JPH11224960A - Ｌｅｄランプ並びにｌｅｄチップ - Google Patents
Ｌｅｄランプ並びにｌｅｄチップInfo
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- JPH11224960A JPH11224960A JP32874498A JP32874498A JPH11224960A JP H11224960 A JPH11224960 A JP H11224960A JP 32874498 A JP32874498 A JP 32874498A JP 32874498 A JP32874498 A JP 32874498A JP H11224960 A JPH11224960 A JP H11224960A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】集合化の必要性を無くすか減じた単一チップの
ＬＥＤランプを提供する。 【解決手段】ＬＥＤランプのチップは、上面１３と、所
定の屈折率ｎs を有する活性領域１０を備え、互いに積
層されたｎ導電型半導体層６並びにｐ導電型半導体層７
を有する。これら半導体層は、前記屈折率ｎs よりも少
なくとも２０％小さい屈折率ｎb を有する透明の基板５
上に設けられており、また、前記チップは、互いに離間
した複数の発光素子を形成するように前記半導体層の少
なくとも１つに夫々形成され、中に導電性のトラック１
６を有する複数の発光溝を有する。さらに、これら発光
素子の少なくとも２つは、一体となって駆動するように
互いに接続されている。
ＬＥＤランプを提供する。 【解決手段】ＬＥＤランプのチップは、上面１３と、所
定の屈折率ｎs を有する活性領域１０を備え、互いに積
層されたｎ導電型半導体層６並びにｐ導電型半導体層７
を有する。これら半導体層は、前記屈折率ｎs よりも少
なくとも２０％小さい屈折率ｎb を有する透明の基板５
上に設けられており、また、前記チップは、互いに離間
した複数の発光素子を形成するように前記半導体層の少
なくとも１つに夫々形成され、中に導電性のトラック１
６を有する複数の発光溝を有する。さらに、これら発光
素子の少なくとも２つは、一体となって駆動するように
互いに接続されている。
Description
【０００１】
【発明の属する利用分野】本発明は、反射カップ内に装
着されるＬＥＤチップと収束レンズとを代表的に使用す
る単一チップのＬＥＤランプに有する関する。
着されるＬＥＤチップと収束レンズとを代表的に使用す
る単一チップのＬＥＤランプに有する関する。
【０００２】
【従来の技術】このようなＬＥＤランプは、一般的に低
い入力電力（パワー）、代表的に４０ないし１５０ミリ
ワットで駆動される。長期に渡って、１ワット以上で動
作する高電力ＬＥＤランプが必要とされているが、この
要求は果されていない。このために、高電力ＬＥＤラン
プを必要としている設計者は、互いに直列もしくは並列
に接続され、単一のランプユニットとして一緒に収容さ
れた複数の単一チップのＬＥＤランプを集合化して使用
しなければならなかった。しかし、このような集合化
は、幾つかの一般の単一チップのＬＥＤランプを製造
し、これらを単一のユニット内に収容し、これらを接続
し、かつ、最終ユニットをテストしなければならないの
で、このような集合化を無くすことができれば、かなり
のコストの削減が計れる。
い入力電力（パワー）、代表的に４０ないし１５０ミリ
ワットで駆動される。長期に渡って、１ワット以上で動
作する高電力ＬＥＤランプが必要とされているが、この
要求は果されていない。このために、高電力ＬＥＤラン
プを必要としている設計者は、互いに直列もしくは並列
に接続され、単一のランプユニットとして一緒に収容さ
れた複数の単一チップのＬＥＤランプを集合化して使用
しなければならなかった。しかし、このような集合化
は、幾つかの一般の単一チップのＬＥＤランプを製造
し、これらを単一のユニット内に収容し、これらを接続
し、かつ、最終ユニットをテストしなければならないの
で、このような集合化を無くすことができれば、かなり
のコストの削減が計れる。
【０００３】このような高電力ＬＥＤランプは、一般
に、直射日光で動作されなければならなず、かくして高
出力ランプが必要な野外ディスプレイ、車両燈、並びに
交通燈に例えば使用される。現在、交差点で使用するた
めのＬＥＤ交通燈は、各ランプユニットに対して１００
個以上の通常のＬＥＤランプを必要としている。
に、直射日光で動作されなければならなず、かくして高
出力ランプが必要な野外ディスプレイ、車両燈、並びに
交通燈に例えば使用される。現在、交差点で使用するた
めのＬＥＤ交通燈は、各ランプユニットに対して１００
個以上の通常のＬＥＤランプを必要としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】１個の交通ランプユニ
ット（交通燈）に必要なＬＥＤランプの数を減じること
が望まれている。また、野外ディスプレイで広く使用さ
れている、透明な収束レンズを備えた従来の単一チップ
のＬＥＤランプは、不均一な光を射出するという別の欠
点がある。この不均一は、ダーク領域としてランプから
射出される、チップの上面に配置されたボンディングパ
ットにより、部分的である。このようなボンディングパ
ットの代表的な幅は、チップの幅の約３０ないし４０％
であり、これは、ＬＥＤレンズがチップの上面に対して
焦点が合っていない場合に、投射光の良好な均一性を妨
げるのに充分な大きさである。高品質のイメージディス
プレイのために、ランプの明白な輝度を５％以内にする
ことが望まれている。そして、これを達成するために
は、ボンディングパットにより生じる不均一性を減じる
ことが重要である。
ット（交通燈）に必要なＬＥＤランプの数を減じること
が望まれている。また、野外ディスプレイで広く使用さ
れている、透明な収束レンズを備えた従来の単一チップ
のＬＥＤランプは、不均一な光を射出するという別の欠
点がある。この不均一は、ダーク領域としてランプから
射出される、チップの上面に配置されたボンディングパ
ットにより、部分的である。このようなボンディングパ
ットの代表的な幅は、チップの幅の約３０ないし４０％
であり、これは、ＬＥＤレンズがチップの上面に対して
焦点が合っていない場合に、投射光の良好な均一性を妨
げるのに充分な大きさである。高品質のイメージディス
プレイのために、ランプの明白な輝度を５％以内にする
ことが望まれている。そして、これを達成するために
は、ボンディングパットにより生じる不均一性を減じる
ことが重要である。
【０００５】本発明の目的は、集合化の必要性を無くす
か減じた単一チップのＬＥＤランプを提供することであ
る。
か減じた単一チップのＬＥＤランプを提供することであ
る。
【０００６】本発明の他の目的は、チップの夫々の部分
から射出する光が、強度が等しくなるように調節される
ように構成された単一チップのＬＥＤランプを提供する
ことである。
から射出する光が、強度が等しくなるように調節される
ように構成された単一チップのＬＥＤランプを提供する
ことである。
【０００７】本発明のさらなる他の目的は、レンズ付ラ
ンプから射出される光の均一性を改良するように、チッ
プのサイズに対するボンディングパットのサイズが減じ
られる単一チップのＬＥＤランプを提供することであ
る。
ンプから射出される光の均一性を改良するように、チッ
プのサイズに対するボンディングパットのサイズが減じ
られる単一チップのＬＥＤランプを提供することであ
る。
【０００８】本発明のさらなる他の目的は、短絡により
欠陥となったチップの射光部分が自動的に電力を節約さ
せるように構成された単一チップのＬＥＤランプを提供
することである。
欠陥となったチップの射光部分が自動的に電力を節約さ
せるように構成された単一チップのＬＥＤランプを提供
することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様に係われ
ば、ＬＥＤランプに的したＬＥＤ光源は、上面と、基板
と、これら上面と基板との間に設けられ、上面の平面に
平行に延びた光ガイドのコアを形成する複数の半導体層
とを有するＬＥＤチップを具備する。このチップは、前
記複数の半導体層の少なくとも１つの中に延びた発光側
面を備えた少なくとも１つのキャビティを有する。この
チップは、コア内を案内された光をトップ光に変換す
る。本発明の他の態様に係われば、コア内を案内された
光バックル・プレート、前記半導体層と平行な反射体の
助けで取り出される。本発明のさらなる態様に係われ
ば、ｎ導電型半導体層に接続された金属製のトラックが
ランプの効率を高めるように設けられている。
ば、ＬＥＤランプに的したＬＥＤ光源は、上面と、基板
と、これら上面と基板との間に設けられ、上面の平面に
平行に延びた光ガイドのコアを形成する複数の半導体層
とを有するＬＥＤチップを具備する。このチップは、前
記複数の半導体層の少なくとも１つの中に延びた発光側
面を備えた少なくとも１つのキャビティを有する。この
チップは、コア内を案内された光をトップ光に変換す
る。本発明の他の態様に係われば、コア内を案内された
