DE102009012123A1

DE102009012123A1 - Licht aussendende Diode und Beleuchtungsvorrichtung, die diese nutzt

Info

Publication number: DE102009012123A1
Application number: DE102009012123A
Authority: DE
Inventors: Kosuke Fujiyoshida Tsuchiya
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2009-10-01
Also published as: JP2009218355A; JP5202042B2; US8222653B2; US20090224268A1

Abstract

Eine Licht aussendende Diode beinhaltet ein Substrat, ein Licht aussendendes Diodenelement, das auf einer oberen Fläche des Substrates montiert ist, und ein Vergusselement, das das Licht aussendende Diodenelement ummantelt. Mindestens ein Paar von unteren Elektroden, die mit dem Licht aussendenden Diodenelement elektrisch verbunden sind, und mindestens ein Paar von Verbindungselektroden, die miteirdnet. Ein Verbindungsverdrahtungsmuster zum Verbinden des Paares von Verbindungselektroden ist zwischen den Verbindungselektroden vorgesehen.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-059715 , eingereicht am 10. März 2008, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollinhaltlich in das vorliegende Dokument aufgenommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Licht aussendende Diode (LED) und eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine Mehrzahl dieser LEDs verwendet.
Beschreibung der Erfindung
Bei einer bekannten Struktur einer herkömmlichen LED-Beleuchtungsvorrichtung sind eine Mehrzahl von LED-Elementen angeordnet, um die Helligkeit der Beleuchtung zu vergrößern. Ein Beispiel einer derartigen Struktur ist in der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsnummer 2006-295085 offenbart.
Wie in 18 dargestellt, beinhaltet die offenbarte LED-Lichtquelleneinheit 1 eine Basis 2, die aus einer Kupferlegierung oder einem ähnlichen Material großer thermischer Leitfähigkeit hergestellt ist, und eine gedruckte Schaltungsplatine 3, die auf der Basis 2 angeordnet ist und ein längliches Durchgangsloch 3a aufweist. Die gedruckte Schaltungsplatine 3 beinhaltet ein Paar von Verdrahtungsmustern 3b und 3c, und jedes der Verdrahtungsmuster 3b und 3c beinhaltet auf seiner Innenseite eine Mehrzahl von innenliegenden Verbindungselektroden 3d, die mit LED-Elementen 4 elektrisch verbunden sind. Die Verdrahtungsmuster 3b und 3c sind an jeweiligen Enden mit Anschlusselektroden 3e und 3f versehen. Eine Mehrzahl der LED-Elemente 4 sind auf der Basis 2 mittels Silberpaste montiert, und jedes der LED-Elemente 4 ist an die innenliegenden Verbindungselektroden 3d der Verdrahtungsmuster 3b und 3c mittels Drähten 5 und 6 angeschlossen. Obschon dies in 18 nicht dargestellt ist, ist eine Schicht aus Vergussharz auf der gedruckten Schaltungsplatine 3, abgesehen von den Anschlusselektroden 3e und 3f, vorgesehen, und das Vergussharz dient zum Ummanteln und Schützen der LED-Elemente 4 und der Drähte 5 und 6. Mit der zuvor beschriebenen Konfiguration wird Wärme in effizienter Weise abgeführt.
Ein weiteres bekanntes Beispiel der Struktur der Anordnung von LED-Elementen ist ein Array von Licht aussendenden Dioden, das in der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsnummer H11-163408 offenbart ist.
Wie in 19 dargestellt, beinhaltet das offenbarte, aus Licht aussendenden Dioden bestehende Array 10 ein Substrat 11 und eine Mehrzahl von inselartigen Halbleiter-Stapeln, die in einer Linie auf dem Substrat 11 angeordnet sind. Jeder der inselartigen Halbleiter-Stapel weist eine erste leitende Halbleiterschicht 12 und eine zweite leitende Halbleiterschicht 13 auf, die übereinandergeschichtet angeordnet sind, und zehn inselartige Halbleiter-Stapel sind in 19 dargestellt. Eine gemeinsame Elektrode 15 ist mit den ersten leitenden Halbleiterschichten 12 verbunden, und individuelle Elektroden 14 sind mit den zweiten leitenden Halbleiterschichten 13 verbunden, und auf diese Weise ist das aus Licht aussendenden Dioden bestehende Array 10 aufgebaut. Jeder inselartige Halbleiter-Stapel ist mit einem (nicht dargestellten) Isolierfilm beschichtet.
Bei dem aus Licht aussendenden Dioden bestehenden Array 10 ist eine der gemeinsamen individuellen Elektroden 14 oder eine der gemeinsamen Blind-Elektroden 17, die sich auf einer der Endflächenseiten des Substrates 11 erstrecken, an die zweiten leitenden Halbleiterschichten 13 eines jeweiligen benachbarten Paars der inselartigen Halbleiter-Stapel angeschlossen. Gepaarte inselartige Halbleiter-Stapel, die an die individuelle Elektrode 14 angeschlossen sind, und weitere gepaarte inselartige Halbleiter-Stapel, die an die Blind-Elektroden 17 angeschlossen sind, sind abwechselnd angeordnet. Die gemeinsame Elektrode 15 beinhaltet gemeinsame Elektroden 15a und 15b, die auf beiden Seiten in Anordnungsrichtung der inselartigen Halbleiter-Stapel vorgesehen sind, und die ersten leitenden Halbleiterschichten 12 der inselartigen Halbleiter-Stapel sind abwechselnd an gemeinsame Elektroden 15a und 15b auf beiden Seiten angeschlossen.
Bei dem aus Licht aussendenden Dioden bestehenden Array 10 sind die gemeinsamen Elektroden 15a und 15b separat auf beiden Seiten des Substrates 11 angeordnet, wie zuvor beschrieben. Daher können, durch Anlegen von elektrischem Strom an eine Kombination aus Elektroden, die aus den individuellen Elektroden 14 und den gemeinsamen Elektroden 15a und 15b gewählt sind, die inselartigen Halbleiter-Stapel wahlweise angeschaltet werden. Spezieller können beispielsweise lediglich ungeradzahlige inselartige Halbleiter-Stapel oder alle inselartigen Halbleiter-Stapel angeschaltet werden.
LEDs weisen hervorragende Eigenschaften auf, einschließlich eines niedrigen Stromverbrauchs und einer langen Lebensdauer, und werden daher in einer großen Vielfalt elektronischer Geräte verwendet, einschließlich tragbarer Endgeräte wie beispielsweise Zellulartelefonen. Unter derartigen Umständen besteht ein zunehmender Bedarf nach LEDs geringer Größe. Jedoch werden mit der zuvor beschriebenen LED-Lichtquelleneinheit 1 und dem aus Licht aussendenden Dioden bestehenden Array 10 die folgenden Probleme bei der Verringerung der Größe angetroffen.
In der LED-Lichtquelleneinheit 1 des vorhergehenden Falls sind die Verdrahtungsmuster 3b und 3c auf beiden Seiten (beide Seiten in Breitenrichtung) der Basis 2 vorgesehen. Daher gibt es eine Grenze bei der Verringerung der Breite der Basis 2. Außerdem ist, wenn die LED-Elemente 4 parallelgeschaltet sind, die Anzahl von betreibbaren LED-Elementen eingeschränkt. Falls zehn oder mehr LED-Elemente 4 angeschlossen sind, müssen die Verdrahtungsmuster in eine Mehrzahl von Stromkreisleitungen unterteilt sein. In einem solchen Fall muss beispielsweise die Breite der Basis vergrößert werden, und die Schaltung kann kompliziert werden.
Bei dem aus Licht aussendenden Dioden bestehenden Array 10 des letzteren Falls ist die Verdrahtungsstruktur in Blöcke unterteilt, um ein selektives Aussenden von Licht zu gestatten. Daher sind viele Verdrahtungsmuster, wie beispielsweise die gemeinsame Elektrode 15 und die individuellen Elektroden 14 auf beiden Seiten (beiden Seiten in Breitenrichtung) des Substrates 11 vorgesehen. Diese Verdrahtungsmuster sind in Reihen in Längsrichtung des Substrates 11 angeordnet. Daher ist die Breite des Substrates 11 unerwünscht groß. Da die Verdrahtungsmuster zwischen den inselartigen Halbleiter-Stapeln hindurch verlaufen müssen, gibt es eine Grenze für die Verringerung der Längsrichtungsabmessung des Substrates 11. Außerdem steigen, da eine komplizierte Ansteuerschaltung erforderlich ist, die Herstellungskosten unerwünschtermaßen an.
INHALT DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der Erfindung, LEDs bereitzustellen, deren Größe verringert werden kann und die zu niedrigen Kosten hergestellt werden können, und eine Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen, die derartige LEDs nutzt.
Um das zuvor beschriebene Ziel zu erreichen, beinhaltet eine LED gemäß einem Aspekt der Erfindung: ein Substrat, das eine obere Fläche, eine untere Fläche, und eine Umfangsseitenfläche zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche beinhaltet; LED-Element, das auf der oberen Fläche des Substrates montiert ist; und ein Vergusselement, das das LED-Element ummantelt. Bei dieser LED beinhaltet das Substrat auf seiner unteren Fläche mindestens ein Paar von unteren Elektroden, die mit dem LED-Element elektrisch verbunden sind, und mindestens ein Paar von Verbindungselektroden. Außerdem ist ein Verbindungsverdrahtungsmuster zwischen dem mindestens einen Paar von Verbindungselektroden angeordnet und verbindet elektrisch das mindestens eine Paar von Verbindungselektroden.
Das Substrat kann ein Ein-Schicht-Substrat oder ein übereinandergeschichtet angeordnetes Substrat sein, das durch Übereinanderschichten von mindestens zwei Schichten ausgebildet ist. Die Verbindungsverdrahtungsmuster können auf der Unterseite oder der Oberseite des Substrates oder zwischen Schichten des geschichtet ausgebildeten Substrates angeordnet sein.
Das mindestens eine Paar von unteren Elektroden kann benachbart zu ersten zwei diagonal entgegengesetzten Ecken des Substrates angeordnet sein, und das mindestens eine Paar von Verbindungselektroden kann benachbart zu zweiten zwei diagonal entgegengesetzten Ecken des Substrates angeordnet sein.
Es kann ein Paar von oberen Elektroden vorhanden sein, die jeweils benachbart zu entgegengesetzten Ecken auf der oberen Fläche des Substrates angeordnet sind und mit dem LED-Element elektrisch verbunden sind.
Es kann ein Paar von Verbindungselektroden vorhanden sein, die jeweils benachbart zu den anderen entgegengesetzten Ecken auf der oberen Fläche des Substrates angeordnet sind, und es kann ein Verbindungsverdrahtungsmuster sein, das auf der oberen Fläche des Substrates angeordnet ist und das zwischen einer unteren Fläche des Licht aussendenden Diodenelementes und der oberen Fläche des Substrates verläuft. Es können untere Elektroden vorhanden sein, die jeweils mit dem Paar von oberen Elektroden und dem Paar von Verbindungselektroden auf der oberen Fläche des Substrates über Durchgangslöcher elektrisch verbunden sind.
Eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhaltet: eine Mehrzahl von LEDs gemäß dem einen Aspekt der Erfindung; und ein Montiersubstrat, auf dem die Mehrzahl von LEDs montiert sind. Bei dieser LED-Beleuchtungsvorrichtung beinhaltet das Montiersubstrat eine Mehrzahl von Verdrahtungsmustern, die elektrische Verbindungen für das mindestens eine Paar von unteren Elektroden und das mindestens eine Paar von Verbindungselektro den einer jeden der LEDs bereitstellen. Die Mehrzahl von Verdrahtungsmustern können in regelmäßigen Intervallen angeordnet sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Draufsicht einer LED gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
1B ist eine Querschnittansicht entlang Linie X-X in 1A;
1C ist eine transparente Ansicht von der Oberseite her, die die untere Fläche der in 1A gezeigten LED darstellt;
2 ist eine Draufsicht, die ein Montiersubstrat darstellt, um die LEDs auf dem Substrat gemäß der ersten Ausführungsform zu montieren;
3 ist eine Draufsicht, die den montierten Zustand der LEDs gemäß der ersten Ausführungsform auf dem Montiersubstrat darstellt;
4A ist ein Diagramm, das den Stromfluss durch die montierten LEDs beschreibt;
4B ist ein Schaltungsdiagramm, das die AN-AUS-Zustände der montierten LEDs darstellt;
5 ist eine Draufsicht, die eine Modifikation der elektrischen Verbindung zum LED-Element bei der ersten Ausführungsform darstellt;
6A ist eine Draufsicht einer LED gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
6B ist eine Querschnittansicht entlang Linie X-X in 6A;
6C ist eine transparente Ansicht von der Oberseite her, die die untere Fläche der in 6A gezeigten LED darstellt;
6D ist eine Draufsicht des in 6B dargestellten unteren Substrates;
7A ist eine Draufsicht einer LED gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
7B ist eine Querschnittansicht entlang Linie X-X in 7A;
7C ist eine transparente Ansicht von der Oberseite her, die die untere Fläche der in 7A gezeigten LED darstellt;
8 ist eine Draufsicht, die den montierten Zustand der LEDs gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;
9A ist ein Diagramm, das den Stromfluss durch die montierten LEDs beschreibt;
9B ist ein Schaltungsdiagramm, das die AN-AUS-Zustände der montierten LEDs darstellt;
10 ist eine Draufsicht, die eine Modifikation der elektrischen Verbindung zum LED-Element bei der dritten Ausführungsform darstellt;
11A ist eine Draufsicht einer LED gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
11B ist eine Querschnittansicht entlang Linie X-X in 11A;
11C ist eine transparente Ansicht von der Oberseite her, die die untere Fläche der in 11A gezeigten LED darstellt;
12 ist eine Draufsicht, die ein Montiersubstrat für die LEDs gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
13 ist eine Draufsicht, die den montierten Zustand der LEDs gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
14A ist ein Diagramm, das den Stromfluss durch die montierten LEDs beschreibt;
14B ist ein Schaltungsdiagramm, das die AN-AUS-Zustände der montierten LEDs darstellt;
15A ist eine Draufsicht einer LED gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
15B ist eine Querschnittansicht entlang Linie X-X in 15A;
15C ist eine transparente Ansicht von der Oberseite her, die die untere Fläche der in 15A gezeigten LED darstellt;
15D ist eine Draufsicht des in 15B dargestellten unteren Substrates;
16A ist eine Draufsicht einer LED gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
16B ist eine Querschnittansicht entlang Linie X-X in 16A;
16C ist eine transparente Ansicht von der Oberseite her, die die untere Fläche der in 16A gezeigten LED darstellt;
17A ist eine Draufsicht einer LED gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung;
17B ist eine Querschnittansicht entlang Linie X-X in 17A;
17C ist eine transparente Ansicht von der Oberseite her, die die untere Fläche der in 17A gezeigten LED darstellt;
18 ist eine Draufsicht einer herkömmlichen LED-Lichtquelleneinheit; und
19 ist eine Draufsicht eines herkömmlichen, aus Licht aussendenden Dioden bestehenden Arrays.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung detailliert mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
1A bis 4B zeigen eine erste Ausführungsform einer LED gemäß der Erfindung. Wie in 1A und 1B dargestellt, beinhaltet die LED 20 gemäß der Erfindung ein Substrat 21, das aus einem Harz, wie beispielsweise einem Glas-Epoxidharz oder einem BT-Harz besteht, und das eine obere Fläche, eine untere Fläche und eine Umfangsseitenfläche zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche beinhal tet, und ein einziges LED-Element 22 ist auf der oberen Fläche 21A des Substrates 21 mit einem Klebstoff montiert, der zwischen einer unteren Fläche des LED-Elementes und der oberen Fläche des Substrates eingebracht ist. Das Substrat kann im Wesentlichen rechteckige Form oder quadratische Form haben. Das LED-Element 22 beinhaltet zwei Elektrodenabschnitte, wie beispielsweise einen p-Elektrodenabschnitt und einen n-Elektrodenabschnitt. Der p-Elektrodenabschnitt ist mittels eines Bond-Drahtes 25a mit einer oberen Elektrode 23a elektrisch verbunden, die als Anodenelektrode fungiert, welche auf der oberen Fläche 21a des Substrates 21 vorgesehen ist. Der n-Elektrodenabschnitt ist mittels eines Bond-Drahtes 25B mit einer oberen Elektrode 24a verbunden, die als Kathodenelektrode fungiert, welche auf der oberen Fläche 21a des Substrates 21 vorgesehen ist.
Wenn ein vorbestimmter elektrischer Strom von der oberen Elektrode 23a zum LED-Element 22 durch den Bond-Draht 25a hindurch fließt, sendet die LED 20 Licht aus. Dann fließt der Strom vom LED-Element 22 durch den Bond-Draht 25B hindurch zur oberen Elektrode 24a, die als Kathodenelektrode fungiert.
Durchgangslöcher 21c und 21d sind jeweils an einer Umfangsseitenfläche benachbart zu ersten zwei diagonal entgegengesetzten Ecken des Substrates 21 vorgesehen. Die obere Elektrode 23a ist benachbart zum Durchgangsloch 21c vorgesehen und ist mit dem Durchgangsloch 21c elektrisch verbunden, und die obere Elektrode 24a ist benachbart zum Durchgangsloch 21d vorgesehen und ist mit dem Durchgangsloch 21d elektrisch verbunden. Durchgangsloch-Elektrodenmuster sind an den Innenflächen der zwei Durchgangslöcher 21c und 21d vorgesehen. Die Durchgangsloch-Elektrodenmuster beinhalten ein Durchgangsloch-Elektrodenmuster 23b, das im Durchgangsloch 21c (in 1B dargestellt) vorgesehen ist, und ein (nicht dargestelltes) Durchgangsloch-Elektrodenmuster, das im Durchgangsloch 21d vorgesehen ist.
Wie in 1C dargestellt, sind ein Paar von unteren Elektroden 23 und 24 aufseiten der unteren Fläche 21b des Substrates 21 vorgesehen. Die unteren Elektroden 23 und 24 sind benachbart zu den zwei diagonal entgegengesetzten Ecken vorgesehen, bei denen die Durchgangslöcher 21c und 21d an der Umfangsseitenfläche ausgebildet sind, und die unteren Elektroden 23 uns 24 sind mit den Durchgangslöchern elektrisch verbunden. Die untere Elektrode 23 ist mit der oberen Elektrode 23a mittels des Durchgangsloch-Elektrodenmusters 23b verbunden, und der elektrische Strom fließt von der unteren Elektrode 23 zur oberen Elektrode 23a. In ähnlicher Weise fließt der elektrische Strom, nachdem er das LED-Element 22 passiert hat, zur oberen Elektrode 24a, durchläuft das (nicht dargestellte) Durchgangsloch-Elektrodenmuster, und fließt zur unteren Elektrode 24. Das Paar von unteren Elektroden 23 und 24 wird verwendet, um Verdrahtungsmuster, die auf einem Montiersubstrat, wie beispielsweise einer später noch beschriebenen Hauptplatine vorgesehen sind, mit einer Mehrzahl von LEDs elektrisch zu verbinden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die zwei Durchgangslöcher 21c und 21d an den diagonal entgegengesetzten Ecken des Substrates 21 an der Umfangsseitenfläche des Substrates vorgesehen, und die Durchgangsloch-Elektrodenmuster sind an den Innenflächen der Durchgangslöcher 21c und 21d vorgesehen. Jedoch sind die Durchgangslöcher nicht notwendigerweise vorgesehen. Die Elektrodenmuster können an den äußeren Seitenflächen an den Ecken vorgesehen sein. Beliebige andere herkömmliche Weisen können angewendet werden, beispielsweise Elektroden, die einen Abschnitt der oberen Fläche, der unteren Fläche und der Umfangsseitenfläche bedecken, sofern die unteren Elektroden mit den oberen Elektroden elektrisch verbunden sind. Auch können Durchgangslöcher Halb-Durchgangslöcher und Viertel-Durchgangslöcher sein, und es können plattierte und gefüllte Durchgangslöcher verwendet werden.
Wie in 1C gezeigt, sind ein Paar von Verbindungselektroden 27 und 28 aufseiten der unteren Fläche 21b des Substrates 21 vorgesehen. Die Verbindungselektroden 27 und 28 sind an zwei diagonal entgegengesetzten Ecken vorgesehen, bei denen das Paar von unteren Elektroden 23 und 24 nicht vorgesehen sind. Das Paar von Verbindungselektroden 27 und 28 sind miteinander mittels eines Verbindungsverdrahtungsmusters 29 verbunden.
Die Verbindungselektroden 27 und 28 und das Verbindungsverdrahtungsmuster 29 sind an der Lichtabstrahlung der LED 20 nicht beteiligt. Die Verbindungselektroden 27 und 28 sind mit linken und rechten Verdrahtungsmustern verbunden, die in vorbestimmten Intervallen an einem später noch beschriebenen Montiersubstrat vorgesehen, und das Verbindungsverdrahtungsmuster 29 sorgt für eine elektrische Kontinuität zwischen den linken und rechten Verdrahtungsmustern. Spezieller ermöglichen die Verbindungselektroden und die Verbindungsverdrahtungsmuster die elektrische Kontinuität zwischen den getrennten Verdrahtungsmustern.
Die LED 20 der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet weiter ein lichtdurchlässiges Vergussharz 26, das aufseiten der oberen Fläche 21a des Substrates 21 vorgesehen ist. Das Vergussharz 26 schützt das LED-Element 22, die Bond-Drähte 25A und 25B, die Elektrodenmuster 23a und 24a, und derartige Komponenten.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 2 das Montiersubstrat beschrieben, das dazu dient, darauf die wie zuvor beschrieben konfigurierten LEDs 20 zu montieren. Es sei angemerkt, dass Beispiele derartiger Montiersubstrate eine Hauptplatine, eine dedizierte gedruckte Schaltungsplatine und ähnliche Montiersubstrate beinhaltet.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet das Montiersubstrat 35 eine Mehrzahl von Verdrahtungsmustern 31 und 32, die in zwei parallelen Reihen in einem vorbestimmten Abstand voneinander entfernt angeordnet sind. Die Verdrahtungsmuster 31 und 32 sind in regelmäßigen Intervallen in Längsrichtung angeordnet (in Linksrechts-Richtung (seitlicher Richtung) in der Figur). Speziell beinhalten die Verdrahtungsmuster 31 Verdrahtungsmuster 31a, 31b, 31c, 31d und 31e, die in Längsrichtung in vorbestimmten Intervallen angeordnet sind, und die Verdrahtungsmuster 32 beinhalten Verdrahtungsmuster 32a, 32b, 32c, 32d und 32e, die in Längsrichtung in vorbestimmten Intervallen angeordnet sind. Die vorbestimm ten Intervalle sind so festgelegt, dass sie geringfügig kleiner als die horizontale Breite der LEDs 20 sind, um eine Fügeweite zu berücksichtigen.
Der Abstand zwischen den Verdrahtungsmustern 31 und 32, die in zwei parallelen Reihen angeordnet sind, ist im Wesentlichen der gleiche wie der Abstand zwischen der unteren Elektrode 23 und der Blind- oder Verbindungselektrode 27 der LED 20 (dieser Abstand ist derselbe wie der Abstand zwischen der unteren Elektrode 24 und der Blind- oder Verbindungselektrode 28).
