DE112022000325T5

DE112022000325T5 - Leuchtvorrichtung

Info

Publication number: DE112022000325T5
Application number: DE112022000325.1T
Authority: DE
Inventors: Shota Ando; Takahiro Matsuoka; Tatsuya Ohara
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2022-01-21
Publication date: 2023-09-07
Also published as: US20230371146A1; WO2022163504A1; CN116830407A; JPWO2022163504A1; JP7485097B2

Abstract

Die Leuchtvorrichtung (101) enthält ein Festkörper-Leuchtelement (LD1), Ansteuerungskondensatoren (C1 und C2) und ein Schaltelement (Q1), die auf oder in einem Substrat (1) gebildet sind. Wenn das Schaltelement (Q1) eingeschaltet wird, so bildet das Schaltelement (Q1) eine Ansteuerungsstromschleife zum Entladen aufgeladener elektrischer Ladungen der Ansteuerungskondensatoren (C1 und C2) in das Festkörper-Leuchtelement (LD1). Die Ansteuerungskondensatoren (C1 und C2) sind so konfiguriert, dass sie eine elektrische Ansteuerungsladung für das Festkörper-Leuchtelement (LD1) speichern und parallel geschaltet sind. Jeder der Kondensatoren (C1 und C2), das Festkörper-Leuchtelement (LD1) und das Schaltelement (Q1) bilden mehrere Ansteuerungsstromschleifen. Die Kapazitäten der Kondensatoren (C1 und C2) sind im Wesentlichen gleich, und die Kondensatoren (C1 und C2) sind an Positionen gebildet, die im Wesentlichen gleich weit von dem Festkörper-Leuchtelement (LD1) entfernt sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Leuchtvorrichtungen, die so konfiguriert sind, dass sie ein Festkörper-Leuchtelement, wie zum Beispiel eine Laserdiode, ansteuern, und betrifft insbesondere eine Leuchtvorrichtung, die das Aussenden von kurz gepulstem Licht mit hoher Spitze effektiv erreicht.
STAND DER TECHNIK
12(A) ist eine Draufsicht auf eine im Patentdokument 1 offenbarte Leuchtvorrichtung 100, und 12(B) ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-I in 12(A). 13 ist ein Schaltplan der Leuchtvorrichtung 100.
Die in Patentdokument 1 offenbarte Leuchtvorrichtung 100 enthält einen Kondensator 10, ein Festkörper-Leuchtelement 20 zum Aussenden von Licht in Reaktion auf die Zufuhr von Strom aus dem Kondensator 10, und ein Halbleiterschaltelement 30 zum Steuern der Zufuhr von Strom aus dem Kondensator 10 zu dem Festkörper-Leuchtelement 20. Das Festkörper-Leuchtelement 20 ist an der Außenfläche des Kondensators 10 platziert. Das Halbleiterschaltelement 30 ist an der Außenfläche des Kondensators 10 oder im Inneren des Kondensators 10 angeordnet. Zwischen äußeren Elektroden 11 und 12 ist eine Verbindungselektrode 32 angeordnet, die das Festkörper-Leuchtelement 20 und das Halbleiterschaltelement 30 in Reihe schaltet. Der Kondensator 10 ist aus inneren Elektroden 14 und 15 gebildet, die in einer dielektrischen Keramikschicht 13 gebildet sind. Eine verlängerte Gate-Elektrode 31 und Verdrahtungsleitungen 21 und 33 sind auf der Oberseite der Leuchtvorrichtung 100 gebildet. Eine Leuchteinheit 22 ist im seitlichen Abschnitt des Festkörper-Leuchtelements 20 angeordnet.
Durch Montieren des Festkörper-Leuchtelements 20 und des Halbleiterschaltelements 30 auf dem Kondensator 10, wie oben erwähnt, wird eine geschlossene Schleife, die das Halbleiterschaltelement 30, das Festkörper-Leuchtelement 20 und den Kondensator 10 verbindet, kurz. Infolgedessen wird die parasitäre Impedanz der geschlossenen Schleife, die ein Strompfad ist, reduziert, und kurz gepulstes Licht mit hoher Spitze wird ausgesendet.
Zitierungsliste
Patentdokument
Patentdokument 1: Internationale Publikation Nr. 2019/207938
KURZDARSTELUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
In der in Patentdokument 1 beschriebenen Leuchtvorrichtung ist nur ein einziger Strompfad (die geschlossene Schleife, die das Halbleiterschaltelement 30, das Festkörper-Leuchtelement 20 und den Kondensator 10 verbindet) für das Festkörper-Leuchtelement 20 vorhanden, wie in 13 veranschaulicht. Dementsprechend ist eine parasitäre Impedanz hoch, und es kann kein kurz gepulstes Licht mit hoher Spitze effektiv ausgesendet werden.
Durch Erhöhen einer Eingangsspannung (einer Ladespannung für den Kondensator 10 in 13) kann die oben erwähnte Leistung des ausgesendeten Lichts erhöht werden. Durch Bereitstellen einer Verstärkungsschaltung zum Erhöhen der Eingangsspannung wird die Schaltung jedoch komplizierter, da sich die Anzahl der Komponenten erhöht und die Kosten steigen. Da die Pulsbreite von ausgesendetem Licht durch das Anlegen einer hohen Spannung breit wird, wird dies für einen Anwendungszweck, wo eine kurze Pulsbreite und eine hohe momentane Spitze erforderlich sind, zu einem Problem.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leuchtvorrichtung bereitzustellen, die effektiv das Aussenden von kurz gepulstem Licht mit hoher Spitze erreicht.
Lösung des Problems
Eine Leuchtvorrichtung, die ein Beispiel der vorliegende Offenbarung ist, enthält ein Festkörper-Leuchtelement, einen Ansteuerungskondensator und ein Schaltelement, die auf oder in einem Substrat gebildet oder montiert sind. Wenn das Schaltelement eingeschaltet wird, so bildet das Schaltelement eine Ansteuerungsstromschleife zum Entladen einer aufgeladenen elektrischen Ladung des Ansteuerungskondensators in das Festkörper-Leuchtelement. Der Ansteuerungskondensator enthält mehrere Kondensatoren, die so konfiguriert sind, dass sie eine elektrische Ansteuerungsladung für das Festkörper-Leuchtelement speichern, und die parallel geschaltet sind. Jeder der mehreren Kondensatoren, das Festkörper-Leuchtelement und das Schaltelement bilden mehrere Ansteuerungsstromschleifen. Zeitkonstanten mehrerer Entladungspfade, die durch die mehreren Kondensatoren und die mehreren Ansteuerungsstromschleifen gebildet werden, stimmen überein.
