特許 7225529 光源モジュールおよび照明器具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-13

(45)【発行日】2023-02-21

(54)【発明の名称】光源モジュールおよび照明器具

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/00 20100101AFI20230214BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20230214BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20230214BHJP

   F21S 8/02 20060101ALI20230214BHJP

   H05K 1/18 20060101ALI20230214BHJP

【ＦＩ】

H01L33/00 H

H05K1/02 J

F21V23/00 160

F21S8/02 430

H01L33/00 L

H05K1/18 S

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2017209142

(22)【出願日】2017-10-30

(65)【公開番号】P2019083246

(43)【公開日】2019-05-30

【審査請求日】2020-07-31

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390014546

【氏名又は名称】三菱電機照明株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109612

【弁理士】

【氏名又は名称】倉谷 泰孝

(74)【代理人】

【識別番号】100153176

【弁理士】

【氏名又は名称】松井 重明

(74)【代理人】

【識別番号】100116643

【弁理士】

【氏名又は名称】伊達 研郎

(72)【発明者】

【氏名】西川 弘明

(72)【発明者】

【氏名】下村 知也

(72)【発明者】

【氏名】中村 聡

(72)【発明者】

【氏名】藤間 美子

【審査官】東松 修太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０８４４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０５９８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００６２４８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｆ２１Ｖ ２３／００

Ｆ２１Ｓ ８／０２

Ｈ０５Ｋ １／１８

Ｆ２１Ｙ １０５／１０

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に第１の列を形成するように配置された複数の第１の発光素子と、
前記基板上に前記第１の列に隣接する第２の列を形成するように配置された複数の第２の発光素子と、
前記複数の第１の発光素子および前記複数の第２の発光素子と接続されるとともに、前記第１の列の前記複数の第１の発光素子と前記第２の列の前記複数の第２の発光素子とが同極どうしで対向するように前記基板上に設けられた複数の接続導体と、
前記第１の列内の前記複数の第１の発光素子を直列に接続するように、前記複数の第１の発光素子間を結ぶ直線と鈍角をなすように前記基板上に設けられた第１の斜め配線部と、
前記第２の列内の前記複数の第２の発光素子を直列に接続するように、前記複数の第２の発光素子間を結ぶ直線と鈍角をなすように前記基板上に設けられた第２の斜め配線部と、を備え、
前記複数の第１の発光素子は、前記第１の列を形成する方向において隣り合う前記第１の発光素子が同極どうしで対向するように配置されている光源モジュール。

【請求項2】

前記複数の第１の発光素子および前記複数の第２の発光素子は、それぞれ陽極と陰極とを有し、
前記複数の接続導体は、前記第１の列の前記第１の発光素子の陽極と前記第２の列の前記第２の発光素子の陰極とを結ぶ線分上に、前記第１の列の前記第１の発光素子の陰極または前記第２の列の前記第２の発光素子の陽極のいずれか一方が存在するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。

【請求項3】

前記第１の列の前記第１の発光素子は、前記第２の列の列方向に配置された前記複数の第２の発光素子のうち距離が最も近い前記第２の発光素子と行方向において同極どうしで対向するように配置されたことを特徴とする請求項１および２のいずれか１項に記載の光源モジュール。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の光源モジュールと、
前記光源モジュールを点灯させる点灯回路と、
前記光源モジュールが取り付けられる器具本体と、
を備えた照明器具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、光源モジュールおよび光源モジュールを搭載した照明器具に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、天井に取り付けられて屋内を照明する照明器具が知られている。特許文献１には、基板に複数の光源素子が直列に実装され、絶縁部分よりも広い面積を有する配線パターンに光源素子を接続することにより、放熱性を高めた照明器具が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１７３１２９号公報

【非特許文献】

【0004】

【文献】電気学会・イオンマイグレーションの発生特性と防止方法調査専門委員会編、「プリント基板の試験と評価―イオンマイグレーション現象とその対策―」株式会社オーム社出版、２００７年１２月２５日発行

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

複数の光源素子が特許文献１に記載された照明器具よりも基板上に高密度に実装された光源モジュールを照明の光源とする場合、製品の設計寿命までに短絡故障を引き起こさないことが要求される。特に光源素子を高密度に実装した場合は、部品の小型化、電気回路の高密度化により配線パターンが狭くなるため、イオンマイグレーションによる経年劣化を考慮する必要がある。