3 zeigt die Montierstruktur der LEDs 20, die auf den Verdrahtungsmustern 31 und 32 durch Löten montiert sind. Wie in 3 dargestellt, sind eine Mehrzahl von LEDs 20 zwischen den Verdrahtungsmustern 31 und 32 angeordnet, und die Paare von unteren Elektroden 23 und 24 (siehe 1C) und die Paare von Verbindungselektroden 27 und 28 (siehe 1C) der LEDs 20 sind mit den Verdrahtungsmustern 31 und 32 verbunden. Speziell sind, an den linksseitigen Enden der Verdrahtungsmuster 31 und 32, die Verdrahtungsmuster 31 mit den unteren Elektroden 24 verbunden, und die Verdrahtungsmuster 32 sind mit den Verbindungselektroden 28 verbunden. An den rechtsseitigen Enden der Verdrahtungsmuster 31 und 32 sind die Verdrahtungsmuster 31 mit den Verbindungselektroden 27 verbunden, und die Verdrahtungsmuster 32 sind mit den unteren Elektroden 23 verbunden. Die Mehrzahl von LEDs 20 sind an den Verdrahtungsmustern 31 und 32 montiert, die in zwei parallelen Reihen voneinander in einem vorbestimmten Abstand beabstandet in der zuvor beschriebenen Weise angeordnet sind (in 3 sind vier LEDs 20 durch I bis IV bezeichnet).
4A und 4B werden verwendet, um den Betriebsvorteil der Befestigungsstruktur darzustellen. Die Verdrahtungsmuster 31 und 32 des Montiersubstrats 35 bilden zwei Stromkreisleitungen A und B, die in 4A dargestellt sind, und elektrischer Strom fließt durch die zwei Stromkreisleitungen A und B in der durch die Pfeile in 4A gezeigten Richtung. Zum leichteren Verständnis ist der Stromfluss durch die Stromkreisleitung A durch eine unterbrochene Linie dargestellt, und der Stromfluss durch die Stromkreisleitung B ist durch eine durchgehende Linie angegeben.
Als Erstes wird die Stromkreisleitung A beschrieben. Der dem Schaltungsmuster 31a zugeführte elektrische Strom fließt durch das Verbindungsverdrahtungsmuster 29 der LED 20, die durch I bezeichnet ist, zum Verdrahtungsmuster 32b. Dann fließt der Strom vom Verdrahtungsmuster 32b zum LED-Element 22 der durch II bezeichneten LED 20, und die durch II bezeichnete LED 20 wird angeschaltet, wie in 4B dargestellt. Nachdem der Strom durch dieses LED-Element 22 hindurch geflossen ist, fließt er zum Verdrahtungsmuster 31c. Dann fließt der Strom durch einen Pfad ähnlich dem zuvor Beschriebenen, und die durch IV bezeichnete LED 20 wird angeschaltet. In der Stromkreisleitung A werden die LEDs 20, die durch II und IV bezeichnet sind, angeschaltet (siehe 4B).
Als Nächstes wird die Stromkreisleitung B beschrieben. Der dem Verdrahtungsmuster 32a zugeführte elektrische Strom fließt zum LED-Element 22 der LED 20, die durch I bezeichnet ist, und diese LED 20 wird angeschaltet. Nachdem der Strom dieses LED-Element 22 durchströmt hat, fließt er zum Verdrahtungsmuster 31b, durchläuft das Verdrahtungsmuster 31b und das Verbindungsverdrahtungsmuster 29 der LED 20, die durch II bezeichnet ist, und strömt zum Verdrahtungsmuster 32c. Dann fließt der Strom durch einen Pfad ähnlich dem zuvor Beschriebenen, und die LED 20, die durch III bezeichnet ist, wird angeschaltet. In der Stromkreisleitung B werden die LEDs 20, die durch I und III bezeichnet sind, angeschaltet (siehe 4B).
Wenn Strom sowohl der Stromkreisleitung A als auch B zugeführt wird, werden alle LEDs 20 angeschaltet. Wenn Strom zu einer der Stromkreisleitungen A und B zugeführt wird, wird die Hälfte der LEDs 20 angeschaltet. Auf diese Weise können die LEDs 20 wahlweise angeschaltet werden.
In der LED 20 der ersten Ausführungsform bilden die Verbindungsverdrahtungsmuster 29 und die Verdrahtungsmuster 31 und 32 ein einziges Verdrahtungs muster. Dieses Verdrahtungsmuster ist innerhalb einer Zone ausgebildet, welche die vertikale Breite der Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten LEDs 20 nicht überschreitet. Daher ist es, im Gegensatz zur zuvor beschriebenen herkömmlichen Technik, nicht erforderlich, die Verdrahtungsmuster auf beiden Kantenseiten der oberen Fläche des Substrates vorzusehen. Zusätzlich dazu kann die vertikale Breite des Substrates (die Breite in vertikaler Richtung in 1A) auf die minimale erforderliche Breite reduziert werden, und die vertikale Breite der Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten LEDs 20 kann verringert werden. Auf diese Weise kann die Größe der LEDs 20 reduziert werden.
Die Gesamtlänge der Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten LEDs ist im Wesentlichen durch die Länge der parallel zueinander angeordneten Verdrahtungsmuster 31 und 32 bestimmt. Jedoch kann, da die Verdrahtungsmuster 31 und 32 so ausgebildet sein können, dass sie einfache Gestalt haben, deren Länge auch auf die minimal erforderliche Länge reduziert werden. Demgemäß kann die horizontale Länge, die zum Montieren einer vorbestimmten Anzahl von LEDs erforderlich ist, reduziert werden, und daher können elektronische Geräte und Beleuchtungsvorrichtungen, in denen das Montiersubstrat, auf dem die LEDs montiert sind, installiert ist, in der seitlichen Abmessung verringert werden.
Jede der LEDs 20 ist an den Verdrahtungsmustern 31 und 32 an vier Ecken befestigt, d. h. dem Paar von unteren Elektroden 23 und 24 und dem Paar von Blind- oder Verbindungselektroden 27 und 28. Daher ist die Befestigungskraft im zuvor beschriebenen Fall größer als in dem Fall, bei dem jede LED 20 an zwei Punkten (dem Paar von unteren Elektroden 23 und 24) befestigt ist.
Außerdem kann der folgende Vorteil erzielt werden. Beispielsweise können LED-Elemente Variationen bei der Lichtstärke aufweisen. In einem derartigen Fall sind LEDs von gleicher Abstrahlfarbe in eine Gruppe großer Lichtstärke und eine Gruppe geringer Lichtstärke unterteilt, und die gruppierten LEDs sind separat in den Stromkreisleitungen A und B angeordnet. Die Lichtstärke der LEDs in der geringe Lichtstärke aufweisenden Leitung kann auf den gleichen Pegel wie diejenige der LEDs in der große Lichtstärke aufweisenden Leitung vergrößert werden, und zwar durch Zuführen eines größeren elektrischen Stroms zur Leitung geringer Lichtstärke, wodurch die Lichtstärken angepasst werden können. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Helligkeit erzielt werden.
Keine spezielle Einschränkung ist der Abstrahlfarbe des LED-Elementes 22 auferlegt. Der Typ des LED-Elementes 22 kann basierend auf den Auslegungsspezifikationen bestimmt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das LED-Element 22 den p-Elektrodenabschnitt und den n-Elektrodenabschnitt auf seiner oberen Fläche. Eine in 5 dargestellte LED 40 kann ein LED-Element 42 beinhalten, das Elektrodenabschnitte auf seinen oberen und unteren Flächen aufweist. Wenn ein derartiges LED-Element verwendet wird, können ähnliche Betriebsvorteile erzielt werden.
Die in 5 dargestellte LED 40 ist eine Modifikation der LED 20 der ersten Ausführungsform. Das LED-Element 42 dieser LED 40 beinhaltet aufseiten der oberen Fläche einen p-Elektrodenabschnitt, der mit einer Halbleiterschicht vom p-Typ verbunden ist, und aufseiten der unteren Fläche einen n-Elektrodenabschnitt, der mit einer Halbleiterschicht vom n-Typ verbunden ist. Der p-Elektrodenabschnitt aufseiten der oberen Fläche ist mit einer oberen Elektrode 43a verbunden, die als Anodenelektrode fungiert, und zwar mittels eines Bond-Drahtes 45a. Der n-Elektrodenabschnitt aufseiten der unteren Fläche ist mit einer oberen Elektrode 44a verbunden, die als Kathodenelektrode fungiert, und zwar mittels eines leitenden Klebstoffes.
Die obere Elektrode 44, die als Kathodenelektrode fungiert, erstreckt sich von einer Ecke, bei der ein Durchgangsloch 41d ausgebildet ist, zum zentralen Abschnitt eines Substrates 41, an dem das LED-Element 42 montiert ist. Die obere Elektrode 44a ist mit dem n-Elektrodenabschnitt elektrisch verbunden, der aufseiten der unteren Fläche des LED-Elementes 42 vorgesehen ist.
Wenn ein vorbestimmter elektrischer Strom von der oberen Elektrode 43a zum LED-Element 42 über den Bond-Draht 45a zugeführt wird, sendet das LED-Element 42 Licht aus. Der Strom fließt vom LED-Element 42 zur oberen Elektrode 44a durch den n-Elektrodenabschnitt.
Das Paar von unteren Elektroden, das Paar von Verbindungselektroden und das Verbindungsverdrahtungsmuster zum Verbinden des Paares von Verbindungselektroden, die aufseiten der unteren Fläche des Substrates 41 vorgesehen sind, weisen die gleichen Strukturen wie die in 1C dargestellten auf, und demgemäß entfällt hier eine Beschreibung von diesen.
6A bis 6D zeigen eine LED gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Wie in 6B dargestellt, unterscheidet sich die LED 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform von der LED 20 der ersten Ausführungsform und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein übereinandergeschichtet ausgebildetes Substrat 51 ist, das durch übereinandergeschichtetes Ausbilden eines oberen Substrates 51A und eines unteren Substrates 51B ausgebildet ist, und dass ein Verbindungsverdrahtungsmuster 59 zwischen dem oberen Substrat 51A und dem unteren Substrat 51B vorgesehen ist.
Wie in 6A dargestellt, weist das obere Substrat 51A Durchgangslöcher 51Ac und 51Ad bei ersten zwei diagonal entgegengesetzten Ecken auf, und obere Elektroden 53a und 54a sind um die Durchgangslöcher 51Ac und 51Ad herum vorgesehen, so dass sie mit diesen elektrisch verbunden sind. Wie in 6C dargestellt, ist das untere Substrat 51B von gleicher Größe wie das obere Substrat 51A und weist Durchgangslöcher 51Bc und 51Bd bei ersten zwei diagonal entgegengesetzten Ecken sowie Durchgangslöcher 51Be und 51Bf bei zweiten zwei diagonal entgegengesetzten Ecken auf. Wie in 6B dargestellt, befinden sich, wenn das obere Substrat 51A und das untere Substrat 51B miteinander übereinandergeschichtet angeordnet sind, das Durchgangsloch 51Ac des oberen Substrates 51A und das Durchgangsloch 51Bc des unteren Substrates 51B bei der gleichen Position und sind fluchtend miteinander angeordnet. In ähnlicher Weise befinden sich das Durchgangsloch 51Ad des oberen Substrates 51A und das Durchgangsloch 51Bd des unteren Substrates 51B bei der gleichen Position und sind fluchtend miteinander angeordnet.
