JP2011523210A - ソリッドステート発光部品 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】 本発明に係るＬＥＤ部品は、複数のＬＥＤチップを有するＬＥＤチップアレイがサブマウントに実装されており、ＬＥＤチップは電気信号に応じて光を発光することが可能である。ＬＥＤチップアレイは、２色の光を発光するＬＥＤチップを有しているとしてよく、ＬＥＤ部品が発光する光はこれら２色の光の混合光である。ＬＥＤチップアレイの上方には、１つのレンズが設けられている。ＬＥＤチップアレイは、駆動電流が１５０ミリアンペア未満でも８００ルーメンを超える光を発光することができる。ＬＥＤチップ部品は、動作温度が３０００Ｋ未満であるとしてよい。一実施形態によると、ＬＥＤアレイは、サブマウント上において略円形のパターンを形成している。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ソリッドステート発光方法に関し、具体的には複数の発光素子を備える小型モノリシックソリッドステートランプに関する。
本発明は、米国国立エネルギー技術研究所から契約番号ＤＥ−ＤＥ―ＦＣ２６−０６ＮＴ４２９３２で請け負って政府支援を受けて成された発明である。米国政府は、本発明に所与の権利を有する。
本願は、米国特許出願第１１／９８２，２７５号（ケラー（Ｋｅｌｌｅｒ）他、出願日：２００７年１０月３１日）の一部継続出願であり当該出願の恩恵を主張する。本願はまた、米国特許出願第１１／７４３，３２４号（メデンドープ（Ｍｅｄｅｎｄｏｒｐ）他、出願日：２００７年９月２７日）の一部継続出願であり当該出願の恩恵を主張する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電気エネルギーを光に変換するソリッドステートデバイスであり、逆の極性を持つようにドーピングされた層の間に半導体材料から形成される活性層を１以上含むことが普通である。ドーピング層にバイアスを印加すると、活性層に正孔および電子が注入されて、再結合して、発光する。活性層から発光し、ＬＥＤの全面から放出される。
ＬＥＤチップを回路等の装置で利用する場合、外囲環境からの保護および／または機械的強度の改善、色の選択、光の集束等を目的として、ＬＥＤチップをパッケージ内に封止することが知られている。ＬＥＤパッケージはまた、当該ＬＥＤパッケージを外部の回路に電気接続するための導線、導電コンタクト、または、配線を有する。図１Ａに示す通常のＬＥＤパッケージ１０では、１つのＬＥＤチップ１２がハンダ結合部または導電エポキシによって、反射性カップ１３に配設されている。１以上のワイヤボンディング部１１によって、ＬＥＤチップ１２のオーミックコンタクトがリード線１５Ａおよび／または１５Ｂに接続されている。リード線１５Ａおよび／または１５Ｂは、反射性カップ１３に取り付けられているとしてもよいし、反射性カップ１３に一体的に形成されているとしてもよい。反射性カップは、リン等の波長変換材料を含む封止材料１６が充填されているとしてよい。ＬＥＤが発光した第１の波長の光はリンによって吸収されると、リンはこれに応じて第２の波長の光を発光するとしてよい。全体は、透明な保護樹脂１４内に封止される。保護樹脂１４は、ＬＥＤチップ１２が発光する光をコリメートするべくレンズの形状に成形されるとしてよい。反射性カップ１３によって光は上向きに方向付けられるが、光が反射される際に光損失が発生する可能性がある（つまり、実際の反射体表面の反射率は１００％未満であるので、反射性カップによって光の一部が吸収されるとしてよい）。また、図１Ａに示すＬＥＤパッケージ１０のようなパッケージでは、リード線１５Ａ、１５Ｂを介して放熱させるのが困難である可能性があるので、熱の滞留も問題となり得る。
図１Ｂに示す従来のＬＥＤパッケージ２０は、発熱量がより多い高電力動作により適した構成となっているとしてよい。ＬＥＤパッケージ２０では、１以上のＬＥＤチップ２２が、プリント配線基板（ＰＣＢ）、基板、または、サブマウント２３等の担体に配設されている。サブマウント２３に配設されている金属製の反射体２４は、ＬＥＤチップ２２の外側を囲うように形成されており、ＬＥＤチップ２２が発光する光を反射してパッケージ２０から出射させる。反射体２４はさらに、ＬＥＤチップ２２の機械的強度を改善する機能を持つ。ＬＥＤチップ２２のオーミックコンタクトと、サブマウント２３上に形成されている電気配線２５Ａ、２５Ｂとの間には、１以上のワイヤボンディング部１１が設けられている。配設されているＬＥＤチップ２２はそして、筐体２６によって被覆されている。筐体２６は、レンズとして機能すると共に、ＬＥＤチップを外囲環境から保護して、機械的強度を改善するとしてよい。金属製の反射体２４は通常、ハンダまたはエポキシの結合部によって担体に取り付けられている。