【0006】

イオンマイグレーション（以下、マイグレーションという）とは、エレクトロケミカルマイグレーションとも呼称される金属の電気化学的な移動現象である。マイグレーションは、基板上に配置された電極や配線から電気的または化学的要因により溶出した金属イオンが電極間や配線間を移動し、他方の電極や配線から還元されることによって金属が析出する現象である。プリント基板上でマイグレーションが発生した場合、パターン間の電気的絶縁性を低下させ短絡故障を引き起こす。

【0007】

マイグレーションに影響を与える要因としては、以下が挙げられる。
（１）電位差および電極の間隔
短絡が問題となるまでの時間（以下、「マイグレーション劣化時間」という）は、電界強度、即ち（陽極と陰極との間の電位差）を（陽極と陰極との間の距離）で除したものと相関がある。
縦軸に時間の対数をとり、横軸に電界強度の対数をとり実験データをプロットすると、ほぼ直線的な関係が得られる。基板の基材がガラスエポキシの場合、マイグレーション劣化時間ｔ（×１０＾２[ｈ]）と電界強度Ｅ［Ｖ／ｍｍ］の回帰式は数式（１）となる（非特許文献１ 図２・２ 電界強度とマイグレーション劣化時間）。
ｔ＝１３７．２１Ｅ＾（－０．４１８） （１）
（２）湿度
湿度が高いほど、短絡するまでの時間が加速される。また、基板の吸湿性が高いほど、短絡するまでの時間が加速される。

【0008】

照明器具の場合、耐マイグレーション性を向上させるには発光素子間の距離を長くすればよい。しかし発光素子間の距離を長くすると、後述するように設計上の自由度が低くなりコスト増が懸念される。
本発明は、複数の発光素子を高密度に配置するとともに耐マイグレーション性を向上させた光源モジュールおよび照明器具を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この発明に係る光源モジュールは、第１の列を形成するように配置された複数の第１の発光素子および第１の列に隣接する第２の列を形成するように配置された複数の第２の発光素子と、
該複数の第１の発光素子および複数の第２の発光素子と接続されるとともに、第１の列の複数の第１の発光素子と第２の列の複数の第２の発光素子とが同極どうしで対向するように基板上に設けられた複数の接続導体と、第１の列内の複数の第１の発光素子を直列に接続するように複数の第１の発光素子間を結ぶ直線と鈍角をなすように基板上に設けられた第１の斜め配線部と、第２の列内の複数の第２発光素子を直列に接続するように複数の第２の発光素子間を結ぶ直線と鈍角をなすように基板上に設けられた第２の斜め配線部とを備え、第１の列を形成する方向において隣り合う第１の発光素子が同極どうしで対向するように配置されたものである。

【0010】

この発明に係る照明器具は、光源モジュールと、該光源モジュールを点灯させる点灯回路と、光源モジュールが取り付けられる器具本体と、を備えたものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明では、第１の列の複数の第１の発光素子と第２の列の複数の第２の発光素子とが同極どうしで対向するように複数の接続導体を配置することにより、発光素子を高密度に配置した光源モジュールおよび照明器具の耐マイグレーション性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態１における光源モジュールを示す平面図である。

【図2】実施の形態１における発光素子を示す底面図である。

【図3】実施の形態１における発光素子を示す正面図である。

【図4】実施の形態１における光源モジュールを示す平面図である。

【図5】実施の形態１における光源モジュールを示す拡大平面図である。

【図6】実施の形態１における光源モジュールを示す拡大平面図である。

【図7】実施の形態２における器具本体を示す側面図である。

【図8】実施の形態２における器具本体を示す分解斜視図である。

【図9】実施の形態２における照明器具を示す分解斜視図である。

【図10】比較例における光源モジュールを示す平面図である。

【図11】比較例における光源モジュールを示す拡大平面図である。

【図12】比較例における発光素子間の距離を広げた光源モジュールを示す平面図である。

【図13】比較例における光源モジュールを示す拡大平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

実施の形態１．
本実施の形態では、本発明に係る光源モジュールについて説明する。
・光源モジュール
まず、図１を用いて、本実施の形態の光源モジュール１０の全体構成を説明する。図１に示すように、光源モジュール１０は、基板１１と、発光素子であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）１２と、配線１３と、コネクタ１４と、接続導体であるパッド１５とを備える。複数のＬＥＤ１２は全て、配線１３によって基板１１上に直列接続されている。正極側コネクタ１４－１が電源３０の正極に接続され、負極側コネクタ１４－２が電源３０の負極に接続されることによって、光源モジュール１０が点灯する。

