JP2011150967A - 半導体光源 - Google Patents

Abstract

【課題】色むらが生じ難くい半導体光源を提供する。
【解決手段】複数のＬＥＤ素子１１２が一次元に配列された光源装置１００において、複数のＬＥＤ素子１１２は、それぞれ定常状態で発光しているときの定常温度に基づいて、１もしくは配置的にまとまりのある２以上を１の発光単位として区分されており、隣り合う発光単位同士において、各発光単位に属するＬＥＤ素子１１２の温度の平均値同士が異なっているものがある場合に、平均値の大きい発光単位に属するＬＥＤ素子１１２が平均値の小さい発光単位に属するＬＥＤ素子１１２よりも、基準温度８０degで発光させたときのピーク波長が短くなるように設定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、一次元もしくは二次元的に配列された半導体発光素子を光源とする半導体光源に関し、特に、色むらの発生を抑制する技術に関する。

従来、高効率で省スペースな光源として、ＬＥＤ素子などの半導体発光素子を基板上に一次元もしくは二次元的に配列した発光モジュールがある。
例えば、一次元的に配列された発光モジュールは、エッジライト型のバックライトユニットなどの光源装置に利用されている。
また、発光モジュールは、各半導体発光素子の発光色にばらつきが生じないように、半導体発光素子の基板への実装に際し、事前に半導体発光素子の発光特性を計測して、設計基準に合致するものだけを実装している。

より具体的には、半導体発光素子を基板に実装する前に、個々の半導体発光素子の発光スペクトルを確認し、発光強度が最も大きくなっている波長（以下、「ピーク波長」という。）が設計値と合致しているもののみを使用している。
これにより、発光モジュールにおける各半導体発光素子の発光色を均一にし、色むらの発生を抑制しようとしている。

特許第３７７３５２５号

しかしながら、実際に、発光モジュールをＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの製品に組み込んだ状態で発光させると色むらが発生する場合があることが判明した。
これは、半導体発光素子が、発光時の温度の上昇に伴いピーク波長が長波長側にシフトする特性を有しており、実際の使用条件下では、発光モジュール内の各半導体発光素子に温度分布が生じているため、ピーク波長にばらつきが生じることに起因する。

なお、発光モジュールは、発光時の温度上昇を抑えるため、ヒートシンクに取り付けられて使用されるのが一般的である。しかし、汎用のヒートシンクでは、半導体発光素子の昇温を全体的に抑えることはできても、各半導体発光素子の温度を均一にすることが難しい。また、一次元もしくは二次元に配列された発光モジュール内の発熱分布に応じてヒートシンクの形状を設計・調整すれば、発光モジュール内の温度分布を解消することができる可能性は高くなるが、ヒートシンクの形状の複雑化などを招き、結果として、ヒートシンク含めての全設計の自由度が低下してしまうなどの問題を抱える。

本発明は、上記の課題に鑑み、複数の半導体発光素子に温度分布が生じても、色むらが生じ難い半導体光源を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る半導体光源は、複数の半導体発光素子が一次元もしくは二次元的に配列されてなる半導体光源において、前記複数の半導体発光素子は、それぞれ定常状態で発光しているときの定常温度に基づいて、１もしくは配置的にまとまりのある２以上を１の発光単位として区分されており、隣り合う発光単位同士において、各発光単位に属する半導体発光素子の前記定常温度の平均値同士が異なっているものがある場合に、当該平均値の大きい発光単位に属する半導体発光素子が、平均値の小さい発光単位に属する半導体発光素子よりも、同じ温度で発光させたとしたときのピーク波長が短くなるように設定されていることを特徴とする。なお、本発明において、定常温度とは、所定の駆動条件で半導体発光素子を発光させた際の、発光開始から十分な時間（一般的に３０〜６０分程度）経過後において、各半導体発光素子の各発光部（発光層）の温度が飽和状態となったときの温度を意味する。

本発明に係る半導体光源は、発光中の定常状態における温度の平均値の大きい発光単位に属する半導体発光素子が前記平均値の小さい発光単位に属する半導体発光素子よりも、同じ温度で発光させたときのピーク波長が短く設定されているため、発光に伴いその温度が定常状態に近づくにつれ、両発光単位間における半導体光源のピーク波長の差が減少する方向に向かい、各発光単位におけるピーク波長の設定によっては、両発光単位間のピーク波長の差を殆ど無くすことができるため、色むらの発生を防止することができる。