光バックル・プレート、前記半導体層と平行な反射体の
助けで取り出される。本発明のさらなる態様に係われ
ば、ｎ導電型半導体層に接続された金属製のトラックが
ランプの効率を高めるように設けられている。
【００１０】本発明のさらなる態様に係われば、ＬＥＤ
光源は、三角形の上面を備えた少なくとも２つの発光素
子を有し、これら発光素子は、溝により分離されてい
る。
光源は、三角形の上面を備えた少なくとも２つの発光素
子を有し、これら発光素子は、溝により分離されてい
る。
【００１１】本発明のさらなる態様に係われば、５〜２
５ワットの入力パワーを有し得る単一チップのＬＥＤラ
ンプは、上面と、基板と、これら上面と基板との間に設
けられ、上面の平面に平行に延びた光ガイドのコアを形
成する複数の半導体層とを有するＬＥＤチップを具備す
る。このチップは、少なくとも１つの溝を有し、また、
チップの活性領域から熱を逃がすヒートシンクがチップ
の上面に取着されている。
５ワットの入力パワーを有し得る単一チップのＬＥＤラ
ンプは、上面と、基板と、これら上面と基板との間に設
けられ、上面の平面に平行に延びた光ガイドのコアを形
成する複数の半導体層とを有するＬＥＤチップを具備す
る。このチップは、少なくとも１つの溝を有し、また、
チップの活性領域から熱を逃がすヒートシンクがチップ
の上面に取着されている。
【００１２】本発明のさらなる態様に係われば、ＬＥＤ
光源は、ヒューズが夫々設けられ、互いに独立して付勢
される複数の発光素子を有するＬＥＤチップを具備す
る。これは、製造の間の、使用可能なＬＥＤチップの歩
留を良くする。
光源は、ヒューズが夫々設けられ、互いに独立して付勢
される複数の発光素子を有するＬＥＤチップを具備す
る。これは、製造の間の、使用可能なＬＥＤチップの歩
留を良くする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明において、“トップ光”
は、チップの上面を通過することによりＬＥＤチップか
ら外に射出される光を意味する。また、チップの“上
面”は、チップの基板から最も離れたチップの面を意味
する。キャビティの上面、側壁並びに下壁は、上面の一
部としては考慮されていない。さらに、“レンズ”は、
収束レンズを意味する。また、“ガイド光”は、光ガイ
ド内で繰り返し反射されることにより伝播される光を意
味する。そして、“高電力ＬＥＤランプ”は、チップの
入力電力規格が１５０ミリワット以上のＬＥＤチップを
使用するＬＥＤランプを意味する。
は、チップの上面を通過することによりＬＥＤチップか
ら外に射出される光を意味する。また、チップの“上
面”は、チップの基板から最も離れたチップの面を意味
する。キャビティの上面、側壁並びに下壁は、上面の一
部としては考慮されていない。さらに、“レンズ”は、
収束レンズを意味する。また、“ガイド光”は、光ガイ
ド内で繰り返し反射されることにより伝播される光を意
味する。そして、“高電力ＬＥＤランプ”は、チップの
入力電力規格が１５０ミリワット以上のＬＥＤチップを
使用するＬＥＤランプを意味する。
【００１４】図１ないし図３は、本発明の一実施の形態
に係る改良されたＬＥＤ光源を示す。この光源１は、反
射ボウル（ハウジング）の一部を構成し得る金属支持体
３上に装着されたＬＥＤチップ２を有する。このチップ
２は、透明の誘電材のカバー４により覆われている。図
３は、図２に示すチップ２の部分４０のＴ−Ｔ線に沿う
断面図である。
に係る改良されたＬＥＤ光源を示す。この光源１は、反
射ボウル（ハウジング）の一部を構成し得る金属支持体
３上に装着されたＬＥＤチップ２を有する。このチップ
２は、透明の誘電材のカバー４により覆われている。図
３は、図２に示すチップ２の部分４０のＴ−Ｔ線に沿う
断面図である。
【００１５】前記チップ２は、上にｎ導電型の半導体層
６が形成された透明ベース（基板）５を有する。このｎ
導電型の半導体層６の上にはｐ導電型の半導体層７が形
成されている。これら半導体層６，７は、夫々５ミクロ
ン以下の厚さを有し得る。また、これら半導体層６，７
は、半導体８として一緒に称されている。これら基礎の
ｎ導電型並びにｐ導電型の半導体層６，７は、チップの
機能を高めるか、製造を容易にするような、図示しない
補助層を含み得る。例えば、ｐ導電型の半導体層７は、
この半導体層の導電性を良くするように、この層の上面
に薄く光を通す金層を有し得る。また、ｎ導電型層は、
チップ２のｎ導電型領域内の電気的接続を高めるための
低抵抗半導体層を有し得る。活性領域１０は、光発生を
高めるか、発生される光の色を決定する薄い層の活性領
域を含み得る。側面２５までのチップ２の上面全体は、
チップ２の２つの主面の１つを構成している。また、基
板５の下面８０は、チップ２の他の主面を構成してい
る。反射体９が基板５の下面８０に設けられている。こ
の反射体９は、銀もしくはアルミニウムのミラーコーテ
ィングで良い。
６が形成された透明ベース（基板）５を有する。このｎ
導電型の半導体層６の上にはｐ導電型の半導体層７が形
成されている。これら半導体層６，７は、夫々５ミクロ
ン以下の厚さを有し得る。また、これら半導体層６，７
は、半導体８として一緒に称されている。これら基礎の
ｎ導電型並びにｐ導電型の半導体層６，７は、チップの
機能を高めるか、製造を容易にするような、図示しない
補助層を含み得る。例えば、ｐ導電型の半導体層７は、
この半導体層の導電性を良くするように、この層の上面
に薄く光を通す金層を有し得る。また、ｎ導電型層は、
チップ２のｎ導電型領域内の電気的接続を高めるための
低抵抗半導体層を有し得る。活性領域１０は、光発生を
高めるか、発生される光の色を決定する薄い層の活性領
域を含み得る。側面２５までのチップ２の上面全体は、
チップ２の２つの主面の１つを構成している。また、基
板５の下面８０は、チップ２の他の主面を構成してい
る。反射体９が基板５の下面８０に設けられている。こ
の反射体９は、銀もしくはアルミニウムのミラーコーテ
ィングで良い。
【００１６】前記透明なカバー４の材料は、１．２５よ
りも、好ましくは、１．４よりも大きい屈折率ｎc を有
する。さらに、この屈折率ｎc は、半導体８の屈折率ｎ
s よりも小さい。また、この屈折率ｎc は、ｎs がｎc
よりも２０％以上、好ましくは３０％以上大きく、好ま
しくは設定されている。
りも、好ましくは、１．４よりも大きい屈折率ｎc を有
する。さらに、この屈折率ｎc は、半導体８の屈折率ｎ
s よりも小さい。また、この屈折率ｎc は、ｎs がｎc
よりも２０％以上、好ましくは３０％以上大きく、好ま
しくは設定されている。
【００１７】前記透明の基板５は、半導体８の屈折率ｎ
s よりも少くとも２０％、好ましくは３０％以上小さい
屈折率ｎb を有する材料で形成されている。かくして、
基板５並びにカバー４と共に半導体８が、平坦（ｐｌａ
ｎｅ）な光ガイドとして機能し、光がコアとしての半導
体８内を案内されるように、構成されている。
s よりも少くとも２０％、好ましくは３０％以上小さい
屈折率ｎb を有する材料で形成されている。かくして、
基板５並びにカバー４と共に半導体８が、平坦（ｐｌａ
ｎｅ）な光ガイドとして機能し、光がコアとしての半導
体８内を案内されるように、構成されている。
【００１８】前記ｎ導電型層６には、この層の下面のコ
ンタクトにより、ボンデングパッドのターミナル１１が
電気的に接続されている。また、前記ｐ導電型層７に
は、この層の下面のコンタクトにより、ボンデングパッ
ドのターミナル１２が電気的に接続されている。チップ
２の上面１３には、例えば、エッチングにより、細長い
キャビティ、即ち、溝（トレンチ）１４が形成されてい
る。この溝１４の断面Ｔ−Ｔは、図３に示されている。
この溝１４は、ｎ導電型層６内に位置し、チップの上面
１３に平行な底部１５を有する。この底部１５に接続さ
れるように、かくして、ｎ導電型層６に電気的に接続さ
れるように、金もしくは他の低抵抗金属で形成された導
電性のトラック１６が設けられている。緑色もしくは青
色の光を発生するチップのためには、トラック１６の上
面は、緑色もしくは青色の光に対して反射性の優れた金
属、例えば、アルミニウム、で形成されることが好まし
い。
ンタクトにより、ボンデングパッドのターミナル１１が
電気的に接続されている。また、前記ｐ導電型層７に
は、この層の下面のコンタクトにより、ボンデングパッ
ドのターミナル１２が電気的に接続されている。チップ
２の上面１３には、例えば、エッチングにより、細長い
キャビティ、即ち、溝（トレンチ）１４が形成されてい
る。この溝１４の断面Ｔ−Ｔは、図３に示されている。
この溝１４は、ｎ導電型層６内に位置し、チップの上面
１３に平行な底部１５を有する。この底部１５に接続さ
れるように、かくして、ｎ導電型層６に電気的に接続さ
れるように、金もしくは他の低抵抗金属で形成された導
電性のトラック１６が設けられている。緑色もしくは青
色の光を発生するチップのためには、トラック１６の上
面は、緑色もしくは青色の光に対して反射性の優れた金
属、例えば、アルミニウム、で形成されることが好まし
い。
【００１９】前記溝１４内には、半導体の屈折率よりも
８０％以下の屈折率ｎt を有する透明な誘電体材１７が