Wie in 6C dargestellt, beinhaltet das untere Substrat 51B auf seiner unteren Fläche 51Bb ein Paar von unteren Elektroden 53 und 54, die um die Durchgangslöcher 51Bc und 51Bd vorgesehen sind, und ein Paar von Verbindungselektroden 57 und 58, die um die Durchgangslöcher 51Be und 51Bf herum vorgesehen sind. Diese Verbindungselektroden 57 und 58 sind mit dem Verbindungsverdrahtungsmuster 59 aufseiten der oberen Fläche 51Ba über die Durchgangslöcher 51Be und 51Bf verbunden. Wenn das obere Substrat 51A und das untere Substrat 51B übereinandergeschichtet angeordnet sind, und zwar mit einem zwischen diese eingebrachten, nicht-leitenden Klebstoff, ist das Verbindungsverdrahtungsmuster 59 zwischen dem oberen Substrat 51A und dem unteren Substrat 51B angeordnet.
Im übereinandergeschichtet angeordneten Substrat 51 sind das Durchgangsloch 51Ac des oberen Substrates 51A und das Durchgangsloch 51Bc des unteren Substrates 51B miteinander fluchtend angeordnet, und ein Durchgangsloch-Elektrodenmuster 53b ist an den Innenflächen der Durchgangslöcher 51Ac und 51Bc vorgesehen. In ähnlicher Weise ist ein (nicht dargestelltes) Durchgangsloch-Elektrodenmuster an den Innenflächen des Durchgangsloches 51Ad und des Durchgangsloches 51Bd vorgesehen. In dieser Weise sind die untere Elektrode 53, das Durchgangsloch-Elektrodenmuster 53b und die obere Elektrode 53a miteinander elektrisch verbunden, und die untere Elektrode 54, das nicht dargestellte Durchgangsloch-Elektrodenmuster und die obere Elektrode 54a sind miteinander elektrisch verbunden.
Ein LED-Element 52, das einen p-Elektrodenabschnitt und einen n-Elektrodenabschnitt aufweist ist aufseiten der oberen Fläche des übereinandergeschichtet angeordneten Substrates 51 mit zwischen diesen angeordnetem Klebstoff montiert.
Der p-Elektrodenabschnitt des LED-Elementes 52 und die obere Elektrode 53a sind miteinander mittels eines Bond-Drahtes 55A verbunden, und der n-Elektrodenabschnitt des LED-Elementes 52 und die obere Elektrode 54a sind miteinander mittels eines Bond-Drahtes 55B verbunden. Ein lichtdurchlässiges Vergussharz 56 zum Schutz des LED-Elementes 52, der Bond-Drähte 55A und 55B, der oberen Elektroden 53a und 54a und dergleichen, ist aufseiten der oberen Fläche des übereinandergeschichtet angeordneten Substrates 51 vorgesehen.
In der wie zuvor beschrieben konfigurierten LED 50 fließt, wenn ein vorbestimmter elektrischer Strom der unteren Elektrode 53 zugeführt wird, der Strom durch das Durchgangsloch-Elektrodenmuster 53b, die obere Elektrode 53a und den Bond-Draht 55A zum LED-Element 52, und die LED 50 strahlt Licht ab. Dann fließt der Strom vom LED-Element 52 zur unteren Elektrode 54 durch den Bond-Draht 55B, die obere Elektrode 54a und das nicht dargestellte Durchgangsloch-Elektrodenmuster. Der Fließweg des Stroms ist derselbe wie bei der LED 20 der ersten Ausführungsform.
Die Verbindungselektroden 57 und 58 und das Verbindungsverdrahtungsmuster 59 haben keinen Einfluss auf die Lichtabstrahlung des LED-Elementes 52. Dies liegt daran, dass der Strom, der in die Verbindungselektrode 57 von einem Verdrahtungsmuster eines Montiersubstrats fließt, durch das Verbindungsverdrahtungsmuster 59 zur Verbindungselektrode 58 fließt und dann zum nächsten Verdrahtungsmuster des Montiersubstrats fließt.
Das Montiersubstrat, auf dem die zuvor beschriebene LED 50 montiert wird, kann die gleiche Struktur wie das in 2 dargestellte und bei der ersten Ausführungsform beschriebene Montiersubstrat 35 haben. Da die Montierstruktur der LED 50 im Wesentlichen die gleiche wie die bei 3 beschriebene ist, entfällt hier eine detaillierte Beschreibung. Durch horizontales Anordnen der LEDs in einer Reihe, wie in 3 dargestellt, kann die Länge und Breite der montierten LEDs minimiert werden. Außerdem können die gleichen Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind, da das Verbindungsverdrahtungsmuster 59 zwischen den Schichten des übereinandergeschichtet angeordneten Substrates 51 angeordnet sind, lediglich das Paar von unteren Elektroden 53 und 54 und das Paar von Verbindungselektroden 57 und 58 auf der unteren Fläche des übereinandergeschichtet angeordneten Substrates 51 vorgesehen. Daher sind die Elektroden mit einem weiten Abstand zwischen sich angeordnet, so dass ein Kurzschluss zwischen den Elektroden weniger wahrscheinlich auftritt, wenn die LEDs auf dem Montiersubstrat montiert sind.
Da lediglich ein einziges Verbindungsverdrahtungsmuster 59 zwischen den Schichten des übereinandergeschichtet angeordneten Substrates 51 vorgesehen ist, kann das Verbindungsverdrahtungsmuster 59 eine große Breite haben. Falls die Musterbreite des Verbindungsverdrahtungsmusters 59 in einer Zone direkt unterhalb des auf den zentralen Abschnitt des Substrates LED-Elementes 52 vergrößert ist, kann die durch das LED-Element 52 erzeugte Wärme in effizienter Weise zum Verbindungsverdrahtungsmuster 59 übertragen werden und kann über das Verbindungsverdrahtungsmuster 59 und die verbundenen Verdrahtungsmuster des Montiersubstrats abgeführt werden. Mit der zuvor beschriebenen Konfiguration können die Wärmeabfuhreigenschaften in effektiver Weise verbessert werden.
7 bis 9 zeigen eine LED gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die LED 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass, wie in 7C dargestellt, ein Paar von unteren Elektroden 63 und 64, die für eine elektrische Kontinuität mit einem LED-Element 62 sorgen, in der Nähe der benachbarten Ecken der unteren Fläche 61b eines Substrates 61 vorgesehen sind. Spezieller sind die unteren Elektroden 63 und 64 in der Nähe der benachbarten Ecken auf der gleichen Seite (der unteren Seite in 7C) entgegengesetzter Kanten 61g und 61h vorgesehen. Durchgangslöcher 61c und 61d sind an diesen Ecken vorgesehen, und Durchgangsloch-Elektrodenmuster 63b und 64b sind an den Innenflächen der Durchgangslöcher 61c und 61d vorgesehen. Obere Elektro den 63a und 64a, die mit den Durchgangsloch-Elektrodenmustern 63b und 64b verbunden sind, sind aufseiten der oberen Fläche 61a des Substrates 61 vorgesehen. Die oberen Elektroden 63a und 64a sind mit dem LED-Element 62 über Bond-Drähte 65A und 65B verbunden.
Bei der vorhergehenden Ausführungsform sind die Elektroden und die Elektrodenmuster an zwei diagonal entgegengesetzten Ecken vorgesehen. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der vorhergehenden Ausführungsform darin, dass das Paar von unteren Elektroden 63 und 64 und das Paar von oberen Elektroden 63a und 64a nahe den benachbarten Ecken auf der gleichen Seite (der unteren Seite) der entgegengesetzten Kanten 61g und 61h vorgesehen sind.
Ein weiteres Merkmal der LED 60 ist, dass ein Paar von Verbindungselektroden 67 und 68 an zwei weiteren benachbarten Ecken, bei Betrachtung in 7C, des Substrates 61 vorgesehen sind, und dass ein Verbindungsverdrahtungsmuster 69 zum Verbinden der Verbindungselektroden 67 und 68 im Wesentlichen parallel zur oberen Kante des Substrates 61 vorgesehen ist, wie in 7C dargestellt.
Die Konfiguration der LED 60 der dritten Ausführungsform wird nachfolgend detaillierter beschrieben. Wie in 7A und 7B dargestellt, beinhaltet die LED 60 das LED-Element 62, das auf dem im Wesentlichen zentralen Abschnitt der oberen Fläche 61a des Substrates 61 mit dazwischen eingebrachtem Klebstoff montiert ist. Das LED-Element 62 beinhaltet zwei Elektrodenabschnitte aufseiten seiner oberen Fläche. Spezieller beinhaltet das LED-Element 62 aufseiten der oberen Fläche einen p-Elektrodenabschnitt, der an einer Halbleiterschicht vom p-Typ angeschlossen ist, und einen n-Elektrodenabschnitt, der an eine Halbleiterschicht vom n-Typ angeschlossen ist.
Das Substrat 61 beinhaltet die Durchgangslöcher 61c und 61d, die nahe den benachbarten Ecken auf der gleichen Seite der entgegengesetzten Kanten 61g und 61h vorgesehen sind. Das Paar von unteren Elektroden 63 und 64 aufseiten der unteren Fläche 61b des Substrates 61 sind um die Durchgangslöcher 61c und 61d herum vorgesehen (siehe 7C). Das Paar von unteren Elektroden 63 und 64 sind elektrisch zusammenhängend mit den oberen Elektroden 63a und 64a, die auf der oberen Fläche 61a des Substrates 61 vorgesehen sind, und zwar mittels der Durchgangsloch-Elektrodenmuster 63b und 64b, die an den Innenflächen der Durchgangslöcher 61c und 61d vorgesehen sind.
Die obere Elektrode 63 dient als Anodenelektrode und ist mit dem p-Elektrodenabschnitt des LED-Elementes 62 mittels des Bond-Drahtes 65A verbunden. Der n-Elektrodenabschnitt des LED-Elementes 62 ist mit der oberen Elektrode 64a, die als Kathodenelektrode dient, mittels des Bond-Drahtes 65B verbunden. Wenn ein vorbestimmter elektrischer Strom von der oberen Elektrode 63a, die als Anodenelektrode fungiert, dem LED-Element 62 mittels des Bond-Drahtes 65A zugeführt wird, strahlt die LED 60 Licht ab. Der Strom fließt vom LED-Element 62 über den Bond-Draht 65B zur oberen Elektrode 64a, die als Kathodenelektrode fungiert.
Die Struktur aufseiten der unteren Fläche 61b des Substrates 61 ist wie zuvor beschrieben wurde und ist in 7C dargestellt. Das Paar von Verbindungselektroden 67 und 68, die an den benachbarten Ecken des Substrates 61 vorgesehen sind, sind durch das Verbindungsverdrahtungsmuster 69 verbunden. Außerdem ist ein lichtdurchlässiges Vergussharz 66 zum Schutz des LED-Elementes 62, der Bond-Drähte 65A und 65B, der oberen Elektroden 63a und 64a, und dergleichen, aufseiten der oberen Fläche 61a des Substrates 61 vorgesehen.
Bei der wie zuvor beschrieben konfigurierten LED 60 strahlt, wenn ein elektrischer Strom von einem Verdrahtungsmuster eines Montiersubstrats zum LED-Element 62 durch die untere Elektrode 63 hindurchfließt, die LED 60 Licht ab. Dann fließt der Strom vom LED-Element 62 zur unteren Elektrode 64. Ein elektrischer Strom, der von einem Verdrahtungsmuster des Montiersubstrates zur Verbindungselektrode 67 zugeführt wird, fließt zur Verbindungselektrode 68 durch das Verbindungsverdrahtungsmuster 69.
Das Montiersubstrat, auf dem die LEDs 60 montiert sind, kann die gleiche Struktur wie das Montiersubstrat 35 haben, das in 2 dargestellt ist und bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. 8 zeigt den Verbindungszustand der LEDs 60, die mit den Verdrahtungsmustern 31 und 32 des Montiersubstrates 35 verbunden sind.