実施形態に係る半導体光源が設けられた光源装置の概略構成を示す分解斜視図 実施形態に係る半導体光源の要部構成を示す分部分解斜視図 実施形態に係る半導体光源が光源装置に組み込まれたときの点灯時における温度分布を示す図 実施形態に係る半導体光源の基準条件下におけるピーク波長を示す図 実施形態に係る半導体光源のピーク波長の温度依存性を示す図 変形例に係る半導体光源を搭載した光源装置の平面図 変形例に係る半導体光源を搭載したＬＥＤランプの斜視図 実施形態に係る半導体光源を搭載した画像表示装置の斜視図

以下、本実施の形態に係る半導体光源が適用された光源装置について、図面を参照しながら説明する。
［実施形態］
図１は、実施形態に係る光源装置の概略構成を示す分解斜視図であり、図１において、Ｘ軸方向が光源装置の厚み方向（Ｘ軸（＋）方向が光源装置の光取出方向）、Ｙ軸方向が光源装置の左右方向（長手方向）、Ｚ軸方向が光源装置の上下方向（短手方向）である。なお、図１以外の図面についても、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸で方向が記載されている場合は同様の方向を示すものとする。

図１に示すように、本実施の形態に係る光源装置１００は、例えば、画像表示装置などに内蔵されるエッジライト（サイドライト）型のバックライトユニットであって、筐体１０１、反射シート１０２、導光板１０３、拡散シート１０４、プリズムシート１０５、偏光シート１０６、点灯回路１０７、ＬＥＤモジュール（発光モジュール）１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆ、１１０Ｇ、１１０Ｈおよび１１０Ｉ（以下、これらをまとめて「ＬＥＤモジュール群１１０」という。）、ヒートシンク１３０等を備える。

筐体１０１は、例えば亜鉛メッキ鋼板等の金属製であり、箱形の筐体本体１０１ａと、上辺部１０１ｂ、右辺部１０１ｃ、下辺部１０１ｄおよび左辺部１０１ｅで構成される方形の外枠とを備え、筐体本体１０１ａに外枠を取り付けて筐体１０１を組み立てた状態において、外枠で囲まれた領域が光取出口となる。筐体１０１の内部には、反射シート１０２、導光板１０３、拡散シート１０４、プリズムシート１０５、および、偏光シート１０６が筐体本体１０１ａの底面側からその順で積層されている。筐体１０１の内部における導光板１０３の下方には、ＬＥＤモジュール群１１０、およびヒートシンク１３０が配置されている。

筐体１０１内に収容されたＬＥＤモジュール群１１０から発せられた光は、導光板１０３の下側側面である光入射面１０３ａから導光板１０３内部に入射し、導光板１０３の前面である光取出面１０３ｂから出射して、拡散シート１０４、プリズムシート１０５、および、偏光シート１０６を透過し、筐体１０１の光取出口から外部へ取り出される。
反射シート１０２は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の略方形のシートであって、導光板１０３の背面側に配置されており、導光板１０３の背面から出射した光を光取出面１０３ｂへ向けて反射する。なお、反射シート１０２は、金属光沢を有する金属箔やＡｇシート等であっても良い。

導光板１０３は、例えばＰＣ（ポリカーボネート）樹脂製で略方形の板材であって、ＬＥＤモジュール１１０Ａ〜１１０Ｉの配置に応じてドットパターン（不図示）が形成されており、これらのＬＥＤモジュール１１０Ａ〜１１０Ｉの光は、導光板１０３を透過する際に拡散および平均化され、導光板１０３の光取出面１０３ｂから取り出される。
拡散シート１０４は、例えばＰＥＴ又はＰＣ樹脂製の略方形のフィルムであって、導光板１０３の光取出面１０３ｂにほぼ密着した状態で積層されている。

プリズムシート１０５は、例えばポリエステル樹脂からなる面材の一方の表面にアクリル樹脂で均一なプリズムパターンを成形してなる透光性を有する略方形の光学シートであって、拡散シート１０４の光取出側に積層されている。
偏光シート１０６は、例えばＰＣフィルムとポリエステルフィルムとアクリル系樹脂とを接合させたもの又はＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）製の略方形のフィルムであって、プリズムシート１０５の光取出側に積層されている。