Mit der obigen Konfiguration, bei der jeder der mehreren Kondensatoren, das Festkörper-Leuchtelement und das Schaltelement die mehreren Ansteuerungsstromschleifen bilden, wird die kombinierte Impedanz parasitärer Impedanzen mehrerer geschlossener Schleifen, die Strompfade sind, reduziert. Dementsprechend werden die Zeitkonstanten der mehreren Entladungspfade, die durch die mehreren Kondensatoren und die mehreren Ansteuerungsstromschleifen gebildet werden, klein.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Leuchtvorrichtung konfiguriert, die das Aussenden von kurz gepulstem Licht mit hoher Spitze erreicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Draufsicht auf eine Leuchtvorrichtung 101 gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 2(A) ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1, und 2(B) ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 1.
3 3(A) ist ein Schaltplan der Leuchtvorrichtung 101, und 3(B) ist ein allgemeiner Schaltplan in einem Zustand, in dem eine Ansteuerungsstromversorgung mit der Leuchtvorrichtung 101 verbunden ist.
4 ist ein Wellenformdiagramm eines Ansteuerungsstroms (des Drain-Stroms eines Schaltelements Q1), der durch ein Festkörper-Leuchtelement LD1 fließt, wenn das Schaltelement Q1 eingeschaltet wird.
5 ist ein Schaltplan einer Leuchtvorrichtung, die eine Anzahl n von Ansteuerungskondensatoren enthält.
6 6(A) ist ein Ersatzschaltbild der in 3(A) veranschaulichten Schaltung, und 6(B) ist ein Schaltbild, das die Ersatzschaltung in 6(A) in Form einer LCR-Schaltung veranschaulicht.
7 ist eine Draufsicht auf eine Leuchtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
8 ist eine Draufsicht auf eine Leuchtvorrichtung 103A gemäß einer dritten Ausführungsform.
9 ist eine Draufsicht auf eine weitere Leuchtvorrichtung 103B gemäß der dritten Ausführungsform.
10 ist ein Schaltplan, der die parasitäre Induktivitätskomponente von 100 pH und die parasitäre Widerstandskomponente von 0,5 Ω veranschaulicht, die in einem Pfad von dem Schaltelement Q1 zu einem Ansteuerungskondensator C1 als eine parasitäre Impedanz vorhanden sind, und die parasitäre Induktivitätskomponente von 100 pH und die parasitäre Widerstandskomponente von 0,5 Ω veranschaulicht, die in einem Pfad von dem Schaltelement Q1 zu einem Ansteuerungskondensator C2 als parasitäre Impedanz vorhanden sind.
11 ist ein Wellenformdiagramm, das darstellt, dass die Wellenform eines Ansteuerungsstroms durch die Verwendung der Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 außerhalb des Bereichs von ±50 % in einem Parameter in Tabelle 1 verzerrt wird.
12 12(A) ist eine Draufsicht auf eine im Patentdokument 1 offenbarte Leuchtvorrichtung 100, und 12(B) ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-I in 12(A).
13 ist ein Schaltplan der Leuchtvorrichtung 100.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mehrere Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand einiger konkreter Beispiele unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die gleichen Teile sind in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Während die Ausführungsformen im Interesse einer einfacheren Erklärung separat beschrieben werden, um die Erklärung und das Verständnis der wesentlichen Punkte zu erleichtern, können in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Konfigurationen teilweise ersetzt oder kombiniert werden. In der zweiten und den anschließenden Ausführungsformen werden Beschreibungen von Dingen, die mit denen in der ersten Ausführungsform gemeinsam sind, weggelassen, und nur unterschiedliche Punkte werden beschrieben. Insbesondere werden Beschreibungen ähnlicher operativer Effekte, die mit ähnlichen Konfigurationen erzielt werden, nicht in jeder der Ausführungsformen wiederholt.
<Erste Ausführungsform>
1 ist eine Draufsicht auf eine Leuchtvorrichtung 101 gemäß der ersten Ausführungsform. 2(A) ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1, und 2(B) ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 1.
Die Leuchtvorrichtung 101 enthält ein Festkörper-Leuchtelement LD1, zwei Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 und ein Schaltelement Q1, die auf oder in einem Substrat 1 gebildet sind. Unter Bezug auf 1 und 2(B) stellt ein dicker Pfeil eine Lichtaussenderichtung des Festkörper-Leuchtelements LD1 dar. Wie im Folgenden beschrieben wird, wird, wenn das Schaltelement Q1 eingeschaltet wird, eine Ansteuerungsstromschleife zum Entladen der aufgeladenen elektrischen Ladungen der Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 in das Festkörper-Leuchtelement LD1 gebildet.
Die Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 werden parallel zueinander geschaltet und speichern eine elektrische Ansteuerungsladung für das Festkörper-Leuchtelement LD1.
Der Ansteuerungskondensator C1, das Festkörper-Leuchtelement LD1 und das Schaltelement Q1 bilden eine erste Ansteuerungsstromschleife, und der Ansteuerungskondensator C2, das Festkörper-Leuchtelement LD1 und das Schaltelement Q1 bilden eine zweite Ansteuerungsstromschleife.
Wie in 1 veranschaulicht, sind die Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 an jeweiligen Positionen gebildet, die das Festkörper-Leuchtelement LD1 und das Schaltelement Q1 in der Draufsicht auf ein Substrat 1 nicht überlappen. Die Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 sind im Wesentlichen äquivalent und werden an Positionen gebildet, die im Wesentlichen gleich weit von dem Festkörper-Leuchtelement LD1 entfernt sind.
Wie in 2(A) und 2(B) veranschaulicht, werden obere Leiterstrukturen 6A und 6B in der Oberflächenschicht des Substrats 1 gebildet, und untere Leiterstrukturen 8A, 8B und 8C werden im Substrat 1 gebildet. Das Substrat 1 ist zum Beispiel ein Siliziumsubstrat. Jede der oberen Leiterstrukturen 6A und 6B und der unteren Leiterstrukturen 8A, 8B und 8C ist zum Beispiel eine Al-Struktur oder eine Cu-Struktur. Die oberen Leiterstrukturen 6A und 6B werden in einem Abstand von mehreren Mikrometern zu den unteren Leiterstrukturen 8A, 8B und 8C gebildet. Wie in 2(A) veranschaulicht, werden die Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 zwischen den unteren Leiterstrukturen 8A und 8B und den oberen Leiterstrukturen 6A und 6B angeordnet. Wie in 2(B) veranschaulicht, wird zwischen der unteren Leiterstruktur 8C und dem Schaltelement Q1 ein Zwischenschichtverbindungsleiter 7 gebildet. Der Zwischenschichtverbindungsleiter 7 verbindet ein Ende (einen Quellenanschluss, der weiter unten noch beschrieben wird) des Schaltelements Q1 und die untere Leiterstruktur 8C.