Bei der LED 60, die durch I bezeichnet ist, sind die Verbindungselektroden 67 und 68 mit Verdrahtungsmustern 31a bzw. 31b aufseiten des Verdrahtungsmusters 31 verbunden. Die unteren Elektroden 63 und 64 sind mit Verdrahtungsmustern 32a bzw. 32b aufseiten des Verdrahtungsmusters 32 verbunden.
In der durch II bezeichneten LED 60 sind die unteren Elektroden 64 und 63 mit Verdrahtungsmustern 31b bzw. 31c aufseiten des Verdrahtungsmusters 31 verbunden. Die Verbindungselektroden 68 und 67 sind mit Verdrahtungsmustern 32b bzw. 32c aufseiten des Verdrahtungsmusters 32 verbunden. Die durch III bezeichnete LED 60 ist in ähnlicher Weise wie die durch I bezeichnete LED 60 angeschlossen, und die durch IV bezeichnete LED 60 ist in ähnlicher Weise wie die durch II bezeichnete LED 60 angeschlossen. Es sei angemerkt, dass die Mehrzahl von LEDs 60 in einem Array in abwechselnd verkehrter Weise angeordnet sind.
9A und 9B werden verwendet, um den Betriebsvorteil der Befestigungsstruktur darzustellen. Die Verdrahtungsmuster 31 und 32 des Montiersubstrats 35 bilden zwei Stromkreisleitungen A und B, und elektrischer Strom fließt durch die Stromkreisleitungen A und B in den durch die Pfeile in 9A gezeigten Richtungen. Zum leichteren Verständnis ist der Strom, der durch die Stromkreisleitung A nach links in der Figur fließt, durch eine unterbrochene Linie dargestellt, und der Strom, der durch die Stromkreisleitung B nach rechts in der Figur fließt, ist durch eine durchgehende Linie angegeben.
Als Erstes wird die Stromkreisleitung A beschrieben. Der durch die Stromkreisleitung A verlaufende Strom fließt von einem Verdrahtungsmuster 31e zu dem durch IV bezeichneten LED-Element 62 durch die untere Elektrode 63 von diesem, und diese LED 60 strahlt dadurch Licht ab. Der Strom fließt von dieser LED 60 durch die untere Elektrode 64 von dieser zum nächsten Verdrahtungsmuster 31d. Der Strom, der dem Verdrahtungsmuster 31d zugeführt wird, fließt vom Verdrahtungsmuster 31c durch die Verbindungselektrode 68, das Verbindungsverdrahtungsmuster 69 und die Verbindungselektrode 67 der durch III bezeichneten LED 60. Der Strom fließt dann zu den LED-Elementen 62, die durch II und I bezeichnet sind, und zwar in ähnlicher Weise wie zuvor beschrieben, und der Strom, der durch die Stromkreisleitung A fließt, bewirkt, dass die LEDs 60, die durch II und IV bezeichnet sind, angeschaltet werden (siehe 9B).
Nun wird die Stromkreisleitung B beschrieben. Der Strom, der durch die Stromkreisleitung B läuft, fließt vom Verdrahtungsmuster 32a zu dem durch I bezeichneten LED-Element 62 durch die untere Elektrode 63 von diesem, und diese LED 60 strahlt dadurch Licht ab. Dann fließt der Strom vom LED-Element 62 durch die untere Elektrode 64 von diesem zum nächsten Verdrahtungsmuster 32b. Der dem Verdrahtungsmuster 32b zugeführte Strom fließt durch die Verbindungselektrode 68, das Verbindungsverdrahtungsmuster 69 und die Verbindungselektrode 67 der durch II bezeichneten LED 60 zum Verdrahtungsmuster 32c. Der Strom fließt dann zu den LED-Elementen 62, die durch III und IV bezeichnet sind, in ähnlicher Weise wie zuvor beschrieben, und der durch die Stromkreisleitung B fließende Strom bewirkt, dass die durch I und III bezeichneten LEDs 60 angeschaltet werden (siehe 9B).
Wie zuvor beschrieben sind, wenn Strom lediglich der Stromkreisleitung A zugeführt wird, die durch II und IV bezeichneten LEDs 60 angeschaltet. Wenn lediglich der Stromkreisleitung B Strom zugeführt wird, sind die durch I und III bezeichneten LEDs 60 angeschaltet. Wenn Strom beiden Stromkreisleitungen A und B zugeführt wird, werden alle LEDs 60, die durch I bis IV bezeichnet sind, angeschaltet. In dieser Weise können die LEDs 60 wahlweise angeschaltet werden.
In der Montierstruktur der LEDs 60, die in 8 gezeigt ist, sind die LEDs 60 derart angeordnet, dass die vertikale Orientierung jeder zweiten LED umgekehrt ist. Jedoch können unterschiedliche Anordnungsstrukturen verwendet werden. Beispielsweise können die LEDs 60 derart angeordnet sein, dass die Orientierung nach jeweils zwei oder drei LEDs umgekehrt wird. Die Helligkeit der Beleuchtungsvorrichtung kann durch Ändern der Anordnungsstruktur gesteuert werden.
Mit den LEDs 60 der vorliegenden Ausführungsform bilden die Verbindungsverdrahtungsmuster 69 und die Verdrahtungsmuster 31 und 32 des Montiersubstrates 35 ein einziges Verdrahtungsmuster zum Anschalten der LEDs 60. Dieses Verdrahtungsmuster ist innerhalb einer Zone ausgebildet, welche die vertikale Breite des Arrays der Mehrzahl von horizontal angeordneten LEDs 60 nicht überschreitet. Auf diese Weise können, wie bei der vorhergehenden Ausführungsform, die vertikalen und horizontalen Breiten des Dioden-Arrays auf die minimal erforderlichen Werte verringert werden, so dass eine Größenverringerung erzielt werden kann.
Bei der LED 60 der vorliegenden Ausführungsform wird ein Ein-Schicht-Substrat als Substrat 61 verwendet, und das Blind-Verbindungsverdrahtungsmuster 69 ist auf der unteren Fläche 61b des Substrates 61 vorgesehen. Jedoch kann, wie bei der zweiten Ausführungsform, ein übereinandergeschichtet angeordnetes Doppelschicht-Substrat verwendet werden, und das Verbindungsverdrahtungsmuster kann zwischen den Schichten des übereinandergeschichtet angeordneten Substrates vorgesehen sein.
Das bei der vorliegenden Ausführungsform verwendete LED-Element 62 weist zwei Elektrodenabschnitte (bei denen es sich um den p-Elektrodenabschnitt und den n-Elektrodenabschnitt handelt) aufseiten seiner oberen Fläche auf. Jedoch kann, wenn ein in 10 dargestelltes LED-Element 72 verwendet wird, ein Betriebsvorteil ähnlich dem der vorliegenden Ausführungsform erzielt werden.
10 zeigt eine Modifikation des LED 60 der dritten Ausführungsform. Das LED-Element 72 einer LED 70 beinhaltet, aufseiten der oberen Fläche, einen p-Elektrodenabschnitt, der mit einer Halbleiterschicht vom p-Typ verbunden ist, und aufseiten der unteren Fläche, einen n-Elektrodenabschnitt, der mit einer Halbleiterschicht vom n-Typ verbunden ist. Der p-Elektrodenabschnitt aufseiten der oberen Fläche ist mittels eines Bond-Drahtes 75A mit einer oberen Elektrode 73a verbunden, die als Anodenelektrode fungiert. Der n-Elektrodenabschnitt aufseiten der unteren Fläche ist mit einer oberen Elektrode 74a verbunden, die als Kathodenelektrode fungiert, und zwar mit einem zwischen diesen angeordneten leitenden Klebstoff.
Die obere Elektrode 74a erstreckt sich von einer Ecke, bei der ein Durchgangsloch 71d ausgebildet ist, zum zentralen Abschnitt eines Substrates 71, auf dem das LED-Element 72 montiert ist. Die obere Elektrode 74a ist mit dem n-Elektrodenabschnitt elektrisch verbunden, der aufseiten der unteren Fläche des LED-Elementes 72 vorgesehen ist.
Wenn ein vorbestimmter elektrischer Strom durch den Bond-Draht 75A von der oberen Elektrode 73a zum LED-Element 72 fließt, strahlt das LED-Element Licht ab. Der Strom fließt dann vom LED-Element 72 zur oberen Elektrode 74a.
Ein Paar von unteren Elektroden, ein Paar von Verbindungselektroden und ein Verbindungsverdrahtungsmuster zum Verbinden des Paares von Verbindungselektroden, die aufseiten der unteren Fläche des Substrates 71 vorgesehen sind, weisen die gleichen Strukturen wie diejenigen auf, die in 7C gezeigt sind, und deren Beschreibung entfällt.
11A bis 14B zeigen eine LED gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Wie in 11A und 11B gezeigt, beinhaltet die LED 80 der vorliegenden Ausführungsform ein Ein-Schicht-Substrat 81 und ein einziges LED-Element 82, das auf der oberen Fläche 81a des Substrates 81 montiert ist. Das Substrat 81 beinhaltet, aufseiten der oberen Fläche 81a, eine obere Elektrode 83a, die als Anodenelektrode fungiert, und eine obere Elektrode 84a, die als Kathodenelektrode fungiert, und die oberen Elektroden 83a und 84a sind an ersten zwei diagonal entgegengesetzten Ecken des Substrates 81 vorgesehen. Das LED-Element 82 ist mit den oberen Elektroden 83a und 84a über Bond-Drähte 85A und 85B verbunden. Durchgangslöcher 81c und 81d sind an ersten Ecken des Substrates 81 ausgebildet, bei denen die oberen Elektroden 83a und 84a vorgesehen sind, und ein Paar von unteren Elektroden 83 und 84 sind aufseiten der unteren Fläche 81b des Substrates 81 an Positionen vorgesehen, die den Durchgangslöchern 81c und 81d entsprechen (siehe 11C). Ein Durchgangsloch-Elektrodenmuster 83b, welches die obere Elektrode 83a mit der Elektrode 83 elektrisch verbindet, ist auf der Innenfläche des Durchgangsloches 81c vorgesehen. In ähnlicher Weise ist ein (nicht dargestelltes) Durchgangsloch-Elektrodenmuster, welches die obere Elektrode 84a mit der unteren Elektrode 84 elektrisch verbindet, an der Innenfläche des Durchgangslochs 81d vorgesehen. Ein lichtdurchlässiges Vergussharz 86 zum Schutz des LED-Elementes 82, der Bond-Drähte 85A und 85B, der oberen Elektroden 83a und 84a und dergleichen, ist aufseiten der oberen Fläche 81a des Substrates 81 vorgesehen.
Wie in 11C dargestellt, sind Verbindungselektroden 87A, 87B, 88A und 88B auf der unteren Fläche 81b des Substrats 81 ausgebildet, so dass Elektrodenpaare gebildet werden. Diese Verbindungselektroden sind an Positionen entlang zwei entgegengesetzten Kanten 81g und 81h vorgesehen, in denen die Durchgangslöcher 81c und 81d vorgesehen sind. Spezieller sind die Verbindungselektroden 87A und 88A gepaart, und die Verbindungselektroden 87B und 88B sind gepaart. Die gepaarten Verbindungselektroden 87A und 88A sind miteinander mittels eines Verbindungsverdrahtungsmusters 89A verbunden, und die gepaarten Verbindungselektroden 87B und 88B sind miteinander mittels eines Verbindungsverdrahtungsmusters 89B verbunden. Die Verbindungsverdrahtungsmuster 89A und 89B sind beabstandet voneinander angeordnet, so dass sie einander nicht kreuzen oder Kontakt miteinander kommen.