【0014】

図１において、ＬＥＤ１２とコネクタ１４は配置される位置のみが示されている。ＬＥＤ１２とコネクタ１４のそれぞれの端子が接続される位置に、接続導体であるパッド１５が複数配置されている。部品を実装する前の基板１１は、パッド１５の表面が酸化しないように保護処理されていてもよい。
後で詳細に述べるように、ＬＥＤ１２は基板１１上に高密度に配置され、パッド１５は耐マイグレーション性を向上させるように配置されている。

【0015】

本実施の形態では、基板１１として放熱性を考慮しアルミ基板を用いる。アルミ基板の吸湿性は、ガラスエポキシ基板と同等以下である。したがって、アルミ基板のマイグレーション劣化時間もガラスエポキシ基板と同様に、数式（１）を用いて算出することができる。
本実施の形態では、ＬＥＤ１２としてＣＳＰ（Chip Scale Package）を用いる。ＣＳＰとは、発光部を収納するパッケージを簡素化したＬＥＤである。図２に示すように、ＬＥＤ１２は、底面に陽極であるアノード１２－１と陰極であるカソード１２－２を備える。図２（ｂ）は、ＬＥＤ１２の回路記号である。アノード１２－１とカソード１２－２とは、識別のためそれぞれの電極の形状を変えている。図３に示すように、ＬＥＤ１２は、蛍光体層１２－３とパッケージ１２－４を有する。（日亜化学工業株式会社が作成したＣＳＰ製品のデータシート（標準仕様書）に基づき図２、３、５、１１を作成した。）

【0016】

本実施の形態では、ＬＥＤ１２を２４個用い、複数のＬＥＤ１２が列を形成するように配置されている。図１に示すように、正極側コネクタ１４－１から１～２番目のＬＥＤ１２が１列目、３～６番目のＬＥＤ１２が２列目、７～１２番目のＬＥＤ１２が３列目、１３～１８番目のＬＥＤ１２が４列目、１９～２２番目のＬＥＤ１２が５列目、２３～２４番目のＬＥＤ１２が６列目となるように配置されている。
２列目の一端と３列目の一端および４列目の一端と５列目の一端は、それぞれコネクタ１４側で接続され、１列目の他端と２列目の他端、３列目の他端と４列目の他端および５列目の他端と６列目の他端は、それぞれコネクタ１４の反対側で接続されている。
このように本実施の形態では、複数のＬＥＤ１２からなる列が、１列目から６列目まで全体として蛇行するように配線１３により直列接続されている。配線１３は、絶縁膜で覆われている。

【0017】

配線１３は、列の中に複数配置されたＬＥＤ１２の間を直列接続するように基板１１に配置される複数の列内配線部１３－１と、一方の列の一端のＬＥＤ１２と隣接する他方の列の一端のＬＥＤ１２との間を直列接続するように基板１１に配置されるＵ字形状の列間配線部１３－４とを有する。列内配線部１３－１は、直線配線部１３－２と斜め配線部１３－３とを有する。

【0018】

図１に示すようにＬＥＤ１２は、点線で示される仮想円１６内に収まるように配置されている。仮想円１６は、複数のＬＥＤ１２全体が発する光の発光径を示す。本実施の形態では、ＬＥＤ１２として１辺が約２［ｍｍ］のチップを用い、仮想円１６で示される発光径が約φ１６［ｍｍ］となるように高密度に配置されている。
基板１１上には、ＬＥＤ１２の電圧降下による電位差が生じる。本実施の形態で用いるＬＥＤ１２は、ＬＥＤ１２の１個当たり約３［Ｖ］の電圧降下が生じる。
本実施の形態のようにＬＥＤ１２を配置した場合、図１に示す基板１１上では、正極側コネクタ１４－１から７番目のＬＥＤ１２である「Ｌ７」のアノード１２－１と１８番目のＬＥＤ１２である「Ｌ１８」のカソード１２－２間で約３３［Ｖ］の電位差が生じ、電界強度が高くなる。

