JP2008004665A - 半導体発光装置およびそれを用いた点灯システム - Google Patents

半導体発光装置およびそれを用いた点灯システム Download PDF

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Abstract

【課題】ＬＥＤデバイス内部の温度を正確に測定することを可能にする。
【解決手段】チップ上面に２つの電極が形成されて底面が導通しない発光ダイオード素子１１の上記底面と、チップ上下面に電極が形成されて底面が導通する温度検知ダイオード素子１３の上記底面とを、同一の金属フレーム１２上に銀ペーストで接続して、温度検知ダイオード素子１３の上記底面の電極のみを電気的に接続する。また、発光ダイオード素子１１の上記上面の両電極を金線１７,１８で金属フレーム１４,１５に電気的に接続し、温度検知ダイオード素子１３の上記上面の電極を金線１９で金属フレーム１６に電気的に接続する。こうして、本ＬＥＤデバイス内部の発光ダイオード素子１１近傍の温度を直接的に測定して、動作限界となる温度をより正確に測定する。さらに、本ＬＥＤデバイスを動作させながら、容易に本ＬＥＤデバイスの内部温度を測定することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、発光ダイオード素子を搭載した半導体発光装置およびそれを用いた点灯システムに関する。
ＬＥＤ(発光ダイオード)デバイスは、従来から照明やＬＣＤ(液晶ディスプレイ)バックライト等に使われている電球や蛍光管に置き換わる発光デバイスとして注目されている。中でも、青色発光ダイオードと蛍光体との組合せによる擬似白色発光デバイスや、赤色,緑色,青色発光ダイオードの組合せによって混色光を作り出すデバイスの開発が盛んであり、このようなＬＥＤデバイスを使用した照明やＬＣＤバックライトの開発も多くなってきている。
図７は、代表的な表面実装型ＬＥＤデバイスの実装例を示す。図７に示すＬＥＤデバイスにおいて、発光ダイオード素子１は、金属フレーム３上に搭載され、銀ペースト４によって機械的および電気的に接続されている。さらに、金属フレーム２と、金線５によって電気的に接続されている。そして、発光ダイオード素子１の周囲を取り囲むようにリフレクター６が形成されており、リフレクター６の内部には発光ダイオード素子１を保護するために透明あるいは乳白色のエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂が充填されて、発光ダイオード素子１が封止されている。
このような表面実装型ＬＥＤデバイスの用途としては、インジケーター,ＬＣＤバックライトおよび照明等があり、１個あるいは複数個のＬＥＤデバイスが半田実装された回路基板が製品筐体内にセットされる。そして、各ＬＥＤデバイスを外部定電圧源に接続して点灯させる場合には、事前に発光ダイオード素子１と直列に抵抗体を接続して電流値を設定しておく。その際に、ＬＥＤデバイスの動作温度を測定しておくことが、ＬＥＤデバイスの信頼性を十分に確保し且つ性能を十分に発揮させるのに最適な電流条件を決めるのに必要となる。
上述のようなＬＥＤデバイスによく使用される窒化ガリウム系青色・緑色発光ダイオードは、従来のＡlＧaＩnＰ系発光ダイオード素子に比べると発光時の内部電圧が大きいために素子の自己発熱も大きい。そのために、窒化ガリウム系青色・緑色発光ダイオードを用いたＬＥＤデバイスを多数個並べた場合や、上記ＬＥＤデバイスを覆う外装ケースを取り付けた場合には、上記ＬＥＤデバイスの自己発熱と周囲にある発熱体の熱との影響によってＬＥＤデバイス自体の温度が上昇してしまう。
その場合、上記ＬＥＤデバイス自体の温度は許容温度範囲内であっても、高温環境下に長時間置かれると窒化ガリウム系青色・緑色発光ダイオード素子自体の劣化や樹脂の劣化が生じて、製品としての寿命は縮まってしまう。また、許容温度範囲外で使用された場合には、封止樹脂の過度の熱膨張によって上記発光ダイオード素子のダイボンド剥がれや金線切れ等が引き起こされて、不灯に至る恐れもある。
