CN104798441B - 光电子半导体组件 - Google Patents
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Abstract
一种光电子半导体组件，包括：具有有源区的第一功能区域(1)，所述有源区设为用于产生辐射或用于接收辐射；以及包括第二功能区域(3)，所述第二功能区域适合于促进第一功能区域的激发，其中第一功能区域(1)和第二功能区域(2)集成到相同的载体衬底(3)上。
Description
相关申请的交叉参引
所述专利申请要求德国专利申请10 2012 111 247.9的优先权，其公开内容通过参引结合于此。
技术领域
本发明涉及一种具有有源区的光电子半导体组件，所述有源区设为用于产生辐射或用于接收辐射。
背景技术
具有多个彼此连接的LED的多LED装置例如应用在汽车领域中的照明装置中，尤其应用在这种在弯道行驶中改变照明方向并且也以英语术语“advanced forward lightingsystem先进的前向照明系统”或AFS系统表示的或者应用在用于直接观察的显示器、LCD尾灯或投影系统的阵列中的照明装置中。
LED芯片或LED部件在这种装置中设置成阵列并且需要多个这种单独的LED部件。通过外部的驱动器电子装置进行各个设在部件上的LED阵列的激发，使得必须对每个阳极和阴极接触部进行排布，即令其能从外部接触。
发明内容
提出的目的是，提出一种改进的光电子半导体组件，所述光电子半导体组件允许简化的激发。
所述目的通过一种半导体组件实现：所述光电子半导体组件包括具有有源区的第一功能区域，所述有源区设为用于产生辐射或用于接收辐射，以及包括第二功能区域，所述第二功能区域适合于促进第一功能区域的激发，其中第一功能区域和第二功能区域集成到相同的载体衬底上，其中所述光电子半导体组件具有多个第一功能区域，其中所述第二功能区域适合于产生多个用于激发所述第一功能区域的信号；所述第二功能区域包括用于多个所述第一功能区域的驱动器或所述驱动器的部件；所述第二功能区域适合于产生脉冲宽度调制信号。
通过第一和第二功能区域集成到相同的载体衬底中，第二功能区域的功能性的电路部件与具有有源区、例如LED的第一功能区域相邻地集成在相同的载体衬底上。功能区域是衬底的上面构成有功能性的电路部件、也就是说电路元件或电路元件的组的区域。电路元件是电路的具有组件的功能的、最小的、基本的、视为单元的组成部分，例如晶体管或电阻器。第一功能区域包括用于产生辐射或接收辐射的有源区。发射辐射的、包括第一功能区域的电路元件的实例能够是LED或红外发射器。
第二功能区域能够具有开关，所述开关与第一功能区域，也就是说其功能性的电路部件并联连接。为了所述目的，第二功能区域能够包括晶体管，例如场效应晶体管、简称FET，第一功能区域的发射器能够借助于所述晶体管短接。
第二功能区域能够包括脉冲宽度调制信号发生器，所述脉冲宽度调制信号发生器用于产生激发第一功能区域的脉冲宽度调制信号。所述信号能够激发例如构成为FET的开关。
在一个设计方案中，设有多个第一功能区域，其中第二功能区域适合于产生用于激发第一功能区域的多个信号。所述第一功能区域能够串联连接。当第一功能区域构成为辐射发射器时，个别或每个所述辐射发射器能够通过开关、例如FET是能短接的。所述开关能够通过脉冲宽度调制信号发生器的脉冲宽度调制信号激发。
替选地或附加地，能够设有具有一个数据输入端和多个信号输出端的串行移位寄存器，通过所述串行移位寄存器激发开关。信号输出端导电地与开关连接。
在另一设计方案中，在光电子半导体组件上的第二功能区域包括用于一个或多个第一功能区域的电流驱动器或其部件。对于驱动器的完全的或部分的集成替选地，外部的布线也能够通过驱动器设置。
驱动器能够是线性的驱动器，其适合于也在高于LED的流电压的供应电压下提供用于第一功能区域、例如LED的期望的供应电流。辐射发射器或LED能够借助于恒定电流源供应。其调节能够根据调节电压进行，所述调节电压在与LED串联的电阻器处降下并且与参考电压进行比较。所述电阻器和/或调节装置能够集成在第二功能区域中。当然，也可以设想其他的线性驱动器电路，所述驱动器电路能够以整体地或部分地集成在第二功能区域中的方式构成。
在一个设计方案中，例如能够设有外部电阻器、借助于外部电阻器设定期望的供应电流。所述电阻器是单独的组件，所述组件以导电地与第二功能区域连接的方式安装。尽管半导体组件的设计一致，但是这允许在设定供应电流时通过选择和安装不集成在与功能区域相同的载体衬底上的电阻器来构成自由度。