Wie in 2(A) und 2(B) veranschaulicht, wird in der Oberflächenschicht des Substrats 1 eine obere Leiterstruktur 6C gebildet. Das Festkörper-Leuchtelement LD1 wird auf der oberen Leiterstruktur 6C montiert. Ein Leuchtelement-Verbindungsleiter 4A, der sich von der Oberseite der oberen Leiterstruktur 6A zur Oberseite des Festkörper-Leuchtelements LD1 erstreckt, und ein Leuchtelement-Verbindungsleiter 4B, der sich von der Oberseite der oberen Leiterstruktur 6B zur Oberseite des Festkörper-Leuchtelements LD1 B erstreckt, werden gebildet.
Wie in 2(B) veranschaulicht, wird das andere Ende (ein Drain-Anschluss, der weiter unten noch beschrieben wird) des Schaltelements Q1 mit der oberen Leiterstruktur 6C verbunden.
Die oberen Leiterstrukturen 6A und 6B entsprechen einer „oberen Leiterstruktur“ gemäß der vorliegenden Erfindung, und die unteren Leiterstrukturen 8A und 8B entsprechen einer „unteren Leiterstruktur“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
3(A) ist ein Schaltplan der Leuchtvorrichtung 101. 3(B) ist ein allgemeiner Schaltplan in einem Zustand, in dem eine Ansteuerungsstromversorgung mit der Leuchtvorrichtung 101 verbunden ist. Wie in 3(A) veranschaulicht, wird das Schaltelement Q1 mit dem Festkörper-Leuchtelement LD1 in der Leuchtvorrichtung 101 in Reihe geschaltet. In diesem Beispiel ist das Festkörper-Leuchtelement LD1 eine Laserdiode, und das Schaltelement Q1 ist ein MOS-FET. Der Ansteuerungskondensator C1 wird zu der Reihenschaltung des Festkörper-Leuchtelements LD1 und des Schaltelements Q1 parallel geschaltet. Der Ansteuerungskondensator C2 wird zu dem Ansteuerungskondensator C1 parallel geschaltet.
Unter Bezug auf 3(A) wird, wenn das Schaltelement Q1 eingeschaltet wird, eine Ansteuerungsstromschleife zum Entladen der aufgeladenen elektrischen Ladungen der Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 in das Festkörper-Leuchtelement LD1 in der Leuchtvorrichtung 101 gebildet.
Die oberen Leiterstrukturen 6A, 6B und 6C und die unteren Leiterstrukturen 8A, 8B und 8C haben jeweilige parasitäre Impedanzen. Unter Bezug auf 3(B) ist eine parasitäre Impedanz ZpA eine parasitäre Impedanz, die durch die obere Leiterstruktur 6A und die untere Leiterstruktur 8A gebildet wird. Eine parasitäre Impedanz ZpB ist eine parasitäre Impedanz, die durch die obere Leiterstruktur 6B und die untere Leiterstruktur 8B gebildet wird. Eine parasitäre Impedanz ZpC ist eine parasitäre Impedanz, die durch die obere Leiterstruktur 6C und die untere Leiterstruktur 8C gebildet wird.
In 3(B) sind auch eine Konstantspannungsversorgung E1 und ein Widerstandselement R1, das in einen Pfad eingefügt wird, durch den ein Strom von der Konstantspannungsversorgung E1 fließt, veranschaulicht. Wenn sich das Schaltelement Q1 in einem AUS-Zustand befindet, so werden die Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 durch die Konstantspannungsversorgung E1 geladen. Wenn das Schaltelement Q1 eingeschaltet wird, so fließt ein Ansteuerungsstrom durch einen Pfad, der in 3(A) durch Pfeile dargestellt ist.
Die Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 sind im Wesentlichen äquivalent und werden an Positionen gebildet, die im Wesentlichen gleich weit von dem Festkörper-Leuchtelement LD1 entfernt sind. Dementsprechend haben, wie in 3(A) veranschaulicht, die obere Leiterstruktur 6A, die ein Ende (Anode) des Festkörper-Leuchtelements LD1 und ein Ende des Ansteuerungskondensators C1 verbindet, und die obere Leiterstruktur 6B, das das eine Ende (Anode) des Festkörper-Leuchtelements LD1 und ein Ende des Ansteuerungskondensators C2 verbindet, im Wesentlichen die gleiche Länge, und die untere Leiterstruktur 8A, das das andere Ende (Kathode) des Festkörper-Leuchtelements LD1 und das andere Ende des Ansteuerungskondensators C1 verbindet, und die untere Leiterstruktur 8B, das das andere Ende (Kathode) des Festkörper-Leuchtelements LD1 und das andere Ende des Ansteuerungskondensators C2 verbindet, haben im Wesentlichen die gleiche Länge. Die parasitären Impedanzen der oberen Leiterstrukturen 6A und 6B sind daher im Wesentlichen gleich, und die parasitären Impedanzen der unteren Leiterstrukturen 8A und 8B sind daher im Wesentlichen gleich. Die in 3(B) veranschaulichten parasitären Impedanzen ZpA und ZpB sind daher im Wesentlichen gleich. Die Zeitkonstante der elektrischen Entladung einer geschlossenen Schleife, die durch den Ansteuerungskondensator C1, die parasitären Impedanzen ZpA und ZpC, das Festkörper-Leuchtelement LD1 und das Schaltelement Q1 gebildet wird, und die Zeitkonstante der elektrischen Entladung einer geschlossenen Schleife, die durch den Ansteuerungskondensator C2, die parasitären Impedanzen ZpB und ZpC, das Festkörper-Leuchtelement LD1 und das Schaltelement Q1 gebildet wird, sind im Wesentlichen gleich.
