature tends to rise in the central part where heat radiation is difficult.
  • the voltage applied to each light emitting element block is 62V, and the average current flowing through each block is 50 mA.
  • the voltage applied to each light emitting element 12B is 3.45V.
  • the voltage applied to the red light emitting element 12R is 2.35V, and the voltage applied to each blue light emitting element 12B is 3.51V.
  • the voltage applied to each red light emitting element 12R is 2.40V, and the voltage applied to each blue light emitting element 12B is 3.57V.
  • each light-emitting element block The current flowing through each light-emitting element block, the power consumption, and the power consumption ratio are as shown in FIG.
  • the power consumption ratio is a ratio of power consumption in each block based on the average value of power consumption per one block. For example, since the average value of power consumption is 3.1 W and the power consumption of the light emitting element block 21 is 2.7 W, the ratio when normalized is 87%.
  • FIG. 7A is a graph showing power consumption for each light emitting element array (first to 16th examples).
  • FIG. 7B is a graph showing the temperature distribution of each light emitting element array (first to 16th examples), and shows the temperature at the center in the horizontal direction of each light emitting element array.
  • both the example and the comparative example tend to have a high temperature near the center, but in the comparative example, the temperature in the center is particularly high.
  • the temperature rise in the central part is reduced. That is, in the comparative example, the temperature difference is large between the central portion and both sides of the mounting region, but in the embodiment, the temperature distribution is flattened.
  • Warping of the substrate 11 is suppressed by flattening the temperature distribution.
  • the substrate may cause damage or close contact with the instrument, resulting in a decrease in heat dissipation to the instrument.
  • the temperature distribution in the example is flattened because, in the comparative example, the power consumption of each light emitting element block is equal, whereas in the example, the consumption of the first block group in the central portion is performed. It is considered that the power is smaller than the power consumption of the second block group.
  • the substrate 11 since the substrate 11 includes a layer made of a ceramic material, the heat generated by the light emitting element 12 is not easily dispersed in the direction along the surface of the substrate 11. Generally, in such a case, heat is likely to be stored and the temperature is likely to be high, but in the light emitting module 10, an increase in temperature can be suppressed.
  • the substrate 11 includes a layer made of a ceramic material like the light emitting module 10.
  • the mounting density of the light emitting elements in the light emitting module is generally low (when the average area occupied by one light emitting element is smaller than 3.3 mm 2 / element). Is less likely to increase in temperature. On the other hand, it was also found that when the mounting density is high (when the average area occupied by one light emitting element is 3.3 mm 2 / element or less), the temperature rises easily.
  • the temperature reduction effect obtained by the light emitting module 10 is large.
  • the total number of light emitting elements 12 mounted in the mounting area 20 is also in the range of 40 to 520, the number of light emitting element arrays mounted in the mounting area 20 is 3 to 25, and the total input power is 10 W. If it is ⁇ 100 W, an excellent temperature reduction effect can be obtained.
  • the number of the light emitting elements 12 arranged in each light emitting element row is smaller in the light emitting element row located at the end than the light emitting element row located in the center.
  • the mounting area 20 was circular.
  • the shape of the mounting region 20 is not particularly limited. For example, as shown below, when the mounting area 20 has a quadrangular shape, the same effect can be obtained.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the light emitting module 100 in which the shape of the mounting region is a square shape.
  • the light emitting module 100 has the same configuration as that of the light emitting module 10, but the mounting area 20 has a quadrangular shape.
  • the same components as those of the light emitting module 10 are denoted by the same reference numerals.
  • each light emitting element row corresponds to a light emitting element block, and each light emitting element block includes a plurality of (for example, 36) light emitting elements 12 connected in series.
  • the eight light emitting element blocks 21 to 28 are connected in parallel to form a connection form of 36-by-8.
  • the central light emitting element blocks 24 and 25 (belonging to the first block group), all blue light emitting elements 12G are used.
  • the light emitting element blocks 21 to 23 and 26 to 28 (belonging to the second block group) located on both sides of the first block group are connected in series by mixing the blue light emitting element 12B and the red light emitting element 12R.
  • the point that the power consumption per block of the first block group is set within the range of 85% to 97% with respect to the average power consumption is the same as described in the light emitting module 10.
  • the power consumption of the light emitting element blocks 24 and 25 (first block group) in the center is reduced to the light emitting element blocks 21 to 23 and 26 to 28 (second block). Therefore, the temperature rise at the center of the mounting area can be reduced.
  • the light emitting element block belonging to the first block group is configured by only the blue light emitting element 12B. However, even if the light emitting element block belonging to the first block group is mixed with the red light emitting element 12R. Good. In that case, the light emitting element blocks belonging to the second block group are mixed with more red light emitting elements 12R than the light emitting element blocks belonging to the first block group, thereby increasing the power consumption.
  • the combination of light emission colors of the light emitting elements is not limited to blue and red. By using a combination of light emitting elements having different emission wavelengths and increasing the number of light emitting elements having a long emission wavelength in the light emitting element blocks belonging to the second block group, temperature rise can be similarly suppressed. Alternatively, a light emitting element that emits ultraviolet rays or infrared rays may be used. The light emission colors are not limited to two types, and light emitting elements of three or more colors can be used in combination.
  • a light emitting element having a small size and a light emitting element having a small size are used. And in the 2nd block group in the both sides of a center part, compared with the light emitting element block of the 1st block group of a center part, the light emitting element block in which many large sized light emitting elements are mixed exists.
  • the power consumption per block is smaller in the first block group in the center than in the second block group.
  • the power consumption per light emitting element block in the first block group is within the range of 85% to 97% with respect to the average power consumption per light emitting element block in the whole.
  • the temperature rise of the light emitting module 110 is reduced for the same reason as described in the first embodiment.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating an example of the light emitting module 110 and illustrates a mounting region in the light emitting module 110.
  • the light emitting module 110 as in the light emitting module 100 shown in FIG. 8, eight light emitting element blocks 21 to 28 are connected in parallel. However, the number of light emitting elements 12 in each light emitting element block is 15 in series, and the connection form is 15 in series.
  • the four light emitting elements indicated as “large size” in FIG. 9A are large size light emitting elements, and the other light emitting elements 12 are small size light emitting elements.
  • the light emitting elements 12 In the central light emitting element blocks 24 and 25 (belonging to the first block group), all of the small size light emitting elements 12 are used. On the other hand, among the light emitting element blocks 21 to 23 and 26 to 28 (belonging to the second block group) located on both sides of the light emitting element blocks 21, 23, 26, and 28, the light emitting elements 12 of small size and large size are used. Are used in combination.
  • the size of the small light emitting element 12 is 346 ⁇ m square, and the size of the large light emitting element 12 is 390 ⁇ m ⁇ 520 ⁇ m.
  • FIG. 6B shows current VI-voltage VF characteristics of the large size light emitting element 12 and the small size light emitting element 12.
  • the large-sized light emitting element 12 has a VF-IF characteristic in which the same operating current flows even at a low operating voltage, as compared with the small-sized light emitting element 12.
  • each light emitting element block 21 to 28 Since the light emitting element blocks 21 to 28 are connected in parallel, the voltage applied to each light emitting element block is equal. The number of light emitting elements in each light emitting element block is the same in series.
  • the operating current increases in a block including many large light emitting elements whose operating voltage is lower than that of a small light emitting element. That is, the more the large size light emitting elements are included, the greater the operating current of the block. This is because the operating current generally increases as the operating voltage of the light emitting element increases, or the operating voltage increases as the operating current increases. The power consumption of the light emitting element block including a large size light emitting element is also increased.
  • the power consumption of the light emitting element blocks 24 and 26 (belonging to the first block group) composed of light emitting elements of only small size is the light emitting element blocks 21 to 23 and 26 to 28 (second block) including the large size light emitting elements. Relative to the group).
  • the light emitting module 110 is driven at a voltage of 52.1 V, for example.
  • the voltage applied to each light emitting element 12 is 3.49V.
  • the voltage applied to the large light emitting element 12 is 2.88V, and the voltage applied to the small light emitting element 12 is 3.53V.
  • the current flowing through each light emitting element block, the power consumption, and the power consumption ratio are as shown in FIG.
  • the average current flowing through each block is 50 mA.
  • the ratio (power consumption ratio) of the power consumption of the light emitting element blocks 24 and 25 located in the central part based on the average value of the power consumption per block as a whole is 94%.
  • the temperature rise of the light emitting module 110 is reduced in the same manner as the light emitting module 100 described in the first embodiment.
  • the light emitting element block belonging to the first block group is configured by only the small light emitting element 12, but the large light emitting element 12 is also mixed in the light emitting element block belonging to the first block group. May be.
  • the light emitting element blocks belonging to the second block group include a larger number of light emitting elements 12 having a larger size than the light emitting element blocks belonging to the first block group, thereby increasing the power consumption.
  • the power consumption per block is smaller in the first block group in the center than in the second block group on both sides.