このような劣化や故障を防ぐためには、上記ＬＥＤデバイスを実用途と略同じ環境条件下で点灯させて、上記ＬＥＤデバイスや他の発熱体から発生した熱を考慮して駆動電流を決定する必要がある。ＬＥＤデバイス温度を測定する方法としては、赤外線ＣＣＤ(電荷結合素子)カメラによる熱画像温度計測や、上記ＬＥＤデバイスの端子または樹脂表面に熱電対を取り付けた温度測定がある。これらの温度測定方法は、上記ＬＥＤデバイス内部の温度を直接的に測定するのではなく、上記ＬＥＤデバイスの端子温度や樹脂表面の温度で間接的に測定するものである。
以上のごとく、上記ＬＥＤデバイスの発光時における自己発熱および周囲の発熱体の熱に依存したデバイス寿命の短縮あるいは不灯などの故障を無くすためには、上記ＬＥＤデバイスの端子や樹脂表面の温度ではなく、デバイス内部の温度を測定して電流条件を設定する必要がある。
しかしながら、上記従来のＬＥＤデバイスの温度測定方法では、ＬＥＤデバイスの端子温度や樹脂表面の温度を測定することしかできなく、デバイス内部の温度を容易に且つ正確に測定することはできないという問題がある。
また、実際にＬＥＤデバイスを筺体内にセットして点灯させて使用している間の温度をモニターする場合には、赤外線ＣＣＤカメラによる熱画像温度測定やＬＥＤデバイスの端子あるいは樹脂表面に熱電対を取り付けた温度測定による方法では難しいという問題がある。
また、特開平８‐３３５７４７号公報(特許文献１)に開示されているように、ＬＤ(レーザダイオード)の近傍に小型温度センサー(サーミスタ薄膜)を取り付けた「発光素子モジュール及びその製造方法」がある。しかしながら、上記特許文献１においては回路基板の部品数や部品実装面積が増えてしまい、発光素子モジュールの高密度実装の際に制限があるという問題がある。
特開平８‐３３５７４７号公報
そこで、この発明の課題は、ＬＥＤデバイス内部の温度を正確に測定することが可能な半導体発光装置およびそれを用いた点灯システムを提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の半導体発光装置は、
１個以上の発光ダイオード素子と、
１個以上の温度検知用の温度検知半導体素子と
を備え、
上記発光ダイオード素子および上記温度検知半導体素子は、互いに独立して動作可能になっている
ことを特徴としている。
上記構成によれば、発光ダイオード素子と温度検知半導体素子とを互いに独立して動作させることにより、赤外線ＣＣＤカメラや熱電対を用いることなく、上記温度検知半導体素子によって、当該半導体発光装置の内部温度を容易に且つより正確に測定することができる。さらに、当該半導体発光装置を動作させながら、容易に当該半導体発光装置の内部温度を測定することができる。したがって、当該半導体発光装置の信頼性を十分確保しつつ、性能を最大限に発揮させることが可能になる。
また、１実施の形態の半導体発光装置では、
上記各温度検知半導体素子は、トランジスタあるいはダイオードで構成されている。
この実施の形態によれば、上記各温度検知半導体素子はトランジスタあるいはダイオードで構成されているので、ダイオード構造が有する温度特性を利用して容易に温度測定を行うことができる。
また、１実施の形態の半導体発光装置では、
上記発光ダイオード素子と上記温度検知半導体素子とは、電気的に絶縁されていない同一の基板あるいは金属フレーム上に搭載されている。
この実施の形態によれば、上記発光ダイオード素子と上記温度検知半導体素子とを、同一の基板あるいは金属フレームに搭載している。したがって、上記両素子の実装面積を小さくすることができる。
また、１実施の形態の半導体発光装置では、
上記発光ダイオード素子と上記温度検知半導体素子とは、電気的に絶縁された基板あるいは金属フレーム上に搭載されている。
この実施の形態によれば、上記発光ダイオード素子と上記温度検知半導体素子とを、電気的に絶縁された互いに異なる基板あるいは金属フレームに搭載している。そのために、上記温度検知半導体素子は上記発光ダイオード素子から離れた位置に配置することができる。したがって、上記温度検知半導体素子を、熱ストレスによる樹脂劣化や樹脂クラック等が発生し易い位置に搭載することが可能になる。
また、１実施の形態の半導体発光装置では、
上記発光ダイオード素子は、上記温度検知半導体素子上に搭載されている。
この実施の形態によれば、上記発光ダイオード素子の実装面積をより小さくすることができる。そのために、上記発光ダイオード素子が複数在る場合であって、ダイボンド部の面積に対する上記発光ダイオード素子の実装面積の比率が大きく、且つ、上記ダイボンド部の面積に制限があるような半導体発光装置の場合に有利である。