充填されている。この誘電材料１７は、好ましくは、エ
ポキシ樹脂のような合成樹脂である。また、この誘電体
材１７は、前記透明のカバー４の材料と同じでも、また
別でも良い。全ての導電性のトラック１６は、互いに、
また、ボンデングパッドのターミナル１１に金属により
接続されている。かくして、埋め込まれたｎ導電型層内
の点１８からの電流は、この点１８とターミナル１１と
の間のｎ導電型層の全長に渡って流れることによりのみ
の代わりに、点１８の近くの導電トラック１６を通って
ターミナル１１に流れる。
８０％以下の屈折率ｎt を有する透明な誘電体材１７が
充填されている。この誘電材料１７は、好ましくは、エ
ポキシ樹脂のような合成樹脂である。また、この誘電体
材１７は、前記透明のカバー４の材料と同じでも、また
別でも良い。全ての導電性のトラック１６は、互いに、
また、ボンデングパッドのターミナル１１に金属により
接続されている。かくして、埋め込まれたｎ導電型層内
の点１８からの電流は、この点１８とターミナル１１と
の間のｎ導電型層の全長に渡って流れることによりのみ
の代わりに、点１８の近くの導電トラック１６を通って
ターミナル１１に流れる。
【００２０】前記導電トラック１６によって、ボンデン
グパッドのターミナル１１と符号１８で示すようなｎ導
電型層の如何なる点との間の電圧降下は減じられる。こ
れは、チップのルーメン／ワット効率を高める。さら
に、電流の分布、かくしてチップの上面からの発生され
る光はより均一となる。
グパッドのターミナル１１と符号１８で示すようなｎ導
電型層の如何なる点との間の電圧降下は減じられる。こ
れは、チップのルーメン／ワット効率を高める。さら
に、電流の分布、かくしてチップの上面からの発生され
る光はより均一となる。
【００２１】前記導電トラック１６は、曲がりくねった
トラックを含む。かくして、例えば、導電性トラック１
６ａ，１６ｂは、一緒になって曲がりくねったトラッ
ク、即ち、その方向が変わるトラックを構成している。
これら導電トラック１６は、複数のトラックを一緒に結
合するノード点５０を有する。各トラック１６の幅は、
５〜２０μｍで良く、また、厚さは０．５μｍ以上で良
い。また、これらトラック１６は、パッド１１を形成す
るために使用されるのと同じ製造工程によるか、類似し
た製造工程により形成され得る。
トラックを含む。かくして、例えば、導電性トラック１
６ａ，１６ｂは、一緒になって曲がりくねったトラッ
ク、即ち、その方向が変わるトラックを構成している。
これら導電トラック１６は、複数のトラックを一緒に結
合するノード点５０を有する。各トラック１６の幅は、
５〜２０μｍで良く、また、厚さは０．５μｍ以上で良
い。また、これらトラック１６は、パッド１１を形成す
るために使用されるのと同じ製造工程によるか、類似し
た製造工程により形成され得る。
【００２２】図２にのみ示すように、導電性のトラック
１９が、前記ｐ導電型層７に結合、かくしてｐ導電型層
７に電気的に接続されている。これらトラック１９は、
金もしくは他の金属で形成され得る。全てのトラック１
９は、互いに、また、ボンデングパッドターミナル１２
に、金属接続されている。かくして、ボンデングパッド
ターミナル１２に供給された電流は、ｐ導電型層のみを
通る代わりに、トラック１９を主に通って、ターミナル
１２から離れたｐ導電型層７内の点２１に達する。これ
ら導電性のトラック１９は、複数のトラックを一緒に接
続するノード点２２を有する。また、これらトラック１
９は、パッド１２を形成するために使用されるのと同じ
製造工程によるか、類似した製造工程により形成され得
る。これらトラック１９のネットワークは、曲がりくね
ったトラックを含む。
１９が、前記ｐ導電型層７に結合、かくしてｐ導電型層
７に電気的に接続されている。これらトラック１９は、
金もしくは他の金属で形成され得る。全てのトラック１
９は、互いに、また、ボンデングパッドターミナル１２
に、金属接続されている。かくして、ボンデングパッド
ターミナル１２に供給された電流は、ｐ導電型層のみを
通る代わりに、トラック１９を主に通って、ターミナル
１２から離れたｐ導電型層７内の点２１に達する。これ
ら導電性のトラック１９は、複数のトラックを一緒に接
続するノード点２２を有する。また、これらトラック１
９は、パッド１２を形成するために使用されるのと同じ
製造工程によるか、類似した製造工程により形成され得
る。これらトラック１９のネットワークは、曲がりくね
ったトラックを含む。
【００２３】導電性のトラック１９により、ボンデング
パッドターミナル１２と符号２１で示すようなｐ導電型
層上の如何なる点との間の電圧降下は減じられる。これ
は、チップのルーメン／ワット効率を高める。さらに、
電流の分布、かくしてチップの上面からの発生される光
はより均一となる。これらトラック１６は、１〜５０μ
ｍ、もしくはこれ以上の幅で良く、また、０．２〜２μ
ｍｋ厚さで良い。このような狭い幅により、光源２のイ
メージが収束レンズ２により投影されたときに、トラッ
ク１９により生じるダークラインは消える。ｐ導電型層
は、これが全面に薄く光を通す金層を有するようになっ
ていれば、ｐ導電型層にトラック１９を設けることによ
り、前記金層の厚さは、減じられ、この金層をより多く
の光が透過することができ、かくして、ｐ導電型層への
低抵抗接続を維持しながら、チップの上面からの射出光
を増すことができる。
パッドターミナル１２と符号２１で示すようなｐ導電型
層上の如何なる点との間の電圧降下は減じられる。これ
は、チップのルーメン／ワット効率を高める。さらに、
電流の分布、かくしてチップの上面からの発生される光
はより均一となる。これらトラック１６は、１〜５０μ
ｍ、もしくはこれ以上の幅で良く、また、０．２〜２μ
ｍｋ厚さで良い。このような狭い幅により、光源２のイ
メージが収束レンズ２により投影されたときに、トラッ
ク１９により生じるダークラインは消える。ｐ導電型層
は、これが全面に薄く光を通す金層を有するようになっ
ていれば、ｐ導電型層にトラック１９を設けることによ
り、前記金層の厚さは、減じられ、この金層をより多く
の光が透過することができ、かくして、ｐ導電型層への
低抵抗接続を維持しながら、チップの上面からの射出光
を増すことができる。
【００２４】点２３でのチップ内に発生される光線は、
多くの方向のうちの如何なる１つの方向を有し得る。光
線の方向がチップの上面１３に直交もしくはほぼ直交し
ていれば、トップ光２４としてチップをでる。また、光
線の方向がチップの上面１３に平行もしくはほぼ平行で
あれば、この光は、側方の出口面に達するまで、光ガイ
ドコアとして機能する半導体８内を進む。図１ないし３
に示す構造においては、チップ２の４つの外側面２５
と、溝１４により形成された幾つかの補助側面２６とが
ある。これら補助側面２６により、光が、半導体層６，
７内を横方向に進んで、全てが外側面２５に向かうこと
がなく、チップから逃げることを可能にしている。カバ
ー４とベース５との間に捕獲された側方の光は、これが
逃げる前に、半導体８内の比較的短い距離を進ので、弱
まることが減じられる。このような低光減衰は、大きく
明るいＬＥＤチップを形成することを可能にする。前記
導電性のトラック１６，１９は、電気的ロスを少なく
し、また、大きく明るいＬＥＤチップを形成することを
可能にする。
多くの方向のうちの如何なる１つの方向を有し得る。光
線の方向がチップの上面１３に直交もしくはほぼ直交し
ていれば、トップ光２４としてチップをでる。また、光
線の方向がチップの上面１３に平行もしくはほぼ平行で
あれば、この光は、側方の出口面に達するまで、光ガイ
ドコアとして機能する半導体８内を進む。図１ないし３
に示す構造においては、チップ２の４つの外側面２５
と、溝１４により形成された幾つかの補助側面２６とが
ある。これら補助側面２６により、光が、半導体層６，
７内を横方向に進んで、全てが外側面２５に向かうこと
がなく、チップから逃げることを可能にしている。カバ
ー４とベース５との間に捕獲された側方の光は、これが
逃げる前に、半導体８内の比較的短い距離を進ので、弱
まることが減じられる。このような低光減衰は、大きく
明るいＬＥＤチップを形成することを可能にする。前記
導電性のトラック１６，１９は、電気的ロスを少なく
し、また、大きく明るいＬＥＤチップを形成することを
可能にする。
【００２５】チップ２から射出される光は、図３に示さ
れた種々の光線により表される。各溝の側面２６は、こ
の側面に交わる上面１３の部分に対して鈍角２７をな
し、かつ光を射出する。この鈍角２７は、９５ないし１
３０度が好ましく、さらに、１１０ないし１２０度がよ
り好ましい。この側面２６は、湾曲した断面でも良い。
この場合、角度２７は、側面の高さの半分以上の側面に
対して正接をなす面と上面との間で計られる。
れた種々の光線により表される。各溝の側面２６は、こ
の側面に交わる上面１３の部分に対して鈍角２７をな
し、かつ光を射出する。この鈍角２７は、９５ないし１
３０度が好ましく、さらに、１１０ないし１２０度がよ
り好ましい。この側面２６は、湾曲した断面でも良い。
この場合、角度２７は、側面の高さの半分以上の側面に