点灯回路１０７は、筐体１０１の背面に取り付けられており、各ＬＥＤモジュール１１０Ａ〜１１０Ｉにそれぞれ電力を供給する。また、ＬＥＤモジュール１１０Ａ〜１１０Ｉに流れる電流を制御する。
なお、各ＬＥＤモジュール１１０Ａ〜１１０Ｉへの電力供給は、これらモジュールそれぞれに設けられた個別の配線（不図示）を介して行われる。

図２は、実施形態に係る光源装置の要部構成を示す部分分解斜視図である。
ヒートシンク１３０は、同図に示すように、アルミニウムなどの伝熱性に優れた材料からなる直方体の部材である。
なお、同図２は、ヒートシンク１３０長手方向の一方の端部と、その上に配されているＬＥＤモジュール１１０ＤおよびＬＥＤモジュール１１０Ｅとが示されているが、これは全体の一部を示したものであって、実際には、ＬＥＤモジュール１１０Ｉ、１１０Ｈ、１１０Ｇ、１１０Ｆ、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄおよび１１０Ｅは、この順でヒートシンク１３０上に一列に固定されており、いずれも同様の構造を有する。

すなわち、ＬＥＤモジュール１１０Ａ〜１１０Ｉは、同図のＬＥＤモジュール１１０Ｄおよび１１０Ｅに示すように、長尺状の基板１１１と、当該基板１１１に列状に実装された複数のＬＥＤ素子（半導体発光素子）１１２と、それらＬＥＤ素子１１２を封止する波長変換体１１３とを備え、前記基板１１１の上面１１１ａが導光板１０３の光入射面１０３ａと略平行になる状態で前記導光板１０３に対向配置されている。

基板１１１は、板状のセラミックもしくはエポキシ系樹脂などからなる基板であり、上面１１１ａには、発光特性（発光スペクトル）が予め測定されたＬＥＤ素子１１２であって、当該発光特性が設計値と一致するもののみがダイボンドされている。
本実施の形態の光源装置１００では、上記設計値は、各ＬＥＤモジュールごとに設定されており、その設定値の決め方については後述する。

各ＬＥＤ素子１１２は、基板上にＧａＮ系化合物半導体層が形成された青色光を発する発光ダイオードであり、配線（不図示）を介して点灯回路１０７と接続されており、これによりＬＥＤ素子１１２を発光させるための電力が供給される。
また、ＬＥＤ素子１１２は、素子温度が上昇すると、その発光スペクトルにおいて、発光強度が最も大きくなっている波長、即ち、ピーク波長が長波長側にシフトする特性を有している。

なお、本実施形態では、ＧａＮ系化合物半導体層が形成された青色発光ダイオードを例示したが、本発明に適用可能なＬＥＤ素子は、特に限定されず、ＧａＮ系以外の青色発光ダイオード、または、青色以外の発光ダイオードにも適応可能である。
波長変換体１１３は、例えば、蛍光体（不図示）を分散させたシリコーン樹脂からなり、ＬＥＤ素子１１２を封止している。当該波長変換体１１３は、例えば、蛍光体によってＬＥＤ素子１１２により発せられる青色光の一部を補色である黄緑色光に変換し、その黄緑色光と蛍光物質により変換されなかった青色光との混色により白色光を作り出す。なお、蛍光体としては、例えば珪窒化物よりなる赤および緑蛍光体の混合物やＹＡＧ蛍光体等が挙げられる。

図３は、光源装置１００を点灯させ、温度が安定した（定常状態となった）ときのＬＥＤモジュール１１０Ａ〜１１０Ｉの発光面における温度分布を示す図である。
同図に示すように、上記発光面の温度が最大となっているのは、ＬＥＤモジュール１１０Ａとヒートシンク１３０の長手方向の中心線ＣＬとが交差している部分であり、この位置から遠ざかるにつれ、温度が低くなっている。

これは、ヒートシンク１３０の長手方向における両端面が放熱に寄与し、両端部に近づくほど放熱が促進されて温度が低くなるからである。
なお、このような温度勾配が生じるのは、ＬＥＤ素子１１２の基板１１１への実装が、同図２に示すように高密度で行われる場合であり、隣り合うＬＥＤ素子１１２同士の間隔が比較的大きい低密度実装の場合には、放熱量が発熱量に対して大きくなるため、上述のような温度勾配は生じにくい。