替选地，能够设有有时钟控制的驱动器，所述驱动器提供供应电流。所述驱动器能够以整体地或部分地集成在第二功能区域中的方式构成。其功能原理基于，经由电子开关、例如双极晶体管或MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)在线圈或电容器中建立的能量以时钟的方式地传递到待驱动的辐射发射器上并且匹配于其流电压。在线性的和时钟控制的驱动器中能够设有调节电阻器，所述调节电阻器能够以集成在第二功能区域中的方式构成。
在时钟控制的驱动器中，电子开关能够以集成在第二功能区域中的方式构成，并且线圈能够作为单独的组件设置，其与光电子半导体组件例如经由共同的载体、如印刷电路板连接。用于检测驱动器的调节变量的检测单元能够以集成的方式或作为单独的组件组设置。
通过将其他的功能性的电路部件集成在相同的、上面也存在有源区的载体衬底上，激发电子装置能够比在完全外部控制的情况下明显更简单地构成，因为至少省去一些分立的器件并且随其消除在其安装时可能的干扰源，使得系统变得更可靠。此外，多个有源区能够设置在窄小的空间上，这提高整个装置的像素密度，因为在上面安装有半导体组件的载体或电路板上需要小的走线和布线耗费。
第一功能区域的有源区能够在发光的外延层中延伸，使得第二功能区域能够至少部分地在所述外延层之下延伸。
第二功能区域能够至少部分地在多个第一功能区域中的两个的有源区之间延伸。这允许半导体组件的紧凑的设计方案。
通过将激发功能集成在半导体组件上能够在最简单的情况下仅借助于用于施加外部供应电压或外部供应电流、外部数据信号和外部时钟信号的端子驱动一个支路的辐射发射器。
激发功能的集成能够在用于传感装置的照明应用中需要短的上升和下降时间的区域中使用，例如使用在所谓的Time-of-Flight-Kameras(飞行时间相机)、简称TOF相机中，以便将上升和下降时间最小化。否则，由于电压电流关联关系U＝L*dI/dt和U＝U0*e(-t/τ)中的电容的影响，快速的电路由于其小的导线电容和电感以及欧姆分量要求从驱动器到LED的导线的耗费的设计，以为了将上升和下降时间以及在高电流应用的情况下的高的驱动器电压最小化。通过将功能性的电路部件集成到与有源区相邻的载体衬底中，用于从驱动器、例如FET到LED的高电流路径的导线长度通过与LED相邻的开关、例如FET的集成而缩短，这将寄生分量最小化。电感和阻抗分量被减少，这允许简化的激发以优化开关时间、尤其在其上升和下降方面允许简化的激发。由LED发出的光学功率的适合的信号整形能够经由控制电压的时间上的变化影响并且不必考虑从外部的驱动器到LED的导线路径中的传导特性。
有利的设计方案是本文的主题。
附图说明
在下文中，参照附图根据实施例描述本发明。相同的附图标记表示相同的或功能类似的特征。
附图示出：
图1示出光电子半导体组件的一个实施例的示意图，所述光电子半导体组件具有LED和用于短接的组件；
图2示出光电子半导体组件的一个实施例的示意图，所述光电子半导体组件具有多个能短接的LED；
图3示出光电子半导体组件的一个实施例，所述光电子半导体组件具有多个能短接的LED和移位寄存器；
图4示出光电子半导体组件的一个实施例的示意图，所述光电子半导体组件具有LED和脉冲宽度调制信号发生器；
图5示出光电子半导体组件的另一实施例的示意图，所述光电子半导体组件具有LED并且具有脉冲宽度调制信号发生器；
图6示出光电子半导体组件的一个实施例的示意图，所述光电子半导体组件具有多个LED和脉冲宽度调制信号发生器；
图7示出具有集成的LED和功能区域的光电子半导体组件的一个实施例的示意图；
图8示出经由具有固定的频率的数据总线的数据传输的一个实施例；
图9和10示出用于经由具有固定的频率的数据总线进行数据传输的数据格式的实施例；
图11a和11b示出半导体器件的实施例的前侧；
图12示出图11a和11b中的半导体器件的示例的后侧；
图13a、13b、14a和14b示出半导体组件的其他的实施例的前侧；
图15示出具有四个半导体器件的装置的后侧；以及
图16示出半导体器件的阵列的后侧。
具体实施方式
图1示意地示出光电子半导体组件的一个实施例。所述实施例图解说明光电子半导体组件的基本结构，所述光电子半导体组件也能够称作芯片，其设有具有用于发射辐射或用于接收辐射的有源区的第一功能区域1，以及适合于促进第一功能区域1的激发的第二功能区域。这意味着，第一功能区域的运行设置和/或供应至少部分地经由第二功能区域进行，例如通过借助于第二功能区域设定第一功能区域的运行状态而同时第一功能区域的电流供应经由外部的供应装置进行。
第一和第二功能区域1、2以集成在相同的载体衬底3上的方式构成。在此其能够是硅载体衬底，然而锗载体衬底也是可考虑的。
每个功能区域1、2用作功能性的电路部件，所述电路部件具有一个或多个器件及其连接导线。功能性的电路部件彼此电耦合。在第一功能区域1中构成的电路部件是发射辐射的或接收辐射的。辐射能够是电磁辐射，例如在红外范围中或在可见光的范围中的电磁辐射。在第二功能区域2中构成电路部件，借助于所述电路部件能够激发第一功能区域1或在第一功能区域1中的功能性的电路部件。