  • the power consumption per block in the first block group is defined within the range of 85% to 97% with respect to the average power consumption per block, as in the first and second embodiments. It is the same.
  • FIG. 9B shows a mounting area of the light emitting module 120 according to the example.
  • the light emitting module 120 is provided with light emitting element arrays (light emitting element blocks 21 to 28) having substantially the same length in the mounting area.
  • Each of the light emitting element blocks 21 to 28 has a plurality (15) of light emitting elements 12 connected in series, and the eight light emitting element blocks 21 to 28 are connected in parallel to form a connection form of 15 in series. It has become.
  • 15 light emitting elements 12 are connected in series, but with respect to some of the light emitting elements 12a.
  • the light emitting elements 12b are connected in parallel.
  • the light emitting elements 12b are connected in parallel to the four light emitting elements 12a.
  • the light emitting element 12b is connected in parallel to the four light emitting elements 12a. Therefore, in the light emitting element blocks 22 and 27, the total number of light emitting elements in one block is 19.
  • the light emitting element 12b is connected in parallel to the three light emitting elements 12a among the 15 light emitting elements 12. Therefore, in the light emitting element blocks 23 and 26, the total number of light emitting elements in one block is 18.
  • the voltages applied across the light emitting element blocks 21 to 28 connected in parallel are equal.
  • the number of series of each light emitting element block is the same 15. Since the current branches off at the place where the two light emitting elements are connected in parallel, the operating current per light emitting element is reduced compared to the place where only one element is connected in series and is connected in parallel. The operating voltage of the light emitting element is also lowered. Since the voltages applied to both ends of each light-emitting element block are equal, a light-emitting element block having more parts connected in parallel has more current flowing. That is, the light emitting element blocks 21, 24, 25, and 28 that do not include the parallel connection consume relatively less power than the light emitting element blocks 22, 23, 26, and 27 that include the parallel connection.
  • the light emitting module 120 of the embodiment is driven by applying a voltage of 52.1V.
  • the voltage applied to each light emitting element 12 is 3.48V.
  • the light emitting element blocks 23 and 26 three light emitting elements 12a and 12b are connected in parallel.
  • the voltage applied to the parallel connected parts is 3.26V
  • the light emitting element 12 is applied to the single part.
  • the voltage is 3.53V.
  • four light emitting elements 12a and 12b are connected in parallel.
  • the voltage applied when the light emitting elements 12 and 12b are connected in parallel is 3.27V
  • the current, power consumption, and power consumption ratio flowing through the block in each light emitting element are the values shown in FIG.
  • the average current flowing through each block is 50 mA.
  • the light emitting element blocks 24 and 25 (first block group) at the center are the light emitting element blocks 22, 23, 26, and 27 (second block group). Compared to the above, less current flows per light emitting element block and power consumption is small. Accordingly, the temperature rise of the light emitting module 120 at the center is suppressed.
  • the light emitting element block belonging to the first block group is configured by only the light emitting element 12 connected in series.
  • the light emitting element 12b is also arranged in parallel with the light emitting element 12a in the light emitting element block belonging to the first block group.
  • a connected location may be provided.
  • the light emitting element block belonging to the second block group is mixed with more portions where the light emitting element 12b is connected in parallel to the light emitting element 12a than the light emitting element block belonging to the first block group, and the power consumption is reduced. Enlarge.
  • the number of light emitting elements at the parallel connection location is not limited to two.
  • the number of light emitting elements in the light emitting element block including the parallel connection portion may not be larger than the number of light emitting elements in the light emitting element block not including the parallel connection portion, and may be equal or less.
  • the second block group includes light emitting element blocks having a larger number of series connections than the number of series connection of light emitting element blocks belonging to the first block group.
  • the power consumption per block of the first block group is smaller than the power consumption per block of the second block group, as in the first to third embodiments.
  • the temperature rise in the central portion can be suppressed.
  • the power consumption per block in the first block group is set within the range of 85% to 97% with respect to the average power consumption per block. This is the same as in Embodiments 1 to 3.
  • FIG. 9C shows a mounting area of the light emitting module 130 according to the example.
  • the light emitting module 130 is provided with light emitting element arrays (light emitting element blocks 21 to 28) having substantially the same length in the mounting area.
  • 36 light emitting elements 12 are connected in series to the light emitting element blocks 24 and 25 (first block group) in the center.
  • 36 light emitting elements 12 are also connected in series in the light emitting element blocks 21 and 28.
  • the second block group in the light emitting element blocks 22, 23, 26, and 27, as shown in FIG. The elements 12 are connected in series.
  • the voltages applied across the light emitting element blocks 21 to 28 connected in parallel are equal.
  • the operating voltage of each light emitting element 12 is increased.
  • the power consumption of the light emitting element blocks 22, 24, 25, 27 composed of 36 light emitting elements is relatively smaller than that of the light emitting element blocks 21, 23, 26, 28 composed of 35 light emitting elements.
  • the light emitting module 130 is driven at a voltage of 124.5V.
  • the current flowing through each light emitting element block, the power consumption, and the power consumption ratio are the values shown in FIG.
  • the average current flowing through the light emitting element block is 50 mA.
  • the light emitting element blocks 24 and 25 (first block group) at the center are from the light emitting element blocks 21 to 23 and 26 to 28 of the second block group.
  • the current flowing per light emitting element block is small and the power consumption is small. Therefore, the light emitting module 130 can suppress the temperature rise at the center.
  • Embodiments 1 to 4 [Modifications of Embodiments 1 to 4] 1.
  • the number of light emitting element blocks included in the first block group is two, and both of them have the same power consumption.
  • the power consumption of the light emitting element blocks included in the first block group is as follows. They are not the same and may be different.
  • the number of light emitting element blocks belonging to the first block group may be one, or may be three or more.
  • only the light emitting element block 26 or only the light emitting element block 27 is set as the first block group, and the remaining light emitting element blocks are set as the second block group. It is good.
  • the light emitting element blocks 25 to 27 or the light emitting element blocks 24 to 26 may be the first block group and the remaining light emitting element blocks may be the second block group. Further, the four blocks of the light emitting element blocks 25 to 28 may be the first block group, and the remaining light emitting element blocks may be the second block group.
  • the eight light emitting element blocks 21 to 28 shown in FIG. 8 are provided, only the light emitting element block 24 or only the light emitting element block 25 may be the first block group and the remaining light emitting element blocks may be the second block group. . Further, the light emitting element blocks 23 to 25 or 24 to 26 are the first block group, and the remaining light emitting element blocks are the second block group. The four blocks of the light emitting element blocks 23 to 25 may be the first block group, and the remaining light emitting element blocks may be the second block group.
  • the phosphor is mixed as a wavelength conversion material in the sealing material and the wavelength of light from the light emitting element is converted by the phosphor.
  • the phosphor is not necessarily required.
  • the first to fourth embodiments can be applied to a light emitting module in which LED chips of RGB three colors are mounted in combination.
  • the power consumption of the light emitting element block which belongs to the 2nd block group can be made larger than the power consumption of the light emitting element block which belongs to the 1st block group, and the temperature rise of a center part can be reduced.
  • Embodiments 1 to 4 the embodiment in which the light emitting element is directly mounted on the substrate has been described, but in addition to this, a so-called surface mount device (SMD) in which each light emitting element is primarily sealed is secondarily mounted on the substrate. It has also been confirmed that the same effect can be obtained when mounting.
  • SMD surface mount device
  • the light emitting module having a quadrangular mounting area is described as an example.
  • the mounting area shown in FIG. 4 in the first embodiment can also be applied to a circular light emitting module.
  • Embodiments 1 to 4 may be combined and implemented.