図４は、基準条件下（基準温度８０［deg］、定格電圧３．１［Ｖ］、定格電流３０［ｍＡ］）における各ＬＥＤ素子１１２のピーク波長（以下、「基準ピーク波長」という。）の設定すべき値を示す図であり、同図の縦軸が設定すべき基準ピーク波長のレベルを示す。
また、同図の横軸における位置は、当該横軸の下側に示されたＬＥＤモジュール群１１０の各ＬＥＤ素子１１２の配設位置に対応しており、例えば、横軸中心線ＣＬ上の位置にある菱形のプロットマーク１５０は、ＬＥＤモジュール１１０ＡにおけるＬＥＤ素子１１２Ａ４の基準ピーク波長の設定値を示している。

なお、同図は、ＬＥＤモジュール１１０Ｆおよび１１０Ａ〜１１０Ｅの基準ピーク波長の設定値のみが示されているが、これらの基準ピーク波長の設定値は、温度分布にもとづき心線ＣＬを基準にして線対称状に設定されており、ＬＥＤモジュール１１０Ｇ、１１０Ｈおよび１１０Ｉの基準ピーク波長の設定値は、それぞれＬＥＤモジュール１１０Ｃ、１１０Ｄおよび１１０Ｅの基準ピーク波長の設定値と同様になっている。

本実施の形態における光源装置１００では、ＬＥＤモジュール１１０Ａ〜１１０Ｉに実装される各ＬＥＤ素子１１２の基準ピーク波長は、菱形のプロットマーク１５０で示されるように設定されており、同一のＬＥＤモジュールに設けられているＬＥＤ素子１１２同士は、全て同じ基準ピーク波長に設定されている。
さらに、ＬＥＤモジュール１１０Ａ〜１１０Ｉのそれぞれには、中心線ＣＬから遠ざかるにつれ、基準ピーク波長の平均値が増加するように設定されている。

ここで、全て同じ基準ピーク波長に設定されているとは、基準ピーク波長同士の差が０．１［ｎｍ］未満の状態のことをいう。
このように規定するのは、ＬＣＤなどの画像品質の要求がシビアな装置において、色むらを解消するためには、ピーク波長のばらつきを０．１［ｎｍ］〜０．２［ｎｍ］の範囲に抑えるのが一般的とされているからである。

つまり、ＬＥＤモジュール１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆ、１１０Ｇ、１１０Ｈおよび１１０Ｉにそれぞれ設けられているＬＥＤ素子１１２の基準ピーク波長を、それぞれλＡ、λＢ、λＣ、λＤ、λＥ、λＦ、λＧ、λＨおよびλＩ［ｎｍ］とするとき、これら基準ピーク波長の値の大小関係は、以下の式１のようになっている。

［式１］ λＩ＞λＨ＞λＧ＞λＦ＞λＡ＜λＢ＜λＣ＜λＤ＜λＥ
次に、λＡ〜λＩの具体的な値の決定方法について説明する。
図５は、本実施の形態に係るＬＥＤ素子１１２において、素子温度が２０［deg］，４０［deg］、６０［deg］および８０［deg］となっている場合の各発光強度スペクトル分布を示す図である。

同図に示すように、ＬＥＤ素子１１２は、ピーク波長を頂点として長波長側および短波長側に裾広がりの発光強度分布を有しており、素子温度が２０［deg］上昇すると、ピーク波長が長波長側に約１．４［ｎｍ］ずれが生じていることがわかる。
つまり、ＬＥＤ素子１１２は、素子温度が１［deg］上昇する毎に、ピーク波長が長波長側に０．０７［ｎｍ］程度ずれる特性を有する。

本特性は、半導体発光素子において一般によく知られており、温度変化に対するピーク波長のずれ量は、半導体発光素子の構造や種類によって異なる。
ＬＥＤ発光素子以外の半導体発光素子の種類としては、ＬＤ（Laser Diode）および有機ＥＬ（Organic Electro-Luminescence）などが挙げられる。
本実施の形態におけるＬＥＤモジュール１１０Ａ〜１１０Ｉにおいて、ＬＥＤ素子１１２を点灯して定常状態となったときの温度を各ＬＥＤモジュール毎に平均した値をＴave［deg］とするとき、各ＬＥＤモジュールに設けられたＬＥＤ素子１１２の基準ピーク波長λsta［ｎｍ］は、以下の式にもとづいて決定される。
［式２］ λsta＝（Ｔave-Ｔsta）×０．０７
ここで、Ｔstaは、基準条件の温度８０［deg］のことである。