【0019】

また、本実施の形態の構成では、正極側コネクタ１４－１から３番目のＬＥＤ１２である「Ｌ３」のアノード１２－１と１２番目のＬＥＤ１２である「Ｌ１２」のカソード１２－２間および１３番目のＬＥＤ１２である「Ｌ１３」のアノード１２－１と２２番目のＬＥＤ１２である「Ｌ２２」のカソード１２－２間でそれぞれ約３０［Ｖ］の電位差が生じ、電界強度が高くなる。
この電界強度が高くなる箇所に位置するＬＥＤ１２のパッド１５の耐マイグレーション性を向上させるように対策を講ずることが、光源モジュール１０の設計上、重要である。

【0020】

次に図１０、１１を用いて、比較例における光源モジュール１０ａのマイグレーションの発生について説明する。図１０の基板１１ａ上には、図１の基板１１上と同じ位置にＬＥＤ１２が列を形成し、複数の列が互いに隣接するように配置されている。したがって、図１０においても、正極側コネクタ１４－１から７番目のＬＥＤ１２である「Ｌ７」のアノード１２－１と１８番目のＬＥＤ１２である「Ｌ１８」のカソード１２－２との間に約３６［Ｖ］の電位差が生じる。
図１０が図１と異なるのは、配線１３が、直線配線部１３－２と列間配線部１３－４からなり、斜め配線部１３－３がない点である。

【0021】

本実施の形態において、複数のＬＥＤ１２が「高密度」に配置されているとは、基板１１上に直列に接続された複数のＬＥＤ１２の内、複数の第１のＬＥＤ１２が第１の列を形成し、複数の第２のＬＥＤ１２が第２の列を形成しており、第１の列の一方のＬＥＤ１２と第２の列の他方のＬＥＤ１２との最短距離が、ＬＥＤ１２のパッケージ長さの半分以下（以下、「距離条件」という）であるときをいう。
このとき、第１の列と第２の列とが平行である必要はなく、第１の列と第２の列とが角度をなしている場合も「高密度」に配置されているものとする。また、第１の列の複数のＬＥＤ１２と第２の列の複数のＬＥＤ１２が上述の距離条件を満たしている必要はない。第１の列の１つのＬＥＤ１２と第２の列の別の１つのＬＥＤ１２が上述の距離条件を満たしていれば、複数のＬＥＤ１２は「高密度」に配置されているものとする。

【0022】

更に、電圧が一定の場合のマイグレーションの発生や進行を加速する要因である距離と電界強度を用いて、本実施の形態における「隣接」を規定することを考える。しかし、ＪＩＳ規格のＺ ３１９７：２０１２「はんだ付用フラックス試験方法」の「８．５．４ 電圧印加耐湿性試験－マイグレーション試験」に準拠して高温高湿の環境で直流を通電する加速試験を実施しても、基板１１に吸湿性の高い基材を使用するなどの悪条件が重ならない限り、数ヶ月程度の評価期間ではマイグレーションは発生し難い。
そこで、上述のＪＩＳ規格に規定の試験条件を最悪の条件とみなし、当該ＪＩＳ規格に規定された試験条件に安全率を乗じたもので「隣接」を規定することとする。

【0023】

ＪＩＳ規格のＺ ３１９７：２０１２「はんだ付用フラックス試験方法」の「８．５．４ 電圧印加耐湿性試験－マイグレーション試験」の試験条件（試験規格）は、陽極と陰極との電極間隔が０．３１８［ｍｍ］、印加電圧が、４５～５０［Ｖ］と規定されている。この試験条件を満足することが、信頼性試験で要求されている。言い換えると、マイグレーションの発生を抑制するために最低限必要な条件といえる。そこで、この試験条件に安全率をかけた数値に基づき、「隣接」を以下のように規定する。

【0024】

本実施の形態において、基板１１上に直列に接続された複数のＬＥＤ１２の内、複数の第１のＬＥＤ１２が第１の列を形成し、複数の第２のＬＥＤ１２が第２の列を形成しているとき、第１の列と第２の列が「隣接」するとは、一方の第１のＬＥＤおよび他方の第２のＬＥＤ１２のアノード１２－１とカソード１２－２間の電極間の最短距離（電極間隔）または電界強度のいずれか１つが表１の第１条件または第２条件の範囲内にあるときをいう。
電極間隔を用いて判断する場合は、電圧を固定し（例えば５０［Ｖ］）電極間の最短距離で判断する。
また、電界強度で判断する場合は、電極間の長さを固定した（例えば０．３１８［ｍｍ］）場合、第１の列の複数のＬＥＤ１２と第２の列の複数のＬＥＤ１２の内、電位差の大きいＬＥＤ１２間で判断する。