また、１実施の形態の半導体発光装置では、
上記温度検知半導体素子は、光の透過率が１％以下である着色されたエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂で封止されている。
この実施の形態によれば、上記温度検知半導体素子が、光の透過率が１％以下のエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂で封止されているので、上記温度検知半導体素子は、上記発光ダイオード素子からの光の影響を受けることが無く安定して動作することができる。
また、１実施の形態の半導体発光装置では、
上記発光ダイオード素子と上記温度検知半導体素子とは、同一のリフレクターによって取り囲まれている。
この実施の形態によれば、上記発光ダイオード素子と上記温度検知半導体素子とを同一のリフレクターで取り囲むことによって、当該半導体発光装置を小型に構成することが可能になる。
また、１実施の形態の半導体発光装置では、
上記発光ダイオード素子と上記温度検知半導体素子とは、互いに異なるリフレクターによって取り囲まれている。
この実施の形態によれば、上記発光ダイオード素子と上記温度検知半導体素子とは夫々独立してリフレクターによって取り囲まれているので、上記温度検知半導体素子は、上記発光ダイオード素子からの光の影響を受けることが無く安定して動作することができる。
また、この発明の点灯システムは、
１個以上の上記半導体発光装置と、
上記半導体発光装置における上記発光ダイオード素子の電流を制御する発光素子電流制御回路と、
上記半導体発光装置における上記温度検知半導体素子の動作を制御して温度測定を行う温度測定回路と
を備えたことを特徴としている。
上記構成によれば、発光素子電流制御回路および温度測定回路によって、発光ダイオード素子および温度検知半導体素子を互いに独立して動作させることによって、赤外線ＣＣＤカメラや熱電対を用いることなく、上記温度検知半導体素子によって、半導体発光装置の内部温度を容易に且つより正確に測定して、上記発光ダイオード素子の最適電流値を設定することができる。さらに、上記半導体発光装置を動作させながら、容易に上記半導体発光装置の内部温度を測定して、上記発光ダイオード素子の最適電流値を設定することができる。したがって、当該点灯システムの寿命の短縮を最小限に抑えつつ、動作性能を最大限に発揮させることが可能になる。
以上より明らかなように、この発明の半導体発光装置は、発光ダイオード素子と温度検知半導体素子とを互いに独立して動作させることができるので、赤外線ＣＣＤカメラによる熱画像温度測定や当該半導体発光装置の端子または樹脂表面に接触させて取り付けた熱電対による温度測定を行うことなく、上記温度検知半導体素子によって、当該半導体発光装置の内部温度を容易に且つより正確に測定することができる。さらに、当該半導体発光装置を動作させながら、容易に当該半導体発光装置の内部温度を測定することができる。したがって、当該半導体発光装置の信頼性を十分確保しつつ、性能を最大限に発揮させることが可能になる。
また、この発明の点灯システムは、発光素子電流制御回路と温度測定回路とによって、１個以上の半導体発光装置における発光ダイオード素子と温度検知半導体素子とを互いに独立して動作させることができるので、赤外線ＣＣＤカメラや熱電対を用いることなく、上記温度検知半導体素子によって、半導体発光装置の内部温度を容易に且つより正確に測定して、上記発光ダイオード素子の最適電流値を設定することができる。さらに、上記半導体発光装置を動作させながら、容易に上記半導体発光装置の内部温度を測定して、上記発光ダイオード素子の最適電流値を設定することができる。したがって、当該点灯システムの信頼性を十分確保しつつ、動作性能を最大限に発揮させることが可能になる。
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の半導体発光装置における平面図である。本半導体発光装置は、面実装型ＬＥＤデバイスである。
本ＬＥＤデバイスは、図７に示す従来のＬＥＤデバイスの場合と基本的には同じ構成を有している。但し、発光ダイオード素子１１が搭載されている基板または金属フレーム１２(以下、金属フレーム１２で代表する)上における発光ダイオード素子１１の近傍には、温度検知用の温度検知ダイオード素子１３が搭載されている。そして、温度検知ダイオード素子１３は、発光ダイオード素子１１とは電気的に独立して駆動することができるように、発光ダイオード素子１１が金線１７,１８によって電気的に接続されている金属フレーム１４,１５とは異なる金属フレーム１６に、金線１９によって電気的に接続されている。