ソリッドステート発光素子であるＬＥＤ部品は通常、光出力を高める試みとして、各ＬＥＤについて典型的な低電圧且つ可能な限りの高電流で１つのＬＥＤチップを動作させる。動作電力を高くすると、ＬＥＤチップ２２で発生する熱を移動および放散させることが困難になる場合がある。サブマウント２３は、セラミック等の材料から形成することができるが、このような材料は熱伝導効率が低い。ＬＥＤチップで発生した熱はＬＥＤチップの下方に位置するサブマウントに伝わるが、ＬＥＤの下方から水平方向への熱の拡散は効率的に行われない。このように熱が滞留していくと、パッケージの短寿命化または故障の原因となり得る。
システムレベルで考えると、高電流で動作させるためには、高電力動作部品のＤＣ定電流源として機能する比較的高コストのドライバが必要となる。逆に、低電流且つ高電圧でＳＳＬ部品を動作させる場合、ドライバのコストを削減することができ、結果としてシステムコストを削減することができる。この構成は現時点において、回路基板レベルにおいて、適切な定格電流のＬＥＤ部品を複数直列に組み合わせることによって実現されている。このような構成によってドライバコストが縮小されるが、各部品のコストが高く、ドライバコスト削減効果を帳消しにしてしまう。
現在利用されているＬＥＤパッケージ（例えば、Ｃｒｅｅ，Ｉｎｃ．社製のＸＬａｍｐ（登録商標）のＬＥＤ）は、入力電力レベルに限界が設けられており、一部については、０．５−４ワットとなっている。このような従来のＬＥＤパッケージの多くでは、封止するＬＥＤチップの数が１つで、光出力を大きくするには、１枚の回路基板に複数のＬＥＤパッケージを搭載して集合体とする。図２は、このように構成されている分散集積型のＬＥＤアレイ３０を示す断面図であり、ＬＥＤアレイ３０は、光束を増やすことを目的として、基板またはサブマウント３４に複数のＬＥＤパッケージ３２が搭載されている。通常のアレイはＬＥＤパッケージを多数備えるが、図２では分かりやすいように２つのみを示す。これに代えて、各キャビティに１つのＬＥＤチップを搭載しているキャビティアレイを用いて、光束を大きくする方法も考案されている（例えば、Ｌａｍｉｎａ，Ｉｎｃ．社製のＴｉｔａｎＴｕｒｂｏ（登録商標）ＬＥＤライトエンジン）。
このような構造のＬＥＤアレイは、隣接するＬＥＤパッケージおよびキャビティ同士の間の発光しない「デッドスペース」が増加するので、所望のサイズよりも大きくなってしまう。このデッドスペースによってデバイスが大型化してしまい、コリメートレンズまたは反射体等の１つの小型光学素子によって出力ビームを特定の角度分布を成形する機能が制限される。このため、従来のランプのフォームファクタ以下で指向性またはコリメート状態の光出力を実現するソリッドステート照明装置を提供するのが困難となっている。ＬＥＤ部品が封入されている小型ＬＥＤランプ構造において小さい光源から１０００ルーメンレベル以上の光束を実現するためには、現時点でこのような課題が存在する。
現在では、動作電圧が高い照明装置は、回路基板において集合体として複数の別個のＬＥＤ部品を組み合わせている。所望のビーム形状を実現するためには、対応する光学レンズを各ＬＥＤ部品に実装するか、または、非常に大型の反射体（既存且つ従来の光源の形状よりも大型）を利用しなければならない。このように副次的に設けられる光学素子（レンズまたは反射体）は、大きく且つ高価なため、このように各チップアレイの占有面積が大きくなることによってＬＥＤ照明装置のコストがさらに上昇してしまう。また、パッケージおよびキャビティの内部で側壁で反射される光によって、光損失が大きくなる可能性が有り、ＬＥＤ部品全体の効率が低下してしまう。
本発明の一実施形態に係るモノリシック発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージは、色温度が３０００Ｋ未満で８００ルーメンを超える光束の光を生成するＬＥＤアレイを備える。