虚线图解说明在第一和第二功能区域1、2之间的分离。要注意到的是，功能区域1、2不仅能够彼此并排地设置，如所示出的，而且也能够至少部分地彼此重叠地、例如通过在不同的平面中构成功能区域1、2的方式设置。
第一功能区域1包括具有连接点的LED 10，对于所述连接点也能够称作终端——如其在下文中使用。LED 10具有在此情况下是阳极终端的第一终端11和是阴极终端的第二终端12。LED 10以经由端子8、9导电地与终端11、12连接的方式由外部的电流源馈给。端子11、12适合于将第一和/或第二功能区域1、2与外部的电路装置连接。这能够通过常规的连接技术、例如焊接来进行。
第二功能区域2包括用作开关的场效应晶体管，简称FET 20，其具有用作漏极-、源极-和栅极-终端的第一、第二和第三终端21、22、23。LED 10的和FET 20的第一终端11、21导电地彼此连接，同样如其第二终端12、22。FET 20能够在截止的和导通的状态之间来回切换，其中在所述状态中在第一和第二终端21、22之间的路段是高阻抗地或低阻抗地或传导的。所述FET用作开关，以便将LED 10在发射和不发射辐射的状态之间，也就是说接通或切断之间开关；在后提到的情况下，LED 10的终端11、12通过导通的FET 20短接，在其他情况下不短接。为了开关，在FET 20的第三终端23上施加具有第一或第二状态的开关信号，FET20能够借助于所述信号根据开关信号的状态切换到导通的或截止的状态中。
开关信号的状态对应于高的和低的电势，这也根据其英文名称能够称作“高”和“低”。当在栅极和源极终端之间、也就是说在第三和第二终端23、22之间没有施加正电压时，在图1中示出的自截止的FET 20是在截止的状态中。这种FET 20在开关信号为“低”时是截止的，使得接通LED 10，并且在开关信号为“高”时是导通的，使得关断LED 10。在应用其他的FET或开关类型时，伴随着“高”和“低”的开关状态能够与所描述的示例不同。
开关信号能够由外部的电路装置提供并且经由端子施加或者在功能区域内部产生(两个替选方案在图1中未示出)。
图2示出具有多个第一功能区域1和第二功能区域2的另一实施例，所述第二功能区域适合于促进第一功能区域的激发。为了概览性，如在下面的附图中，放弃示出衬底。
第一功能区域1分别包括LED 101、102、103、104，所述LED在用于外部的电流源的端子8、9之间串联连接，也就是说第一LED 101的第一终端导电地与一个端子8连接。其第二终端与第二LED 102的第一终端导电地连接。其第二终端与第三LED 103的第一终端导电地连接。其第二终端与第四LED 104的第一终端导电地连接。其终端与另一端子9导电地连接。
LED 101、102、103、104中的每个平行于FET 201、202、203、204在第二功能区域2中连接，如这在图1中示出的实施例中所描述的。
通过在FET 201、202、203、204上的第三终端231、232、233、234，每个FET 201、202、203、204的激发进而还有分别与其连接的LED101、102、103、104的开关是可行的。这表示，根据在第三终端231、232、233、234上施加的开关信号，支路中的LED 101、102、103、104分别能单独地跨接进而能被切断。
图3示出具有多个第一功能区域的另一实施例，所述第一功能区域构成为串联连接的LED 101、102、103、104以及105、106、107、108的两条支路。在所述实施例中示例地示出分别具有四个LED 101、102、103、104以及105、106、107、108的两条支路。两条支路经由端子8，9通过外部的电流源(未示出)供应。支路的靠外的LED 101、105的阳极终端导电地与第一端子8连接。支路的靠外的LED 104，108的阴极终端导电地与第二端子9连接。
每个LED 101、102、103、104、105、106、107、108能够经由并联连接的FET 201、202、203、204、205、206、207、208短接。FET 201、202、203、204、205、206、207、208经由其第三终端231、232、233、234、235、236、237、238激发。
第三终端231、232、233、234、235、236、237、238分别经由串联连接的电阻器4与第一端子8导电地连接。