上記温度検知ダイオード素子１３は、本ＬＥＤデバイスの内部における発熱源としての発光ダイオード素子１１が搭載されている金属フレーム１２と同一の金属フレーム１２上であって、且つ、発光ダイオード素子１１からの出射光が本ＬＥＤデバイスの外部に出る際に出射光の性能に影響を与えない位置に、搭載されている。また、本ＬＥＤデバイスにおける樹脂の熱ストレスによる不具合発生を抑制する必要がある場合には、熱ストレスによって樹脂劣化や樹脂クラック等が発生し易い位置に搭載される。
上記温度検知ダイオード素子１３は、ダイオード構造が有する温度特性を利用して温度測定を行うことが可能になっている。そして、上述したように、本ＬＥＤデバイス内部に搭載することによって、本ＬＥＤデバイス内部の温度を正確に測定することができる。
したがって、赤外線ＣＣＤカメラによる熱画像温度測定や本ＬＥＤデバイスの端子または樹脂表面に接触させて取り付けた熱電対による温度測定を行う必要がなく、然も本ＬＥＤデバイスの端子や樹脂表面ではなく、本ＬＥＤデバイス内部の発光ダイオード素子１１近傍の温度を直接的に測定することができる。すなわち、動作限界となる温度を、より正確に測定することができるのである。
また、実用途に合わせて本ＬＥＤデバイスを筺体内にセットした状態で本ＬＥＤデバイスの温度測定を行う場合にも、外部から熱電対等を取り付ける煩わしさがなく、容易に本ＬＥＤデバイスの温度を測定することができるのである。
以下、本ＬＥＤデバイスの構成について、さらに具体的に説明する。
本ＬＥＤデバイスにおける発光ダイオード素子１１は、チップ上面に電極が２つ形成されて、底面側が導通しない構造を有している。そして、金属フレーム１２上に銀ペーストあるいは接着剤で機械的に接着・固定されており、上記上面の２つの電極が金線１７,１８によって金属フレーム１４,１５に電気的に接続されている。これに対して、温度検知ダイオード素子１３は、チップの上下両面に電極が形成されて、底面側が導通する構造を有している。そして、温度検知ダイオード素子１３は、発光ダイオード素子１１が搭載されている金属フレーム１２に、上記底面の電極が銀ペースト(図示せず)によって機械的および電気的に接続されており、上記上面の電極が金線１９によって金属フレーム１６に電気的に接続されている。
そして、上記発光ダイオード素子１１および温度検知ダイオード素子１３の周囲を囲むようにリフレクター２０が形成されており、その内部は発光ダイオード素子１１を保護するために、透明あるいは乳白のエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂で封止されている。
上述のように、上記発光ダイオード素子１１と温度検知ダイオード素子１３とは、電気的に独立して動作可能なように接続されている。そのために、本ＬＥＤデバイスを動作させながら温度検知ダイオード素子１３によって発光ダイオード素子１１近傍の温度を測定することが可能なのである。
以上のごとく、本実施の形態においては、チップ上面に電極が２つ形成されて底面が導通しない構造を有する発光ダイオード素子１１の上記底面と、チップ上下面に電極が形成されて底面が導通する構造を有する温度検知ダイオード素子１３の上記底面とを、同一の金属フレーム１２上に銀ペーストによって搭載して、温度検知ダイオード素子１３の上記底面の電極のみを金属フレーム１２に電気的に接続している。そして、発光ダイオード素子１１における上記上面の両電極を、金線１７,１８によって金属フレーム１４,１５に電気的に接続し、温度検知ダイオード素子１３における上記上面の電極を、金線１９によって金属フレーム１６に電気的に接続している。
したがって、赤外線ＣＣＤカメラによる熱画像温度測定や本ＬＥＤデバイスの端子または樹脂表面に接触させて取り付けた熱電対による温度測定を行う必要がなく、本ＬＥＤデバイス内部の発光ダイオード素子１１近傍の温度を直接的に測定することができ、動作限界となる温度をより正確に測定することができる。さらに、外部から熱電対等を取り付けることなく、本ＬＥＤデバイスを筺体内にセットした状態で、且つ、本ＬＥＤデバイスを動作させながら、容易に本ＬＥＤデバイスの内部温度を測定することができるのである。