【0025】

このとき、第１の列と第２の列とが平行である必要はなく、第１の列と第２の列とが角度をなしている場合も「隣接」しているものとする。また、第１の列の複数のＬＥＤ１２と第２の列の複数のＬＥＤ１２が上述の距離条件を満たしている必要はない。第１の列の１つのＬＥＤ１２と第２の列の別の１つのＬＥＤ１２が上述の距離条件を満たしていれば、第１の列と第２の列は「隣接」しているものとする。
本実施の形態では、設計値と測定値のいずれかの数値を表１と比較して判断する。
なお、表１を規定する際に用いた安全率は１つの例であり、基板１１の材質、光源モジュール１０の使用環境などの条件によって、変えるべきものである。

【0026】

【表1】

【0027】

図１１は、比較例である図１０の拡大平面図である。図１１では、向かって右側に「Ｌ７」が、向かって左側に「Ｌ１８」が配置されている。図１１のＣ点を含むアノード１２－１のパッド１５とＤ点を含むカソード１２－２のパッド１５との間には約３６［Ｖ］の電位差が生じる。Ａ点とＢ点の電極間距離の設計値を１．２４［ｍｍ］とした場合、Ａ点とＢ点間の電界強度は、約２９．０［Ｖ／ｍｍ］である。基板１１ａがアルミ基板の場合、マイグレーション劣化時間ｔ１は、数式（１）を用い３３．６×１０＾２［ｈ］と算出される。 図１１において、ＬＥＤ１２は、位置のみ枠線で示されている。配線１３は直線状に配線され、アノード１２－１とカソード１２－２が配置される位置に、パッド１５が配置されている。ＬＥＤ１２のアノード１２－１およびカソード１２－２は、パッド１５にはんだ付けにより接続される。

【0028】

アノード１２－１およびカソード１２－２がはんだ付けされたパッド１５の表面は、はんだ合金に覆われる。はんだ合金は、ＲｏＨＳ指令（電気・電子機器に含まれる特定有害物質の使用制限に関する欧州議会および理事会指令）に準拠する鉛を含まない鉛フリーはんだである。はんだ合金は、スズ、銀および銅などの金属を含む合金である。
一方、マイグレーションは、特に銀、銅を含む金属において起こりやすいとされる。前述したように、配線１３は、絶縁膜で覆われているため金属イオンの移動が起きることがなく、マイグレーションは発生しない。したがって、本実施の形態における発明の課題を解決するためには、はんだ合金に覆われたパッド１５に発生するマイグレーションを抑制すればよい。

【0029】

マイグレーションは、高湿度の環境において光源モジュール１０または１０ａに直流を連続して印加する条件で問題となる。陽極と陰極間に水分が付着すると、陽極から陰極に向かって、銀イオンなどの金属イオンが移動する。陰極に移動した金属イオンは、陰極から電子が供給されることにより、金属となって析出する。析出した金属は、木の枝状に成長していくことから、デンドライト（樹状結晶）と呼ばれる。

【0030】

図１１の比較例では、電位が高いＡ点から電位が低いＢ点に向かう矢印に平行な向きに電界が生じているため、基板１１ａ上に水分がある場合、アノード１２－１に電子を放出してイオン化した金属イオンは、図Ａ点からＢ点に向かって移動する。Ｂ点に移動した金属イオンは、カソード１２－２から電子が供給され、金属が析出する。析出した金属は、Ｂ点からＡ点に向かってデンドライトとなって成長する。
同様に、電位が高いＤ点から電位が低いＣ点に向かう向きに電界が生じているため、金属イオンはＤ点からＣ点に移動し、逆方向である図１１の点線方向への金属イオンの移動は起こりにくい。しかし、Ｃ点とＤ点との間に水滴を滴下して実験した結果では、カソード１２－２であるＤ点からアノード１２－１のＣ点に向かってデンドライトが成長した。これは、どこからかＤ点付近に移動してきた金属イオンにカソード１２－２から電子が供給された結果、金属が析出したと考えられる。
実験結果から、カソード１２－２がアノード１２－１より電位が低い場合であっても高い場合であっても、マイグレーションによるデンドライトは、カソード１２－２からアノード１２－１に向かって成長すると考えられる。