Landscapes

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Abstract

実装領域(２０)内に２次元状に複数の発光素子(１２)が実装され、発光素子ブロック(２１～３２)内で発光素子(１２)同士が直列接続されている。発光素子ブロック(２１～３２)同士は、配線(１６，１７)によって並列に接続されている。中央部に位置する発光素子ブロック(２６，２７)では、発光素子(１２)はすべて青色の発光素子である。一方、発光素子ブロック(２６，２７)の上側に位置する発光素子ブロック(２１～２５)及び下側に位置する発光素子ブロック(２８～３２)の中には、青色の発光素子(１２Ｂ)だけでなく赤色の発光素子(１２Ｒ)が混ざった発光素子ブロックが存在している。

Description

発光モジュール
　本発明は、ＬＥＤ等の発光素子が基板上に２次元状に実装された発光モジュールに関する。
　ＬＥＤを用いた発光モジュールは、長寿命であり小型で発光効率が良く、鮮やかな発光色を有するといった利点を持ち、照明装置や表示装置のバックライト等に広く利用されている。また、ダウンライトなど大容量の照明装置に用いる発光モジュールとして、一つの基板上に、多数のＬＥＤチップを２次元状に実装し、その上を封止材で覆って封止して発光モジュールも開発されている。
　このように多数のＬＥＤチップを２次元状に実装した発光モジュールにおいて、例えば特許文献１に開示された発光装置は、各素子列において並列接続されるＬＥＤチップの数を同数にして、全体の回路構成のバランスを良くしている。
　上記のように基板上に多数のＬＥＤチップを実装した発光モジュールにおいて、高輝度に発光させるため、通常、基板上の実装領域にＬＥＤチップが高密度に実装されている。
特開２０１２－９６２２号公報
　しかし、ＬＥＤチップを高密度で実装した発光モジュールにおいては、ＬＥＤチップで発光に伴って発生する熱が実装領域に蓄積されて、特に発光領域の中央部付近で高温になりやすい。
　ＬＥＤチップが高温になると、ＬＥＤ自身の劣化が生じたり、発光効率が低下したり、色調の変化が生じたりする。
　本発明は、上記課題を鑑み、基板上に、複数の発光素子が直列接続されている発光素子ブロックが、複数ブロック並べて配置され、発光素子ブロック同士が並列に接続されてなる発光モジュールにおいて、中央部の温度上昇を低減することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明の一態様にかかる発光モジュールは、基板上に、複数の発光素子が直列接続されている発光素子ブロックが複数ブロック並べられて半導体素子が２次元状に配置され、発光素子ブロック同士が並列に接続されてなる発光モジュールにおいて、基板上に配置された複数の発光素子ブロックには、中央部に位置する第１ブロック群に属する発光素子ブロックと、第１ブロック群の両側に位置する第２ブロック群に属する発光素子ブロックとがあり、第２ブロック群には、第１ブロック群に属する発光素子ブロックの消費電力よりも消費電力の大きい発光素子ブロックが含まれるようにした。
　上記態様によれば、中央部に位置する第１ブロック群に属する発光素子ブロックの消費電力が、その両側に位置する第２ブロック群に属する発光素子ブロックの消費電力より小さいので、中央部とその両側とで温度分布が均一化され、中央部の温度上昇が低減される。
実施の形態に係る発光モジュール１０を用いた照明装置１を示す断面図である。 照明装置１におけるランプユニット６の斜視図である。 ランプユニット６の分解斜視図である。 発光モジュール１０の一例を示す平面図である。 発光モジュール１０の発光素子ブロック２１～３２を示す平面図である。 （ａ）は、赤色の発光素子１２Ｒと青色の発光素子１２Ｂの電流ＶＩ－電圧ＶＦ特性を示す図、（ｂ）は、大サイズの発光素子１２と小サイズの発光素子１２の電流ＶＩ－電圧ＶＦ特性を示す図である。 （ａ）は、発光素子列ごとの消費電力を示すグラフ、（ｂ）は、各発光素子列の温度分布を示すグラフである。 実装領域の形状が四角状である発光モジュール１００を示す図である。 （ａ）は実施の形態２にかかる発光モジュール１１０を示す図、（ｂ）は実施の形態３にかかる発光モジュール１２０を示す図、（ｃ）は実施の形態４にかかる発光モジュール１３０を示す図である。 （ａ）～（ｄ）は実施の形態１～４にかかる発光モジュールを駆動するときの発光素子ブロックごとの電力などを示す表である。
　＜本発明に到る経緯＞
　本発明者は、基板上に、複数の発光素子が直列接続されてなる発光素子ブロックが、複数ブロック並べられて発光素子が２次元状に実装され、発光素子ブロック同士が並列に接続されてなる発光モジュールにおいて、温度上昇を低減する方法を検討した。
　ここで、中央部に存在する発光素子ブロックに対して、その両側に存在する発光素子ブロックの消費電力を相対的に大きくすることによって、中央部とその両側との間で温度分布を均一化して、温度上昇を低減できることに着眼した。
　そして、中央部とその両側の発光素子ブロックにおける消費電力を調整する具体的な形態を検討した。
　その結果、各発光素子ブロックにおいて、発光素子の電流－電圧特性が異なるものを組み合わせて用いる形態、直列接続する複数の発光素子の一部に、発光素子を並列接続して付加する形態、直列接続する発光素子の数を変える形態などを見出し、本発明に到った。
　＜発明の態様＞
　本発明の一態様にかかる発光モジュールは、基板上に、複数の発光素子が直列接続されている発光素子ブロックが複数ブロック並べられて発光素子が２次元状に配置され、発光素子ブロック同士が並列に接続されてなる発光モジュールにおいて、基板上に配置された複数の発光素子ブロックには、中央部に位置する第１ブロック群に属する発光素子ブロックと、第１ブロック群の両側に位置する第２ブロック群に属する発光素子ブロックとがあり、第２ブロック群には、第１ブロック群に属する発光素子ブロックの消費電力よりも消費電力の大きい発光素子ブロックが含まれるようにした。
　「中央部」は、発光素子が２次元状に配置されて形成される実装領域の中央部を指す。すなわち、実装領域には、発光素子ブロックが３ブロック以上並んでいて、その中で両端の発光素子ブロックを除く発光素子ブロックが存在する領域を指す。
　ここで「第１ブロック群」及び「第２ブロック群」は、例えば以下のように分けられる。
　基板上に発光素子ブロックが３ブロック存在するときは、中央部の１ブロックが第１ブロック群となり、残りの２ブロックが第２ブロック群となる。
　基板上に発光素子ブロックが４ブロック存在するときは、中央部の２ブロックが第１ブロック群となり、残りの２ブロックが第２ブロック群となる。
　あるいは、中央部の２ブロックのいずれかを第1ブロック群とし、残りの３ブロックを第２ブロック群とすることもできる。
　基板上に発光素子ブロックが５ブロック以上存在するときは、中央部近傍の１ブロック～３ブロックを第１ブロック群とし、残りを第２ブロック群とする。
　あるいは中央部の１ブロックとその両隣のいずれか一方のブロックを第1ブロック群とし、残りの３ブロックを第２ブロック群とすることもできる。
　すなわち、対称に配置されていなくてもよく、中央部付近に第１ブロックがあればよい。
　この態様によれば、中央部に位置する第１ブロック群に属する発光素子ブロックの消費電力が、相対的に小さく設定されているので、中央部とその両側とで温度分布が均一化され、温度上昇が低減される。
　上記態様において、第１ブロック群に属する各発光素子ブロックの消費電力は、発光モジュール全体における発光素子ブロックあたりの平均の消費電力に対して８５％以上９７％以下の範囲内とすれば、温度上昇低減する効果がよく得られ、且つ輝度むらも生じにくい。
　上記温度上昇の低減効果を得る上で、第１ブロック群に属する発光素子ブロックの消費電力は、発光素子ブロックあたりの平均消費電力に対して９５％以下とすることが好ましい。
　上記のように、第２ブロック群に属する発光素子ブロックと比べて、第１ブロック群に属する発光素子ブロックで、発光素子ブロックあたりの消費電力を小さくするための具体的な形態として、以下の形態を挙げることができる。
　１．基板上に実装されている発光素子には、第１半導体発光素子と、当該第１半導体発光素子と比べて、低い動作電圧で同等の動作電流が流れる電流－電圧特性を有する第２半導体発光素子が含まれている。第２ブロック群に属する発光素子ブロックにおいては、第１ブロック群に属する発光素子ブロックよりも、第２半導体発光素子が多く含まれるようにする。