Die obige Formulierung „die Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 sind im Wesentlichen äquivalent“ bedeutet, dass die Kapazitäten der Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 innerhalb eines Bereichs übereinstimmen, der keine signifikante Verzerrung der Wellenform des ausgesendeten Lichts verursacht. Zum Beispiel stimmen die Kapazitäten der Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 innerhalb eines Bereichs von ±50 % ihres Durchschnitts überein. Die obige Formulierung „die Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 werden an Positionen gebildet, die im Wesentlichen gleich weit von dem Festkörper-Leuchtelement LD1 entfernt sind“ bedeutet, dass die Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 an Positionen gebildet werden, die im Wesentlichen innerhalb des Bereichs, der keine signifikante Verzerrung der Wellenform des ausgesendeten Lichts verursacht, gleich weit von dem Festkörper-Leuchtelement LD1 entfernt sind. Zum Beispiel stimmen die Distanzen von den Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 zu dem Festkörper-Leuchtelement LD1 innerhalb eines Bereichs von ±50 % ihres Durchschnitts überein.
Als Nächstes wird der Grund beschrieben, warum es wünschenswert ist, dass die Kapazitäten der Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 innerhalb eines Bereichs von ±50 % liegen. 10 ist ein Schaltplan, der die parasitäre Induktivitätskomponente von 100 pH und die parasitäre Widerstandskomponente von 0,5 Ω veranschaulicht, die in einem Pfad von dem Schaltelement Q1 zu dem Ansteuerungskondensator C1 als eine parasitäre Impedanz vorhanden sind, und die parasitäre Induktivitätskomponente von 100 pH und die parasitäre Widerstandskomponente von 0,5 Ω veranschaulicht, die in einem Pfad von dem Schaltelement Q1 zu dem Ansteuerungskondensator C2 als parasitäre Impedanz vorhanden sind. Tabelle 1 enthält Beispiele der Änderungsbeträge der Werte der Ansteuerungskondensatoren C1 und C2. [Tabelle 1]

C1 (pF) C2 (pF) Fehler C1 Fehler C2

(1) 700 350,0 33% -33%

(2) 700 280,0 43% -43%

(3) 700 233,1 50% -50%

(4) 700 210,0 54% -54%
11 ist ein Wellenformdiagramm, das darstellt, dass die Wellenform eines Ansteuerungsstroms (eine Wellenform, die der optischen Wellenform des ausgesendeten Lichts einer Laserdiode LD ähnelt) durch die Verwendung der Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 außerhalb des Bereichs von ±50 % in einem Parameter in Tabelle 1 verzerrt wird. In diesem Beispiel wurde eine Simulation unter Verwendung von vier Ebenen durchgeführt, wie in Tabelle 1 angegeben.
Unter Bezug auf 11 erscheint ein Anstieg an einer Schulter einer durch einen Pfeil dargestellten Wellenform (4) in dem Fall, dass die Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 jeweilige Kapazitätsfehler außerhalb des Bereichs von ±50 % aufweisen. Dieser Anstieg entsteht durch die Differenz zwischen den Zeitkonstanten zweiter Entladepfade. Das Auftreten dieses Anstiegs führt zu der Verringerung eines Stromspitzenwertes. Die Laserdiode LD kann daher nicht effektiv Licht aussenden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, bei der ein Siliziumsubstrat als das Substrat 1 verwendet wird und die oberen Leiterstrukturen 6A und 6B in einem Abstand von mehreren Mikrometern von den unteren Leiterstrukturen 8A, 8B und 8C gebildet werden, kann die Fläche der Stromschleifen, die durch die oberen Leiterstrukturen 6A und 6B und die unteren Leiterstrukturen 8A, 8B und 8C gebildet werden, reduziert werden. Dementsprechend kann eine äquivalente Reiheninduktivität ESL, die durch die Stromschleifen generiert wird, verringert werden.
4 ist ein Wellenformdiagramm eines Ansteuerungsstroms (des Drain-Stroms des Schaltelements Q1), der durch das Festkörper-Leuchtelement LD1 fließt, wenn das Schaltelement Q1 eingeschaltet wird. Eine Wellenform A in 4 ist die Wellenform der Leuchtvorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, und eine Wellenform B in 4 ist die Wellenform einer Leuchtvorrichtung, die ein Vergleichsbeispiel ist. Diese Leuchtvorrichtung, die ein Vergleichsbeispiel ist, enthält nur den in 1, 3(A) und 3(B) veranschaulichten Ansteuerungskondensator C1 als einen Ansteuerungskondensator.
Wie aus 4 ersichtlich ist, beträgt der Spitzenwert der Leuchtvorrichtung, die ein Vergleichsbeispiel ist, ungefähr 60 A, und die Halbwertsbreite der Leuchtvorrichtung beträgt ungefähr 0,65 ns. Der Spitzenwert der Leuchtvorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt ungefähr 90 A, und die Halbwertsbreite der Leuchtvorrichtung 101 beträgt ungefähr 0,4 ns. Somit kann in der Leuchtvorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Aussenden von kurz gepulstem Licht mit hoher Spitze erreicht werden.
Da die Anzahl von Strompfaden in der Leuchtvorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zunimmt, nimmt die Kapazität jedes der Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 ab, wodurch eine parasitäre Impedanz pro Kapazität abnimmt. Darüber hinaus sind in der Leuchtvorrichtung 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich zu einer Abnahme der parasitären Impedanz die Zeitkonstanten der elektrischen Entladung zweier geschlossener Schleifen, von denen eine einen der beiden Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 enthält und die andere den anderen der beiden Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 enthält, im Wesentlichen gleich. Dementsprechend stimmen das Übergangsverhalten eines Ansteuerungsstroms, der über den Ansteuerungskondensator C1 zu dem Festkörper-Leuchtelement LD1 fließt, und das Übergangsverhalten eines Ansteuerungsstroms, der über den Ansteuerungskondensator C2 zu dem Festkörper-Leuchtelement LD1 fließt, überein, und die Verbreiterung der Pulsbreiten der Ansteuerungsströme wird unterdrückt.
In der vorliegenden Erfindung bedeutet die Formulierung „die jeweiligen Kapazitäten mehrerer Kondensatoren sind im Wesentlichen gleich“, dass zum Beispiel die Kapazitäten innerhalb des Bereichs von ±50 % ihres Durchschnitts übereinstimmen. Die Formulierung „die mehreren Ansteuerungsstromschleifen sind im Wesentlichen äquivalent“ bedeutet, dass zum Beispiel die mehreren Ansteuerungsstromschleifen innerhalb des Bereichs von ±50 % ihres Durchschnitts übereinstimmen. Innerhalb dieses Bereichs kommt es nicht zu der signifikanten Verzerrung der Wellenform von ausgesendetem Licht.