【0031】

発明が解決しようとする課題で述べたように、マイグレーション劣化時間は、電界強度、即ち（陽極と陰極との間の電位差）を（陽極と陰極との間の距離）で除したものと相関があり、基板がアルミ基板またはガラスエポキシ基板の場合、数式（１）で算出される。よって光源に印加される電圧が一定の場合、マイグレーション劣化時間を延ばす方法として、例えば図１２に示すように、基板１１ｂ上のＬＥＤ１２間の距離を図１０に示す基板１１ａ上のＬＥＤ１２間の距離よりも長くすることが考えられる。

【0032】

図１２において、図１１のＡ点とＢ点に相当するＡ’点とＢ’点間の距離は、２．２６［ｍｍ］と長くされている。このとき、Ａ’点とＢ’点間の電界強度は、約１６［Ｖ／ｍｍ］であるため、図１２の構成のマイグレーション劣化時間ｔ２は、数式（１）を用い４３．１×１０＾２［ｈ］となる。ｔ２／ｔ１から、図１２の構成のマイグレーション劣化時間は、図１１の構成の１．２８倍となる。

【0033】

しかし、図１２に示す光源モジュール１０ｂの構成とした場合、図１０の光源モジュール１０ａの構成よりもマイグレーション劣化時間を長くすることができる反面、図１２の仮想円１６で囲まれた領域で示されるＬＥＤ１２が発する光の発光径が大きくなるため、ＬＥＤ１２が発する光を配光制御するレンズの直径を大きくする必要がある。図１２の場合、発光径は約φ２０［ｍｍ］と図１１の約φ１６［ｍｍ］から大きくなる。
また図１２の構成では、図１０の構成よりもＬＥＤ１２の配置間隔が大きくなることにより、ＬＥＤ１２が発する光が離散した光となり、光源の粒々感を使用者が感じるなど、照射面から光のむらが見えやすくなる。光のむらを低減させるためには、レンズにシボを入れる拡散加工またはＬＥＤ１２の照射面への拡散シートの追加が必要となる。更に拡散加工や拡散シートを追加しＬＥＤ１２が発する光を拡散させたことにより、図１０の構成よりもＬＥＤ１２が発する光の光束が減衰する。この光束が減衰した分を補償するためには、ＬＥＤ１２に供給する電流を大きくする必要がある。これにより、消費電力が増えるのみならず、コストをかけた消費電力の増加に伴う放熱対策も必要となる。
加えて、図１２の構成では、ＬＥＤ１２間の距離を長くしたことにより、コネクタ１４を基板１１ｂの端に近い位置に配置しなければならない点も、設計の自由度の確保の点から不利となる。

【0034】

また、別の比較例として、ＬＥＤ１２および配線１３を図１０と同じ配置とし、電位差が大きい「Ｌ７」のアノード１２－１と「Ｌ１８」のカソード１２－２の間に凹凸を設けることにより絶縁物の表面に沿った最短距離である沿面距離を確保する構成を考える。この場合、ＬＥＤ１２が高密度に配置されているため、量産時の個々の製品間のばらつきによるＬＥＤ１２の位置ずれにより、確保しようとする沿面距離の管理が困難となる。

【0035】

上述の問題を解決するために本実施の形態では、ＬＥＤ１２を図４の基板１１上にシルク印刷されたＬＥＤの配置表示１７に示す配置としている。図４に示すように、１列目の複数のＬＥＤ１２と２列目の複数のＬＥＤ１２とは、同極どうしであるアノード１２－１が対向するように配置される。同様に3列目と４列目および５列目と６列目も同極どうしであるアノード１２－１が対向するように配置される。図１は、ＬＥＤの配置表示１７が省略されている以外、図４と同一である。
また、２列目の複数のＬＥＤ１２と３列目のＬＥＤ１２は、同極どうしであるカソード１２－２が対向するように配置される。同様に4列目と５列目も同極どうしであるカソード１２－２が対向するように配置される。