対して正接をなす面と上面との間で計られる。
【００２６】前記溝１４の深さは、半導体８内の光の大
部分が溝に達して溝の側面２６から逃げることが可能な
ように、半導体８の厚さの５０％以上であることが好ま
しい。金属製のトラック１６の下のｎ導電型層の部分の
厚さは、トラック１６とｎ導電型の半導体の溝１４の側
面との間の電気的接続を良好に維持するように、ｎ導電
型層の全厚さの５％以上であることが好ましい。
部分が溝に達して溝の側面２６から逃げることが可能な
ように、半導体８の厚さの５０％以上であることが好ま
しい。金属製のトラック１６の下のｎ導電型層の部分の
厚さは、トラック１６とｎ導電型の半導体の溝１４の側
面との間の電気的接続を良好に維持するように、ｎ導電
型層の全厚さの５％以上であることが好ましい。
【００２７】半導体活性領域１０で発生される光線２
８，２９の光路が図３に示されている。半導体８の屈折
率ｎs は、カバー４の材料の屈折率ｎc よりも大きく、
かつ、溝の側面２６はチップの上面１３に対して鈍角を
なしているので、この側面２６に入射する水平光線２８
は、これが側面２６を通過するのに従って、屈折により
下方に偏向される。そして、この光線２８は、反射体
（トラック）１６により上方に反射され、溝１４の開口
３３を通過する。このように溝の側面を通る水平光線だ
けではなく、光線３１のように、小さい入射角で側面２
６に入射する半導体８内での複数回内部屈折により案内
された光線もまた、側面を通る。
８，２９の光路が図３に示されている。半導体８の屈折
率ｎs は、カバー４の材料の屈折率ｎc よりも大きく、
かつ、溝の側面２６はチップの上面１３に対して鈍角を
なしているので、この側面２６に入射する水平光線２８
は、これが側面２６を通過するのに従って、屈折により
下方に偏向される。そして、この光線２８は、反射体
（トラック）１６により上方に反射され、溝１４の開口
３３を通過する。このように溝の側面を通る水平光線だ
けではなく、光線３１のように、小さい入射角で側面２
６に入射する半導体８内での複数回内部屈折により案内
された光線もまた、側面を通る。
【００２８】半導体８とベース５との間の界面３０に４
５度の入射角Φi で入射する光線２９は、図示するよう
に、界面３０で、そして再び界面１３で全反射される。
そして、層４，８，５の前述した光ガイド特性により、
横方向に伝播される。この界面３０での光線２９の全反
射は、前記入射角Φi が界面３０での全内面反射のため
の臨界角Φcsb よりも大きいので、生じる。この反射さ
れた光線２９は、４５度で上面１３に入射し、そして、
再び全反射される。この全反射は、上面１３への光線２
９の入射角が半導体８とカバー４の材料との間の界面に
対する臨界角Φcsc よりも大きいので、生じる。そし
て、光線２９は、溝の側面２６に入射する。光線２９
は、この側面２６で再び全反射される。この光線２９の
全反射は、これの入射角が半導体８と溝内の誘電材料１
７との間の界面に対する臨界角Φcstよりも大きいの
で、生じる。溝の側面２６で反射により偏向された後
に、界面３０を通って半導体８を出る。光線２９は、こ
れが界面３０に対する臨界角Φcsbよりも小さい入射角
で界面３０に入射するので、半導体８から射出される。
そして、この光線２９は、反射体９により上方に反射さ
れ、トップ光線２９Ｔとして、チップの上面１３から射
出される。
５度の入射角Φi で入射する光線２９は、図示するよう
に、界面３０で、そして再び界面１３で全反射される。
そして、層４，８，５の前述した光ガイド特性により、
横方向に伝播される。この界面３０での光線２９の全反
射は、前記入射角Φi が界面３０での全内面反射のため
の臨界角Φcsb よりも大きいので、生じる。この反射さ
れた光線２９は、４５度で上面１３に入射し、そして、
再び全反射される。この全反射は、上面１３への光線２
９の入射角が半導体８とカバー４の材料との間の界面に
対する臨界角Φcsc よりも大きいので、生じる。そし
て、光線２９は、溝の側面２６に入射する。光線２９
は、この側面２６で再び全反射される。この光線２９の
全反射は、これの入射角が半導体８と溝内の誘電材料１
７との間の界面に対する臨界角Φcstよりも大きいの
で、生じる。溝の側面２６で反射により偏向された後
に、界面３０を通って半導体８を出る。光線２９は、こ
れが界面３０に対する臨界角Φcsbよりも小さい入射角
で界面３０に入射するので、半導体８から射出される。
そして、この光線２９は、反射体９により上方に反射さ
れ、トップ光線２９Ｔとして、チップの上面１３から射
出される。
【００２９】実施例 カバー材４と溝内の誘電材料１７とは、１．５、即ち、
ｎc ＝ｎt ＝１．５の屈折率を有するエポキシ樹脂であ
る。
ｎc ＝ｎt ＝１．５の屈折率を有するエポキシ樹脂であ
る。
【００３０】ベース（基板）５は、約１．７、即ち、ｎ
b ＝１．７の屈折率を有するサファイヤである。
b ＝１．７の屈折率を有するサファイヤである。
【００３１】半導体は、屈折率ｎs ＝３を有する。
【００３２】鈍角２７は、角度Φ27＝１００°である。
【００３３】かくして、 Φcsc ＝ｓｉｎ-1ｎc ／ｎs ＝ｓｉｎ-1０．５＝３０° Φcst ＝ｓｉｎ-1ｎt ／ｎs ＝ｓｉｎ-1０．５＝３０° Φcsb ＝ｓｉｎ-1ｎb ／ｎs ＝ｓｉｎ-1１．７／３＝ｓｉｎ-1０．５６７ ＝３４．５° 側面２６により偏向された後の界面３０への光線２９の
入射角は、４５°−２（Φ27−９０°）＝２５°に等し
く、これは、Φcsb よりも小さい。Φ27が１１０°と大
きくなれば、光線２９の界面３０への入射角は５°と小
さくなる。
入射角は、４５°−２（Φ27−９０°）＝２５°に等し
く、これは、Φcsb よりも小さい。Φ27が１１０°と大
きくなれば、光線２９の界面３０への入射角は５°と小
さくなる。
【００３４】ｎ導電型層６とｐ導電型層７とが異なる屈
折率を有する場合には、ｎs の値は、これら異なる屈折
率の大きい方と等しくなるように設定される。
折率を有する場合には、ｎs の値は、これら異なる屈折
率の大きい方と等しくなるように設定される。
【００３５】側面２６に入射するまでは、光線２９は、
光ガイドのコア内で案内されて進む。そして、案内され
た光線２９は、トップ光線２９Ｔに変換される。この光
線２９Ｔは、ｐ導電型層７並びに上面１３を通った光で
ある。金属製の支持体３の上面は、基板５に反射コーテ
ィング９が設けられていない場合には、基板５の底面で
の光の反射に対して信頼性をもたらす。
光ガイドのコア内で案内されて進む。そして、案内され
た光線２９は、トップ光線２９Ｔに変換される。この光
線２９Ｔは、ｐ導電型層７並びに上面１３を通った光で
ある。金属製の支持体３の上面は、基板５に反射コーテ
ィング９が設けられていない場合には、基板５の底面で
の光の反射に対して信頼性をもたらす。
【００３６】図２に示す構成は、夫々がトップ光を射出
し、２つの溝に続く少くとも１つの隅部を有し、少くと
も１つの電気導電性のトラック１９を有する９個の素子
領域Ｅ１ないしＥ９からなっている。そして、溝１４が
隣接し対をなす素子領域間に延びている。各近接し対を
なす素子領域の上面１３から射出されるトップ光２４
は、これら素子領域間の溝から射出される溝光と一緒に
なる。チップは、大きく、例えば、１０００μｍ以上の
幅、され得、９個以上の素子領域を有し得る。パッド１
１，１２は、夫々、約１５０μｍ以下の長さの正方形に
形成され得る。各素子領域の幅は、溝１４の幅Ｋよりも
数倍大きく形成され得る。例えば、素子領域Ｅ５の幅
は、３００μｍに、そしてＫは１５μｍに形成され得
る。溝の幅Ｋは、活性領域からの光の波長よりも好まし
くは数倍長くされ得、好ましくは、溝１４の深さの２倍
よりも長くされ得る。対をなす素子領域間の導電性のト
ラック１６は、トラック相互の低抵抗の接続を果す。
し、２つの溝に続く少くとも１つの隅部を有し、少くと
も１つの電気導電性のトラック１９を有する９個の素子
領域Ｅ１ないしＥ９からなっている。そして、溝１４が
隣接し対をなす素子領域間に延びている。各近接し対を
なす素子領域の上面１３から射出されるトップ光２４
は、これら素子領域間の溝から射出される溝光と一緒に
なる。チップは、大きく、例えば、１０００μｍ以上の
幅、され得、９個以上の素子領域を有し得る。パッド１
１，１２は、夫々、約１５０μｍ以下の長さの正方形に
形成され得る。各素子領域の幅は、溝１４の幅Ｋよりも
数倍大きく形成され得る。例えば、素子領域Ｅ５の幅
は、３００μｍに、そしてＫは１５μｍに形成され得
る。溝の幅Ｋは、活性領域からの光の波長よりも好まし
くは数倍長くされ得、好ましくは、溝１４の深さの２倍
よりも長くされ得る。対をなす素子領域間の導電性のト
ラック１６は、トラック相互の低抵抗の接続を果す。
【００３７】溝に充填された前記透明な誘電材料１７
は、１．２５ないし２．５の屈折率ｎt を有し得る。こ
の屈折率ｎt の値は、側面２６を通る光の透過に影響す
る。即ち、この屈折率ｎt が大きくなるのに従って、側
面２６の内面での臨界角Φcstも大きくなる。かくし
て、この臨界角が大きくなるのに従って、より多くの光
が側面２６を透過することができる。溝１４は、図４に