本発明の別の実施形態に係るパッケージは、単一のレンズが形成された下方に、略非矩形のレイアウトで配置されている複数のＬＥＤチップを有するＬＥＤチップアレイを備える。
本発明の別の実施形態に係るモノリシックＬＥＤパッケージは、単一のレンズが形成されている下方に、非対称なレイアウトで配置されている複数のＬＥＤチップを有するＬＥＤチップアレイを備える。
本発明のさらに別の実施形態に係るモノリシックＬＥＤパッケージは、複数のＬＥＤチップを有するＬＥＤチップアレイを備える。複数のＬＥＤチップはそれぞれ、第１の色または第２の色の光を発光し、第１の色の光を発光するＬＥＤチップと、第２の色の光を発光するＬＥＤチップとは、互いに相対的に不規則に配置されている。
本発明の上記およびその他の側面および利点は、以下に記載する詳細な説明および添付図面を参照することにより明らかとなる。添付図面では、本発明の特徴の例を図示する。
先行技術の一実施形態に係るＬＥＤランプを示す断面図である。
先行技術の別の一実施形態に係るＬＥＤランプを示す断面図である。
先行技術の一実施形態に係るＬＥＤ部品を示す断面図である。
本発明の一実施形態に係るＬＥＤ部品を示す断面図である。
本発明の別の実施形態に係るＬＥＤ部品を示す断面図である。
図４ＡのＬＥＤ部品を示す斜視図である。
図４ＡのＬＥＤ部品を示す上面図である。
図４ＡのＬＥＤ部品を示す底面図である。
本発明の一実施形態に係るＬＥＤ部品用のダイ取り付け用パッドおよび導電配線を示す上面図である。
本発明のさらに別の実施形態に係るＬＥＤ部品を示す断面図である。
図６Ａに示したＬＥＤ部品のサブマウントの一部分を示す詳細断面図である。
図６ＡのＬＥＤ部品を示す底面図である。
本発明の別の実施形態に係る、平坦レンズを備えるＬＥＤ部品を示す断面図である。
本発明の別の実施形態に係る、集合光学レンズを備えるＬＥＤ部品を示す断面図である。
本発明の一実施形態に係るＬＥＤ部品においてどのようにＬＥＤチップを相互接続するかを示す概略図である。
本発明のさまざまな実施形態でのさまざまな電流および電圧に関する動作要件を示すグラフである。
本発明の別の実施形態に係るＬＥＤ部品においてどのようにＬＥＤチップを相互接続するかを示す概略図である。
本発明のさらに別の実施形態に係るＬＥＤ部品においてどのようにＬＥＤチップを相互接続するかを示す概略図である。
本発明は、複数のＬＥＤチップがサブマウントに実装されて１つの小型光源素子を形成しているモノリシックＬＥＤ部品を提供する。「モノリシック」という用語は、本願で用いられる場合、複数のＬＥＤチップが１つの基板またはサブマウントに実装されているＬＥＤ部品を意味する。一部の実施形態によると、ＬＥＤチップのうち少なくとも一部は、直列に電気接続されている。別の実施形態によると、直列に接続された複数のＬＥＤを備えていたり、または、相互接続を直列／並列の両方で行うとしてもよい。本発明によれば、特定のチップサイズでＬＥＤ部品の設計および選択が可能となり、ＬＥＤ発光面積の合計は所望の部品サイズとすることができ、各チップの最適ＬＥＤ電流密度において所望の光出力を実現することができる。このため、所定のコストでＬＥＤ部品の効率を最適化することができる。本発明は、ＬＥＤチップサイズを柔軟に選択するので、用途毎のドライバコスト方針に左右される電圧および電流の最適値で動作するＬＥＤ部品を実現することができる。
概して、高電流低電圧ではなく低電流高電圧で出力電力を供給するＬＥＤドライバは、ドライバ効率を低下させることなく、低コストの電子部品（例えば、パワーＦＥＴ）によって構成することができる。用途によっては、ＬＥＤ部品毎に異なる電力レベル、例えば、２４Ｖ、４０Ｖ、８０Ｖ等で動作させることが望ましい場合がある。それぞれサイズが異なるＬＥＤチップを利用することによって（全てのＬＥＤチップが同じ電流密度で動作すると仮定する）、ＬＥＤ部品の動作電圧を調整することができる。また、ＬＥＤ部品が備えるＬＥＤチップの相互接続について直列および並列の組み合わせとしてさまざまな組み合わせを採用することによって、最適なシステム電圧が得られると共に、ＬＥＤチップのうちいずれか１つが故障した場合の予備となり得る。これら複数のＬＥＤデバイスは、駆動の際の電流密度を増減させることもできる。同じ光出力を実現する場合、各ＬＥＤチップを動作させる際の電流密度が低くなると、ＬＥＤ部品の効率は高くなるが、デバイスを追加する必要が出てくる。これに代えて、各ＬＥＤチップを動作させる際の電流密度を高くすると、ＬＥＤ部品の効率が低くなり、ＬＥＤアレイの一部のＬＥＤデバイスを省略することが可能となり、これに応じてアレイサイズも変化する。１つのキャビティ内において、または、１つのレンズの下方にモノリシックに複数のＬＥＤチップを集積化することによって、光源およびＬＥＤ部品のサイズを実質的に増加させることなく、所望の発光特性を持つＬＥＤ部品が実現される。