また、上記発光ダイオード素子１１と温度検知ダイオード素子１３とは、電気的に絶縁されていない同一の金属フレーム１２に搭載されている。したがって、発光ダイオード素子１１と温度検知ダイオード素子１３との実装面積を小さくして、本ＬＥＤデバイスの小型化を図ることができる。
尚、上記実施の形態においては、上記温度検知ダイオード素子１３の如く、温度検知半導体素子としてダイオードを用いているが、トランジスタを用いることも可能である。このことは、以下の各実施の形態においても同様である。
・第２実施の形態
図２は、本実施の形態の半導体発光装置における平面図である。本半導体発光装置は、面実装型ＬＥＤデバイスである。
本ＬＥＤデバイスは、図７に示す従来のＬＥＤデバイスの場合と基本的には同じ構成を有している。但し、発光ダイオード素子２１が搭載されている金属フレーム２２上における発光ダイオード素子２１の近傍には、温度検知用の温度検知ダイオード素子２３が搭載されている。そして、温度検知ダイオード素子２３は、発光ダイオード素子２１とは電気的に独立して駆動することができるように、発光ダイオード素子２１が金線２７によって電気的に接続されている金属フレーム２４とは異なる金属フレーム２５,２６に金線２８,２９によって電気的に接続されている。
本ＬＥＤデバイスにおける発光ダイオード素子２１は、チップの上下両面に電極が形成されて、底面側が導通する構造を有している。そして、発光ダイオード素子２１は、金属フレーム２２上に、上記底面の電極が銀ペースト(図示せず)によって機械的および電気的に接続されており、上記上面の電極が金線２７によって金属フレーム２４に電気的に接続されている。これに対して、温度検知ダイオード素子２３は、チップ上面に電極が２つ形成されて、底面側が導通しない構造を有している。そして、温度検知ダイオード素子２３は、発光ダイオード素子２１が搭載されている金属フレーム２２上に銀ペーストあるいは接着剤で機械的に接着・固定されており、上記上面の２つの電極が金線２８,２９によって金属フレーム２５,２６に電気的に接続されている。
そして、上記発光ダイオード素子２１および温度検知ダイオード素子２３の周囲を囲むようにリフレクター３０が形成されており、その内部は発光ダイオード素子２１を保護するために、透明あるいは乳白のエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂で封止されている。
したがって、赤外線ＣＣＤカメラによる熱画像温度測定や本ＬＥＤデバイスの端子または樹脂表面に接触させて取り付けた熱電対による温度測定を行う必要がなく、本ＬＥＤデバイス内部の発光ダイオード素子２１近傍の温度を直接的に測定することができ、動作限界となる温度をより正確に測定することができる。
さらに、上記発光ダイオード素子２１と温度検知ダイオード素子２３とは、電気的に互いに独立して動作可能なように接続されている。したがって、外部から熱電対等を取り付けることなく、本ＬＥＤデバイスを筺体内にセットした状態で、且つ、本ＬＥＤデバイスを動作させながら、温度検知ダイオード素子２３によって発光ダイオード素子２１の近傍温度を測定することができるのである。
また、上記発光ダイオード素子２１と温度検知ダイオード素子２３とは、電気的に絶縁されていない同一の金属フレーム２２に搭載されている。したがって、発光ダイオード素子２１と温度検知ダイオード素子２３との実装面積を小さくして、本ＬＥＤデバイスの小型化を図ることができる。
・第３実施の形態
図３は、本実施の形態の半導体発光装置における平面図である。本半導体発光装置は、面実装型ＬＥＤデバイスである。
本ＬＥＤデバイスにおける発光ダイオード素子３１は、チップの上下両面に電極が形成されて、底面側が導通する構造を有している。そして、発光ダイオード素子３１は、金属フレーム３２上に、上記底面の電極が銀ペースト(図示せず)によって機械的および電気的に接続されており、上記上面の電極が金線３７によって金属フレーム３５に電気的に接続されている。同様に、温度検知ダイオード素子３３は、チップの上下両面に電極が形成されて、底面側が導通する構造を有している。そして、温度検知ダイオード素子３３は、発光ダイオード素子３１が搭載されている金属フレーム３２とは異なる金属フレーム３４上に、上記底面の電極が銀ペースト(図示せず)によって機械的および電気的に接続されており、上記上面の電極が金線３８によって金属フレーム３６に電気的に接続されている。