Es wurde der obige beispielhafte Fall beschrieben, in dem die Zeitkonstanten der elektrischen Entladung zweier geschlossenen Schleifen, von denen eine einen der Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 enthält und die andere den anderen der Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 enthält, im Wesentlichen auf den gleichen Wert gebracht werden, indem die Kapazitäten der Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 im Wesentlichen auf den gleichen Wert gebracht werden und die Größen der beiden geschlossenen Schleifen im Wesentlichen auf den gleichen Wert gebracht werden. Doch selbst dann, wenn mehrere Ansteuerungskondensatoren unterschiedliche Kapazitäten haben, können die Zeitkonstanten der elektrischen Entladung mehrerer geschlossener Schleifen, die jeweils einen entsprechenden von mehreren Ansteuerungskondensatoren enthalten, im Wesentlichen auf den gleichen Wert gebracht werden, indem die jeweiligen Größen der geschlossenen Schleifen unter Berücksichtigung der Differenz zwischen den Kapazitäten der Kondensatoren eingestellt werden. Im Ergebnis wird eine Leuchtvorrichtung bereitgestellt, die kurz gepulstes Licht mit hoher Spitze ausgesendet.
Es wird eine Schaltung in Betracht gezogen, die mehrere Stromschleifen aufweist. Eine Pulsbreite Tn eines durch jede Schleife fließenden Stroms wird durch den folgenden Ausdruck dargestellt, wobei Cn die Kapazität eines in der N-ten Stromschleife enthaltenen Ansteuerungskondensators darstellt, Ln eine parasitäre Induktivität darstellt, und Rn einen parasitären Widerstand darstellt.
[Ausdruck 1] $T n = π \sqrt{\frac{4 L_{n}^{2} C_{n}}{4 L_{n} - R_{n}^{2} C_{n}}}$
Die obige Formulierung „die Zeitkonstanten der elektrischen Entladung mehrerer geschlossener Schleifen, die jeweilige einen entsprechenden von mehreren Ansteuerungskondensatoren enthalten, sind im Wesentlichen gleich“ bedeutet, dass die Zeitkonstanten der elektrischen Entladung mehrerer geschlossener Schleifen, die jeweils einen entsprechenden von mehreren Ansteuerungskondensatoren enthalten, innerhalb des Bereichs, der keine signifikante Verzerrung der Wellenform von ausgesendetem Licht verursacht, übereinstimmen. Zum Beispiel ist der Bereich die Bedingungen von Cn, Ln und Rn, unter denen Tn (n = 1, 2, 3 ...) jeder der Stromschleifen innerhalb des Bereichs von ±50 % des Durchschnitts von Tn der Stromschleifen wird. Innerhalb dieses Bereichs kommt es nicht zu der signifikanten Verzerrung der Wellenform von ausgesendetem Licht.
Als Nächstes wird beispielhaft eine Leuchtvorrichtung beschrieben, die drei oder mehr Ansteuerungskondensatoren enthält. Es wurde eine Leuchtvorrichtung beschrieben, die die beiden in 1 bis 4 veranschaulichten Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 enthält, aber eine Leuchtvorrichtung kann auch drei oder mehr Ansteuerungskondensatoren enthalten.
5 ist ein Schaltplan einer Leuchtvorrichtung, die eine Anzahl n von Ansteuerungskondensatoren enthält. Ein Ende (Anode) des Festkörper-Leuchtelements LD1 wird mit einem Ende der Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn über die oberen Leiterstrukturen 6A, 6B, ... bzw. 6N verbunden. Die jeweiligen Kapazitäten der Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn sind im Wesentlichen gleich. Die Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn werden an Positionen gebildet, die im Wesentlichen gleich weit von dem Festkörper-Leuchtelement LD1 entfernt sind.
Die obige Formulierung „die Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn sind im Wesentlichen äquivalent“ bedeutet, dass die Kapazitäten der Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn innerhalb eines Bereichs übereinstimmen, der keine signifikante Verzerrung der Wellenform des ausgesendeten Lichts verursacht. Zum Beispiel stimmen die Kapazitäten der Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn innerhalb eines Bereichs von ±50 % ihres Durchschnitts überein. Die obige Formulierung „die Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn werden an Positionen gebildet, die im Wesentlichen gleich weit von dem Festkörper-Leuchtelement LD1 entfernt sind“ bedeutet, dass die Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn an Positionen gebildet werden, die im Wesentlichen innerhalb des Bereichs, der keine signifikante Verzerrung der Wellenform des ausgesendeten Lichts verursacht, gleich weit von dem Festkörper-Leuchtelement LD1 entfernt sind. Zum Beispiel stimmen die Distanzen von den Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn zu dem Festkörper-Leuchtelement LD1 innerhalb eines Bereichs von ±50 % ihres Durchschnitts überein.
Die anderen Enden der Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn werden über eine untere Leiterstruktur 8 mit der Quelle des Schaltelements Q1 verbunden. Das Schaltelement Q1 und das Festkörper-Leuchtelement LD1 können nahe beieinander angeordnet werden. Die Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn werden an Positionen gebildet, die im Wesentlichen gleich weit von dem Festkörper-Leuchtelement LD1 entfernt sind, so dass die Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn auch an Positionen gebildet werden, die im Wesentlichen gleich weit von dem Schaltelement Q1 entfernt sind.
Die Distanzen von einem Ende (Source) des Schaltelements Q1 zu den Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn erscheinen in 5 ungleichmäßig, weil die untere Leiterstruktur 8 als eine einzige Leiterstrukturen veranschaulicht ist. Jedoch sind die Distanzen von dem Schaltelement Q1 zu den Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn im Wesentlichen gleich, wie oben beschrieben. Dementsprechend wird die zusammengesetzte Kapazität der Ansteuerungskondensatoren C1, C2, ..., und Cn groß. Darüber hinaus stimmt das Übergangsverhalten von Ansteuerungsströmen, die über die jeweiligen Ansteuerungskondensatoren zu dem Festkörper-Leuchtelement LD1 fließen, überein, und die Verbreiterung der Pulsbreiten der Ansteuerungsströme wird unterdrückt. Somit können drei oder mehr Ansteuerungskondensatoren angeordnet werden.