つまり、ＬＥＤモジュール１１０Ａ〜１１０Ｉを製品（本実施の形態では光源装置１００）に搭載したときの温度上昇によるピーク波長のずれを考慮して、温度が高くなるＬＥＤモジュール１１０Ａ〜１１０Ｉに設けられているＬＥＤ素子１１２の基準ピーク波長を短波長側に予めずらしておき、温度が定常状態になったときに、全てのＬＥＤ素子１１２のピーク波長を略一致させることにより、色むらの発生を抑制することができる。

＜変形例＞
本発明は、上述のような実施の形態に限られるものではなく、次のような変形例も実施することができる。
（１）上記実施の形態では、基準ピーク波長は、基準条件下（基準温度８０［deg］、定格電圧３．１［Ｖ］、定格電流３０［ｍＡ］）における、ＬＥＤモジュール１１０Ａ〜１１０Ｉそれぞれに実装されている各ＬＥＤ素子１１２のピーク波長としたが、これに限らず、他の統一条件下で測定したピーク波長としてもよい。

特に、基準ピーク波長に対して高い相関性を有する基準温度の値は、８０［deg］に限るものではなく、ピーク波長を求める上で基準として決められた温度でありさえすればよい。
（２）また、上記実施の形態では、同一のＬＥＤモジュールに属するＬＥＤ素子１１２同士は、基準ピーク波長は全て同じ値に設定されているとしたが、これに限らず、図４の白抜き四角のプロットマーク１５１が示すように、一のＬＥＤモジュールにおいて、当該ＬＥＤモジュールに設けられている各ＬＥＤ素子１１２の温度に応じて、各ＬＥＤ素子１１２の基準ピーク波長を個別に設定しても構わない。

その場合、共に同一のＬＥＤモジュールに属し、連続的に配列された複数のＬＥＤ素子１１２のうち、或る２つのＬＥＤ素子１１２同士の定常状態における温度差が１．４［deg］にも満たないケースでは、両者のピーク波長の差が０．１［ｎｍ］に満たなく、両者間の色むらへの影響が無視できる程度となるので、上記２つのＬＥＤ素子１１２およびその間に挟まれるＬＥＤ素子１１２が存在するときは、そのＬＥＤ素子１１２の基準ピーク波長を敢えて変更しなくてもよい。

以上の要件を数値化して示すと、例えば、ＬＥＤモジュール１１０Ａにおいては、以下の式３のようになる。
［式３］ λＡ１≧λＡ２≧λＡ３≧λＡ４≦λＡ５≦λＡ６≦λＡ７
ここで、λＡ１、λＡ２、λＡ３、λＡ４、λＡ５、λＡ６およびλＡ７は、それぞれＬＥＤモジュール１１０Ａにおいて一列に配されたＬＥＤ素子１１２Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６およびＡ７の基準ピーク波長の値である。

この場合、ＬＥＤ素子１１２Ａ４が、最も発光時における定常状態の温度が最も高くなる素子となっている。
また、λＡ１〜λＡ７の具体的な値は、式２にもとづいて決定すればよい。
さらに、ＬＥＤモジュール１１０Ｂの場合には、以下の式４のようになる。
［式４］ λＢ１≦λＢ２≦λＢ３≦λＢ４≦λＢ５≦λＢ６≦λＢ７
ここで、λＢ１、λＢ２、λＢ３、λＢ４、λＢ５、λＢ６およびλＢ７は、それぞれＬＥＤモジュール１１０Ｂにおいて一列に配されたＬＥＤ素子１１２Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６およびＢ７の基準ピーク波長の値である。

また、λＢ１〜λＢ７の具体的な値は、式２にもとづいて決定すればよい。
（３）また、上記実施の形態では、光源装置１００は、線状光源であるＬＥＤモジュール群１１０から放射される線状の光を、導光板１０３により導いて面状に放射していたが、この構成に限るものではなく、ＬＥＤ素子１１２そのものを２次元的に配列して、面状に発光させてもよい。

図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ上述のようにＬＥＤ素子１１２を２次元的に配列して面状に発光させる光源装置２００および光源装置３００の構成を示す図であり、これらをそれぞれ点灯させたときの温度分布も合わせて示している。
ここで、同図において、より黒っぽく示されている部分が温度の高い部分である。
光源装置２００および光源装置３００は、それぞれＬＥＤモジュール２１０およびＬＥＤモジュール３１０がＺ軸方向（同図の上下方向）に３つ並べられた構成である。