そして、上記発光ダイオード素子３１および温度検知ダイオード素子３３の周囲を囲むようにリフレクター３９が形成されており、その内部は発光ダイオード素子３１を保護するために、透明あるいは乳白のエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂で封止されている。
本実施の形態の場合には、上記温度検知ダイオード素子３３は、発熱源となる発光ダイオード素子３１が搭載されている金属フレーム３２とは異なる金属フレーム３４に搭載されている。そのために、発光ダイオード素子３１近傍の温度を測定するというよりも、寧ろ発光ダイオード素子３１の位置とは関係なく熱ストレスによる樹脂劣化や樹脂クラック等が発生し易い箇所に搭載することができ、樹脂の熱ストレスを抑制するために本ＬＥＤデバイス内部の温度測定を行う場合に適している。
以上のごとく、本実施の形態によれば、赤外線ＣＣＤカメラによる熱画像温度測定や本ＬＥＤデバイスの端子または樹脂表面に接触させて取り付けた熱電対による温度測定を行う必要がなく、本ＬＥＤデバイス内部の温度を直接的に測定することができ、動作限界となる温度をより正確に測定することができる。
さらに、上記発光ダイオード素子３１と温度検知ダイオード素子３３とは、電気的に互いに独立して動作可能なように接続されている。したがって、外部から熱電対等を取り付けることなく、本ＬＥＤデバイスを筺体内にセットした状態で、且つ、本ＬＥＤデバイスを動作させながら、温度検知ダイオード素子２３によって本ＬＥＤデバイス内部の温度を測定することができるのである。
・第４実施の形態
図４は、本実施の形態の半導体発光装置における平面図である。本半導体発光装置は、面実装型ＬＥＤデバイスである。
本ＬＥＤデバイスにおける発光ダイオード素子４１は、チップの上下両面に電極が形成されて、底面側が導通する構造を有している。これに対して、温度検知ダイオード素子４２は、チップ上面に電極が２つ形成されて、底面側が導通しない構造を有している。そして、温度検知ダイオード素子４２は、金属フレーム４３上に銀ペーストあるいは接着剤で機械的に接着・固定されており、上記上面の２つの電極が金線４７,４８によって金属フレーム４４,４５に電気的に接続されている。さらに、温度検知ダイオード素子４２は、チップ上面に第３の電極４９が形成されており、この電極４９は金線５０によって金属フレーム４３に電気的に接続されている。
一方、上記発光ダイオード素子４１は、温度検知ダイオード素子４２の電極４９上に載置されている。そして、発光ダイオード素子４１は、上記底面の電極が銀ペーストまたはＡuＳn共晶材(図示せず)によって電極４９に機械的および電気的に接続されており、上記上面の電極が金線５１によって金属フレーム４６に電気的に接続されている。
そして、上記発光ダイオード素子４１および温度検知ダイオード素子４２の周囲を囲むようにリフレクター５２が形成されており、その内部は発光ダイオード素子４１を保護するために、透明あるいは乳白のエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂で封止されている。
本実施の形態の場合には、上記発光ダイオード素子４１と温度検知ダイオード素子４２とは積層構造を有している。したがって、発光ダイオード素子４１が、例えばＲＧＢ３色の発光ダイオード素子のごとく複数の発光ダイオード素子で成る場合であって、ダイボンド部の面積に対する発光ダイオード素子４１の実装面積の比率が大きく、ダイボンド部の面積に制限があるＬＥＤデバイスの場合に有利である。
さらに、上記発光ダイオード素子４１と温度検知ダイオード素子４２とは、電気的に互いに独立して動作可能なように接続されている。したがって、外部から熱電対等を取り付けることなく、本ＬＥＤデバイスを筺体内にセットした状態で、且つ、本ＬＥＤデバイスを動作させながら、温度検知ダイオード素子４２によって本ＬＥＤデバイス内部の温度を測定することができるのである。
また、上記温度検知ダイオード素子４２の材料としてシリコンを用いれば、温度検知ダイオード素子４２自身がヒートシンクの役割を兼ねるため放熱効果が上がり、本ＬＥＤデバイスの動作温度を下げることができる。
・第５実施の形態