　発光素子ブロックを並列接続すると各発光素子ブロックの両端に印加される電圧は等しくなる。発光素子ブロックにおける発光素子の直列数は基本的に同じとする。その場合、各発光素子ブロックへの印加電圧は等しいので、第１半導体発光素子よりも動作電圧が低くなる第２半導体発光素子が含まれる第２ブロック群では、動作電流が第１ブロック群よりも増加する。すなわち第２ブロック群の第２半導体発光素子が多く含まれるほど、第２ブロック群の動作電流が増える。一般に発光素子の動作電圧が高くなると動作電流が増える、あるいは動作電流が増えると動作電圧が高くなるからである。従って、第1ブロック群と第２ブロック群に印加される電圧は等しいので、第２ブロック群に比べて動作電流の少ない第１ブロック群の消費電力が相対的に小さくなる。
　ここで、第１半導体発光素子として、発光波長が、第２半導体発光素子の発光波長よりも短波長であるものを選択してもよい。例えば、第１半導体発光素子として青色を発光する素子、第２半導体発光素子として赤色を発光する素子を用いることができる。
　第２半導体発光素子として、第１半導体発光素子よりも素子サイズが大きい発光素子を用いてもよい。
　２．第２ブロック群に属する発光素子ブロックにおいて、直列接続されている複数の発光素子の中の一部に発光素子を並列接続して付加する。
　この場合も、発光素子ブロックにおける発光素子の直列数は基本的に同じとする。その場合、半導体発光素子を並列接続して付加する箇所を設けると、残りの半導体発光素子の動作電圧が高くなる。従って、第２ブロック群において付加的に発光素子を並列接続した発光素子ブロックでは、流れる電流が増え消費電力が大きくなる。第１ブロック群の発光素子ブロックでは相対的に消費電力が小さくなる。
　３．第２ブロック群に属する発光素子ブロックにおいては、第１ブロック群に属する発光素子ブロックよりも、発光素子の直列接続数を少なく設定する。
　この場合、発光素子の直列数が少ない発光素子ブロックにおいては、各発光素子の動作電圧が高くなる。従って、第２ブロック群における発光素子の直列数が少ない発光素子ブロックでは、動作電流が増えて消費電力が大きくなる。第１ブロック群の発光素子ブロックでは相対的に消費電力が小さくなる。
　なお、第１ブロック群に属する発光素子ブロックに抵抗を接続することによっても、第１ブロック群に属する発光素子ブロックでの発光素子ブロックあたりの消費電力を小さくできる。ただし、抵抗を接続すると、その分、電力損失が生じる。
　一般に、発光素子が実装された領域に、発光素子１個あたりが占める面積の平均が３．３ｍｍ2以下である発光モジュールにおいては、温度が高くなりやすいので、上記態様を適用することによって得られる効果も大きい。
　発光素子が実装された領域における縦横の長さは共に２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である発光モジュール、あるいは、実装されている発光素子の総数が４０以上５２０以下である発光モジュールにおいては、特に、上記態様を適用することが有効である。
　基板にセラミック材料からなる層が含まれている発光モジュールにおいては、一般的に熱が蓄積しやすいが、上記態様を適用することによって温度を低減できるので、得られる効果が大きい。
　上記態様の発光モジュールにおいて、各発光素子ブロックに含まれる半導体発光素子同士は、導電ランドを介さずに直接ワイヤボンディングによって電気接続することもできる。
　＜実施の形態＞
　[実施の形態１]
　実施の形態１に係る発光モジュール、ランプユニットおよび照明装置について、図面を参照しながら説明する。
　＜照明装置１＞
　図１は、実施の形態に係る発光モジュール１０が組み込まれた照明装置１を示す断面図である。
　この照明装置１は、天井２に埋め込むように取り付けられるダウンライトであって、器具３、回路ユニット４、調光ユニット５、およびランプユニット６を備える。
　器具３は、金属製であって、ランプ収容部３ａ、回路収容部３ｂおよび外鍔部３ｃを有する。ランプ収容部３ａは、有底円筒状であって、内部にランプユニット６が着脱自在に取り付けられる。回路収容部３ｂは、ランプ収容部３ａの底側に延設されており、内部に回路ユニット４が収容されている。外鍔部３ｃは、円環状であって、ランプ収容部３ａの開口部から外方へ向けて延設されている。
　器具３は、ランプ収容部３ａおよび回路収容部３ｂが天井２に貫設された埋込穴２ａに埋め込まれて、外鍔部３ｃが天井２の下面２ｂにおける埋込穴２ａの周部に当接された状態で天井２に取り付けられる。
　回路ユニット４は、ランプユニット６を点灯させる回路が組み込まれている。また、ランプユニット６と電気的に接続される電源線４ａを有している。電源線４ａの先端にはランプユニット６のリード線７１のコネクタ７２と着脱自在に接続されるコネクタ４ｂが取り付けられている。
　なお、照明装置１では、ランプユニット６と回路ユニット４とが別々にユニット化されているが、回路ユニット４に相当する回路がランプユニットに内蔵された構成であっても良い。
　＜ランプユニット６＞
　図２は、ランプユニット６の斜視図であり、図３は、ランプユニット６の分解斜視図である。
　ランプユニット６は、光源として発光モジュール１０を内蔵し、ベース８０、ホルダ３０、化粧カバー４０、カバー５０、カバー押え部材６０および配線部材７０等を備える。
　ベース８０は、アルミダイキャスト製の円板状であって、上面側の中央に搭載部８１を有する。この搭載部８１に発光モジュール１０が搭載されている。ベース８０の上面側には、搭載部８１を挟んだ両側に、ホルダ３０固定用の組立ねじ３５を螺合するためのねじ孔８２が設けられている。ベース８０の周部には、挿通孔８３、ボス孔８４および切欠部８５が設けられている。
　ホルダ３０は、有底円筒状であって、円板状の押え板部３１と、当該押え板部３１の周縁からベース８０側に延設された円筒状の周壁部３２とを有する。発光モジュール１０は押え板部３１で搭載部８１に押えつけられてベース８０に固定されている。
　押え板部３１の中央には、発光モジュール１０からの光を通過させる窓孔３３が形成されている。また、窓孔３３と連通して開口部３４が形成され、発光モジュール１０に接続されたリード線７１がホルダ３０に干渉するのを防止している。さらに、ホルダ３０の押え板部３１の周部には、ベース８０のねじ孔８２に対応する位置に、組立ねじ３５を挿通する挿通孔３６が貫設されている。
　ホルダ３０をベース８０に取り付ける際には、まず、ホルダ３０の窓孔３３から発光モジュール１０の封止部材１３等が露出する状態で、ベース８０とホルダ３０とで発光モジュール１０を挟持する。次に、組立ねじ３５を、ホルダ３０の押え板部３１の上方からねじ挿通孔３６に挿通し、ベース８０のねじ孔８２に螺合させることによって、ホルダ３０がベース８０に取り付けられる。
　化粧カバー４０は、白色不透明の樹脂等の非透光性材料からなる円環状であって、ホルダ３０とカバー５０との間に配置されており、開口部３４から露出したリード線７１や組立ねじ３５等を覆い隠している。化粧カバー４０の中央にも窓孔４１が形成されている。
　カバー５０は、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラス等の透光性材料により形成され、封止部材１３から出射された光はカバー５０を透過してランプユニット６の外部へ取り出される。このカバー５０はドーム状であって、レンズ機能を有する本体部５１と、当該本体部５１の周縁部から外方へ延設された外鍔部５２とを有し、外鍔部５２がベース８０に固定されている。
　カバー押え部材６０は、アルミニウム等の金属や白色不透明の樹脂のような非透光性材料からなり、カバー５０の本体部５１から出射される光を妨げないように円環板状になっている。カバー５０の外鍔部５２は、カバー押え部材６０とベース８０とで挟持され固定されている。
　カバー押え部材６０の下面側には、ベース８０側へ突出する円柱状のボス部６１が設けられ、カバー５０の外鍔部５２には、ボス部６１に対応する位置に半円状の切欠部５３が形成されている。さらに、ベース８０の周縁部には、ボス部６１に対応する位置にボス部６１を挿通させるボス孔８４が形成されている。
　カバー押え部材６０をベース８０に固定する際は、カバー押え部材６０のボス部６１をベース８０のボス孔８４に挿通させ、ベース８０の下側からボス部６１の先端部にレーザ光を照射して、先端部をボス孔８４から抜けない形状に塑性変形させる。それによって、カバー押え部材６０はベース８０に固定される。
　カバー５０の外鍔部５２及びカバー押え部材６０の周縁部には、ベース８０の挿通孔８３に対応する各位置に半円状の切欠部５４，６２が形成され、挿通孔８３に挿通させる取付ねじ（不図示）がカバー押え部材６０やカバー５０に当たらないようになっている。
　配線部材７０は、発光モジュール１０と電気的に接続された一組のリード線７１を有している。リード線７１は、ベース８０の切欠部８５を介してランプユニット６の外部へ導出され、その端部にコネクタ７２が取り付けられている。
　＜発光モジュール１０＞
　図４は、発光モジュール１０の一例を示す平面図である。当図における紙面縦方向を縦方向、紙面横方向を横方向とする。
　図４に示すように、発光モジュール１０は、基板１１、基板１１上に配列された複数の発光素子１２、列ごとに発光素子１２を覆う封止部材１３、端子部１４，１５、配線１６，１７などを備える。