ＬＥＤモジュール２１０は、Ｚ軸方向の両縁に沿って、それぞれＹ軸方向に延びる第１給電路２２１および第２給電路２２２と、第１給電路２２１および第２給電路２２２との間を結んでＹ軸方向に延びる第３給電路２２３と、これに挿設された複数のＬＥＤ素子２１２とを有する。
また、各ＬＥＤモジュール２１０の裏面には、放熱のための矩形板状のヒートシンク（不図示）がそれぞれ設けられている。

各ＬＥＤモジュール２１０への給電は、これのＹ方向と逆方向側の端部に設けられた給電端子Ｗ１と給電端子Ｘ１を介して行われる。
上記実施の形態の説明でも述べたように、上記ヒートシンクの長手方向における両端面が放熱に寄与するので、両端部に近づくほど放熱が促進されて温度が低くなり、ヒートシンクの長手方向中央部の温度が高くなるはずである。

しかしながら、光源装置２００では、給電端子Ｗ１および給電端子Ｘ１から遠ざかる位置にあるＬＥＤ素子２１２ほど、正極側と負極側の給電路を合わせたトータルの給電路の長さが長くなり、その結果電圧降下が生じて投入電力および発光量が減少し、ＬＥＤ素子２１２の発熱量も低下する。
つまり、各ＬＥＤ素子２１２の発熱量に位置的偏りが生じるため、光源装置２００では、同図６（ａ）に示すように、最も温度が上昇する部位が光源装置２００の中心からややＹ方向逆側にずれたポイントＨ１となっている。

このような温度分布が生じている場合、同図に示すように、光源装置２００の発光面を例えば７つの領域（Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、ＯおよびＰ）に区分し、各ＬＥＤモジュール２１０の同一領域に含まれているＬＥＤ素子２１２では、基準ピーク波長を全て同じ値に設定すると共に、各領域毎の基準ピーク波長の平均値を、以下に示す式５のように設定すればよい。

このように、発熱が大きい領域に対して、短波長のＬＥＤ素子を配置する一方で、発熱が小さい領域に対して、長波長のＬＥＤ素子を配置すれば、温度分布が均一となることから、温度分布のバラツキによって生じていた色度むらを解消することができる。
［式５］ λ_Ｐ＞λ_Ｏ＞λ_Ｎ＞λ_Ｍ＞λ_Ｊ＜λ_Ｋ＜λ_Ｌ
ここで、λ_Ｊ〜λ_Ｐは、領域Ｊ〜領域Ｐそれぞれに含まれるＬＥＤ素子２１２の平均値を示しており、λの右下の添え字が、当該平均値の算出対象とされるＬＥＤ素子２１２を含む領域の添え字に対応する。

なお、上述の説明では、同一領域に含まれているＬＥＤ素子２１２の基準ピーク波長を全て同じ値に設定するとしたが、同一領域内のＬＥＤ素子２１２であっても、発光時の定常状態における温度が高いものほど、基準ピーク波長を短く設定しても構わない。但し、色むらの発生に影響の無い程度の微小な温度差が生じているＬＥＤ素子２１２間においては、基準ピーク波長を敢えて異ならせる必要はない。

一方、ＬＥＤモジュール３１０は、同図６（ｂ）に示すように、給電端子の位置が異なる以外は、ＬＥＤモジュール２１０と同様の構成を有しており、ヒートシンクもまた、ＬＥＤモジュール２１０と同様のものが、各ＬＥＤモジュール３１０の裏面に設けられている。
ここで、ＬＥＤモジュール２１０における第１給電路２２１、第２給電路２２２、第３給電路２２３およびＬＥＤ素子２１２は、ＬＥＤモジュール３１０における第１給電路３２１、第２給電路３２２、第３給電路３２３およびＬＥＤ素子３１２にそれぞれ対応する。

また、ＬＥＤモジュール３１０は、同図に示すように、第１給電路３２１のＹ方向と逆方向側の端部に給電端子Ｙ１が設けられており、第２給電路３２２のＹ方向側の端部に給電端子Ｚ１が設けられている。
このような給電端子の配置を採用することにより、各ＬＥＤ素子２１２の正極側および負極側を含めたトータルの給電路の長さが均一化され、各ＬＥＤ素子２１２に投入される電力も均一化されて発光輝度が均一化されると共に、各ＬＥＤ素子２１２の発熱量も均一化される。