此外，设有串行移位寄存器5，所述移位寄存器同样以集成在第二功能区域中的方式构成。集成的串行移位寄存器5具有用于数据信号510的数据输入端51、用于时钟信号520的时钟输入端52和多个输出端Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7。附加的输入端、如Reset Clock(复位时钟)、Serial Clear(串行清除)、G(Latch闭锁器)是可选的。通过移位寄存器5，将在数据输入端51上串行施加的数据提供给输出端Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7。这允许所进入的数据的并行化，使得尽管串行输入，但是能够同时地在输出端侧提供具有多个比特的数据模式(Datenmuster)。每个输出端Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7与第三终端231、232、233、234、235、236、237、238中的一个导电地分别经由信号导线501、502、503、504、505、506、507、508连接，使得每个输出端Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7根据在输出端Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7上施加的状态激发FET 201、202、203、204、205、206、207、208中的一个进而激发LED101、102、103、104、105、106、107、108中的一个。例如，输出端Q0激发第一FET 201进而激发第一LED 101。输出端Q1例如激发第二FET 202进而激发第二LED 102。以相应地方式激发其他的LED 103、104、105、106、107、108。
这种光学半导体组件包括多个集成在同一载体衬底上的功能性的电路部件。仅还需要一些向外引导的端子，在此情况下例如是用于外部电流源的端子8、9以及数据和时钟端子51、52。在最简单的情况下，仅具有两个供应端子的LED支路能够在固定的时钟速率下用唯一的数据信号510驱动。这允许电子装置的简化的设计方案，因为功能和器件中的一部分已经集成在光电子半导体组件上。借助于在单独的器件上的由此至少减少的安装耗费也由此省去随之产生的例如能够在器件的连接部位上出现的失效风险，并且具有光电子半导体组件的系统整体上是更加可靠的。
图4示出另一实施例，所述实施例在第一功能区域1中示出具有带有第一和第二终端11、12的LED 10的基本单元。所述实施例图解说明LED 10的通过脉冲宽度调制信号发生器6、简称PWM信号发生器的激发，以便例如通过有针对性的接通和切断LED 10来得到调光效果。
LED 10能够借助于导电地与LED 10的终端11、12连接的端子8、9由外部电流源(未示出)供应。第二功能区域2包括FET 20，其第一和第二终端21、22与LED 10的第一或第二终端11、12导电地连接。FET 20的第三终端23用于激发用作开关的FET 20进而用于接通和切断LED 10。
脉冲宽度调制信号发生器6包括输出端61以及数据输入端62和时钟信号输入端64。其他输入端、例如选择输入端63是可选的。脉冲宽度调制信号发生器6集成在与其他功能性的电路部件相同的载体衬底上。脉冲宽度调制信号发生器6产生脉冲宽度调制信号，所述脉冲宽度调制信号能够占据第一或第二状态。状态进行交替，其中状态的持续时间与输入信号相关。脉冲宽度调制信号发生器6能够包括n比特的存储器，在所述存储器中经由数据输入端62能写入用于脉冲宽度调制的值。在运行中，首先在脉冲宽度调制信号发生器6的输出端61上施加状态中的一个。发生器内部的计数器的值在时钟下逐步提高，并且在达到所存储的值时改变在脉冲宽度调制信号发生器6的输出端61上的状态，这引起FET 20的切换。在达到计数器的预设的最终值时，所述计数器与输入端51的状态一样被复位并且紧接着以时钟的方式逐步地重新提高。
输出端61导电地经由控制导线600与第三终端23连接。上拉电阻器44与第三终端23和端子88导电地连接以用于施加高的开关电势。当在脉冲宽度调制信号发生器6的输出端61上的脉冲宽度调制信号、简称PWM信号具有第一状态时，上拉电阻器44将第三终端23的电势拉到端子88的电势上。当在输出端61上的脉冲宽度调制信号具有第二状态时，在第三终端23上的电势下降。FET 20根据在第三终端23上施加的电势、或栅-源电压而是导通的或截止的进而接通或切断LED 10。
图5示出基本单元的另一实施例，所述基本单元具有LED 10和带有数据输入端62、时钟输入端64和输出端61的脉冲宽度信号发生器6，其中与所述LED 10并联连接有FET 20。