示すように、溝の長さ方向に延びた中心凸条３２を有し
得る。トラック１６は、凸条３２を覆っている。光線２
８は、凸条が形成されたトラック１６により２度反射さ
れるように示されている。
は、１．２５ないし２．５の屈折率ｎt を有し得る。こ
の屈折率ｎt の値は、側面２６を通る光の透過に影響す
る。即ち、この屈折率ｎt が大きくなるのに従って、側
面２６の内面での臨界角Φcstも大きくなる。かくし
て、この臨界角が大きくなるのに従って、より多くの光
が側面２６を透過することができる。溝１４は、図４に
示すように、溝の長さ方向に延びた中心凸条３２を有し
得る。トラック１６は、凸条３２を覆っている。光線２
８は、凸条が形成されたトラック１６により２度反射さ
れるように示されている。
【００３８】図５は、本発明の他の実施の形態を示す。
この構造は、矩形の発光素子（素子領域）の代わりに三
角形の発光素子領域を使用し、２セットの発光素子が直
列に接続されている点我、図２に示す構造と異なる。チ
ップ３６は、１６個の三角形の発光素子ＴＥ１ないしＴ
Ｅ１６を有する。これら素子ＴＥ１ないしＴＥ８は、互
いに並列に接続されている。また、素子ＴＥ９ないしＴ
Ｅ１６も、互いに並列に接続されている。図示していな
いが、導電性のトラック１９の下の、これらトラックが
溝１４を横切る領域には、絶縁体が配置され、また、導
電性のトラック２０の全体の下方には、図示していない
絶縁体が配設されている。前記素子領域Ｔ１ないしＴ８
のｎ導電型層は、他の前記素子領域Ｔ９ないしＴ１６の
ｎ導電型層と分離されている。この分離は、一方のセッ
トの素子領域Ｔ１ないしＴ８と、他方のセットの素子領
域Ｔ９ないしＴ１６との間に、下面がｎ導電型層内では
なく、基板５内に位置するように充分に深い溝１１４を
形成することにより達成され得る。これら溝１１４中
は、図示するような導電性のトラック１６が設けられて
ね、また、設けられなくても良い。
この構造は、矩形の発光素子（素子領域）の代わりに三
角形の発光素子領域を使用し、２セットの発光素子が直
列に接続されている点我、図２に示す構造と異なる。チ
ップ３６は、１６個の三角形の発光素子ＴＥ１ないしＴ
Ｅ１６を有する。これら素子ＴＥ１ないしＴＥ８は、互
いに並列に接続されている。また、素子ＴＥ９ないしＴ
Ｅ１６も、互いに並列に接続されている。図示していな
いが、導電性のトラック１９の下の、これらトラックが
溝１４を横切る領域には、絶縁体が配置され、また、導
電性のトラック２０の全体の下方には、図示していない
絶縁体が配設されている。前記素子領域Ｔ１ないしＴ８
のｎ導電型層は、他の前記素子領域Ｔ９ないしＴ１６の
ｎ導電型層と分離されている。この分離は、一方のセッ
トの素子領域Ｔ１ないしＴ８と、他方のセットの素子領
域Ｔ９ないしＴ１６との間に、下面がｎ導電型層内では
なく、基板５内に位置するように充分に深い溝１１４を
形成することにより達成され得る。これら溝１１４中
は、図示するような導電性のトラック１６が設けられて
ね、また、設けられなくても良い。
【００３９】ｐ導電型層のためのターミナル１２に供給
される電流は、導電性のトラック１９により、素子領域
Ｔ９ないしＴ１６のｐ導電型層に供給され、また、これ
ら素子領域Ｔ９ないしＴ１６の導電性のトラック１６か
らの電流は、導電性のトラック２０を通って、素子領域
Ｔ１ないしＴ８のｐ導電型層と接触した導電性のトラッ
ク１９に流れる。一方、素子領域Ｔ１ないしＴ８の導電
性のトラックからの電流は、ｎ導電型層のターミナル１
１に流れる。このチップ３６は、第１のセットの光発生
素子（互いに並列に接続されたＴＥ９ないしＴＥ１６）
と、このセットに直列に接続された、第２のセットの光
発生素子（互いに並列に接続されたＴＥ１ないしＴＥ
８）とを有する。溝からの光の射出は、図３，４を参照
して前述したようになされ得る。
される電流は、導電性のトラック１９により、素子領域
Ｔ９ないしＴ１６のｐ導電型層に供給され、また、これ
ら素子領域Ｔ９ないしＴ１６の導電性のトラック１６か
らの電流は、導電性のトラック２０を通って、素子領域
Ｔ１ないしＴ８のｐ導電型層と接触した導電性のトラッ
ク１９に流れる。一方、素子領域Ｔ１ないしＴ８の導電
性のトラックからの電流は、ｎ導電型層のターミナル１
１に流れる。このチップ３６は、第１のセットの光発生
素子（互いに並列に接続されたＴＥ９ないしＴＥ１６）
と、このセットに直列に接続された、第２のセットの光
発生素子（互いに並列に接続されたＴＥ１ないしＴＥ
８）とを有する。溝からの光の射出は、図３，４を参照
して前述したようになされ得る。
【００４０】矩形に代わって三角形の素子を使用するこ
とにより、光の射出をさらに高めることができる。この
ことは以下に説明される。図６（ａ）は、エポキシ樹脂
３７に埋め込まれ、一般の（矩形の）トップ光射出面
（発光上面）を有するＬＥＤ素子を平面で示す。このエ
ポキシ樹脂３７は、素子の半導体の１／２の屈折率を有
し、この結果、臨界角は３０度であると想定する。点３
９の所から射出され、素子の上面に平行な光線３８は、
入射角Φi ＝４５°で素子の側面に入射する。この結
果、この光線３８は、連続して全内面反射され、図示す
るように素子から射出されることができない。この図６
（ａ）と比較して、図６（ｂ）は、エポキシ樹脂３７に
埋め込まれ、チップ３６内のもののように三角形の上面
を有するＬＥＤ素子を平面で示す。この素子は、３つの
側面４１，４２，４３を有する。一方の側面４１は、他
方の側面４２に対して、４５°の鋭角で傾斜している。
また、別の側面４３は、一方の側面４１に対して、４５
°の鋭角で傾斜している。点３９から出発する光線４４
は、側面４１に、４５°で入射しても、内面反射の後に
素子から射出される。これは、内面反射の後に、ゼロの
入射角で側面４２に入射するからである。また、光線４
５，４６は、側面に４５°で入射し、図示するように、
やがて射出される。かくして、三角形の上面を有する素
子は、矩形の上面を有する素子よりも半導体からの光の
取り出しがより効率的である。
とにより、光の射出をさらに高めることができる。この
ことは以下に説明される。図６（ａ）は、エポキシ樹脂
３７に埋め込まれ、一般の（矩形の）トップ光射出面
（発光上面）を有するＬＥＤ素子を平面で示す。このエ
ポキシ樹脂３７は、素子の半導体の１／２の屈折率を有
し、この結果、臨界角は３０度であると想定する。点３
９の所から射出され、素子の上面に平行な光線３８は、
入射角Φi ＝４５°で素子の側面に入射する。この結
果、この光線３８は、連続して全内面反射され、図示す
るように素子から射出されることができない。この図６
（ａ）と比較して、図６（ｂ）は、エポキシ樹脂３７に
埋め込まれ、チップ３６内のもののように三角形の上面
を有するＬＥＤ素子を平面で示す。この素子は、３つの
側面４１，４２，４３を有する。一方の側面４１は、他
方の側面４２に対して、４５°の鋭角で傾斜している。
また、別の側面４３は、一方の側面４１に対して、４５
°の鋭角で傾斜している。点３９から出発する光線４４
は、側面４１に、４５°で入射しても、内面反射の後に
素子から射出される。これは、内面反射の後に、ゼロの
入射角で側面４２に入射するからである。また、光線４
５，４６は、側面に４５°で入射し、図示するように、
やがて射出される。かくして、三角形の上面を有する素
子は、矩形の上面を有する素子よりも半導体からの光の
取り出しがより効率的である。
【００４１】図５に示す構造において、素子ＴＥ１ない
しＴＥ１６は、夫々、個々に選定された調節要素（ａｄ
ｊｕｓｔｅｒ）を有する。これら調節要素のうち２の調
節要素Ａ３，Ａ５のみが示されている。各調節要素
は、、その下でｐ導電型層と接触している。調節要素の
面積は、チップ上のその位置とは無関係に他の要素と同
じ輝度を有するように選定されている。かくして、例え
ば、調節要素Ａ５は、調節要素Ａ３よりも大きい。かく
して、トラック１９とｐ導電型層との間の直列抵抗は、
素子ＴＥ３に対するよりも素子ＴＥ５に対する方が小さ
い。異なる調節 財のサイズを適当に選定することによ
り、全ての素子は、素子に印加される電圧が正確に同じ
でなくても、また、素子の幾つかが３つではなく、２つ
の関連した溝内のトラック１６を有していても、同じよ
うな光を射出することができる。調節要素による調節と
して異なって、トラック１９の幅が、マッチングを達成
するように素子ごとに変えられ得る。要素を異ならせる
ことによる、即ち、トラック１９の幅を変えることによ
るマッチングは、図に示す素子Ｅ１ないしＥ９に対して
もなされ得る。±３％より良いチップの光の均一性は、
各レンズ付きランプから射出される光に均一性を与える
ように、ビデオディスプレイに使用されるレンズ付きラ
ンプにとって望ましい。
しＴＥ１６は、夫々、個々に選定された調節要素（ａｄ
ｊｕｓｔｅｒ）を有する。これら調節要素のうち２の調
節要素Ａ３，Ａ５のみが示されている。各調節要素
は、、その下でｐ導電型層と接触している。調節要素の
面積は、チップ上のその位置とは無関係に他の要素と同
じ輝度を有するように選定されている。かくして、例え
ば、調節要素Ａ５は、調節要素Ａ３よりも大きい。かく