複数のＬＥＤを直列または直列／並列に接続することによって、ＬＥＤ部品に対する外部コンタクトの数を低減することができる。直列接続部分のそれぞれについて、各ＬＥＤチップに設けられている２つのコンタクトに対応して、必要なコンタクトは２つのみとなる。直列接続ＬＥＤ回路を１つ備えるＬＥＤ部品の場合、利用する外部コンタクトの数は２つまで低減することができ、直列接続ＬＥＤ回路を２つ備えるＬＥＤ部品の場合、利用する外部コンタクトの数は４つまで低減することができる。ＬＥＤを直列に接続することによって、静電放電（ＥＳＤ）保護チップの数を低減することも可能となり、クランプ電圧を適切な値に設定したＥＳＤチップを１つ用いることによって各直列接続回路に含まれる複数のＬＥＤチップを保護することができる。この効果は、複数のＬＥＤランプから構成され、各ランプに１つのＥＳＤチップが必要となるシステムとは対照的である。１つの直列接続回路から構成されるＬＥＤ部品の場合、利用するＥＳＤチップの数は１つとすることができる。
本発明に係るＬＥＤ部品は、さまざまな光束を射出するように設計することができる。また、さまざまな色温度の白色光を放出するように設計することもできる。他の実施形態によると、本発明に係るＬＥＤ部品が動作する場合、色温度の範囲は下限値の約６０００Ｋから約２７００Ｋに及ぶ。一実施形態に係るモノリシックＬＥＤ部品は、多色ＬＥＤチップアレイを備え、色温度が３０００Ｋ未満で８００ルーメンを超える白色光束を生成する。当該ＬＥＤ部品は、好適な電流および電流密度で動作可能なＬＥＤ発光チップを備え、低コスト且つ高電力効率の発光部を用いて動作することが可能となる。一実施形態によると、電流は１５０ｍＡ未満とすることができ、例えば、約５０ｍＡから１５０ｍＡ未満の範囲内とすることができる。この電流範囲に収まる限りにおいてさまざまなサイズのＬＥＤチップを利用することができ、さまざまなサイズの発光部を組み合わせてアレイを形成することができる。
特定の実施形態に基づき本明細書において本発明を説明するが、本発明の実施形態は多岐にわたり、本明細書に記載される実施形態に限定されるものと解釈されるべきではないことを理解されたい。特に、さまざまな構成のＬＥＤアレイに関連付けて本発明を以下で説明するが、本発明はアレイ構成が異なる上記以外の多くのランプでも利用できるものと理解されたい。照明部品の形状およびサイズは図示内容とは異なるものであってもよく、アレイに含まれるＬＥＤの数は変更することができる。アレイに含まれるＬＥＤの一部または全ては、リン光体配合結合剤（リン光体／結合剤コーティング）を通常含む下方変換コーティングでコーティングされているとしてよいが、本発明によれば、下方変換、保護、光抽出、または拡散のためのその他の物質をＬＥＤにコーティングすることができると理解されたい。
また、リン光体結合剤は散乱または光抽出を目的とした粒子または材料を含み、このコーティングは電気的に活性であると理解されたい。また、ＬＥＤの上方には１または複数のコーティングおよび／または層を形成することができる。コーティングは、リン光体を含まないとしてもよいし、１以上のリン光体、散乱粒子、および／またはその他の材料を含むとしてもよい。コーティングはさらに、下方変換を実現する有機染料等の材料を含むとしてもよい。複数のコーティングおよび／または層を備える場合、コーティングおよび／または層毎に、他の層および／またはコーティングとは、リン光体、散乱粒子、透明度や屈折率等の光学特性、および／または、物理特性が異なるとしてもよい。
層、領域、または、基板等の構成要素について、別の構成要素の「上」にあると記載する場合、この別の構成要素の上に直接設けられているとしてもよいし、または、その間に別の構成要素が設けられているとしてもよい。また、「内側」、「外側」、「上側」、「上方」、「下側」、「下」、および、「下方」等の相対的な意味を持つ用語は、本明細書においてある層と別の領域との関係を説明する際に用いる場合がある。このような用語で位置関係を表すが図中に示す装置の配向以外の別の配向も含むものと理解されたい。