このため、上述したように、放熱量が比較的小さなＬＥＤモジュール２１０の中央部に近いポイントＨ２が最も温度が上昇する部位となっている。
このような場合、同図に示すように、ＬＥＤモジュール３１０の温度分布に応じて、光源装置２００の発光面を例えば６つの領域（Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ、ＵおよびＶ）に区分し、各ＬＥＤモジュール３１０の同一領域に含まれているＬＥＤ素子２１２の基準ピーク波長を全て同じ値に設定し、さらに、各ＬＥＤモジュール３１０の領域毎の基準ピーク波長の平均値を、以下に示す式６のように設定すればよい。

［式６］ λ_Ｖ＞λ_Ｕ＞λ_Ｔ＞λ_Ｑ＜λ_Ｒ＜λ_Ｓ
ここで、λ_Ｑ〜λ_Ｖは、各ＬＥＤモジュール３１０における領域Ｑ〜領域Ｖそれぞれに含まれるＬＥＤ素子２１２の基準ピーク波長の平均値を示しており、λの右下の添え字が、当該平均値の算出対象とされるＬＥＤ素子２１２を含む領域の添え字に対応する。
なお、上述の説明では、同一領域に含まれているＬＥＤ素子２１２の基準ピーク波長を全て同じ値に設定するとしたが、ＬＥＤモジュール２１０と同様に、同一領域内に含まれるＬＥＤ素子２１２であっても、発光時の定常状態における温度が高いものほど、基準ピーク波長を短く設定しても構わない。但し、色むらの発生に影響の無い程度の微小な温度差が生じているＬＥＤ素子２１２間においては、基準ピーク波長を敢えて異ならせる必要はない。

以上のように、複数のＬＥＤ素子が２次元的に配列されたＬＥＤモジュール２１０および３１０において、基準条件と実使用条件との温度のくい違いによるピーク波長のずれを見込んで、実使用条件で温度が高くなるものほど、予め基準ピーク波長を短めに設定しておくことにより、実使用条件下での温度において、ＬＥＤ素子２１２および３１３全体のピーク波長が同じ値に揃うので、色むらの発生を抑制することができる。

（４） また、上記実施の形態では、本実施の形態に係る半導体光源をＬＣＤなどのバックライトユニットに適用した例を示して説明を行ったが、バックライトユニット以外の装置、例えば、照明装置などに適用してもよい。
図８は、本実施の形態に係る半導体光源をＬＥＤランプに適用した構成を示す図である。

ＬＥＤランプ１１は、同図に示すように、照明用光源本体部２に口金３（例えばＥ型口金）が取り付けられたものである。
照明用光源本体部２は、口金３が設けられている位置とは逆の端部にＬＥＤモジュール３０が設けられている。
ＬＥＤモジュール３０は、上面視における形状が正方形となっており、板状の基板２１と、当該基板２１に２次元的に実装された複数のＬＥＤ素子（半導体発光素子）２２と、それらＬＥＤ素子２２を封止する蛍光体などの波長変換体２３とを備える。

ここで、ＬＥＤモジュール３０は、点灯したときの定常状態における温度が最も高くなる位置が、上記正方形の中心となっており、縁部に近づくほど温度が低くなっているものとする。
このような温度分布を有する場合、同図８に示すように、温度分布に対応させて、中心から外縁部に向かって、順に領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃおよび領域Ｄに区分し、同一の領域に含まれるＬＥＤ素子（半導体発光素子）２２の基準条件下におけるピーク波長λを同じ値に設定し、さらに、上記領域Ａ〜Ｄに含まれているＬＥＤ素子２２の基準条件下におけるピーク波長の平均値λＡ、λＢ、λＣおよびλＤを以下の式７のように設定すればよい。
［式７］ λＡ＜λＢ＜λＣ＜λＤ
λＡ、λＢ、λＣおよびλＤの値の具体的な決め方については、式２による。

なお、同一領域内のＬＥＤ素子２２であっても、発光時の定常状態における温度が高いものほど、基準ピーク波長を短く設定しても構わない。但し、色むらの発生に影響の無い程度の微小な温度差が生じているＬＥＤ素子２１２間においては、基準ピーク波長を敢えて異ならせる必要はない。
以上の構成とすることで、複数のＬＥＤ素子が２次元的に配列されたＬＥＤモジュール３０において、発光時における温度が定常状態になったときに、ＬＥＤ素子１１２全体のピーク波長が同じ値になり、色むらの発生を抑制することができる。