Es wird nun der Grund beschrieben, warum die Verringerung einer parasitären Impedanz zur Erreichung von kurz gepulstem Licht mit hoher Spitze führt. 6(A) ist ein Ersatzschaltbild der in 3(A) veranschaulichten Schaltung. Unter Bezug auf 6(A) hat ein Kondensator C die zusammengesetzte Kapazität der Ansteuerungskondensatoren C1 und C2, ein äquivalenter Reihenwiderstand ESR ist die Widerstandskomponenten der in 3(B) veranschaulichten parasitären Impedanzen ZpA, ZpB und ZpC, die äquivalente Reiheninduktivität ESL ist die Induktivitätskomponenten der in 3(B) veranschaulichten parasitären Impedanzen ZpA, ZpB und ZpC, und Load (Last) entspricht der Widerstandskomponente des Festkörper-Leuchtelements LD1. 6(B) ist ein Schaltplan, der die Ersatzschaltung in 6(A) in Form einer LCR-Schaltung veranschaulicht. In 6(B) ist der Widerstandswert eines Widerstandselements R der zusammengesetzte Widerstandswert von Load und ESR, und die Induktivität eines Induktivitätselements L ist die Induktivität von ESL.
Der Zustand, nachdem das Schaltelement Q1 eingeschaltet wurde, kann durch den folgenden Ausdruck (2) dargestellt werden.
[Ausdruck 2] $L \frac{d}{d t} i (t) + R i (t) + \frac{1}{C} \int i (t) d t = 0$
Aus Ausdruck (2) wird i(t) abgeleitet. Zuerst werden die beiden Seiten von Ausdruck (2) nach t abgeleitet.
[Ausdruck 3] $L \frac{d^{2}}{d t^{2}} i (t) + R \frac{d}{d t} i (t) + \frac{1}{C} i (t) = 0$
Löst man die durch Ausdruck (3) dargestellte Differentialgleichung zweiter Ordnung für Vibrationsbedingungen ((1/LC > R²/(4L²)), so erhält man die folgende besondere Lösung.
[Ausdruck 4] $i (t) = \frac{V_{0}}{ω L} sin (ω t) e^{- \frac{R}{2 L} t}, ω = \sqrt{\frac{1}{L C} - \frac{R^{2}}{4 L^{2}}}$
Ausdruck (4) enthält ein sinusförmiges Element. Die Hälfte der Periode dieser Sinuswelle ist eine Pulsbreite in dieser Leuchtvorrichtung. Eine Pulsbreite wird durch den folgenden Ausdruck erhalten.
Ausdruck 5 $T_{p u l s e} = \frac{π}{\sqrt{\frac{1}{L C} - \frac{R^{2}}{4 L^{2}}}} = π \sqrt{\frac{4 L^{2} C}{4 L - R^{2} C}}$
Wie aus Ausdruck (5) ersichtlich ist, gibt es eine monoton ansteigende Beziehung zwischen einer Pulsbreite und einer Induktivität L. Es gibt außerdem eine monoton ansteigende Beziehung zwischen einer Pulsbreite Tpuls und einem Widerstandswert R. Das heißt, mit der Reduzierung von L oder R kann ein Strom mit einer kurzen Pulsbreite fließen. Da die Induktivität L in Ausdruck (5) der äquivalenten Reiheninduktivität ESL entspricht und das Widerstandselement R in Ausdruck (5) ESR enthält, was ein parasitärer Widerstand ist, kann eine Pulsbreite durch Verringern von ESR verkürzt werden. Da eine Pulsbreite und der Spitzenwert eines Ansteuerungsstroms negativ miteinander korreliert werden, wenn die Kapazität des Kondensators C und eine Anfangsspannung konstant sind, wird die Pulsbreite verkürzt, und der Spitzenwert eines Ansteuerungsstroms wird erhöht, indem ESR reduziert wird.
<Zweite Ausführungsform>
In der zweiten Ausführungsform wird eine Leuchtvorrichtung beschrieben, bei der sich die Positionsbeziehung zwischen mehreren Ansteuerungskondensatoren und dem Festkörper-Leuchtelement LD1 von jener unterscheidet, die in der ersten Ausführungsform veranschaulicht ist.
7 ist eine Draufsicht auf eine Leuchtvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. Eine Leuchtvorrichtung 102 enthält das Festkörper-Leuchtelement LD1, die beiden Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 und das Schaltelement Q1, die auf oder in dem Substrat 1 angeordnet sind.
In der unteren Schicht des Substrats 1 werden die unteren Leiterstrukturen 8A, 8B und 8C gebildet. Ein Zwischenschichtverbindungsleiter wird zwischen dem Endabschnitt der unteren Leiterstruktur 8A und der Unterseiten-Elektrode des Ansteuerungskondensators C1 angeordnet, und ein Zwischenschichtverbindungsleiter wird zwischen dem Endabschnitt der unteren Leiterstruktur 8B und der Unterseiten-Elektrode des Ansteuerungskondensators C2 angeordnet. Dementsprechend wird die Unterseiten-Elektrode des Ansteuerungskondensators C1 mit dem Endabschnitt der unteren Leiterstruktur 8A verbunden, und die Unterseiten-Elektrode des Ansteuerungskondensators C2 wird mit dem Endabschnitt der unteren Leiterstruktur 8B verbunden. Der Endabschnitt der unteren Leiterstruktur 8C wird mit der Source-Elektrode des Schaltelements Q1 verbunden.
Auf der Oberseite des Substrats 1 wird eine obere Leiterstruktur 6 gebildet. Ein erstes Ende der oberen Leiterstruktur 6 wird mit der Kathodenelektrode des Festkörper-Leuchtelements LD1 verbunden. Ein zweites Ende der oberen Leiterstruktur 6 wird mit dem Drain des Schaltelements Q1 verbunden.
Die Oberseiten-Elektrode des Ansteuerungskondensators C1 und die Oberseiten-Elektrode (Anodenelektrode) des Festkörper-Leuchtelements LD1 werden über einen Draht 5A verbunden, und die Oberseiten-Elektrode des Ansteuerungskondensators C2 und die Oberseiten-Elektrode (Anodenelektrode) des Festkörper-Leuchtelements LD1 werden über einen Draht 5B verbunden.
Mit den Leiterstrukturen in zwei Schichten, wie oben, kann die Fläche der Ansteuerungsstromschleifen des Festkörper-Leuchtelements LD1 so weit wie möglich reduziert werden, und ein Magnetflussauslöschungseffekt (= die Reduzierung einer parasitären Induktivität) kann maximiert werden.