　図４に示すように、基板１１の上面の実装領域２０には、複数の発光素子１２が２次元状に実装されている。すなわち、実装領域２０には、複数の発光素子１２が横方向に一列に並んで発光素子列が形成され、その発光素子列が複数列、縦方向に平行に並べられている。実装領域が発光領域となる。
　図４に示す発光モジュール１０では、第１列～第１６列までの発光素子列が、縦方向に等間隔で１６列並んでいる。そして、中央部から上下に離れた位置（上下端部に近い位置）の発光素子列ほど、各発光素子列を構成する発光素子１２の数が少なくなり、列の長さも短くなっている。実装領域２０は破線の円で囲んだ領域であって円形状である。
　実装領域２０には、総数２１６個の発光素子１２が配されている。
　上半分の８列では、上端側の第１列から中央部の第８列にかけて、２，９，１２，１５，１６，１８，１８，１８個に設定されている。下半分の８列でも、下端側の第１６列から中央部側の第９列にかけて、上半分と同様の素子数に設定され、点対称（１８０°回転対称）に実装されている。
　実装領域２０の径は２０ｍｍ～５０ｍｍの範囲内にある。
　基板１１：
　基板１１は、セラミックあるいは熱伝導樹脂などの絶縁性材料からなる絶縁層を有している。基板１１は、全体が絶縁層であってもよいし、絶縁層と、アルミ板からなる金属層の多層構造を有していてもよい。
　基板１１の形状は特に限定されないが、ここでは方形状の板である。
　発光素子１２：
　発光素子１２は、例えば、約４３０ｎｍ～４７０ｎｍに主波長を有する青色光を出射するＧａＮ系のＬＥＤチップである。発光素子１２は、基板１１の上面にＣＯＢ（Ｃｈｉｐ　ｏｎ　Ｂｏａｒｄ）技術を用いて実装されている。
　発光素子１２のサイズは、例えば、３９０μｍ×５２０μｍ、３４６μｍ角などである。
　なお、ここでは発光素子１２はＬＥＤであって、発光モジュール１０はＬＥＤモジュールであるが、発光素子１２は、ＬＤ（レーザダイオード）であっても良く、ＥＬ素子（エレクトリックルミネッセンス素子）であっても良い。
　封止部材１３：
　各発光素子列ごとに、複数の発光素子１２を覆うように、横方向に伸びるライン状の封止部材１３が設けられている。この封止部材１３は、波長変換材料が混入された透光性材料で形成され、発光素子１２から出射される光の一部を、別の波長の光に変換する。また、各発光素子１２は、封止部材１３によって封止される。
　波長変換材料としては、蛍光体粒子を用いることができる。透光性材料としては、例えばシリコーン樹脂、フッソ樹脂、シリコーン・エポキシのハイブリッド樹脂、ユリア樹脂等を用いることができる。
　発光素子１２から出射された約４３０ｎｍ～４７０ｎｍに主波長を有する青色光の一部は、封止部材１３中の波長変換材料によって、例えば約５４０ｎｍ～６４０ｎｍに主波長を有する光に変換される。その結果、変換後の波長帯の光と未変換の青色光との混色によって、白色光が出射される。
　なお、封止部材１３に用いる蛍光体の発光色は、発光素子列ごとに緑色や黄色に変えてもよい。それによって、全体の白色光の色温度を例えば２７００～６５００℃程度の範囲で調節することができる。
　上記のように発光素子列ごとにライン状の封止部材１３で封止することで、各発光素子１２からの光取り出し効率を向上できるが、実装領域２０に実装された発光素子１２の全体を一括して封止部材で覆ってもよい。
　端子部、配線、ランド：
　端子部１４，１５および配線１６，１７は、基板１１の絶縁層上に形成された導体パターンである。端子部１４，１５は、発光素子１２への給電用であって、図４に示すように、基板１１の上面周縁部に形成されている。この端子部１４，１５は、図１～３に示すリード線７１と電気接続されている。
　また実装領域２０内において、基板１１上の各発光素子１２に隣接する位置に、ボンディング用のランド１９が配され、各発光素子１２とランド１９とはワイヤボンディングによって電気的に接続されている。各ランド１９によって横方向に隣接する発光素子１２は直接接続されている。さらに、実装領域２０内において、隣接する発光素子列にまたがって、配線１８ａ～１８ｄが配置されている。
　図５は、発光素子ブロック２１～３２を示す図である。
　このような配線１８ａ～１８ｄ及びとランド１９によって、実装領域２０内に実装された複数の発光素子１２は、１２個の発光素子ブロック２１～３２に分かれる。図５において、各発光素子ブロック２１～３２は太線枠で示している。各発光素子ブロック２１～３２の内で、１８個の発光素子１２が直列接続されている。
　配線１６は、各発光素子ブロック２１～３２の一端部と端子部１４とを電気的に接続している。配線１７は、各発光素子ブロック２１～３２の他端部と端子部１５とを電気的に接続している。これらの発光素子ブロック２１～３２同士は、配線１６，１７によって互いに並列に接続され、全体の発光素子１２は、１８直１２並で接続されている。
　なお、本実施の形態においては、ランド１９を介して発光素子１２間をワイヤで電気接続しているが、ランド１９を介することなく発光素子１２の間をワイヤで直接電気接続することも可能である。その場合、ランド１９の位置の制約を受けずに発光素子１２を基板上に実装することが可能となる。また、ランド１９による光吸収損失が生じない。
　回路ユニット４：
　回路ユニット４は、ＡＣ／ＤＣコンバータを備える回路で構成され、外部の商用交流電源（不図示）と電気的に接続され、商用交流電源から入力される電力を、発光素子１２の素子列に適した直流電圧に変換して供給する。それによって、すべての発光素子１２は一括して点灯制御される。
　（発光モジュール１０における特徴と効果）
　上記のように、実装領域２０においては、複数（１８個）の発光素子１２が直列接続されてなる６つの発光素子ブロック２１～３２が並べて配置されており、発光素子ブロック２１～３２同士は、配線１６，１７によって並列に接続されている。
　ここで、中央部に位置する発光素子ブロック２６，２７に含まれる発光素子１２はすべて青色の発光素子１２Ｂである。一方、発光素子ブロック２６，２７の上側に位置する発光素子ブロック２１～２５及び下側に位置する２８～３２の中には、青色の発光素子１２Ｂだけでなく赤色の発光素子１２Ｒが含まれている発光素子ブロックが存在している。上記発光素子ブロック２６，２７は、第１ブロック群に属し、それ以外の発光素子ブロック２１～２５，２８～３２は、第２ブロック群に属するものである。
　一般に発光素子の動作電圧は、発光波長が短波長になるほど高くなる。発光波長は発光素子を構成する発光層のエネルギー準位に依存するからである。例えば、青色の発光素子の場合、動作電圧は３Ｖ程度、赤色の発光素子の場合、２Ｖ程度となる。すなわち、赤色の発光素子１２Ｒは、青色の発光素子１２Ｂと比べて、より低い動作電圧でも同等の動作電流が流れるＶF-ＩF 特性を有する。
　並列接続された発光素子ブロック２１～３２の両端に印加される電圧は等しくなる。発光素子ブロック２１～３２における発光素子の直列数が同じである。青色の発光素子１２Ｂよりも動作電圧が低くなる赤色の発光素子１２Ｒが含まれる第２ブロック群である発光素子ブロック２１～２５，２８～３２の動作電流は、第１ブロック群である発光素子ブロック２６，２７よりも増加する。すなわち第２ブロック群に赤色の発光素子１２Ｒが多く含まれるほど、第２ブロック群の動作電流が増える。一般に発光素子の動作電圧が高くなると動作電流が増える、あるいは動作電流が増えると動作電圧が高くなるからである。従って、第1ブロック群と第２ブロック群に印加される電圧は等しいので、第２ブロック群に比べて動作電流の少ない第１ブロック群の消費電力が相対的に小さくなる。第1ブロック群、第２ブロック群に印加される電圧は等しいので、第２ブロック群である発光素子ブロック２１～２５，２８～３２に比べて動作電流の少ない第1ブロック群である発光素子ブロック２６，２７の消費電力は相対的に小さくなる。
　それによって、温度低減効果が期待できる。一方、赤色の発光素子１２Ｒを多く混在させた発光素子ブロックでは、消費電力が増大して発光輝度が高くなり、発光むらの原因となり得る。
　これらの点を考慮して、発光素子ブロック２６，２７の消費電力が、発光素子ブロックあたりの平均の消費電力に対して８５～９７％の範囲内となるように、発光素子ブロック２１～２５，２８～３２の中に赤色の発光素子１２Ｒを混在させる個数を設定する。
　また、第２ブロック群の中で、赤色の発光素子１２Ｒを分散した位置に実装することが好ましい。
　なお、発光モジュール１０においては、赤色の発光素子１２Ｒが混在していることによって、青色の発光素子１２Ｂだけで構成されている場合と比べて、演色性も良好となる。
　(実施例、比較試験）
　以下、実施例及び比較例に基づいて具体的に説明する。
　実施例を図５に示す。２１６個の発光素子１２の内、赤色の発光素子１２Ｒが１２個実装され、それ以外の発光素子１２はすべて青色の発光素子１２Ｂである。各発光素子１２の素子サイズ(チップサイズ）は一定である。