（５）上記実施の形態では、画像表示装置などに内蔵される光源装置１００、即ち、バックライトユニット単位について説明を行ったが、光源装置１００を画像表示装置に適用する場合には、図８に示す構成としてもよい。
同図に示すように、本実施形態に係る画像表示装置１は、例えば４６インチの液晶テレビであり、液晶パネル等を含む液晶画面ユニット２と、液晶画面ユニット２の背面に配された照明装置１００とを備える。

液晶画面ユニット２は、公知のものであって、液晶パネル（カラーフィルター基板、液晶、ＴＦＴ基板等）（不図示）及び駆動モジュール等（不図示）を備え、外部からの画像信号に基づいてカラー画像を形成する。
このように、色むらの発生が生じにくい照明装置１００を画像表示装置１のバックライトユニットとして使用することで、優れた均斉度の実現が可能となる。

本発明に係る光源装置は、例えば液晶テレビ、液晶ディスプレイ用の線状光源として、また、一般照明用の面状光源などとして利用可能である。

２ 照明用光源本体部
３ 口金
１１ ＬＥＤランプ
２１ 基板
２２ ＬＥＤ素子
２３ 波長変換体
３０ ＬＥＤモジュール
１００ 光源装置
１０１ 筐体
１０１ａ 筐体本体
１０１ｂ 上辺部
１０１ｃ 右辺部
１０１ｄ 下辺部
１０１ｅ 左辺部
１０２ 反射シート
１０３ 導光板
１０３ａ 光入射面
１０３ｂ 光取出面
１０４ 拡散シート
１０５ プリズムシート
１０６ 偏光シート
１０７ 点灯回路
１１０ ＬＥＤモジュール群
１１１ 基板
１１１ａ 上面
１１２ ＬＥＤ素子
１１３ 波長変換体
１３０ ヒートシンク
２００、３００ 光源装置
２１０、３１０ ＬＥＤモジュール
２１２、３１２ ＬＥＤ素子
２２１、３２１ 第１給電路
２２２、３２２ 第２給電路
２２３、３２３ 第３給電路

Claims (6)

1. 複数の半導体発光素子が一次元もしくは二次元的に配列されてなる半導体光源において、
   前記複数の半導体発光素子は、それぞれ定常状態で発光しているときの定常温度に基づいて、１もしくは配置的にまとまりのある２以上を１の発光単位として区分されており、
   隣り合う発光単位同士において、各発光単位に属する半導体発光素子の前記定常温度の平均値同士が異なっているものがある場合に、当該平均値の大きい発光単位に属する半導体発光素子が、平均値の小さい発光単位に属する半導体発光素子よりも、同じ温度で発光させたとしたときのピーク波長が短くなるように設定されている半導体光源。
2. 同一の発光単位に属する複数の半導体発光素子のうちの隣接する２つの半導体発光素子において、前記定常温度が異なっているものがある場合に、定常温度の高い半導体発光素子が定常温度の低い半導体発光素子よりも、同じ温度で発光させたとしたときのピーク波長が等しいか、もしくはそれ以下に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体光源。
3. 前記半導体発光素子は、当該素子の温度が１［deg］上昇するごとに発光強度のピーク波長がＫ［ｎｍ］だけ減少する物理的特性を有しており、
   定常温度の平均値が互いに異なっている前記隣り合う発光単位において、前記平均値のうち、高いものをＴ１［deg］とすると共に、低いものをＴ２［deg］とし、
   前記平均値の大きい発光単位に属する各半導体発光素子および前記平均値の小さい発光単位に属する各半導体発光素子をいずれも同じ温度で発光させたとしたときのピーク波長の平均値を、それぞれλ１［ｎｍ］およびλ２［ｎｍ］とするとき、
   （λ２−λ１）＝（Ｔ１−Ｔ２）×Ｋ
   の条件を満足するようにλ１およびλ２の値が設定されていることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の半導体光源。
4. 前記半導体発光素子は、ＬＥＤ素子であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体光源。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の半導体光源を備えたバックライトユニット。
6. 請求項５に記載のバックライトユニットと、
   前記バックライトユニットから照射される光の光路上に配設された液晶パネルと
   を備えることを特徴とする液晶表示装置。

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