<Dritte Ausführungsform>
In der dritten Ausführungsform werden einige Beispiele der Positionsbeziehung zwischen mehreren Ansteuerungskondensatoren und dem Festkörper-Leuchtelement LD1 beschrieben.
8 ist eine Draufsicht auf eine Leuchtvorrichtung 103A gemäß der dritten Ausführungsform. Die Leuchtvorrichtung 103A enthält das Festkörper-Leuchtelement LD1, die beiden Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 und das Schaltelement Q1, die auf oder in dem Substrat 1 angeordnet sind.
In der Oberflächenschicht des Substrats 1 werden Leiterstrukturen 2A, 2B und 3 gebildet. Der Ansteuerungskondensator C1 wird am ersten Ende der Leiterstruktur 2A angeordnet, und der Ansteuerungskondensator C2 wird am ersten Ende der Leiterstruktur 2B angeordnet. Dementsprechend wird die Unterseiten-Elektrode des Ansteuerungskondensators C1 mit dem ersten Ende der Leiterstruktur 2A verbunden, und die Unterseiten-Elektrode des Ansteuerungskondensators C2 wird mit dem ersten Ende der Leiterstruktur 2B verbunden.
Das Festkörper-Leuchtelement LD1 wird am ersten Ende der Leiterstruktur 3 angeordnet. Das erste Ende des Festkörper-Leuchtelements LD1 und ein Ende (Drain-Anschluss) des Schaltelements Q1 werden über die Leiterstruktur 3 verbunden. Das Schaltelement Q1 wird an den zweiten Enden der Leiterstrukturen 2A und 2B und dem zweiten Ende der Leiterstruktur 3 angeordnet. Die jeweiligen zweiten Enden der Leiterstrukturen 2A und 2B werden mit einem Ende (Source-Anschluss) des Schaltelements Q1 verbunden.
Die Oberseiten-Elektrode des Ansteuerungskondensators C1 und die Oberseiten-Elektrode des Festkörper-Leuchtelements LD1 werden über den Draht 5A verbunden, und die Oberseiten-Elektrode des Ansteuerungskondensators C2 und die Oberseiten-Elektrode des Festkörper-Leuchtelements LD1 werden über den Draht 5B verbunden. Die Kapazitäten der Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 sind im Wesentlichen gleich. Die Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 werden an Positionen gebildet, die im Wesentlichen gleich weit von dem Festkörper-Leuchtelement LD1 entfernt sind.
Die Ansteuerungskondensatoren C1 und C2 werden parallel zueinander geschaltet und speichern elektrische Ansteuerungsladungen für das Festkörper-Leuchtelement LD1. Eine Ansteuerungsstromschleife wird durch den Ansteuerungskondensator C1, das Festkörper-Leuchtelement LD1 und das Schaltelement Q1 gebildet. Eine Ansteuerungsstromschleife wird durch den Ansteuerungskondensator C2, das Festkörper-Leuchtelement LD1 und das Schaltelement Q1 gebildet.
Wie bei der Leuchtvorrichtung 103A, brauchen Leiterstrukturen nur in der Oberflächenschicht eines Substrats gebildet zu werden.
9 ist eine Draufsicht auf eine weitere Leuchtvorrichtung 103B gemäß der dritten Ausführungsform. Die Leuchtvorrichtung 103B enthält das Festkörper-Leuchtelement LD1, vier Ansteuerungskondensatoren C1, C2, C3 und C4 und das Schaltelement Q1, die auf oder in dem Substrat 1 angeordnet sind.
In der Oberflächenschicht des Substrats 1 werden Leiterstrukturen 2A, 2B, 2C, 2D gebildet. Die Ansteuerungskondensatoren C1, C2, C3 und C4 werden an den ersten Enden der Leiterstrukturen 2A, 2B, 2C bzw. 2D angeordnet. Dementsprechend werden die Unterseiten-Elektroden der Ansteuerungskondensatoren C1, C2, C3 und C4 mit den ersten Enden der Leiterstrukturen 2A, 2B, 2C bzw. 2D verbunden.
Das Festkörper-Leuchtelement LD1 wird am ersten Ende der Leiterstruktur 3 angeordnet. Das erste Ende des Festkörper-Leuchtelements LD1 und ein Ende (Drain-Anschluss) des Schaltelements Q1 werden über die Leiterstruktur 3 verbunden. Die jeweiligen zweiten Enden der Leiterstrukturen 2A, 2B, 2C und 2D werden mit einem Ende (Source-Anschluss) des Schaltelements Q1 verbunden.
Die Oberseiten-Elektroden der Ansteuerungskondensatoren C1, C2, C3 und C4 werden jeweils über Drähte 5A, 5B, 5C bzw. 5D mit der Oberseiten-Elektrode des Festkörper-Leuchtelements LD1 verbunden.
Die Ansteuerungskondensatoren C1, C2, C3 und C4 werden parallel zueinander geschaltet und speichern elektrische Ansteuerungsladungen für das Festkörper-Leuchtelement LD1. Eine Ansteuerungsstromschleife wird durch den Ansteuerungskondensator C1, das Festkörper-Leuchtelement LD1 und das Schaltelement Q1 gebildet. Eine Ansteuerungsstromschleife wird durch den Ansteuerungskondensator C2, das Festkörper-Leuchtelement LD1 und das Schaltelement Q1 gebildet. Eine Ansteuerungsstromschleife wird durch den Ansteuerungskondensator C3, das Festkörper-Leuchtelement LD1 und das Schaltelement Q1 gebildet. Eine Ansteuerungsstromschleife wird durch den Ansteuerungskondensator C4, das Festkörper-Leuchtelement LD1 und das Schaltelement Q1 gebildet.