Die zwei Verbindungselektroden 87A und 87B und die an der Kante 81G vorgesehene untere Elektrode 83 sind gleichmäßig beabstandet voneinander angeordnet. In ähnlicher Weise sind die zwei Verbindungselektroden 88A und 88B und die untere Elektrode 84, die aufseiten der Kante 81h vorgesehen sind, in gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnet.
Wie in 12 dargestellt, sind die wie zuvor beschrieben konfigurierten LEDs 80 auf einem Montiersubstrat 95 montiert, das drei Reihen von Verdrahtungsmustern 91, 92 und 93 beinhaltet, die in vorbestimmten Intervallen angeordnet sind. Die Verdrahtungsmuster 91 beinhalten Verdrahtungsmuster 91a, 91b, 91c, 91d, 91e und 91f, die in vorbestimmten Intervallen in horizontaler Richtung in der Figur angeordnet sind. Die Verdrahtungsmuster 92 beinhalten Verdrahtungsmuster 92a, 92b, 92c, 92d, 92e und 92f, die in vorbestimmten Intervallen in horizontaler Richtung in der Figur angeordnet sind. Die Verdrahtungsmuster 93 beinhalten Verdrahtungsmuster 93a, 93b, 93c, 93d, 93e und 93f, die in vorbestimmten Intervallen in horizontaler Richtung in der Figur angeordnet sind. Die drei Reihen von Verdrahtungsmustern 91, 92 und 93 sind parallel zueinander in regelmäßigen Intervallen in vertikaler Richtung angeordnet.
Der Abstand zwischen den Verdrahtungsmustern 91, 92 und 93 ist der gleiche wie der Abstand zwischen den Verbindungselektroden und unteren Elektroden, die gleichmäßig voneinander beabstandet nahe der Kanten 81g und 81h der LED 80 angeordnet sind. Da die Verbindungselektroden und die untere Elektrode gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind, wird kein schmaler Abschnitt gebildet. Daher kann, wenn die LEDs 80 auf dem Montiersubstrat 95 montiert sind, das Risiko von Kurzschlüssen zwischen den Elektroden und zwischen den Elektroden und Verbindungsverdrahtungsmustern, der durch überschüssiges Lot bedingt ist, verringert werden.
13 zeigt die Montierstruktur der LEDs 80, die auf dem Montiersubstrat 95 montiert sind. In diesem Fall sind die Verbindungselektroden 87a der LEDs 80, die in 11C gezeigt sind, mit den rechten Enden der Verdrahtungsmuster 91 ver bunden, die Verbindungselektroden 87B sind mit den rechten Enden der Verdrahtungsmuster 92 verbunden, und die unteren Elektroden 83 sind mit den rechten Enden der Verdrahtungsmuster 93 verbunden. Die unteren Elektroden 84 der LEDs 80, die in 11C gezeigt sind, sind mit den linken Enden der Verdrahtungsmuster 91 verbunden, die Verbindungselektroden 88A sind mit den linken Enden der Verdrahtungsmuster 92 verbunden und die Verbindungselektroden 88B sind mit den linken Enden der Verdrahtungsmuster 93 verbunden. In 13 sind die durch I bis V bezeichneten LEDs 80 auf dem Substrat in der zuvor beschriebenen Verbindungsart montiert und sind in einer horizontalen Reihe angeordnet.
14A und 14B werden verwendet, um den Betriebsvorteil dieser Montierstruktur darzustellen. Wie in 14A dargestellt, bilden die Verdrahtungsmuster 91, 92 und 93 des Montiersubstrats 95 drei Stromkreisleitungen A, B und C, durch die ein elektrischer Strom fließt. Zum leichteren Verständnis des Stroms, der durch die Stromkreisleitungen A, B und C fließt, ist die Stromkreisleitung A durch eine unterbrochene Linie bezeichnet, die Stromkreisleitung B ist durch eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie bezeichnet, und die Stromkreisleitung C ist durch eine durchgehende Linie bezeichnet.
Als Erstes wird die Stromkreisleitung A beschrieben. Der dem Verdrahtungsmuster 91a zugeführte Strom fließt durch das Verbindungsverdrahtungsmuster 89A der LED 80, die durch I bezeichnet ist, zum Verdrahtungsmuster 92b. dann fließt der Strom durch das Verbindungsverdrahtungsmuster 89b der LED 80, die durch II bezeichnet ist, zum Verdrahtungsmuster 93c, und durchläuft dann das LED-Element 82 der durch III bezeichneten LED 80, und diese LED 80 wird dadurch angeschaltet (siehe 14B). Der Strom fließt von diesem LED-Element 82 zum Verdrahtungsmuster 91d. Dann fließt der Strom durch einen ähnlichen Weg wie der zuvor beschriebene.
Als Nächstes wird die Stromkreisleitung B beschrieben. Der Strom, der dem Verdrahtungsmuster 92a zugeführt wird, fließt durch das Verbindungsverdrahtungs muster 89b der durch I bezeichneten LED 80 zum Verdrahtungsmuster 93b. Dann fließt der Strom zum LED-Element 82 der durch II bezeichneten LED 80, und diese LED 80 wird dadurch angeschaltet. Der Strom fließt von diesem LED-Element 82 zum Verdrahtungsmuster 91c. Anschließend fließt der Strom durch das Verbindungsverdrahtungsmuster 89A der durch III bezeichneten LED zum Verdrahtungsmuster 92d. Dann fließt der Strom durch einen Weg, der dem zuvor beschriebenen ähnlich ist. Auf diese Weise bewirkt der durch die Stromkreisleitung B fließende Strom, dass die LEDs 80, die durch II und V bezeichnet sind, angeschaltet werden (siehe 14B).
Als Nächstes wird die Stromkreisleitung C beschrieben. Der dem Verdrahtungsmuster 93a zugeführte Strom fließt zum LED-Element 82 der durch I bezeichneten LED 80, um diese LED 80 anzuschalten, und fließt dann zum Verdrahtungsmuster 91b. Dieser Strom fließt durch das Verbindungsverdrahtungsmuster 89A der durch II bezeichneten LED 80 zum Verdrahtungsmuster 92c. Anschließend fließt der Strom durch das Verbindungsverdrahtungsmuster 89B der durch III bezeichneten LED 80 zum Verdrahtungsmuster 93d. Dann fließt der Strom durch einen Weg, der dem zuvor beschriebenen ähnlich ist. Auf diese Weise bewirkt der durch die Stromkreisleitung C fließende Strom, dass die LEDs 80, die durch I und IV bezeichnet sind, angeschaltet werden (siehe 14B).
Wie zuvor beschrieben, können die LEDs 80 wahlweise angeschaltet werden, und zwar durch Auswählen einer beliebigen der Stromkreisleitung A, B und C. Mit anderen Worten können, da die Auswahl aus diesen drei Stromkreisleitungen vorgenommen werden kann, die LEDs wahlweise in verschiedenen unterschiedlichen Weisen angeschaltet werden. Daher kann die Helligkeit der Beleuchtungsvorrichtung über einen weiten Bereich gesteuert werden.
Bei der vierten Ausführungsform werden zwei Verbindungsverdrahtungsmuster und drei Reihen von Verdrahtungsmustern verwendet. Jedoch kann die Anzahl von Verbindungsverdrahtungsmustern und Verdrahtungsmustern vergrößert werden. In einem solchen Fall kann der Bereich der Helligkeitssteuerung weiter erweitert werden.
Falls eines der Verdrahtungsmuster gebrochen ist, hat der Bruch keine Auswirkung auf die anderen Verdrahtungsmuster, so dass nicht alle LEDs abgeschaltet sind. Falls beispielsweise ein Verdrahtungsmuster in der Stromkreisleitung A gebrochen ist, hat der Bruch keine Auswirkung auf die Stromkreisleitungen B und C, so dass die LEDs in diesen Stromkreisleitungen angeschaltet bleiben.
Da drei Stromkreisleitungen vorgesehen sind, können für unterschiedliche Abstrahlungsfarben rote, grüne und blaue LEDs in verschiedenen Stromkreisleitungen vorgesehen sein. In diesem Fall kann weißes Licht durch gleichzeitiges Anschalten dieser LEDs erzielt werden. Die Materialien für Dioden sind für unterschiedliche Abstrahlfarben unterschiedlich, und die Diodeneigenschaften, beispielsweise die Schwellenwertspannung (Vf), hängen vom verwendeten Material ab. Daher müssen diese Eigenschaften für eine jeweilige Farbe gesteuert werden. Jedoch können, da LEDs unterschiedlicher Abstrahlungsfarben in unterschiedlichen Stromkreisleitungen angeordnet sein können, die LEDs in unterschiedlichen Stromkreisleitungen separat gesteuert werden. Daher kann eine einfache und unkomplizierte Steuerschaltung verwendet werden, und es kann auch eine einfache und unkomplizierte Verdrahtungsschaltung verwendet werden. Dies erlaubt ein Montieren mit engen Schrittweiten.
Wenn LEDs gleicher Farbe verwendet werden, können LEDs, die unterschiedliche Lichtstärken aufweisen, in drei Klassen gruppiert werden, und zwar basierend auf der Lichtstärke, und LEDs unterschiedlicher Klassen können in unterschiedlichen Stromkreisleitungen angeordnet sein. Beispielsweise können LEDs großer Lichtstärke in der Stromkreisleitung A angeordnet sein, LEDs mittlerer Lichtstärke können in der Stromkreisleitung B angeordnet sein, und LEDs geringer Lichtstärke können in der Stromkreisleitung C angeordnet sein. In dieser Weise kann gleichmäßiges Licht von den LEDs in einer jeder Stromkreisleitung ausgesendet werden.
Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben, kann die Lichtstärke für jede Stromkreisleitung gesteuert werden. Durch Anpassen der Lichtstärken unterschiedlicher Stromkreisleitungen auf im Wesentlichen den gleichen Pegel, kann im Wesentlichen die gleiche Helligkeit erzielt werden.
Bei der LED 80 der vorliegenden Ausführungsform wird das Ein-Schicht-Substrat 81 verwendet, und zwei Verbindungsverdrahtungsmuster 89A und 89B sind auf der Rückseite des Substrates vorgesehen. Jedoch steigt mit zunehmender Anzahl von Verbindungsverdrahtungsmustern das Risiko von Kontaktkurzschlüssen zwischen den Elektroden und zwischen den Elektroden und Verbindungsverdrahtungsmustern, das durch überschüssiges Lot bedingt ist, das entsteht, wenn die LED 80 mit dem Montiersubstrat 95 verlötet wird. Um ein derartiges Risiko zu vermeiden, können die Verbindungsverdrahtungsmuster zwischen zwei übereinandergeschichtet angeordneten Substraten vorgesehen sein, wie dies bei der zweiten Ausführungsform der Fall war. Es ist ebenfalls effektiv, die Verbindungsverdrahtungsmuster in separater Weise auf der unteren Fläche von einem der übereinandergeschichtet angeordneten Substrate und zwischen den übereinandergeschichtet angeordneten Substraten vorzusehen.
Mit der zuvor beschriebenen Konfiguration kann das Verdrahtungsschaltungsmuster sehr einfach gemacht werden. Außerdem kann die Anzahl von Verdrahtungsmustern vergrößert werden, während die vertikale Breite (die Breite in vertikaler Richtung in 11A) der LEDs 80 auf die minimal erforderliche Breite herabgesetzt wird. Außerdem ist die Schaltung nicht kompliziert, und die Herstellungskosten können verringert werden.