図５は、本実施の形態の半導体発光装置における平面図である。本半導体発光装置は、面実装型ＬＥＤデバイスである。
本ＬＥＤデバイスにおける発光ダイオード素子６１は、チップ上面に電極が２つ形成されて、底面側が導通しない構造を有している。そして、発光ダイオード素子６１は、金属フレーム６２上に、銀ペーストあるいは接着剤で機械的に接着・固定されており、金線６７,６８によって上記上面の２つの電極と金属フレーム６４,６５とが電気的に接続されている。これに対して、温度検知ダイオード素子６３は、チップの上下両面に電極が形成されて、底面側が導通する構造を有している。そして、温度検知ダイオード素子６３は、発光ダイオード素子６１が搭載されている金属フレーム６２上に、上記底面の電極が銀ペースト(図示せず)によって機械的および電気的に接続されており、上記上面の電極が金線６９によって金属フレーム６６に電気的に接続されている。
さらに、上記温度検知ダイオード素子６３のみが、光の透過率が１％以下になるように着色されたエポキシ樹脂またはシリコン樹脂等の封止樹脂７０によって封止されている。こうすることによって、温度検知ダイオード素子６３は発光ダイオード素子６１からの光の影響を受けることが無く、安定に動作することが可能になる。
そして、上記発光ダイオード素子６１および温度検知ダイオード素子６３の周囲を囲むようにリフレクター７１が形成されており、その内部は発光ダイオード素子６１を保護するために、透明あるいは乳白のエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂で封止されている。
したがって、赤外線ＣＣＤカメラによる熱画像温度測定や本ＬＥＤデバイスの端子または樹脂表面に接触させて取り付けた熱電対による温度測定を行う必要がなく、本ＬＥＤデバイス内部の温度を直接的に測定することができ、動作限界となる温度をより正確に測定することができる。
さらに、上記発光ダイオード素子６１と温度検知ダイオード素子６３とは、電気的に互いに独立して動作可能なように接続されている。したがって、外部から熱電対等を取り付けることなく、本ＬＥＤデバイスを筺体内にセットした状態で、且つ、本ＬＥＤデバイスを動作させながら、温度検知ダイオード素子６３によって本ＬＥＤデバイス内部の温度を測定することができるのである。
・第６実施の形態
図６は、本実施の形態の半導体発光装置における平面図である。本半導体発光装置は、面実装型ＬＥＤデバイスである。
本ＬＥＤデバイスにおける発光ダイオード素子８１は、チップの上下両面に電極が形成されて、底面側が導通する構造を有している。そして、発光ダイオード素子８１は、金属フレーム８２上に、上記底面の電極が銀ペースト(図示せず)によって機械的および電気的に接続されており、上記上面の電極が金線８８によって金属フレーム８４に電気的に接続されている。これに対して、温度検知ダイオード素子８３は、チップ上面に電極が２つ形成されて、底面側が導通しない構造を有している。そして、温度検知ダイオード素子８３は、発光ダイオード素子８１が搭載されている金属フレーム８２とは異なる金属フレーム８７上に銀ペーストあるいは接着剤で機械的に接着・固定されており、上記上面の２つの電極が金線８９,９０によって金属フレーム８５,８６に電気的に接続されている。
そして、上記発光ダイオード素子８１と温度検知ダイオード素子８３との周囲を夫々独立して囲むようにリフレクター９１が形成されており、その内部は発光ダイオード素子８１および温度検知ダイオード素子８３を保護するために、透明あるいは乳白のエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂で封止されている。その結果、温度検知ダイオード素子８３は発光ダイオード素子８１からの光の影響を受けることなく、安定して動作することができるのである。
・第７実施の形態
図７に示すような従来の表面実装型ＬＥＤデバイスを複数個並べてＬＥＤバックライトや照明等に用いた場合には、発熱の影響によるＬＥＤデバイスの寿命短縮が問題となる。
本実施の形態においては、上記第１実施の形態〜上記第６実施の形態の何れか一つに開示された半導体発光装置に、当該半導体発光装置における発光ダイオード素子の電流を制御する発光素子電流制御回路と、当該半導体発光装置における温度検知ダイオード素子の動作を制御して温度測定を行う温度測定回路とを外部接続して、点灯システムを構成している。したがって、常時上記ＬＥＤデバイスの温度をモニターしながら、動作温度限界を超えないようにＤＣ駆動時の電流の大きさやパルス駆動時におけるデューティー比等を制御することができる。したがって、寿命の短縮を最小限に抑えて動作性能を最大限に発揮させることができるのである。