して、トラック１９とｐ導電型層との間の直列抵抗は、
素子ＴＥ３に対するよりも素子ＴＥ５に対する方が小さ
い。異なる調節 財のサイズを適当に選定することによ
り、全ての素子は、素子に印加される電圧が正確に同じ
でなくても、また、素子の幾つかが３つではなく、２つ
の関連した溝内のトラック１６を有していても、同じよ
うな光を射出することができる。調節要素による調節と
して異なって、トラック１９の幅が、マッチングを達成
するように素子ごとに変えられ得る。要素を異ならせる
ことによる、即ち、トラック１９の幅を変えることによ
るマッチングは、図に示す素子Ｅ１ないしＥ９に対して
もなされ得る。±３％より良いチップの光の均一性は、
各レンズ付きランプから射出される光に均一性を与える
ように、ビデオディスプレイに使用されるレンズ付きラ
ンプにとって望ましい。
【００４２】複数の最終の光源ユニットへの共通の基板
のウエハから始める、図２ないし図５に示すチップに基
づく光源ユニットの製造は、基礎のウエハの底面に、反
射体９のための反射層を設ける工程と、ウエハの上面に
半導体層を形成する工程と、化学的エッチングもしくは
他の方法により半導体に溝１４（図５の場合には符号１
１４で示す）を形成する工程と、これら溝中に導電性の
トラック１６を形成する工程と、トラック１９が横切る
であろう溝の少なくとも部分で溝１４を絶縁する工程
と、図５の場合には、導電性のトラック２０に絶縁体を
設ける工程と、導電性のトラック１９を形成する工程
と、ウエハをダイシングして夫々別々のチップとする工
程と、１．２５以上の屈折率を有する透明な誘電材料で
溝を充填すると共に各チップの上面並びに側面を覆う工
程とを、この順序で有する。
のウエハから始める、図２ないし図５に示すチップに基
づく光源ユニットの製造は、基礎のウエハの底面に、反
射体９のための反射層を設ける工程と、ウエハの上面に
半導体層を形成する工程と、化学的エッチングもしくは
他の方法により半導体に溝１４（図５の場合には符号１
１４で示す）を形成する工程と、これら溝中に導電性の
トラック１６を形成する工程と、トラック１９が横切る
であろう溝の少なくとも部分で溝１４を絶縁する工程
と、図５の場合には、導電性のトラック２０に絶縁体を
設ける工程と、導電性のトラック１９を形成する工程
と、ウエハをダイシングして夫々別々のチップとする工
程と、１．２５以上の屈折率を有する透明な誘電材料で
溝を充填すると共に各チップの上面並びに側面を覆う工
程とを、この順序で有する。
【００４３】前に説明した構成での溝１４は、界面３０
が、溝の底面１５と接触しているトラック１６の部分の
上面の上方に位置するように、ベース５内の延長させ得
る。この場合、トラック１６は、溝により分離されたｎ
導電型層の２つの領域に夫々接続された側部の両方に接
触タブ１６ｔを有し得る。図７（ａ）並びに（ｂ）は、
ｎ導電型層６の狭い台地部６ｐと電気的に接触するよう
にトラック１６から延びた接触タブ１６ｔを示す。各素
子Ｅ１ないし９もしくはＴＥ１ないしＴＥ１６の各々
は、要素に電気的に接続された幾つかの接触タブ１６ｔ
を有し得る。
が、溝の底面１５と接触しているトラック１６の部分の
上面の上方に位置するように、ベース５内の延長させ得
る。この場合、トラック１６は、溝により分離されたｎ
導電型層の２つの領域に夫々接続された側部の両方に接
触タブ１６ｔを有し得る。図７（ａ）並びに（ｂ）は、
ｎ導電型層６の狭い台地部６ｐと電気的に接触するよう
にトラック１６から延びた接触タブ１６ｔを示す。各素
子Ｅ１ないし９もしくはＴＥ１ないしＴＥ１６の各々
は、要素に電気的に接続された幾つかの接触タブ１６ｔ
を有し得る。
【００４４】ここで説明された種々の構造において、反
射体１６は、これが側面２６の各々の一部もしくは全部
を覆うように幅が延ばされ得る。この場合、溝は、ｐ導
電型層とｎ導電型層とのショートサーキット（短絡）を
防ぐように、各側面２６の少なくとも一部を覆い透明な
誘電材料を有するように構成され得る。また、種々の構
成において、溝１４は、１もしくは複数のステップを含
むような形状に側面を形成することが可能である。
射体１６は、これが側面２６の各々の一部もしくは全部
を覆うように幅が延ばされ得る。この場合、溝は、ｐ導
電型層とｎ導電型層とのショートサーキット（短絡）を
防ぐように、各側面２６の少なくとも一部を覆い透明な
誘電材料を有するように構成され得る。また、種々の構
成において、溝１４は、１もしくは複数のステップを含
むような形状に側面を形成することが可能である。
【００４５】図８は、本発明の他の実施の形態を示す。
図２もしくは図５に示す形態のチップ５１は金属製の反
射カップ５２内に配置され、エポキシ樹脂４に埋設され
ている。このエポキシ樹脂４の上面（図示せず）は、レ
ンズとして形成されている。また、このカップ５２は、
チップの上面に対して角度ｗでチッ５１の上面の中心領
域から射出された光線５３がカップにより反射されるよ
うに、深く成形され得る。前記角度ｗは、３０度よりも
大きく、好ましくは、４０もしくは４５度よりも大き
い。
図２もしくは図５に示す形態のチップ５１は金属製の反
射カップ５２内に配置され、エポキシ樹脂４に埋設され
ている。このエポキシ樹脂４の上面（図示せず）は、レ
ンズとして形成されている。また、このカップ５２は、
チップの上面に対して角度ｗでチッ５１の上面の中心領
域から射出された光線５３がカップにより反射されるよ
うに、深く成形され得る。前記角度ｗは、３０度よりも
大きく、好ましくは、４０もしくは４５度よりも大き
い。
【００４６】図９は、さらなる実施の形態を概略的に示
す。この光源６０は、前述した図２もしくは図５に示す
ものと同じか類似の構成を好ましくは有するが、基板５
上に反射体９が設けられていないチップ６１を有する。
このチップ６１は、５ｍｍの幅を有し、また、多くの素
子と、２ないし２５の入力ワットとを有し得る。図９の
構造において、トラック１６は、狭い幅（好ましくは
０．５Ｋ以下）か、図９に示すようにＫとほぼ同じ広い
幅を好ましくは有する。透明の絶縁体６５は２つの側面
の各々を覆っている。トラック１６は絶縁体６５の各々
を覆っている。かくして、側面７６の全体は、ｐ導電型
層７並びに活性領域１０から電気的に絶縁された金属反
射体を有している。２つの側面７６は、上面１３に対し
て鈍角で交わっている。高熱導伝性と高光学的反射特性
とを有し、アルミニウムで形成されたヒートシンク６２
が、チップ６１上に装着されている。このヒートシンク
６２は、チップの上面１３から熱を導く、一体的に形成
されたスペーサ部６４を有する。このヒートシンク６２
は５ｍｍもしくはそれ以上の厚さで良く、また、このヒ
ートシンク６２を冷却する、図示しない大型のヒートシ
ンクに熱的に接続されている。チップのｐ導電型層のタ
ーミナル１２は、ボンディングワイヤー６５により、ア
ルミニウムのヒートシンク６２を介して、ランプのｐ導
電型層用のターミナル６６に接続されている。また、チ
ップのｎ導電型層のターミナル１１は、ボンディングワ
イヤー６７により、ランプのｐ導電型層用のターミナル
６８に接続されている。このターミナル６８は、絶縁体
６９により支持されている。ヒートシンク６２には開口
６３ａ，６３ｂが形成されており、これら開口を介し
て、前記ワイヤー６５，６７をボンディングするように
チップのターミナルにアクセスすることが可能となって
いる。これらワイヤー６５，６７のボンディングの後
に、エポキシ樹脂によりワイヤー６５，６７を保護する
と共に、上面１３を覆うように、エポキシ樹脂が開口中
に注入される。このようなエポキシ樹脂により上面１３
を覆うことにより、案内される光のための完全な反射が
与えられ、チップ６１からのトップ光の射出を高めるこ
とができる。上面から射出されたトップ光は、ヒートシ
ンク６２の下面により反射されて、チップ中に戻され、
基板５の外に出る。前記スペーサ部６４の下面７７は、
上面１３のほとんどの部分がエポキシ樹脂で覆われるよ
うに小さくすることができる。かくして、上面１３と下
面７７との間の海面により案内される光の反射のほとん
どは、１００％の全内面反射となる。下面７７で生じる
内面反射のために、光エネルギーの割合は、各反射にお
いて失う。前記スペーサ部６４は、半導体接合１０の適
当な冷却を果たすように、多いのが良い。また、これら
スペーサ部６４と、チップの上面１３との間のターミナ
ル接続は、ヒートシンク６２をチップ６１上に圧接する
前に、適当な熱導伝性化合物をスペーサ部６４の下面に
コーティングすることにより、良好となる。エポキシ樹
脂７０は、開口６３ａ，６３ｂをエポキシ樹脂で充填す
る方法とは別に、ヒートシンク６２をチップ上に圧接す
る前に、例えば、パッド印刷により、上面１３上に配置
され得る。
す。この光源６０は、前述した図２もしくは図５に示す
ものと同じか類似の構成を好ましくは有するが、基板５
上に反射体９が設けられていないチップ６１を有する。
このチップ６１は、５ｍｍの幅を有し、また、多くの素
子と、２ないし２５の入力ワットとを有し得る。図９の
構造において、トラック１６は、狭い幅（好ましくは
０．５Ｋ以下）か、図９に示すようにＫとほぼ同じ広い