15A bis 15D zeigen eine LED gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Wie in 15B dargestellt, beinhaltet die LED 100 ein übereinandergeschichtet angeordnetes Substrat 101, das durch übereinandergeschichtetes Anordnen eines oberen Substrates 101A und eines unteren Substrates 101B hergestellt wird. Diese Struktur ist im Wesentlichen die gleiche wie die Struktur bei der in 6B dargestellten zweiten Ausführungsform. Diese Struktur unterscheidet sich von der Struktur der LED bei der zweiten Ausführungsform darin, dass Durchgangslöcher, ein Paar von unteren Elektroden und ein Paar von Verbindungselektroden nahe der diagonal entgegengesetzten Ecken des übereinandergeschichtet angeordneten Substrates 101 vorgesehen sind. Daher werden hier lediglich die Strukturunterschiede beschrieben.
Das Paar von unteren Elektroden 103 und 104 sind auf der unteren Fläche des übereinandergeschichtet angeordneten Substrates 101 vorgesehen, d. h. der unteren Fläche 101Bb des unteren Substrates 101B. Wie in 15C dargestellt, sind die unteren Elektroden 103 und 104 auf einer ersten diagonalen Linie y (die durch eine lang- und kurz gestrichelte Linie bezeichnet ist) bei geringfügig beabstandet von den Ecken angeordneten Positionen vorgesehen, d. h. nahe der Ecken der rechten und linken Kanten 101g und 101h. Diese unteren Elektroden 103 und 104 sind elektrisch zusammenhängend mit einem LED-Element 102, das auf dem übereinandergeschichtet angeordneten Substrat 101 montiert ist.
Das Paar von Verbindungselektroden 107 und 108 sind an Positionen vorgesehen, die geringfügig beabstandet von den Ecken auf einer zweiten diagonalen Linie z angeordnet sind, d. h. nahe der Ecken der linken und rechten Kanten 101g und 101h. Die Verbindungselektrode 107 und die untere Elektrode 103, die nahe der Kante 101g vorgesehen sind, sind voneinander um einen vorbestimmten Abstand entfernt angeordnet, und die untere Elektrode 104 und die Verbindungselektrode 108, die nahe der Kante 101h vorgesehen sind, sind ebenfalls um einen vorbestimmten Abstand entfernt voneinander angeordnet. Der vorbestimmte Abstand bezieht sich auf einen Abstand, der ausreicht, um einen Kurzschluss zwischen den Elektroden zu verhindern, der durch überschüssiges Lot bedingt ist, das erzeugt wird, wenn die Elektroden mit einem Montiersubstrat verlötet werden.
Wenn aus irgendeinem Grund die Verbindungselektroden und die Elektroden nicht an den Ecken auf den diagonalen Linien eines Substrates vorgesehen werden können, können diese Elektroden an Positionen vorgesehen werden, die auf den diagonalen Linien von den Ecken geringfügig beabstandet sind, wie dies bei der vorliegenden Ausführungsform der Fall ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind Durchgangslöcher 101Bc und 101Bd an Positionen vorgesehen, die den Positionen der unteren Elektroden 103 und 104 entsprechen, und Durchgangslöcher 101Be und 101Bf sind an Positionen vorgesehen, die den Positionen der Verbindungselektroden 107 und 108 entsprechen. Wie in 15D dargestellt, ist ein Verbindungsverdrahtungsmuster 109 auf der oberen Fläche 101Ba des unteren Substrates 101B vorgesehen, und die Verbindungselektroden 107 und 108 sind mit dem Verbindungsverdrahtungsmuster 109 mittels der Durchgangslöcher 101Be und 101Bf verbunden.
Durchgangslöcher 101Ac und 101Ad sind im oberen Substrat 101A vorgesehen und befinden sich an Positionen, die den Positionen der Durchgangslöcher 101Bc und 101Bd für die unteren Elektroden 103 und 104 entsprechen, die im unteren Substrat 101B vorgesehen sind. Ein Durchgangsloch-Elektrodenmuster 103b ist auf den Innenflächen der Durchgangslöcher 101Ac und 101Bc vorgesehen (ein Durchgangsloch-Elektrodenmuster in den Durchgangslöchern 101Bd und 101Ad ist nicht dargestellt). Eine obere Elektrode 103a ist auf der oberen Fläche des übereinandergeschichtet angeordneten Substrates 101 vorgesehen und ist mit der unteren Elektrode 103 mittels des Durchgangsloch-Elektrodenmusters 103b verbunden. Eine obere Elektrode 104a ist auf der oberen Fläche des übereinandergeschichtet angeordneten Substrates 101 vorgesehen und ist mit der unteren Elektrode 104 in ähnlicher Weise verbunden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Verbindungsverdrahtungsmuster 109 auf der oberen Fläche 101Ba des unteren Substrates 101B vorgesehen, so dass das Verbindungsverdrahtungsmuster 109 zwischen dem unteren Substrat 101B und dem oberen Substrat 101A angeordnet ist, wenn diese Substrate übereinandergeschichtet angeordnet sind. Das Paar von unteren Elektroden 103 und 104 und das Paar von Verbindungselektroden 107 und 108 sind auf der unteren Fläche des übereinandergeschichtet angeordneten Substrates 101 vorgesehen, d. h. auf der unteren Fläche 101Bb des unteren Substrates 101B, so dass sie geringfügig entfernt von den Ecken angeordnet sind. Daher ist der Abstand zwischen den Elektroden geringer als derjenige bei der vorhergehenden Ausführungsform. Ein Vorsehen des Verbindungsverdrahtungsmusters 109 zwischen den oberen und unteren Substraten ist effektiv, um Kurzschlüsse zu verhindern, die beispielsweise durch überschüssiges Lot bedingt sind.
16A bis 16C zeigen eine LED 110 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Wie in 16A dargestellt, ist die LED 110 der vorliegenden Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass sie, aufseiten der oberen Fläche 111a eines Substrates 111, ein Paar von Verbindungselektroden und ein Verbindungsverdrahtungsmuster 119 beinhaltet, welches das Paar von Verbindungselektroden verbindet und zwischen der unteren Fläche eines LED-Elementes 112 und der oberen Fläche 111a des Substrates 111 verläuft. Obere Elektroden und Durchgangslöcher 111c, 111d, 111e und 111f sind an den vier Ecken des Substrates 111 vorgesehen, und zwei der oberen Elektroden, die auf einer ersten diagonalen Linie vorgesehen sind, dienen als Verbindungselektroden. Und zwar verbindet das Verbindungsverdrahtungsmuster 119 die Durchgangslöcher 111e und 111f, welche die oberen Elektroden als Verbindungselektroden verwendet. Das Verbindungsverdrahtungsmuster 119 weist einen verbreiterten Abschnitt 119a auf, der in seinem im Wesentlichen zentralen Abschnitt mit einem großen Flächeninhalt versehen ist, und das LED-Element 112 ist auf der oberen Fläche des verbreiterten Abschnittes 119a montiert. Das LED-Element 112 ist unter Verwendung eines große Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Materials 120 wie beispielsweise Lot oder Silberpaste befestigt. Das bei der vorliegenden Ausführungsform verwendete LED-Element 112 beinhaltet einen p-Elektrodenabschnitt und einen n-Elektrodenabschnitt aufseiten der oberen Fläche.
Die aufseiten der oberen Fläche 111a vorgesehenen Elektroden des Substrates 111 beinhalten ein Paar von oberen Elektroden 113a und 114a, die an Positionen entsprechend den Durchgangslöchern 111c und 111d an den Ecken auf einer zweiten diagonalen Linie vorgesehen sind. Die obere Elektrode 113a, die als Anodenelektrode fungiert, ist mit dem p-Elektrodenabschnitt des LED-Elementes 112 mittels eines Bond-Drahtes 115A verbunden, und die obere Elektrode 114A, die als Kathodenelektrode fungiert, ist mit dem n-Elektrodenabschnitt des LED-Elementes 112 mittels eines Bond-Drahtes 115B verbunden.
Wie in 16C dargestellt, ist eine untere Elektrode 113 aufseiten der unteren Fläche 111b des Substrates 111 vorgesehen und befindet sich an einer Position entsprechend der Position des Durchgangslochs 111c. Die untere Elektrode 113 ist mit der oberen Elektrode 113a aufseiten der oberen Fläche mittels eines Durchgangsloch-Elektrodenmusters 113b verbunden. Eine untere Elektrode 114 ist an einer Position entsprechend dem Durchgangsloch 111d vorgesehen und ist mit der oberen Elektrode 114a aufseiten der oberen Fläche mittels eines (nicht dargestellten) Durchgangsloch-Elektrodenmusters verbunden.
Daher fließt Strom, der von einem Montiersubstrat zur unteren Elektrode 113 zugeführt wird, durch die obere Elektrode 113a und den Bond-Draht 115A zum LED-Element 112, und die LED 110 strahlt dadurch Licht ab. Der Strom fließt dann vom LED-Element 112 zur unteren Elektrode 114 durch den Bond-Draht 115B und die obere Elektrode 114a.
Eine Verbindungselektrode 117 ist an einer Position vorgesehen, die der Position des Durchgangslochs 111e entspricht, und eine Verbindungselektrode 118 ist an einer Position vorgesehen, die der Position des Durchgangslochs 111f entspricht. Das Paar von Verbindungselektroden 117 und 118 ist mit dem Verbindungsverdrahtungsmuster 119 verbunden, um für eine elektrische Kontinuität zu sorgen. Ein lichtdurchlässiges Vergussharz 116 zum Schutz des LED-Elementes 112, der Bond-Drähte 115A und 115B, das Verbindungsverdrahtungsmuster 119, der oberen Elektroden 113a und 114a und dergleichen, ist aufseiten der oberen Fläche 111a des Substrates 111 vorgesehen.
Ein Montiersubstrat, auf dem die wie zuvor beschrieben konfigurierten LEDs 110 montiert sind, weist eine Struktur ähnlich der in 2 dargestellten Struktur auf.
Eine Mehrzahl von LEDs 110 sind in einem Array in der gleichen Montierweise wie in 3 dargestellt montiert. Der Betriebsvorteil dieser Montierstruktur ist der gleiche wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben, und dessen Beschreibung entfällt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Verbindungsverdrahtungsmuster 119 aufseiten der oberen Fläche 111a des Substrates 111 vorgesehen. Daher sind lediglich das Paar von unteren Elektroden 113 und 114 und das Paar von Verbindungselektroden 117 und 118 aufseiten der unteren Fläche 111b vorgesehen. Bei dieser Konfiguration sind die Elektroden mit ausreichenden Abständen zwischen diesen vorgesehen. Sogar wenn eine überschüssige Menge an Lot verwendet wird, wenn die LEDs auf dem Montiersubstrat montiert werden, das Risiko eines Kontaktes zwischen den Elektroden beseitigt, so dass eine hohe Montierqualität mit hoher Zuverlässigkeit erzielt werden kann, während Kurzschlüsse oder ähnliche Defekte verhindert werden können.
Das Verbindungsverdrahtungsmuster 119 sowie das Paar von oberen Elektroden 113a und 114a, das Paar von unteren Elektroden 113 und 114, und das Paar von Verbindungselektroden 117 und 118 ist aus Material wie beispielsweise Kupfer, Silber oder Gold ausgebildet, das geringen elektrischen Widerstand und große Wärmeleitfähigkeit aufweist. Außerdem wird, da das Verbindungsverdrahtungsmuster 119 den verbreiterten Abschnitt 119a aufweist, der einen größeren Flächeninhalt als das LED-Element 112 aufweist, durch das LED-Element 112 erzeugte Wärme vom Verbindungsverdrahtungsmuster 119 ausreichend absorbiert und von diesem abgeführt, und es wird ein großer Wärmeabführungseffekt erzielt.
Bei der sechsten Ausführungsform ist ein einziges Verbindungsverdrahtungsmuster vorgesehen. Jedoch kann, falls eine Mehrzahl (zwei oder drei) Verbindungsverdrahtungsmuster erforderlich sind, ein übereinandergeschichtet angeordnetes Substrat verwendet werden, wie bei der vorhergehenden Ausführungsform.