　一方、比較例では、２１６個の発光素子のすべてに青色の発光素子１２Ｂを用いた発光モジュールを用いた。すべてが青色の発光素子であること以外は図5に示す実施例と同様である。
　実施例では、実装領域２０の第２ブロック群において、複数の赤色の発光素子１２Ｒが、実装領域２０の中心に対して点対称（１８０°回転対称）に分散して実装されている。
　中央部に位置する発光素子ブロック２６，２７では、青色の発光素子１２Ｂだけが直列接続されて実装されている。一方、その両側に位置する発光素子ブロック２２～２５，２８～３１においては、直列接続されている大部分の素子は青色の発光素子１２Ｂであるが、赤色の発光素子１２Ｒも混在されている。具体的には、発光素子ブロック２２，２５，２８，３１では、１ブロックの中に赤色の発光素子１２Ｒが１個づつ混在し、発光素子ブロック２３，２４，２９，３０では、１ブロックの中に赤色の発光素子１２Ｒが２個づつ混在している。
　図６（ａ）に、赤色の発光素子１２Ｒと青色の発光素子１２Ｂの電流ＶＩ－電圧ＶＦ特性を示す。当図に示すように、赤色の発光素子１２Ｒは、青色の発光素子１２Ｂよりも低い動作電圧で同等の動作電流が流れるＶF-ＩF 特性を有している。
　比較例は、すべての発光素子１２を青色の発光素子１２Ｂにしたものである。この場合、各発光素子ブロックにおける消費電力はいずれも同等であり、放熱しにくい中央部では温度が上昇しやすい。
　これに対して、実施例の発光モジュール１０においては、以下に説明するように、中央部の発光モジュールの消費電力が相対的に小さいので、中央部では温度上昇が抑えられる。
　比較試験：
　実施例、比較例とも、総投入電力を３７．２Ｗで共通にして、温度を計測した。
　実施例において、各発光素子ブロックに加わる電圧は６２Ｖであり、各ブロックを流れる平均電流は５０ｍＡである。
　中央部にある発光素子ブロック２６，２７では、各発光素子１２Ｂにかかる電圧は３．４５Ｖである。発光素子ブロック２２，２５，２８，３１では、赤色の発光素子１２Ｒにかかる電圧は２．３５Ｖ、各青色の発光素子１２Ｂにかかる電圧は３．５１Ｖである。発光素子ブロック２３，２４，２９，３０では、各赤色の発光素子１２Ｒにかかる電圧は２．４０Ｖ、各青色の発光素子１２Ｂにかかる電圧は３．５７Ｖである。
　各発光素子ブロックを流れる電流及び消費電力、消費電力比率は、図１０（ａ）に示すとおりである。
　消費電力比率は、全体の１ブロックあたりの消費電力の平均値を基準にした各ブロックでの消費電力の比率である。例えば、消費電力の平均値が３．１Ｗ、発光素子ブロック２１の消費電力が２．７Ｗであるから、規格化したときの比率は８７％となる。
　図７（ａ）は、発光素子列（第１列～第１６例）ごとの消費電力を示すグラフである。図７（ｂ）は、各発光素子列（第１列～第１６例）の温度分布を示すグラフであって、各発光素子列の横方向中央の温度を示している。
　図７（ｂ）に示されるように、実施例、比較例ともに、中央部に近いところで温度が高い傾向はあるが、比較例では特に中央部の温度が高くなっているのに対して、実施例では、中央部における温度上昇が低減されている。すなわち、比較例では、実装領域の中央部と両側の部分とで温度差が大きいが、実施例では温度分布が平坦化されている。
　温度分布が平坦化されることにより、基板１１の反りが抑制される。一般に基板が反ると破損の原因となったり、器具との密着が悪くなり、器具への放熱性が低下する。
　このように実施例では温度分布が平坦化しているのは、比較例では、各発光素子ブロックの消費電力が同等であるのに対して、実施例では、中央部にある第１ブロック群の消費電力が、第２ブロック群の消費電力より小さいことによると考えられる。
　（考察）
　発光モジュール１０の効果に関して、さらに以下の考察を行った。
　１．発光モジュール１０においては、基板１１にセラミック材料からなる層が含まれているので、発光素子１２で発せられる熱は、基板１１の面に沿った方向に分散されにくい。一般的には、そのような場合、熱が貯まりやすく高温になりやすいが、発光モジュール１０においては、温度上昇を抑えることができる。
　従って、発光モジュール１０のように、基板１１にセラミック材料からなる層が含まれている場合には、特に有効である。
　２．発光モジュールにおける発光素子の実装密度と温度上昇との関係を調べたところ、一般的に実装密度が低い場合（発光素子１個あたりが占める面積の平均が３．３ｍｍ2／素子より小さい場合）には、温度上昇が生じにくい。一方、実装密度が高い場合（発光素子１個あたりが占める面積の平均が３．３ｍｍ2／素子以下の場合）には温度上昇が生じやすいこともわかった。
　従って、発光素子１個あたりが占める面積の平均が３．３ｍｍ2／素子以下の場合には、発光モジュール１０によって得られる温度低減効果が大きい。
　３．発光モジュール１０において、実装領域２０に実装される発光素子１２の総数についても、４０～５２０の範囲、実装領域２０に実装される発光素子列の本数が３本～２５本、総投入電力が１０Ｗ～１００Ｗであれば、同様に優れた温度低減効果が得られる。
　４．発光モジュール１０においては、実装領域２０において、中央に位置する発光素子列よりも端部に位置する発光素子列の方が、各発光素子列に配列されている発光素子１２の個数が少なくなっていて、実装領域２０が円形状であった。しかし、実装領域２０の形状についても特に限定されることはない。例えば、下記に示すように実装領域２０が四角形状である場合も同様に実施でき、同様の効果が得られる。
　（実装領域２０が四角形状の例）
　図８は、実装領域の形状が四角状である発光モジュール１００を示す図である。
　この発光モジュール１００は、発光モジュール１０と同様の構成であるが、実装領域２０が四角形状である。図８において、発光モジュール１０の構成要素と同様の構成要素には同じ符号を付している。
　この発光モジュール１００では、実装領域２０において、略同じ長さの発光素子列が８本並んで実装されている。各発光素子列は発光素子ブロックに相当し、各発光素子ブロックは、直列に接続された複数（例えば３６個）の発光素子１２からなる。
　すなわち、８つの発光素子ブロック２１～２８が並列に接続され、３６直８並の接続形態となっている。
　中央部の発光素子ブロック２４，２５（第１ブロック群に属する）においては、すべて青色の発光素子１２Ｇを用いる。一方、この第１ブロック群の両側に位置する発光素子ブロック２１～２３、２６～２８（第２ブロック群に属する）には、青色の発光素子１２Ｂに赤色の発光素子１２Ｒを混ぜて直列接続した発光素子ブロックが存在する。ここで、第１ブロック群のブロックあたりの消費電力を、平均消費電力に対して８５％～９７％の範囲内に設定する点も発光モジュール１０で説明したのと同様である。
　例えば、発光素子ブロック２２，２３及び発光素子ブロック２６，２７においては、発光素子１２を３６個直列接続する中に、赤色の発光素子１２Ｒを２個～４個分散して実装し、残りを青色の発光素子１２Ｂとする。
　これによって、上の発光モジュール１０で説明したのと同様に、中央部における発光素子ブロック２４，２５(第１ブロック群)の消費電力が、発光素子ブロック２１～２３，２６～２８（第２ブロック群）と比べて小さくなるので実装領域の中央部における温度上昇を低減できる。
　（実施の形態１の変形例）
　実施の形態１においては、第１ブロック群に属する発光素子ブロックは、青色の発光素子１２Ｂだけで構成したが、第１ブロック群に属する発光素子ブロックにも赤色の発光素子１２Ｒを混在させてもよい。その場合、第２ブロック群に属する発光素子ブロックには、第１ブロック群に属する発光素子ブロックよりも、赤色の発光素子１２Ｒを多く混在させて、その消費電力を大きくする。
　発光素子の発光色の組み合わせは青色、赤色に限定されるものではない。発光波長の互いに異なる発光素子を組み合わせて用い、第２ブロック群に属する発光素子ブロックにおいて発光波長の長い発光素子の数を多くすることによって、同様に温度上昇を抑制することができる。また、紫外線や赤外線を発する発光素子でもよい。発光色も２種類に限定されるものではなく、３色以上の発光素子を組み合わせて用いることも可能である。
　[実施の形態２]
　本実施形態の発光モジュール１１０では、サイズの小さい発光素子とサイズの小さい発光素子とが用いられている。そして、中央部の両側にある第２ブロック群においては、中央部の第１ブロック群の発光素子ブロックと比べて、サイズの大きい発光素子が多く混在する発光素子ブロックが存在している。
　これによって、上記実施の形態１と同様に、中央部にある第１ブロック群では、第２ブロック群よりも、１ブロックあたりの消費電力が小さくなっている。
　第１ブロック群における発光素子ブロックあたりの消費電力を、全体における発光素子ブロックあたりの平均消費電力に対して８５％～９７％の範囲内とする点も上記実施の形態１と同様である。