幅を好ましくは有する。透明の絶縁体６５は２つの側面
の各々を覆っている。トラック１６は絶縁体６５の各々
を覆っている。かくして、側面７６の全体は、ｐ導電型
層７並びに活性領域１０から電気的に絶縁された金属反
射体を有している。２つの側面７６は、上面１３に対し
て鈍角で交わっている。高熱導伝性と高光学的反射特性
とを有し、アルミニウムで形成されたヒートシンク６２
が、チップ６１上に装着されている。このヒートシンク
６２は、チップの上面１３から熱を導く、一体的に形成
されたスペーサ部６４を有する。このヒートシンク６２
は５ｍｍもしくはそれ以上の厚さで良く、また、このヒ
ートシンク６２を冷却する、図示しない大型のヒートシ
ンクに熱的に接続されている。チップのｐ導電型層のタ
ーミナル１２は、ボンディングワイヤー６５により、ア
ルミニウムのヒートシンク６２を介して、ランプのｐ導
電型層用のターミナル６６に接続されている。また、チ
ップのｎ導電型層のターミナル１１は、ボンディングワ
イヤー６７により、ランプのｐ導電型層用のターミナル
６８に接続されている。このターミナル６８は、絶縁体
６９により支持されている。ヒートシンク６２には開口
６３ａ，６３ｂが形成されており、これら開口を介し
て、前記ワイヤー６５，６７をボンディングするように
チップのターミナルにアクセスすることが可能となって
いる。これらワイヤー６５，６７のボンディングの後
に、エポキシ樹脂によりワイヤー６５，６７を保護する
と共に、上面１３を覆うように、エポキシ樹脂が開口中
に注入される。このようなエポキシ樹脂により上面１３
を覆うことにより、案内される光のための完全な反射が
与えられ、チップ６１からのトップ光の射出を高めるこ
とができる。上面から射出されたトップ光は、ヒートシ
ンク６２の下面により反射されて、チップ中に戻され、
基板５の外に出る。前記スペーサ部６４の下面７７は、
上面１３のほとんどの部分がエポキシ樹脂で覆われるよ
うに小さくすることができる。かくして、上面１３と下
面７７との間の海面により案内される光の反射のほとん
どは、１００％の全内面反射となる。下面７７で生じる
内面反射のために、光エネルギーの割合は、各反射にお
いて失う。前記スペーサ部６４は、半導体接合１０の適
当な冷却を果たすように、多いのが良い。また、これら
スペーサ部６４と、チップの上面１３との間のターミナ
ル接続は、ヒートシンク６２をチップ６１上に圧接する
前に、適当な熱導伝性化合物をスペーサ部６４の下面に
コーティングすることにより、良好となる。エポキシ樹
脂７０は、開口６３ａ，６３ｂをエポキシ樹脂で充填す
る方法とは別に、ヒートシンク６２をチップ上に圧接す
る前に、例えば、パッド印刷により、上面１３上に配置
され得る。
【００４７】２５ワットのチップは、２５６個の発光素
子を有し得る。完全な特性の発光素子を得ることは本質
的ではない。製品品質が、このうちの２〜３の素子が発
光しないような場合でも、ランプは、高い強度の光を射
出する機能を有するであろう。
子を有し得る。完全な特性の発光素子を得ることは本質
的ではない。製品品質が、このうちの２〜３の素子が発
光しないような場合でも、ランプは、高い強度の光を射
出する機能を有するであろう。
【００４８】図２を参照して、素子Ｅ２，Ｅ４，Ｅ５，
Ｅ６，Ｅ７，Ｅ９の各々は、素子を励起するｐ導電型層
用の個々の導電性トラック１９を有する。全ての素子が
個々の導電性のトラツクを有する構成のように配線を変
更することが可能である。この場合、各ｐ導電型層用の
個々の導電性トラックは、素子への電流が所定のファク
ター、例えば、２．５だけ素子のための意図した電流を
越えたときに、焼き切れるように配置された、素子Ｅ６
のために示されたヒューズ７１のようなヒューズを有し
得る。このような手段により、電力がチップに与えられ
たときに、チップ内の短絡した素子は、自動的に分離さ
れる。また、図５に示す三角形のチップは、素子の各々
の個々のヒューズを与えるように再度配設された配線を
有し得る。
Ｅ６，Ｅ７，Ｅ９の各々は、素子を励起するｐ導電型層
用の個々の導電性トラック１９を有する。全ての素子が
個々の導電性のトラツクを有する構成のように配線を変
更することが可能である。この場合、各ｐ導電型層用の
個々の導電性トラックは、素子への電流が所定のファク
ター、例えば、２．５だけ素子のための意図した電流を
越えたときに、焼き切れるように配置された、素子Ｅ６
のために示されたヒューズ７１のようなヒューズを有し
得る。このような手段により、電力がチップに与えられ
たときに、チップ内の短絡した素子は、自動的に分離さ
れる。また、図５に示す三角形のチップは、素子の各々
の個々のヒューズを与えるように再度配設された配線を
有し得る。
【００４９】２５６個の素子のランプは、夫々のブロッ
クが、夫々ヒューズを備えた互いに並列に接続された１
６個の素子からなる１６個のブロックとして配線され得
る。このような構成においては、製造もしくはサービス
のときの素子の欠陥は、動作の外に他の素子をもたらさ
ない。例えば、各ブロックにおいて、４個の任意の素子
がオープン回路である場合には、ランプはまだ機能する
であろう。７５％のみでの良い素子の歩留で、ランプ
は、欠陥素子を有さないランプの光の約７５％を与え
る。
クが、夫々ヒューズを備えた互いに並列に接続された１
６個の素子からなる１６個のブロックとして配線され得
る。このような構成においては、製造もしくはサービス
のときの素子の欠陥は、動作の外に他の素子をもたらさ
ない。例えば、各ブロックにおいて、４個の任意の素子
がオープン回路である場合には、ランプはまだ機能する
であろう。７５％のみでの良い素子の歩留で、ランプ
は、欠陥素子を有さないランプの光の約７５％を与え
る。
【００５０】上述した種々の構成において、半導体層
６，７並びに活性領域１０は、夫々、ガリウム、インジ
ユム、アルミニウムの２もしくはそれ以上の窒化物、も
しくは、これら成分の１つのみの窒化物で形成され得
る。また、基板はサファイヤーで形成され得る。
６，７並びに活性領域１０は、夫々、ガリウム、インジ
ユム、アルミニウムの２もしくはそれ以上の窒化物、も
しくは、これら成分の１つのみの窒化物で形成され得
る。また、基板はサファイヤーで形成され得る。
【００５１】ここで説明した種々の技術は、互いに積層
もしくは並べられた複数の異なり色用の活性領域を有す
るチップを使用するランプに適用可能である。
もしくは並べられた複数の異なり色用の活性領域を有す
るチップを使用するランプに適用可能である。
【００５２】ここで述べた光源の構造は、チップの対角
線よりも長い直径のしゅうそくレンズを備えたランプに
使用され得る。
線よりも長い直径のしゅうそくレンズを備えたランプに
使用され得る。
【図１】本発明の一実施の形態に係わるＬＥＤ光源を示
す側面図である。
す側面図である。
【図２】図１に示すＬＥＤチップの上面図である。
【図３】チップの一部の断面図である。
【図４】中央凸条を有する溝の断面図である。
【図５】本発明の異なる実施の形態の光源を示す図であ
る。
る。
【図６】（ａ）は、矩形の発光上面を備えたＬＥＤ素子
の光路を説明するための図であり、（ｂ）は、三角形の
発光上面を備えたＬＥＤ素子の光路を説明するための図
である。
の光路を説明するための図であり、（ｂ）は、三角形の
発光上面を備えたＬＥＤ素子の光路を説明するための図
である。
【図７】（ａ）は、下方の半導体層と反射トラックとの
接続部を示す図であり、（ｂ）は図７（ａ）のＺ−Ｚ線
に沿う断面図である。
接続部を示す図であり、（ｂ）は図７（ａ）のＺ−Ｚ線
に沿う断面図である。
【図８】図２並びに５に示すチップのための反射カップ
を示す図である。
を示す図である。
【図９】チップの上面にヒートシンクを備えた本発明の
実施の形態のランプを説明するための図である。
実施の形態のランプを説明するための図である。
１…ＬＥＤ光源、２…ＬＥＤチップ、５…透明ベース
（基板）、６…ｎ導電型の半導体層、７…ｐ導電型の半
導体層、９…発射体、１０…活性領域、１３…発光上
面、１４…溝（トレンチ）、１６，１９…導電性のトラ
ック、１７…誘電材料、２６…補助側面。
（基板）、６…ｎ導電型の半導体層、７…ｐ導電型の半
導体層、９…発射体、１０…活性領域、１３…発光上
面、１４…溝（トレンチ）、１６，１９…導電性のトラ
ック、１７…誘電材料、２６…補助側面。
Claims (14)
- 【請求項１】 上面と、所定の屈折率ｎs を有する活性
領域を備えた複数の半導体層とを有するチップを具備
し、前記半導体層は、前記屈折率ｎs よりも少なくとも
２０％小さい屈折率ｎb を有する透明のベース上に設け
られており、また、前記チップは、互いに離間した複数
の発光素子を形成するように前記半導体層の少なくとも
１つに夫々形成された複数の発光溝を有し、さらに、こ
れら発光素子の少なくとも２つは、一体となって駆動す
るように互いに接続されているＬＥＤランプ。 - 【請求項２】 前記各溝は、前記上面と９５度以上の角
度をなし、す光が前記ベースに入射するように案内され
る光を反射する側面を有する請求項１のＬＥＤランプ。 - 【請求項３】 前記各溝は前記複数の半導体層の総厚さ
の９５％以下の深さで半導体層中に延びている請求項１