【0036】

図５は、本実施の形態である図１の拡大平面図である。図５ではＬＥＤ１２を配置する位置は比較例の図１１と同じであるため、向かって右側に「Ｌ７」が、向かって左側に「Ｌ１８」が配置されている。この時、図５のＡ点を含むパッド１５とＢ点を含むパッド１５との間に図１１と同様に約３６［Ｖ］の電位差が生じる。
ここで、「「Ｌ７」のアノード１２－１のＡ点から「Ｌ１８」のカソード１２－２のＢ点間のＡＢ間の電界は、ＡＢ間の電界はＡ点とＢ点を結ぶ直線とはならず、折れ線のようになる。なぜなら、ＡＢ間の電界は、Ａ点を含むアノード１２－１およびＢ点を含むカソード１２－２との間に位置する「Ｌ１８」のアノード１２－１の正の電荷を迂回するからである。したがってＡＢ間の電界強度は、迂回した距離の分小さくなる。
同様に、ＣＤ点間の電界も、Ｃ点とＤ点を結ぶ直線とはならず、図５の点線の折れ線で示すように、「Ｌ７」のアノード１２－１を迂回する。したがって、ＣＤ間の電界強度も迂回した距離の分小さくなる。

【0037】

図５において、Ａ点とＢ点の電極間距離の設計値を１．７０［ｍｍ］とした場合、Ａ点とＢ点間の電界強度は、約２１．２［Ｖ／ｍｍ］である。基板１１の基材がガラスエポキシと同等の場合、マイグレーション劣化時間ｔ３は、数式（１）を用い３８．３×１０＾２［ｈ］と算出される。

【0038】

本実施の形態の図５と比較例の図１１とを比較すると、ＬＥＤ１２が配置される位置および配置されるＬＥＤ１２の間の間隔は同一である。しかし、同極どうしが対向するように「Ｌ７」と「Ｌ１８」のＬＥＤ１２を配置した結果、マイグレーションが問題となるカソード１２－２とアノード１２－１との間の直線距離は、図５の本実施の形態の構成の方が、図１１の比較例の構成よりも１．７［ｍｍ］／１．２４［ｍｍ］から約４０％長くすることができる。

【0039】

なお、電界強度は電位差のある２つのＬＥＤ１２の間の距離に反比例するため、第１の列をなす複数のＬＥＤ１２の内、特定のＬＥＤ１２の耐マイグレーション性を考慮する場合は、隣接する第２の列の複数のＬＥＤ１２のうち、第１の列の特定のＬＥＤ１２に最も近接するＬＥＤ１２のみを検討すればよい。

【0040】

次に図６と図１３を用いて、第１の列を形成するように配置された複数のＬＥＤ１２と第１の列に隣接する第２の列を形成するように配置された複数のＬＥＤ１２とが同極どうしで対向するように配置されている場合でも、第１の列の一方のＬＥＤ１２のアノード１２－１と第２の列の他方のＬＥＤ１２のカソード１２－２間の距離が本実施の形態の方が比較例よりも小さい箇所について、計算上のマイグレーション劣化時間を比較する。
図６において、正極側コネクタ１４－１から３番目のＬＥＤ１２である「Ｌ３」のＥ点を含むアノード１２－１と１２番目のＬＥＤ１２である「Ｌ１２」のＦ点を含むカソード１２－２との間に３０［Ｖ］の電位差が生じる。Ｅ点とＦ点の電極間距離の設計値は、２．１０［ｍｍ］であるため、Ｅ点とＦ点間の電界強度は、約１４．３［Ｖ／ｍｍ］である。基板１１の基材がガラスエポキシと同等の場合、マイグレーション劣化時間ｔ５は、数式（１）を用い４５．１×１０＾２［ｈ］となる。
ｔ５は、後述する比較例のマイグレーション劣化時間であるｔ６よりも短いが、電界が最も高い「Ｌ７」のアノード１２－１と「Ｌ１８」のカソード１２－２間のマイグレーション時間であるｔ３およびｔ４よりは長い。したがって、ｔ５と対応する「Ｌ３」のアノード１２－１と「Ｌ１２」のカソード１２－２間も、マイグレーション対策上の距離が確保されていることがわかる。

【0041】

参考までに図１３を用いて、ｔ５と対応するの「Ｌ３」と「Ｌ１２」間のマイグレーション劣化時間ｔ６を計算する。図１３において、「Ｌ３」のＬＥＤ１２のＥ点を含むアノード１２－１のパッド１５と「Ｌ１２」のＬＥＤ１２のＦ点を含むカソード１２－２のパッド１５との間に３０［Ｖ］の電位差が生じる。Ｅ点とＦ点の電極間距離の設計値は、３．８３［ｍｍ］であるため、Ｅ点とＦ点間の電界強度は、約７．８３［Ｖ／ｍｍ］である。基板１１の基材がガラスエポキシと同等の場合、マイグレーション劣化時間ｔ６は、数式（１）を用い５８．０×１０＾２［ｈ］となる。