　この発光モジュール１１０は、実施の形態１で説明したのと同様の理由で、温度上昇が低減される。
　（実施例）
　図９（ａ）は、発光モジュール１１０の実施例を示す図であって、発光モジュール１１０における実装領域を示している。
　この発光モジュール１１０は、図８に示した発光モジュール１００と同様、８つの発光素子ブロック２１～２８が並列に接続されている。ただし、各発光素子ブロックにおける発光素子１２の直列数は１５であって、１５直８並の接続形態となっている。
　図９（ａ）に「大サイズ」と表示した４つの発光素子は大サイズの発光素子であり、それ以外の発光素子１２は小サイズの発光素子である。
　中央部の発光素子ブロック２４，２５（第１ブロック群に属する）においては、すべて小サイズの発光素子１２を用いている。一方、その両側に位置する発光素子ブロック２１～２３，２６～２８（第２ブロック群に属する）の中で、発光素子ブロック２１，２３，２６，２８では、小サイズと大サイズの発光素子１２を混ぜて用いている。
　小サイズの発光素子１２のサイズは、３４６μｍ角であり、大サイズの発光素子１２のサイズは、３９０μｍ×５２０μｍである。
　図６（ｂ）に、大サイズの発光素子１２と小サイズの発光素子１２の電流ＶＩ－電圧ＶＦ特性を示す。当図に示すように、大サイズの発光素子１２は、小サイズの発光素子１２と比べると、低い動作電圧でも同じ動作電流が流れるＶF-ＩF 特性を有する。
　発光素子ブロック２１～２８は並列接続されているので、各発光素子ブロックに印加される電圧は等しくなる。各発光素子ブロックの発光素子の直列数は同じとする。
　各発光素子ブロックへの印加電圧は等しいので、小サイズの発光素子よりも動作電圧が低くなる大サイズの発光素子を多く含むブロックでは動作電流が増加する。すなわち大サイズの発光素子が多く含まれるほど、そのブロックの動作電流が増える。一般に発光素子の動作電圧が高くなると動作電流が増える、あるいは動作電流が増えると動作電圧が高くなるからである。大サイズの発光素子を含む発光素子ブロックの消費電力も大きくなる。
　小サイズのみの発光素子から構成される発光素子ブロック２４，２６（第１ブロック群に属する）の消費電力は、大サイズの発光素子を含む発光素子ブロック２１～２３，２６～２８（第２ブロック群に属する）に比べて相対的に小さくなる。
　例えば、実施例にかかる発光モジュール１１０を、例えば電圧５２．１Ｖで駆動する。
　その場合、発光素子ブロック２２，２４，２５，２７では、各発光素子１２にかかる電圧は３．４９Ｖである。発光素子ブロック２１，２３，２６，２８では、大サイズの発光素子１２にかかる電圧は２．８８Ｖ、小サイズの発光素子１２にかかる電圧は３．５３Ｖである。
　各発光素子ブロックを流れる電流、消費電力、消費電力比率は、図１０（ｂ）に示すとおりである。各ブロックを流れる電流の平均は５０ｍＡである。
　中央部に位置する発光素子ブロック２４，２５の消費電力の、全体の１ブロックあたりの消費電力の平均値を基準にした比率（消費電力比率）は、９４％となっている。
　従って、発光モジュール１１０は、実施の形態１で説明した発光モジュール１００と同様に、温度上昇が低減される。
　（実施の形態２の変形例）
　実施の形態２においては、第１ブロック群に属する発光素子ブロックは、小サイズの発光素子１２だけで構成したが、第１ブロック群に属する発光素子ブロックにも大サイズの発光素子１２を混在させてもよい。その場合、第２ブロック群に属する発光素子ブロックには、第１ブロック群に属する発光素子ブロックよりも、大サイズの発光素子１２を多く混在させて、その消費電力を大きくする。
　[実施の形態３]
　本実施形態の発光モジュール１２０では、第２ブロック群に属する発光素子ブロックにおいて、直列接続された複数の発光素子１２の一部に、並列に分岐する発光素子を付加している。並列に分岐する発光素子を付加した箇所では、より低電圧で同等の電流が流れるので、その発光素子ブロックの消費電力が大きくなる。
　それによって、発光モジュール１２０では、上記実施の形態１，２と同様に、中央部にある第１ブロック群では、その両側にある第２ブロック群よりも、１ブロックあたりの消費電力は小さくなっている。
　発光モジュール１２０において、第１ブロック群における１ブロックあたりの消費電力を、１ブロックあたりの平均の消費電力に対して、８５％～９７％の範囲内に規定する点も実施の形態１，２と同様である。
　（実施例）
　図９（ｂ）に、実施例にかかる発光モジュール１２０の実装領域を示す。この発光モジュール１２０は、上記発光モジュール１００と同様に、実装領域において、略同じ長さの発光素子列（発光素子ブロック２１～２８）が配設されている。
　各発光素子ブロック２１～２８は、直列に接続された複数（１５個）の発光素子１２を有し、８つの発光素子ブロック２１～２８が並列に接続されて、１５直８並の接続形態となっている。
　そして、中央部にある発光素子ブロック２４，２５（第１ブロック群に属する）においては、単純に１５個の発光素子１２が直列に接続されている。
　一方、その上下の第２ブロック群の中の発光素子ブロック２２，２３及び発光素子ブロック２６，２７では、１５個の発光素子１２が直列接続されているが、その一部の発光素子１２ａに対して並列に発光素子１２ｂが接続されている。
　図９（ｂ）に示されているように、発光素子ブロック２２においては、１５個の発光素子１２の中、４個の発光素子１２ａに対して発光素子１２ｂが並列に接続されている。同様に、発光素子ブロック２７においても、４個の発光素子１２ａに発光素子１２ｂが並列に接続されている。従って、発光素子ブロック２２、２７では、１ブロック中の発光素子の総数は１９個である。
　また、発光素子ブロック２３，２６においては、１５個の発光素子１２の中、３個の発光素子１２ａに対して発光素子１２ｂが並列に接続されている。従って、発光素子ブロック２３、２６では、１ブロック中の発光素子の総数は１８個である。
　並列接続された発光素子ブロック２１～２８の両端に印加される電圧は等しくなる。各発光素子ブロックの直列数は同じ１５である。２個の発光素子が並列接続されている箇所は電流が分岐されるので、１個の素子だけで直列接続されている箇所よりも発光素子１個当たりの動作電流が減り、並列接続されている発光素子の動作電圧も低くなる。各発光素子ブロックの両端に印加される電圧は等しいので、並列接続されている箇所が多い発光素子ブロックほど、多くの電流が流れることになる。すなわち、並列接続を含まない発光素子ブロック２１，２４，２５，２８は、並列接続を含む発光素子ブロック２２，２３，２６，２７に比べて、消費電力が相対的に小さくなる。
　例えば、実施例の発光モジュール１２０に電圧５２．１Ｖを印加して駆動する。
　このとき、発光素子ブロック２１，２４，２５，２８では、各発光素子１２にかかる電圧は３．４８Ｖである。
　一方、発光素子ブロック２３，２６において、発光素子１２ａ，１２ｂが３箇所並列接続されており、並列接続されたところに印加される電圧は３．２６Ｖ、発光素子１２が単独のところに印加される電圧は３．５３Ｖである。また、発光素子ブロック２２，２７において、発光素子１２ａ，１２ｂが４箇所並列接続されており、並列接続されたところで印加される電圧は３．２７Ｖ、発光素子１２が単独のところでは印加される電圧は３．５５Ｖである。
　各発光素子にブロックに流れる電流、消費電力、消費電力比率は、図１０（ｃ）に示す値である。各ブロックを流れる電流の平均は５０ｍＡである。
　図１０（ｃ）に示されるように、発光モジュール１２０において、中央部にある発光素子ブロック２４，２５（第１ブロック群）は、発光素子ブロック２２，２３，２６，２７（第２ブロック群）と比べて、発光素子ブロックあたりに流れる電流が少なく、消費電力は小さい。従って、発光モジュール１２０は、中央部における温度上昇が抑えられる。
　（実施の形態３の変形例）
　実施の形態３においては、第１ブロック群に属する発光素子ブロックは、直列接続した発光素子１２だけで構成したが、第１ブロック群に属する発光素子ブロックにも発光素子１２ａに発光素子１２ｂを並列接続させた箇所を設けてもよい。
　その場合、第２ブロック群に属する発光素子ブロックには、第１ブロック群に属する発光素子ブロックよりも、発光素子１２ａに発光素子１２ｂを並列接続させた箇所を多く混在させて、その消費電力を大きくする。
　また、並列接続箇所の発光素子数も２個に限定されるものではない。並列接続箇所を含む発光素子ブロックの発光素子数が、並列接続箇所を含まない発光素子ブロックの発光素子数より多くなくても良く、等しく、あるいは少なくすることも可能である。
　[実施の形態４]
　本実施形態の発光モジュール１３０では、第１ブロック群に属する発光素子ブロックの直列接続数よりも、直列接続数の多い発光素子ブロックが第２ブロック群に含まれている。
　それによって、発光モジュール１３０では、上記実施の形態１～３と同様に、第１ブロック群の１ブロックあたりの消費電力が、第２ブロック群の１ブロックあたりの消費電力よりも小さくなる。