FET 20的第三终端23导电地经由上拉电阻器44与端子88连接以用于施加高的开关电势。第三终端23还经由双极晶体管46的集电极-发射极路程与端子9连接以用于供应阴极终端12，所述阴极终端具有比端子88更低的电势。晶体管46的基极端子导电地与脉冲宽度调制信号发生器6的输出端61连接。晶体管46用作开关，所述开关根据在输出端61上施加的状态是导通的或截止的。当晶体管46截止时，上拉电阻器44将第三终端23的电势拉到端子88的电势。当晶体管46是导通的时，上拉电阻器44丧失该功能，并且将第三终端23的电势拉到端子9的例如能够是接地的电势上以用于供应。FET 20根据在第三终端23上施加的电势是导通的或截止的。当例如输出端61的状态为“低(low)”时，在晶体管46上的基极电压变为零，并且其集电极-发射极路程是高阻抗的。在此情况下，第三终端23的电势通过上拉电阻器44拉到端子88的电势上并且FET 20变为导通的且将LED 10短接。相反地，当输出端61的状态为“高(high)”时，施加在晶体管46上的基极电压，使得晶体管46变为导通的进而在第三终端23上的电势下降。FET 20截止并且LED 10发射辐射。
对于上拉电阻器44替选地，也能够使用互补型的晶体管，例如两个互补型的晶体管。
在图4和5中示出的实施例也由于在载体衬底上的主要的电路部件的集成而仅具有少量的端子，经由所述端子进行外部的运行控制。在所述实施例中，设有用于外部电流源的端子8、9，用于逻辑状态的电势的端子88以及数据和时钟输入端62、64。
图6示意地示出具有多个第一功能区域1的另一实施例，所述第一功能区域分别包括LED 10。在所述实施例中，示出分别具有四个串联连接的LED 1的三个LED支路的阵列；LED 10和支路的数量仅是示例的。支路由电流源7供应，所述电流源以完全地或部分地集成在载体衬底上的方式构成。替选地，电流源能够设在外部。
每个LED 1由脉冲宽度调制信号发生器60激发，由此所述脉冲宽度调制信号发生器与之前所描述的不同之处在于，其具有两个与LED 10的终端导电地连接的输出终端66、67。在第一状态中，在输出终端66、67之间的发生器内部的路径是高阻抗的，这伴随LED 10的接通。在第二状态中，在输出终端66、67之间的发生器内部的路径短接，这伴随LED 10的短接。这种脉冲宽度调制信号发生器60对应于在图4和5中示出的脉冲宽度调制信号发生器60包括用于LED 10开关的连接的FET 20。所述FET的第一和第二终端21、23对应于输出终端66、67。以相同的方式经由数据和时钟输入端62、64如之前所描述地进行激发。
在所述实施例中，借助于在所有数据和时钟输入端62、64上施加的相同的数据信号620和相同的时钟信号640激发一条支路的LED 10。
LED和功能区域在相同的衬底中或相同的衬底上的集成允许紧凑的半导体组件的制造，因为集成的功能区域和LED不必作为单独的部件安装在衬底上。这种半导体组件的实施例例如具有集成的电流线性调节器或允许常规的3线总线减少到一条线。
图7示意地示出具有在相同的载体衬底3上集成的控制器和LED的光电子半导体组件100的实施例。所述实施例具有两个供应端子8、9和数据输入端51，在所述数据输入端上施加数据输入信号Din。此外设有数据输出端53，在所述数据输出端上施加数据输入信号Din作为数据输出信号Dout。在供应端子8和9上施加供应电势Vcc或参考电势GND。
在供应端子和数据输入端8、51以及51、9之间设有用于过压保护的机构305，以便防止由于静电放电(英语“electrostatic discharge”的简称，ESD)而造成的损坏。对此例如考虑电压限制器，所述电压限制器也能够集成在半导体组件100的载体衬底3上。
数据输入端和输出端51、53与数字的I/O端口310连接，所述数字的I/O端口集成在半导体组件100上。当在数据输入端51上施加一个值时，在数据输出端53上的电信号相应地变化。I/O端口310也能够构成为移位寄存器。
此外，脉冲宽度调制信号发生器6以及恒定电流源70集成在半导体组件100的衬底3上。尤其脉冲宽度调制发生器6的实施例已经在上文中被描述并且也能够这样在本实施例中设置。在脉冲宽度调制信号发生器6上和在恒定电流源70上施加数字的I/O端口310的数据，以便根据输入数据Din来激发。附加地或替选地，脉冲宽度调制信号6能够与恒定电流源70耦合，所述恒定电流源就其而言与一个或多个LED 10耦合。在脉冲宽度调制信号发生器6与恒定电流源70耦合的所述实施例中，数字的I/O端口310的数据施加在脉冲宽度调制信号发生器6上，而不施加在恒定电流源70上。在另一实施例中，例如通过前位的信号比特或通过专用的PWM值(例如255或1)传输在激发LED的相应的恒定电流源的寄存器中流动的电流的值。在不具有该数据标志的情况下，传输的值作为PWM理论值流入脉冲宽度调制信号发生器6中。