【0042】

本実施の形態と比較例とで、「Ｌ３」のＬＥＤ１２のアノード１２－１と「Ｌ１２」のカソード１２間の電界強度を比較すると、本実施の形態よりも比較例の方が電界強度は低くなる。しかし、本実施の形態のＥ点とＦ点間の電界強度である約１４．３［Ｖ／ｍｍ］は、比較例のＡ‘点とＢ’点間の電界強度である約１６［Ｖ／ｍｍ］よりも低いため問題とならない。
したがって、本実施の形態の光源モジュール１０の方が比較例の光源モジュール１０ａよりも計算上のマイグレーション劣化時間が長くなっている。

【0043】

以上述べた本実施の形態に示す光源モジュール１０は、以下のような効果を奏する。
第１の列を形成するように配置された複数のＬＥＤ１２と第１の列に隣接する第２の列を形成するように配置された複数のＬＥＤ１２とが同極どうしで対向するように配置することにより、ＬＥＤ１２を高密度に配置した光源モジュール１０の耐マイグレーション性を向上させることができる。
また、同じ列の中のＬＥＤ１２間を直線配線部１３－２で直列接続した比較例から、仮想円１６で示される複数のＬＥＤ１２で形成される発光径やコネクタ１４の位置を変えることなく、電位差を有するＬＥＤ１２間のアノード１２－１とカソード１２－２間の距離を広げ、耐マイグレーション性を向上させることができる。

【0044】

本実施の形態は、光源モジュール１０に限らず、部品の小型化、回路の高密度化により配線パターン間隔が狭くなる直流負荷を有する製品において、耐マイグレーション性を向上させることができる。

【0045】

なお、本実施の形態では、基板１１上に複数のＬＥＤ１２を６列に配置し、１列目から６列目まで全体として蛇行する構成を説明したが、配線１３が渦巻き状、くし状、かぎ状など、蛇行配線以外の配線パターンであってもよい。
また、本実施の形態では、第１の列を形成するように配置された複数の第１のＬＥＤ１２と、第１の列に隣接する第２の列を形成するように配置された複数の第２のＬＥＤ１２とが、格子状に配置される構成について説明したが、複数の第１のＬＥＤ１２と複数の第２のＬＥＤ１２とが千鳥状に配置されるなど、格子状とは別の形に配置されていてもよい。更に複数の第１のＬＥＤ１２の配置間隔と複数の第２のＬＥＤ１２の配置間隔が異なっていてもよい。更に第１の列内または第２の列内でＬＥＤ１２の間隔が不均一に配置されていてもよい。

【0046】

実施の形態２．
本実施の形態では、実施の形態１で説明した光源モジュール１０を用いた照明器具１００の構成を説明する。本実施の形態において、実施の形態１と同一または相当する構成については同一の符号を付す。

【0047】

・器具本体
図７、８を用いて、器具本体２０を説明する。器具本体２０は、本体枠２３と、レンズ２４と、ソケット２５と、光源モジュール１０と、放熱ユニット２６とを備える。光源モジュール１０は、ソケット２５によって放熱ユニット２６に固定される。

【0048】

・照明器具
図９を用いて、照明器具１００を説明する。照明器具１００は、器具本体２０と、取付枠２１と、取付ばね２２と、点灯回路である電源３０と、電源取付ばね３１と、端子台３２と、電源カバー３３とを備える。電源３０は、光源モジュール１０に直流電力を給電ケーブル２７を介して供給し、光源モジュール１０を点灯させる。電源３０は、電源取付ばね３１で弾性力を持つように器具本体２０に保持されている。端子台３２には、外部から商用電源線が接続される。

【0049】

本実施の形態では、照明器具１００の光源として光源モジュール１０を用いることにより、照明器具１００の耐マイグレーション性を向上させることができる。
なお、本実施の形態では、照明器具１００が天井埋め込み型のダウンライトである構成を示したが、照明器具１００を天井に固定するスポットライトとする構成としてもよい。

【符号の説明】

【0050】

１０ １０ａ １０ｂ 光源モジュール、１１ １１ａ １１ｂ 基板、１２ ＬＥＤ、１２－１ アノード、１２－２ カソード、１３ 配線、１５ パッド、２０ 器具本体、３０ 電源、１００ 照明器具。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】