　従って、発光モジュール１３０においても、中央部における温度上昇が抑えられる。
　また、発光モジュール１３０において、第１ブロック群における１ブロックあたりの消費電力を、１ブロックあたりの平均の消費電力に対して８５％～９７％の範囲内に設定している点も、上記実施の形態１～３と同様である。
　（実施例）
　図９（ｃ）は、実施例にかかる発光モジュール１３０の実装領域を示す。
　この発光モジュール１３０は、上記発光モジュール１００と同様に、実装領域において、略同じ長さの発光素子列（発光素子ブロック２１～２８）が配設されている。
　発光モジュール１３０において、中央部にある発光素子ブロック２４，２５（第１ブロック群）は、３６個の発光素子１２が直列に接続されている。また、第２ブロック群の中で、発光素子ブロック２１，２８も、３６個の発光素子１２が直列に接続されている。一方、第２ブロック群の中で、発光素子ブロック２２，２３、２６，２７においては、図９（ｃ）に示すように、素子が欠けている箇所が１か所づつあり、３５個の発光素子１２が直列接続されている。
　並列接続された発光素子ブロック２１～２８の両端に印加される電圧は等しくなる。発光素子ブロック２２，２３、２６，２７では、発光素子１２の直列接続数が少ないので、各発光素子１２の動作電圧が高くなる。この発光素子ブロックでは、動作電流が増加し、消費電力も大きくなる。従って、３６個の発光素子からなる発光素子ブロック２２，２４，２５，２７の消費電力は、３５個の発光素子からなる発光素子ブロック２１，２３、２６，２８よりも相対的に小さくなる。
　例えば、実施例にかかる発光モジュール１３０を、電圧１２４．５Ｖで駆動する。
　このとき、第１ブロック群の発光素子ブロック２４，２５と、第２ブロック群の発光素子ブロック２２，２７では、各発光素子１２には３．４６Ｖかかり、電流は４５ｍＡとなる。
　一方、発光素子ブロック２１，２３，２６，２８においては、各発光素子１２に３．５６Ｖかかり、電流は５５ｍＡとなる。
　各発光素子ブロックを流れる電流、消費電力、消費電力比率は、図１０（ｄ）に示す値である。発光素子ブロックを流れる電流の平均は５０ｍＡである。
　図１０（ｄ）に示されるように、発光モジュール１３０において、中央部にある発光素子ブロック２４，２５（第１ブロック群）は、第２ブロック群の発光素子ブロック２１～２３，２６～２８よりも、発光素子ブロックあたりに流れる電流が少なく、消費電力は小さい。従って、発光モジュール１３０は、中央部における温度上昇が抑えられる。
　[実施の形態１～４の変形例など]
　１．実施の形態１～４では、第１ブロック群に含まれる発光素子ブロックの数が２個で、その両者が同じ消費電力であったが、第１ブロック群に含まれる発光素子ブロックの消費電力は同一でなく、異なっていてもよい。
　また、第１ブロック群に属する発光素子ブロックの数は１個でもよいし、３個以上であってもよい。
　例えば、図４に示すように１２個の発光素子ブロック２１～３２がある場合、発光素子ブロック２６だけ、あるいは発光素子ブロック２７だけを第１ブロック群とし、残りの発光素子ブロックを第２ブロック群としてもよい。
　また、発光素子ブロック２５～２７、あるいは発光素子ブロック２４～２６の３ブロックを第１ブロック群とし残りの発光素子ブロックを第２ブロック群としてもよい。また発光素子ブロック２５～２８の４ブロックを第１ブロック群とし残りの発光素子ブロックを第２ブロック群としてもよい。
　図８に示す８個の発光素子ブロック２１～２８を有する場合においても、発光素子ブロック２４だけ、あるいは発光素子ブロック２５だけを第１ブロック群とし残りの発光素子ブロックを第２ブロック群としてもよい。また、発光素子ブロック２３～２５または２４～２６を第１ブロック群とし残りの発光素子ブロックを第２ブロック群とてもよい。また発光素子ブロック２３～２５の４ブロックを第１ブロック群とし残りの発光素子ブロックを第２ブロック群としてもよい。
　２．実施の形態１～４では、封止材に波長変換材料として蛍光体を混在させて発光素子からの光を蛍光体で波長変換させる形態であったが、蛍光体は必ずしもなくてもよい。
　例えば、ＲＧＢ３色のＬＥＤチップを組み合わせて実装した発光モジュールにおいても、上記実施の形態１～４を適用することができる。そして、第２ブロック群に属する発光素子ブロックの消費電力を、第１ブロック群に属する発光素子ブロックの消費電力よりも大きくして、中央部の温度上昇を低減することができる。
　３．実施の形態１～４では発光素子を基板に直接実装する形態について説明したが、この他に、発光素子がそれぞれ１次封止されたもの、いわゆる表面実装デバイス（ＳＭＤ）を基板上に２次実装する場合においても、同様の効果が得られることも確認している。
　４．実施の形態２～４では、実装領域が４角形状の発光モジュールを実施例として挙げたが、実施の形態１で図４に示した実装領域が円形状の発光モジュールにも適用できる。
　また、実施の形態１で行った発光モジュール１０の効果についての考察は、実施の形態２～４においても適用できる。
　５．実施の形態１～４の中の２つ以上の形態を組み合わせて実施することもできる。
　　　１０　　発光モジュール
　　　１１　　基板
　　　１２　　発光素子
　　　１２Ｂ　青色の発光素子
　　　１２Ｒ　赤色の発光素子
　　　１２ａ，１２ｂ　発光素子
　　　１３　　封止部材
　　　１４，１５　端子部
　　　１６，１７　配線
　　　２０　　実装領域
　　　２１～３２　発光素子ブロック
　　１００　　発光モジュール
　　１１０　　発光モジュール
　　１２０　　発光モジュール
　　１３０　　発光モジュール

Claims (12)

  1. 　基板上に、複数の半導体発光素子が直列接続されている発光素子ブロックが複数ブロック並べられて前記半導体素子が２次元状に配置され、前記発光素子ブロック同士が並列に接続されてなる発光モジュールにおいて、
    　前記基板上に配置された複数の発光素子ブロックは、
    　中央部に位置する第１ブロック群と、その両側に位置する第２ブロック群とに分けられ、
    　第２ブロック群には、第１ブロック群に属する発光素子ブロックの消費電力よりも消費電力の大きい発光素子ブロックが含まれる、
    　発光モジュール。
  2. 　前記第１ブロック群に属する各発光素子ブロックの消費電力は、
    　発光モジュール全体における発光素子ブロックあたりの平均の消費電力に対して８５％以上９７％以下の範囲内である、
    　請求項１記載の発光モジュール。
  3. 　前記基板上に配置されている半導体発光素子には、
    　第１半導体発光素子と、第１半導体発光素子よりも低い電圧で同等の電流が流れる電流－電圧特性を有する第２半導体発光素子とが含まれ、
    　第２ブロック群に属する消費電力の大きい発光素子ブロックは、
    　第１ブロック群に属する各発光素子ブロックと比べて多くの第２半導体発光素子を有する、
    　請求項１又は２記載の発光モジュール。
  4. 　前記第１半導体発光素子の発光波長は前記第２半導体発光素子の発光波長よりも短波長である、
    　請求項３記載の発光モジュール。
  5. 　前記第１半導体発光素子は青色を発光する素子であり、
    　前記第２半導体発光素子は赤色を発光する素子である、
    　請求項４記載の発光モジュール。
  6. 　前記第２半導体発光素子は、第１半導体発光素子よりも素子サイズが大きい、
    　請求項３記載の発光モジュール。
  7. 　前記第２ブロック群に属する消費電力の大きい発光素子ブロックにおいては、
    　直列接続されている複数の半導体発光素子の一部に、半導体発光素子が並列接続されて付加されている、
    　請求項１又は２記載の発光モジュール。
  8. 　前記第２ブロック群に属する消費電力の大きい発光素子ブロックにおいては、
    　前記第１ブロック群に属する発光素子ブロックよりも、
    　半導体発光素子の直列接続数が少ない、
    　請求項１又は２記載の発光モジュール。
  9. 　すべての半導体発光素子が配置された領域に、前記半導体発光素子１個あたりが占める面積の平均は３．３ｍｍ2以下である、
    　請求項１～８のいずれかに記載の発光モジュール。
  10. 　前記基板上に配置されている半導体発光素子の総数が４０以上５２０以下である、
    　請求項１～９のいずれか記載の発光モジュール。
  11. 　前記基板には、
    　セラミックス材料からなる層が含まれている、
    　請求項１～１０のいずれかに記載の発光モジュール。
  12. 　前記各発光素子ブロックに含まれる半導体発光素子同士は、
     直接ワイヤボンディングによって電気接続されている、
     請求項１～１１のいずれか記載の発光モジュール。
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