もしくは２のＬＥＤランプ。 - 【請求項４】 前記各溝は、この溝に沿って延びた金属
反射体を有する請求項１ないし３のいずれか１のＬＥＤ
ランプ。 - 【請求項５】 前記金属反射体は、前記複数の半導体層
の１つと電気的に接続されている請求項４のＬＥＤラン
プ。 - 【請求項６】 前記上面上にヒートシンクをさらに具備
する請求項１ないし５のいずれか１のＬＥＤランプ。 - 【請求項７】 前記上面上に複数のスペーサをさらに具
備する請求項６のＬＥＤランプ。 - 【請求項８】 鋭角で互いに傾斜された２つのエッジを
備えた上面を夫々有する複数の発光素子と、上面間に形
成された溝とを具備し、各溝は少なくとも１つの発光側
面を有する、ＬＥＤチップ。 - 【請求項９】 三角形の上面を有する複数の発光素子を
具備する請求項８のＬＥＤチップ。 - 【請求項１０】 前記発光素子の少なくとも２つは、一
緒に発光するように電気的に接続されている請求項９の
ＬＥＤチップ。 - 【請求項１１】 前記上面は光を射出する請求項８ない
し１０のいずれか１のＬＥＤチップ。 - 【請求項１２】 複数の光発生素子を具備し、各光発生
素子は、この素子を励起するための導電体を有し、この
導電体は夫々の光発生素子に固有のヒューズを有する、
ＬＥＤランプ。 - 【請求項１３】 前記複数の光発生素子は互いに並列に
接続されている請求項１２のＬＥＤランプ。 - 【請求項１４】 前記複数の光発生素子は、複数のセッ
トに分けられ、各セットの光発生素子は並列に互いに接
続され、またセット相互は直列に接続されている請求項
１２のＬＥＤランプ。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB9724507.0A GB9724507D0 (en) | 1997-09-12 | 1997-11-19 | Light source arrangements |
| GB9724507.0 | 1997-11-19 | ||
| GBGB9820311.0A GB9820311D0 (en) | 1997-11-19 | 1998-09-17 | Led lamp |
| GB9820311.0 | 1998-09-17 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010113662A Division JP2010177711A (ja) | 1997-11-19 | 2010-05-17 | Ｌｅｄランプ並びにｌｅｄチップ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11224960A true JPH11224960A (ja) | 1999-08-17 |
Family
ID=26312629
Family Applications (4)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32874498A Withdrawn JPH11224960A (ja) | 1997-11-19 | 1998-11-19 | Ｌｅｄランプ並びにｌｅｄチップ |
| JP2010113662A Pending JP2010177711A (ja) | 1997-11-19 | 2010-05-17 | Ｌｅｄランプ並びにｌｅｄチップ |
| JP2012133727A Pending JP2012195605A (ja) | 1997-11-19 | 2012-06-13 | Ｌｅｄランプ並びにｌｅｄチップ |
| JP2014175011A Expired - Lifetime JP5898277B2 (ja) | 1997-11-19 | 2014-08-29 | Ｌｅｄランプ並びにｌｅｄチップ |
Family Applications After (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010113662A Pending JP2010177711A (ja) | 1997-11-19 | 2010-05-17 | Ｌｅｄランプ並びにｌｅｄチップ |
| JP2012133727A Pending JP2012195605A (ja) | 1997-11-19 | 2012-06-13 | Ｌｅｄランプ並びにｌｅｄチップ |
| JP2014175011A Expired - Lifetime JP5898277B2 (ja) | 1997-11-19 | 2014-08-29 | Ｌｅｄランプ並びにｌｅｄチップ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6346771B1 (ja) |
| JP (4) | JPH11224960A (ja) |
| GB (1) | GB2331625B (ja) |
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| JP2001345480A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-12-14 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 |
| JP2004503114A (ja) * | 2000-07-10 | 2004-01-29 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 光放射形半導体チップ |
| JP2004505434A (ja) * | 1999-12-03 | 2004-02-19 | クリー インコーポレイテッド | 光抽出を向上させた微小発光ダイオードアレイ |
| US6870191B2 (en) | 2001-07-24 | 2005-03-22 | Nichia Corporation | Semiconductor light emitting device |
| JP2008166784A (ja) * | 2007-01-03 | 2008-07-17 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 窒化物半導体発光素子 |
| JP2009182324A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Foxsemicon Intergated Technology Inc | 半導体発光素子 |
| US7683386B2 (en) | 2003-08-19 | 2010-03-23 | Nichia Corporation | Semiconductor light emitting device with protrusions to improve external efficiency and crystal growth |
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| JP2013150018A (ja) * | 2008-09-09 | 2013-08-01 | Bridgelux Inc | 向上した電極構造を有する発光素子 |
| JP2014096592A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Seoul Viosys Co Ltd | 発光素子及びそれを製造する方法 |
| JP2015079953A (ja) * | 2013-09-13 | 2015-04-23 | 日亜化学工業株式会社 | 発光素子 |
| WO2022059280A1 (ja) * | 2020-09-16 | 2022-03-24 | アルディーテック株式会社 | 半導体発光素子チップ集積装置およびその製造方法 |
Families Citing this family (58)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6633120B2 (en) * | 1998-11-19 | 2003-10-14 | Unisplay S.A. | LED lamps |
| DE10016817A1 (de) * | 2000-04-05 | 2001-10-18 | Mannesmann Vdo Ag | Farb-Head-up Display, insbesondere für ein Fahrzeug |
| US6525464B1 (en) * | 2000-09-08 | 2003-02-25 | Unity Opto Technology Co., Ltd. | Stacked light-mixing LED |
| US6791119B2 (en) * | 2001-02-01 | 2004-09-14 | Cree, Inc. | Light emitting diodes including modifications for light extraction |
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