此外，设有集成在半导体组件100的衬底3上的一个或多个LED 10，所述LED在图7中仅示意地示出。在所述LED的布置和布线方式方面，考虑之前所描述的实施例的布置，例如串联连接的LED 10的链或具有多个LED链的阵列。能够设有一个或多个LED 10，例如三个RGB-LED或四个白色的LED或九个白色的LED的布置。LED 10由恒定电流源70供应和激发。在一个实施例中，设有LED，所述LED与电流线性调节器位于供应和参考电势VCC和GNC之间。
还能够设有用于LED 10的故障检测的机构315。这种机构315适合于例如根据经过LED链的电流或电压变化来检测一个或多个LED 10的失效或短接。所述机构同样能够集成在半导体组件的衬底3上。
图8示出经由具有固定频率的数据总线的数据传输的实施例，所述数据总线例如能够用于在图7中的实施例。这种单线总线也能够使用在装置的原始部件中。频率例如能够为400kHz、800kHz或1.6MHz。比特1和0通过不同的接通/切断比进行编码。这表示，在施加电势Vcc的持续时间和施加参考电势GND的持续时间之间的比对于比特0和1是不同的。
图8示例地示出在比特1(上)和比特0(下)的周期T期间的电势的时间变化。比特1编码为，使得与比特0的编码时相比更长的时间段施加电势Vcc。状态的复位或“Reset”能够通过较长的、例如持续比50个时钟T更长的间隔时间并且在施加参考电势GND期间进行。
图9示出用于一种颜色的LED 10的激发的示例的数据包格式。数据包包括九个比特M、B7至B0。前位的比特M对激发的种类进行编码。值0例如代表脉冲宽度调制，所述脉冲宽度调制的值以比特B0至B7传输。所述值1用信号通知恒定电流的二进制值。比特B7至B0对用于脉冲宽度调制或用于设定电流的值进行编码。
图10示出用于激发具有红色、绿色、蓝色或简称RGB的多个、例如三个LED的示例的数据包格式。数据包包括三个字节，每个颜色一个字节，其中比特R7至R0用于红色，G7至G0用于绿色，B7至B0用于蓝色。字节分别载有用于相应的颜色的电流设定或脉冲宽度调制的信息。
图11a和11b示出具有LED 10的半导体器件100的一个实施例的前侧，所述LED例如能够是白色的或黄色的并且其中用于激发LED 10的功能区域与所述LED集成在相同的衬底上。这种功能区域例如能够是在图7中所描述的功能区域。发射光的区域的如在实施例中示出的其他设计方案是可考虑的。
图12示出图10中的半导体器件100的后侧的示例的实施例。后侧具有接触区域350，所述接触区域用作供应端子8、9以用于施加供应和参考电势Vcc、GND以及用作数据输入端和输出端51、53以用于施加和提供输入或输出数据Din、Dout。输入数据Din例如能够具有在图9中图解说明的格式。
在左侧的实施例中，设有在用于供应和参考电势Vcc、GND的接触区域350之间的用于输入和输出数据Din、Dout的接触区域350。在中间的实施例中，设有在用于供应和参考电势Vcc、GND的接触区域350之下的、用于输入和输出数据Din、Dout的接触区域350。在所述实施例中，用于供应和参考电势Vcc、GND的接触区域350大于其他的接触区域。接触区域350的其他布置是可考虑的。在右侧的实施例中，接触区域350具有相同的大小并且分别在象限中对称地设置。
图13a示出具有三个不同颜色的，例如红色、绿色和蓝色的LED的半导体组件100的另一实施例的前侧。后侧能够以与针对图12所描述的相同的或类似的方式构造。用于所述实施例的输入数据Din例如能够具有在图10中图解说明的格式。
图13b示出半导体组件100的另一实施例的前侧，所述半导体组件具有四个LED10。设有一个绿色的和一个蓝色的LED 10以及两个红色的LED 110。后提到的红色的LED作为支路或链连接，这减少损耗功率。后侧能够以与对于图12所描述的相同的或类似的方式构造。
两个小的红色的LED的使用允许以与黄色的和蓝色的LED的组合方式将供应电压系统开销保持得小。这可以通过下述示例说明：经过两个红色的LED的链的电压为Vf＝1.8Vx2＝3.6V，所述值Vf分别也经由黄色的和蓝色的LED施加。
图14a示出半导体器件100的另一实施例的前侧，所述半导体组件具有四个相同大小的白色的LED 10，所述LED设置为两行和两列。
图14b示出半导体器件100的另一实施例的前侧，所述半导体器件具有九个相同大的白色的LED 10，所述LED设置为三行和三列。
这些布置的优点是，用于表面安装的器件(英语“surface-mounted device”，简称“SMD”)的实施方案的SMT焊盘或接触面能够大于在具有仅一个芯片中的组件中。
图15示出具有四个彼此并排设置的半导体组件100的布置的后侧，在所述半导体组件中并联地施加供应电压。这例如能够借助于接触用于供应电势Vcc的接触区域350的并其上施加供应电势Vcc的带状导线411进行。另一带状导线410接触用于参考电势GND的接触区域，使得在接触区域上施加参考电势GND。代替带状导线也能够设有在安装有半导体组件100的载体上的替选的导体结构或用于接触的其他的机构。