この発明の半導体発光装置における平面図である。 図１とは異なる半導体発光装置の平面図である。 図１および図２とは異なる半導体発光装置の平面図である。 図１〜図３とは異なる半導体発光装置の平面図である。 図１〜図４とは異なる半導体発光装置の平面図である。 図１〜図５とは異なる半導体発光装置の平面図である。 従来の表面実装型ＬＥＤデバイスの実装例を示す平面図である。
符号の説明
１１,２１,３１,４１,６１,８１…発光ダイオード素子、
１２,１４〜１６,２２,２４〜２６,３２,３４〜３６,４３〜４６,６２,６４〜６６,８２,８４〜８７…金属フレーム、
１３,２３,３３,４２,６３,８３…温度検知ダイオード素子、
１７〜１９,２７〜２９,３７,３８,４７,４８,５０,５１,６７〜６９,８８〜９０
…金線、
２０,３０,３９,５２,７１,９１…リフレクター、
４９…電極、
７０…封止樹脂。

Claims (9)

  1. １個以上の発光ダイオード素子と、
    １個以上の温度検知用の温度検知半導体素子と
    を備え、
    上記発光ダイオード素子および上記温度検知半導体素子は、互いに独立して動作可能になっている
    ことを特徴とする半導体発光装置。
  2. 請求項１に記載の半導体発光装置において、
    上記各温度検知半導体素子は、トランジスタあるいはダイオードで構成されている
    ことを特徴とする半導体発光装置。
  3. 請求項１に記載の半導体発光装置において、
    上記発光ダイオード素子と上記温度検知半導体素子とは、電気的に絶縁されていない同一の基板あるいは金属フレーム上に搭載されている
    ことを特徴とする半導体発光装置。
  4. 請求項１に記載の半導体発光装置において、
    上記発光ダイオード素子と上記温度検知半導体素子とは、電気的に絶縁された基板あるいは金属フレーム上に搭載されている
    ことを特徴とする半導体発光装置。
  5. 請求項１に記載の半導体発光装置において、
    上記発光ダイオード素子は、上記温度検知半導体素子上に搭載されている
    ことを特徴とする半導体発光装置。
  6. 請求項１に記載の半導体発光装置において、
    上記温度検知半導体素子は、光の透過率が１％以下である着色されたエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂で封止されている
    ことを特徴とする半導体発光装置。
  7. 請求項１に記載の半導体発光装置において、
    上記発光ダイオード素子と上記温度検知半導体素子とは、同一のリフレクターによって取り囲まれている
    ことを特徴とする半導体発光装置。
  8. 請求項１に記載の半導体発光装置において、
    上記発光ダイオード素子と上記温度検知半導体素子とは、互いに異なるリフレクターによって取り囲まれている
    ことを特徴とする半導体発光装置。
  9. １個以上の請求項１乃至請求項８の何れか一つに記載の半導体発光装置と、
    上記半導体発光装置における上記発光ダイオード素子の電流を制御する発光素子電流制御回路と、
    上記半導体発光装置における上記温度検知半導体素子の動作を制御して温度測定を行う温度測定回路と
    を備えたことを特徴とする点灯システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012503332A (ja) * 2008-09-16 2012-02-02 オスラム・シルバニア・インコーポレイテッド 照明モジュール
KR101483485B1 (ko) 2012-12-21 2015-01-19 주식회사 포스코 Cob 용 인쇄 회로 기판 및 cob 형태의 led 모듈
JP2018060806A (ja) * 2016-09-29 2018-04-12 旭化成エレクトロニクス株式会社 発光装置及び受発光装置

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