Die Kapazitäten der Ansteuerungskondensatoren C1, C2, C3 und C4 sind im Wesentlichen gleich. Die Ansteuerungskondensatoren C1, C2, C3 und C4 werden an Positionen gebildet, die im Wesentlichen gleich weit von dem Festkörper-Leuchtelement LD1 entfernt sind. Dementsprechend haben der Draht 5A, der das Festkörper-Leuchtelement LD1 und den Ansteuerungskondensator C1 verbindet, der Draht 5B, der das Festkörper-Leuchtelement LD1 und den Ansteuerungskondensator C2 verbindet, der Draht 5C, der das Festkörper-Leuchtelement LD1 und den Ansteuerungskondensator C3 verbindet, und der Draht 5D, der das Festkörper-Leuchtelement LD1 und den Ansteuerungskondensator C4 verbindet, im Wesentlichen die gleiche Länge und haben eine im Wesentlichen gleiche parasitäre Impedanz. Da in diesem Beispiel das Schaltelement Q1 und das Festkörper-Leuchtelement LD1 vergleichsweise weit voneinander entfernt sind, sind die Distanz zwischen dem Schaltelement Q1 und jedem der Ansteuerungskondensatoren C1 und C4 und die Distanz zwischen dem Schaltelement Q1 und jedem der Ansteuerungskondensatoren C2 und C3 unterschiedlich. Da jedoch die Leitungsbreite der unteren Leiterstruktur 8 ohne Weiteres vergrößert werden kann, können ihre parasitären Impedanzen relativ reduziert werden. Dementsprechend können die Zeitkonstanten der elektrischen Entladung von geschlossenen Schleifen, die die jeweiligen Ansteuerungskondensatoren enthalten, übereinstimmen.
Zum Schluss ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Der Fachmann kann zweckmäßige Modifizierungen oder Änderungen vornehmen. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird nicht durch die oben beschriebenen Ausführungsformen, sondern durch die beigefügten Ansprüche definiert. Darüber hinaus fallen unter den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung Modifizierungen und Änderungen an den Ausführungsformen innerhalb der Schutzumfänge der Ansprüche und der Schutzumfänge der Äquivalente.
Zum Beispiel könnte die vorliegende Erfindung nicht nur auf eine Laserdiode, sondern auch auf ein Festkörper-Leuchtelement, wie zum Beispiel eine Leuchtdiode oder eine organische EL, angewendet werden.
Eine Leuchtvorrichtung enthält im obigen Beispiel das einzelne Festkörper-Leuchtelement LD1, kann aber auch mehrere Festkörper-Leuchtelemente umfassen.
Eine Leuchtvorrichtung enthält zwar im obigen Beispiel separate Chip-Ansteuerungskondensatoren, doch sie kann auch auf oder in einem Substrat einen Ansteuerungskondensator enthalten, der aus der dielektrischen Schicht des Substrats und Elektroden, die einander über die dielektrische Schicht hinweg gegenüberliegen, gebildet wird.
Eine Leuchtvorrichtung enthält das einzelne Schaltelement Q1, das im obigen Beispiel auf dem Substrat angeordnet ist, kann aber auch ein Schaltelement enthalten, das in einem Teil eines Halbleitersubstrats gebildet wird.
Eine Leuchtvorrichtung enthält das Festkörper-Leuchtelement LD1, das im obigen Beispiel auf dem Substrat angeordnet ist, kann aber auch ein Festkörper-Leuchtelement enthalten, das in einem Teil eines Halbleitersubstrats gebildet wird.
BEZUGSZEICHENLISTE

C: Kondensator
C1, C2, C3 und C4: Ansteuerungskondensator
E1: Konstantspannungsversorgung
ESL: äquivalente Reiheninduktivität
ESR: äquivalenter Reihenwiderstand
L: Induktionselement
LD1: Festkörper-Leuchtelement
Q1: Schaltelement
R und R1: Widerstandselement
ZpA, ZpB und ZpC: parasitäre Impedanz
1: Substrat
2A, 2B, 2C und 2D: Leiterstruktur
3: Leiterstruktur
4A und 4B: Leuchtelement-Verbindungsleiter
5A, 5B, 5C, und 5D: Draht
6, 6A, 6B und 6C: obere Leiterstruktur
7: Zwischenschichtverbindungsleiter
8, 8A, 8B und 8C: untere Leiterstrukturen
10: Kondensator
11 und 12: äußere Elektrode
20: Festkörper-Leuchtelement
30: Halbleiterschaltelement
32: Verbindungselektrode
100, 101, 102, 103A und 103B: Leuchtvorrichtung

Claims

Leuchtvorrichtung, umfassend: ein Festkörper-Leuchtelement; einen Ansteuerungskondensator; und ein Schaltelement, die auf oder in einem Substrat gebildet oder montiert sind, wobei, wenn das Schaltelement eingeschaltet wird, das Schaltelement eine Ansteuerungsstromschleife zum Entladen einer aufgeladenen elektrischen Ladung des Ansteuerungskondensators in das Festkörper-Leuchtelement bildet, wobei der Ansteuerungskondensator mehrere Kondensatoren enthält, die so konfiguriert sind, dass sie eine elektrische Ansteuerungsladung für das Festkörper-Leuchtelement speichern, und die parallel geschaltet sind, wobei jeder der mehreren Kondensatoren, das Festkörper-Leuchtelement und das Schaltelement mehrere Ansteuerungsstromschleifen bilden, und wobei Zeitkonstanten mehrerer Entladungspfade, die durch die mehreren Kondensatoren und die mehreren Ansteuerungsstromschleifen gebildet werden, übereinstimmen.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Übereinstimmen der Zeitkonstanten der mehreren Entladungspfade eine Leuchtpulsbreite des Festkörper-Leuchtelements schmaler macht als eine Leuchtpulsbreite des Festkörper-Leuchtelements, wenn angenommen wird, dass die mehreren Kondensatoren ein einziger Kondensator sind.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zeitkonstanten der mehreren Entladungspfade in einem Bereich von ±50 % eines Durchschnitts der Zeitkonstanten übereinstimmen.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei Kapazitäten die mehreren Kondensatoren im Wesentlichen gleich sind, und wobei die mehreren Ansteuerungsstromschleifen im Wesentlichen äquivalent sind.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 4, wobei Kapazitäten der mehreren Kondensatoren innerhalb eines Bereichs von ±50 % eines Durchschnitts der Kapazitäten übereinstimmen, und wobei Distanzen von den mehreren Kondensatoren zu dem Festkörper-Leuchtelement innerhalb eines Bereichs von ±50 % eines Durchschnitts der Distanzen übereinstimmen.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mehreren Kondensatoren an jeweiligen Positionen gebildet sind, die das Festkörper-Leuchtelement und das Schaltelement nicht überlappen.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Substrat eine obere Leiterstruktur und ein unteres Leiterstrukturen enthält, und wobei ein erstes Ende des Schaltelements und ein erstes Ende des Festkörper-Leuchtelements mit der oberen Leiterstruktur verbunden sind, ein zweites Ende des Schaltelements mit der unteren Leiterstruktur verbunden ist, und die mehreren Kondensatoren zwischen der oberen Leiterstruktur und der unteren Leiterstruktur angeordnet sind.