第一半导体组件的数据输出端与第二半导体组件的数据输入端例如经由导轨或导体结构连接。第二半导体组件的数据输出端与第三半导体组件的数据输入端连接。所述第三半导体组件的数据输出端与第四半导体组件的数据输入端连接。所述布置能够继续。
在第一半导体组件的数据输入端上施加数据信号Din，并且通过串联连接的半导体组件100的数字的I/O端口移位。所描述的移位寄存器装置具有最小走线间距并且允许具有简单的激发的紧凑的布置。通过这样耦合的数据输入端和输出端能够响应串联的多个部件。
图16示出具有多个成行且成列设置的半导体组件100的阵列。图16中的阵列是具有十二个以三行801、802、803和四列810、820、830、840的阵列设置的半导体组件100的示例的布置，其中并联施加供应电压。在所述实施例中，每行801、802、803具有第一、第二、第三和第四半导体组件1001、1002、1003、1004。行801、802、803中的半导体组件1001、1002、1003、1004设置为，使得用于供应和参考电势Vcc、GND的接触区域350分别相邻。同样的适用于半导体组件100在列810、820、830、840中的布置。由此，一行中的半导体组件1001、1002、1003、1004的取向和相邻的行中的半导体组件1001、1002、1003、1004的取向相对于彼此移动180度。
第一和第三行801、803中的半导体组件1001、1002、1003、1004设置为，使得用于参考电势GND的接触区域350在上方并且用于供应电势Vcc的接触区域350在下方。第二行802中的半导体组件1001、1002、1003、1004设置为，使得用于参考电势GND的接触区域350在下方并且用于供应电势Vcc的接触区域350在上方。这能够实现，不仅一行中的用于供应电势Vcc的接触区域350能够与带状导线接触，而且在相邻的行中的用于供应电势Vcc的接触区域350也能够与带状导线接触。同样的适用于两个相邻的行的参考电势GND的接触区域350的接触。
第一行801的用于参考电势GND的接触区域350借助于第一带状导线851接触，并且参考电势GND施加在其上。第一和第二行801、802的用于供应电势Vcc的接触区域350借助于第二带状导线852接触并且供应电势Vcc施加在其上。第二和第三行802、803的用于参考电势GND的接触区域350借助于第三带状导线853接触，并且参考电势GND施加在其上。第三行803的用于供应电势Vcc的接触区域350借助于第四带状导线854接触，并且供应电势Vcc施加在其上。
每行801、802、803的用于数据输入端和输出端Din、Dout的接触面如在图15中所描述的那样通过带状导线805接触。两个相邻的半导体组件100的用于数据输入端和输出端Din、Dout的接触面相邻地设置。此外，两个相邻行的位于阵列的相同的外侧上的半导体组件100耦合，使得一个半导体组件100的用于数据输出端Dout的接触面与另一个半导体组件100的用于数据输入端Din的接触面耦合。因此，通过阵列实现波纹形的数据通过，所述数据通过由箭头表明。
数据在输入端侧施加在第一行801的第一半导体组件1001上。第一行801的数据输出端、也就是说用于第一行801的第四或最后一个半导体组件1004的数据输出端Dout的接触面与第二行802的数据输入端、也就是说用于第二行的第四或最后一个半导体组件1004的数据输入端Din的接触面耦合。第二行802的数据输出端、也就是说用于第二行802的第一半导体组件1001的数据输出端Dout的接触面与第三行803的输入端、也就是说用于第三行803的第一半导体组件1001的数据输入端Din的接触面耦合。
所述阵列布置能够实现半导体组件100的小的或最小的间距。在相邻组件100的接触面350上通过与带状导线851、852、853、854、805的连接总是施加相同的电势。半导体组件100能够更密贴地安置，因为不必遵守在电路板上的受电势限制的间距。
上文所描述的半导体组件及其布置例如能够用于汽车前照灯，所述汽车前照灯在转弯行驶时改变其发光方向(AFS，英语“advanced front-lighting system”的简称)。这种半导体组件例如能够如在WO2013/149772中所描述那样安装。
用于集成的功能区域的另一实例是用于存储白平衡的修正值的机构，例如在RGB-LED装置中对于不同温度或在针对早期老化的预烧(Burn-in)之后的修正值。为了所述目的，能够设有存储机构。
在一个实施例中，能够设有非标准颜色的LED，例如用于动态闪光器应用的青色或用户特定的颜色。