17A und 17C zeigen eine LED 130 gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet die LED 130 der vorliegenden Ausführungsform ein Verbindungsverdrahtungsmuster 139, das auf der oberen Fläche 131a eines Substrates 131 vorgesehen ist. Spezieller sind, wie in 17A dargestellt, Durchgangslöcher 131c, 131d, 131e und 131f an vier Ecken des Substrates 131 vorgesehen. Das Verbindungsverdrahtungsmuster 139 ist vorgesehen, um die Durchgangslöcher 131e und 131f an den oberen benachbarten Ecken auf den linken und rechten entgegengesetzten Kanten 131g und 131h zu verbinden.
Das Verbindungsverdrahtungsmuster 139 erstreckt sich zum zentralen Abschnitt des Substrates 131 und weist einen verbreiterten Abschnitt 139a auf, der in einem Abschnitt zum Montieren eines LED-Elementes 132 ausgebildet ist. Wie in 17B dargestellt, ist das LED-Element 132 am verbreiterten Abschnitt 139a unter Verwendung eines Materials 140, wie beispielsweise Lot oder Silberpaste, das große Wärmeleitfähigkeit aufweist, befestigt. Mit dieser Konfiguration kann ein großer Wärmeableitungseffekt erwartet werden, wie bei der sechsten Ausführungsform. Wie in 17C dargestellt, ist das Verbindungsverdrahtungsmuster 139 mittels den Durchgangslöchern 131e und 131f mit Verbindungselektroden 137 und 138 verbunden, die auf der unteren Fläche 131b des Substrates 131 vorgesehen sind.
Die Positionsbeziehung zwischen einem Paar von oberen Elektroden 133a und 134a und einem Paar von unteren Elektroden 133 und 134 und die Positionsbeziehung zwischen Bond-Drähten 135A und 135B, die das LED-Element 132 mit dem Paar von oberen Elektroden 133a und 134a verbinden, sind die gleichen wie bei der zweiten Ausführungsform, und eine detaillierte Beschreibung entfällt hier.
Die wie zuvor beschrieben konfigurierten LEDs 130 sind auf einem Montiersubstrat in der gleichen Montierweise wie bei der in 8 dargestellten dritten Ausführungsform montiert. Spezieller sind die LEDs 130 auf dem Montiersubstrat montiert, und die Orientierung von jeder zweiten LED 130 ist verändert (umge kehrt). Bei dieser Montierart kann die Breite (die Breite in vertikaler Richtung des Substrats in 17A) der LEDs 130 verringert werden, und der Montier-Flächeninhalt auf dem Montiersubstrat kann verringert werden, so dass die Größe des Montiersubstrats verringert werden kann. Außerdem werden die Wärmeableitungseigenschaften verbessert. Da die Montierart die gleiche wie bei der dritten Ausführungsform ist, entfällt hier eine detaillierte Beschreibung.
Wie zuvor beschrieben, kann, sogar wenn eine Mehrzahl von LEDs gemäß der Erfindung in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind, eine Größenverringerung erzielt werden. Da die Verdrahtungsmuster vereinfacht sind, können die Herstellungskosten in effektiver Weise verringert werden. Außerdem können eine Mehrzahl von LEDs in einfacher Weise selektiv angeschaltet werden, und die Helligkeit der Beleuchtung kann in einfacher Weise gesteuert werden.
Zwar wurden zuvor einige Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen eingeschränkt. Es versteht sich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-059715 [0001]
- JP 2006-295085 [0003]
- JP 11-163408 [0005]

Claims

Licht aussendende Diode, aufweisend: ein Substrat, das eine obere Fläche, eine untere Fläche, und eine Umfangsseitenfläche zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche beinhaltet; ein Licht aussendendes Diodenelement, das auf der oberen Fläche des Substrates montiert ist; und ein Vergusselement, das das Licht aussendende Diodenelement ummantelt, wobei das Substrat auf seiner unteren Fläche beinhaltet, mindestens ein Paar von unteren Elektroden, die mit dem LED-Element elektrisch verbunden sind, und mindestens ein Paar von Verbindungselektroden, und ein Verbindungsverdrahtungsmuster, das zwischen dem mindestens einen Paar von Verbindungselektroden angeordnet ist und das das mindestens eine Paar von Verbindungselektroden elektrisch verbindet.
Licht aussendende Diode nach Anspruch 1, bei der das Substrat ein Ein-Schicht-Substrat ist.
Licht aussendende Diode nach Anspruch 1, bei der das Substrat ein übereinandergeschichtet angeordnetes Substrat ist, das mindestens zwei übereinandergeschichtet angeordnete Schichten beinhaltet.
Licht aussendende Diode nach Anspruch 1, bei der das Verbindungsverdrahtungsmuster auf der unteren Fläche des Substrates angeordnet ist.
Licht aussendende Diode nach Anspruch 1, bei der das Verbindungsverdrahtungsmuster auf der oberen Fläche des Substrates angeordnet ist.
Licht aussendende Diode nach Anspruch 3, bei der das Verbindungsverdrahtungsmuster zwischen den mindestens zwei Schichten des übereinandergeschichtet angeordneten Substrates angeordnet ist.
Licht aussendende Diode nach Anspruch 1, bei der das Substrat rechteckige Gestalt hat und das mindestens eine Paar von unteren Elektroden benachbart zu ersten zwei diagonal entgegengesetzten Ecken des Substrates angeordnet ist, und bei der das mindestens eine Paar von Verbindungselektroden benachbart zu zweiten zwei diagonal entgegengesetzten Ecken des Substrates angeordnet ist.
Licht aussendende Diode nach Anspruch 1, bei der das mindestens eine Paar von unteren Elektroden jeweils benachbart zu zueinander entgegengesetzten Kantenabschnitten des Substrates angeordnet sind, und das mindestens eine Paar von Verbindungselektroden jeweils benachbart zu den zueinander entgegengesetzten Kantenabschnitten des Substrates angeordnet sind und beabstandet von dem mindestens einen Paar von unteren Elektroden angeordnet sind.
Licht aussendende Diode nach Anspruch 8, bei der die Verbindungselektroden mindestens zwei Paare von Verbindungselektroden aufweisen und beabstandet von dem mindestens einen Paar von unteren Elektroden angeordnet sind.
Licht aussendende Diode nach Anspruch 9, bei der das Verbindungsverdrahtungsmuster mindestens zwei Verbindungsverdrahtungsmuster aufweist, welche die mindestens zwei Paare von Verbindungselektroden verbinden, und die mindestens zwei Verbindungsverdrahtungsmuster separat auf einer einzigen Ebene angeordnet sind.
Licht aussendende Diode, aufweisend: ein Substrat, das eine obere Fläche, eine untere Fläche, und eine Umfangsseitenfläche zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche beinhaltet; ein Licht aussendendes Diodenelement, das auf der oberen Fläche des Substrates montiert ist; ein Paar von oberen Elektroden, die auf der oberen Fläche des Substrates angeordnet sind und mit dem Licht aussenden Diodenelement elektrisch verbunden sind; ein Paar von unteren Elektroden, die auf der unteren Fläche des Substrates angeordnet sind und mit dem Paar von oberen Elektroden elektrisch verbunden sind; mindestens ein Paar von Verbindungselektroden, die auf der unteren Fläche des Substrates angeordnet sind; und ein Verbindungsverdrahtungsmuster, das das mindestens eine Paar von Verbindungselektroden verbindet.
Licht aussendende Diode, aufweisend: ein Substrat, das eine obere Fläche, eine untere Fläche, und eine Umfangsseitenfläche zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche beinhaltet; ein Licht aussendendes Diodenelement, das auf der oberen Fläche des Substrates montiert ist; ein Paar von oberen Elektroden, die benachbart zu ersten entgegengesetzten Ecken auf der oberen Fläche des Substrates angeordnet sind und mit dem Licht aussenden Diodenelement elektrisch verbunden sind; ein Paar von Drähten, die das Licht aussendende Diodenelement mit dem Paar von oberen Elektroden elektrisch verbinden; ein Paar von Verbindungselektroden, die benachbart zu zweiten entgegengesetzten Ecken auf der oberen Fläche des Substrates angeordnet sind; ein Verbindungsverdrahtungsmuster, das auf der oberen Fläche des Substrates angeordnet ist und das Paar von Verbindungselektroden verbindet; ein Paar von ersten unteren Elektroden, die benachbart zu ersten entgegengesetzten Ecken auf einer unteren Fläche des Substrates angeordnet sind und mit dem Paar von oberen Elektroden auf der oberen Fläche des Substrates elektrisch verbunden sind; ein Paar von zweiten unteren Elektroden, die benachbart zu zweiten entgegengesetzten Ecken auf der unteren Fläche des Substrates angeordnet sind und mit dem Paar von Verbindungselektroden auf der oberen Fläche des Substrates elektrisch verbunden sind.
Licht aussendende Diode nach Anspruch 12, bei der das Paar von oberen Elektroden und das Paar der ersten unteren Elektroden jeweils über Durchgangslöcher elektrisch verbunden sind, die auf der Umfangsseitenfläche des Substrates angeordnet sind.
Licht aussendende Diode nach Anspruch 12, bei der das Paar von Verbindungselektroden und das Paar der zweiten unteren Elektroden jeweils über Durchgangslöcher elektrisch verbunden sind, die auf der Umfangsseitenfläche des Substrates angeordnet sind.
Licht aussendende Diode nach Anspruch 12, bei der das Verbindungsverdrahtungsmuster, das auf der oberen Fläche des Substrates angeordnet ist, zwischen einer unteren Fläche des Licht aussendenden Diodenelementes und der oberen Fläche des Substrates verläuft.
Licht aussendende Dioden aufweisende Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend: eine Mehrzahl von Licht aussendenden Dioden nach Anspruch 1; und ein Montiersubstrat, auf dem die Mehrzahl von Licht aussendenden Dioden montiert sind, und das Montiersubstrat eine Mehrzahl von Verbindungsverdrahtungsmustern beinhaltet, die elektrische Verbindungen für das mindestens eine Paar von unteren Elektroden und das mindestens eine Paar von Verbindungselektroden jeder Diode aus der Mehrzahl von Licht aussendenden Dioden bereitstellen.
Licht aussendende Dioden aufweisende Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Mehrzahl von Verbindungsverdrahtungsmustern auf dem Montiersubstrat in regelmäßigen Intervallen angeordnet sind.
Licht aussendende Dioden aufweisende Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend: eine Mehrzahl von Licht aussendenden Dioden nach Anspruch 7; und ein Montiersubstrat, auf dem die Mehrzahl von Licht aussenden Dioden montiert sind, wobei die Mehrzahl von Licht aussendenden Dioden auf dem Montiersubstrat in mindestens einer Reihe angeordnet sind, und wobei jedes Diodenelement der Licht aussendenden Diodenelemente mit jedem zweiten der Licht aussendenden Diodenelemente in benachbart angeordneten Licht aussendenden Dioden elektrisch verbunden ist.
Licht aussendende Dioden aufweisende Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 18, bei der eine von dem Paar von unteren Elektroden einer jeweiligen Diode der Mehrzahl von Licht aussendenden Dioden mit einer Verbindungselektrode von dem mindestens einen Paar von Verbindungselektroden einer benachbarten Diode von der Mehrzahl von Licht aussendenden Dioden elektrisch verbunden ist.
Licht aussendenden Dioden aufweisende Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 18, bei der eine von dem mindestens einem Paar von Verbindungselektroden jeder Diode aus der Mehrzahl von Licht aussendenden Dioden mit einer Elektrode von dem Paar von unteren Elektroden der benachbarten Diode von der Mehrzahl von Licht aussendenden Dioden elektrisch verbunden ist.