在一个实施例中，不同的电压等级(“voltage binning”)能够设为用于不同的功能区域或部件，以便在LED的不同的电压范围中保持小的电压系统开销。这能够在高电流LED中使用。
应指出的是，实施例的特征能够彼此进行组合。其他的实施例包括整体地或部分地集成在载体衬底上的用于电流和电压供应的电路元件，例如电流源，如上文中所描述。
本发明不通过根据实施例的描述受到限制。更确切地说，本发明包括每个新的特征以及特征的任意组合，这尤其包含在专利本文中的特征的任意组合，即使所述特征或所述组合本身并未详细地在本文中或实施例中说明时也如此。
Claims (12)
1.一种具有多个光电子半导体组件(100)的阵列，所述半导体组件设置成行和列，其中所述光电子半导体组件分别包括：具有有源区的第一功能区域(1)，所述有源区设为用于产生辐射或用于接收辐射；以及包括第二功能区域(2)，所述第二功能区域包括具有数据输入端(51)的串行移位寄存器(5)并且所述第二功能区域适合于促进对所述第一功能区域(1)的激发，其中所述第一功能区域(1)和所述第二功能区域(2)集成到相同的载体衬底(3)上，其中
-所述光电子半导体组件具有多个第一功能区域(1)，其中所述第二功能区域(2)适合于产生多个用于激发所述第一功能区域(1)的信号；
-所述第二功能区域(2)包括用于多个所述第一功能区域(1)的驱动器(7)或所述驱动器的部件；
-所述第二功能区域(2)适合于产生脉冲宽度调制信号，
其中所述半导体组件(1001，1002，1003，1004)设置在第一行和第三行(801，803)中，使得用于参考电势(GND)的接触区域(350)在上方并且用于供应电势(Vcc)的接触区域在下方，并且所述半导体组件(1001，1002，1003，1004)设置在第二行(802)，使得用于参考电势(GND)的接触区域(350)在下方并且用于供应电势(Vcc)的接触区域在上方，并且其中第一行中的用于供应电势(Vcc)的接触区域(350)和相邻的第二行中的用于供应电势(Vcc)的相邻的接触区域(350)与相同的带状导线接触，并且其中第二行中的用于参考电势(GND)的接触区域(350)和相邻的第三行中的用于参考电势(GND)的相邻的接触区域(350)与相同的带状导线接触。
2.根据权利要求1所述的具有多个光电子半导体组件的阵列，其中所述第二功能区域(2)具有开关，所述开关与所述第一功能区域(1)并联连接。
3.根据权利要求1或2所述的具有多个光电子半导体组件的阵列，其中所述第二功能区域(2)包括晶体管(20，201，202，203，204，205，206，207，208，46)。
4.根据权利要求1所述的具有多个光电子半导体组件的阵列，
其中所述第一功能区域(1)串联连接，并且所述第一功能区域(1)中的至少一个并联连接有开关。
5.根据权利要求1或2所述的具有多个光电子半导体组件的阵列，
其中所述串行移位寄存器(5)包括多个信号输出端(Q0，Q1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6，Q7)。
6.根据权利要求5所述的具有多个光电子半导体组件的阵列，
其中所述信号输出端(Q0，Q1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6，Q7)导电地与开关连接并且所述开关中的每个与所述第一功能区域(1)中的一个并联连接。
7.根据权利要求1或2所述的具有多个光电子半导体组件的阵列，
其中所述第二功能区域(2)包括电阻器(4，44)或互补型晶体管。
8.根据权利要求1或2所述的具有多个光电子半导体组件的阵列，
所述光电子半导体组件具有用于施加外部的数据信号和外部的时钟信号以及外部的供应电压或外部的供应电流的连接端子(8，9，51，52，62，64)或具有用于施加外部的供应电压或外部的供应电流以及在输出连接端子(53)上提供的外部的数据信号的连接端子(8，9，51，53)。
9.根据权利要求1或2所述的具有多个光电子半导体组件的阵列，
其中所述载体衬底(3)是硅衬底。
10.根据权利要求1或2所述的具有多个光电子半导体组件的阵列，
其中所述第一功能区域(1)包括LED(10，101，102，103，104，105，106，107，108)。
11.根据权利要求1所述的具有多个光电子半导体组件的阵列，
其中所述第一功能区域(1)的所述有源区在外延层中延伸，所述第二功能区域(2)至少部分地在所述外延层之下延伸。
12.根据权利要求1或11所述的具有多个光电子半导体组件的阵列，
其中所述第二功能区域(2)至少部分地在多个所述第一功能区域(1)中的两个第一功能区域的所述有源区之间延伸。
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