本明細書では第１、第２等の用語を用いてさまざまな素子、部品、領域、層、および／または、部分が複数あることを説明するが、こういった用語を用いることでこれらの素子、部品、領域、層、および／または、部分の範囲が限定されるものではない。こういった用語は、ある１つの素子、部品、領域、層、または、部分を、別の領域、層、または部分と区別するためだけに利用されている。このため、以下で第１の素子、部品、領域、層、または、部分と記載する場合、これらは、本発明の教示内容から逸脱することなく、第２の素子、部品、領域、層、または、部分と称することもできる。
本明細書では、本発明の実施形態を概略的に図示している断面図を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。このため、層の厚みは実際の値とは異なっている場合もあり、例えば、製造技術および／または許容誤差によって図示内容と形状が異なる可能性があると考えられる。本発明の実施形態は、本明細書で説明する領域の特定の形状に限定されるものと解釈されるべきではなく、例えば製造時に発生する形状の変化を含むものと解されたい。正方形または矩形として図示または説明されている領域は、通常の製造許容誤差により、丸みを帯びた部分または曲線状の部分があることが普通である。このため、図中に図示する領域は本質的に概略図であり、図示する形状は装置の領域の形状を正確に示すことを意図してはおらず、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
図３は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ部品４０を示す図である。ＬＥＤ部品４０は、ＬＥＤチップアレイを支持するサブマウント４２を備え、サブマウントの上面にはダイパッド４４および導電配線４６が設けられている。ＬＥＤアレイは複数のＬＥＤチップ４８を含み、各ＬＥＤチップ４８は、対応する１つのダイパッド４４に搭載されている。ワイヤボンディング部５０は、導電配線４６と各ＬＥＤチップ４８との間に設けられている。電気信号は、対応するダイパッド４４およびワイヤボンディング部５０を介して、各ＬＥＤチップ４８に供給される。これに代えて、ＬＥＤチップ４８は、ＬＥＤの片側（下側）に同一平面の電気コンタクトを有するとしてよく、光の大半が出射する面は、ＬＥＤの電気コンタクトとは反対側（上側）に配置される。このようなフリップチップ型のＬＥＤは、一方の電極（アノードまたはカソード）に対応するコンタクトをダイパッド４４に搭載することによって、サブマウント４２に搭載することができる。もう一方のＬＥＤ電極（カソードまたはアノード）として機能するコンタクトは、配線４６に搭載するとしてよい。任意で、サブマウントにＬＥＤチップ４８を取り囲むように反射体５２を設けるとしてよいが、他の実施形態によると、反射体は、別の位置に配置するとしてもよく、別の形状を持つとしてもよい。本実施形態において、ＬＥＤチップ４８は、単色光を発光するとしてもよいし、または、下方変換リン光体でコーティングされるとしてもよく、ＬＥＤが一種類毎に少なくとも１つの直列接続回路に接続されるとしてよい。これに代えて、複数の種類のＬＥＤをサブマウント４２に同時に搭載して、それぞれ独立した直列回路に接続されるとしてもよい。ＬＥＤチップ４８の上方にレンズ等の光学素子５４を設ける。
ＬＥＤ部品４０は、３つのＬＥＤチップ４８を備えるものとして図示されているが、ＬＥＤチップの数はこれより多くてもよいと理解されたい。ＬＥＤチップ４８の少なくとも一部を直列に相互接続して、ＬＥＤ部品との間のコンタクトの数を最小限に抑え、所望の駆動電流、例えば、５０ｍＡから１５０ｍＡの範囲内の駆動電流で適切なドライバによって駆動され得るようにする。ＬＥＤチップ同士の間の「デッドスペース」は、従来のＬＥＤ部品に比べて小さくなっており、通常は０．５０ｍｍ未満である。一実施形態によると、この間隙は、搭載方法に応じて０．１５ｍｍから０．０１ｍｍの間で変化し、サブマウント４２の上面に高密度でＬＥＤチップを配置することができる。このような構成によって、デバイスを小型化して従来のランプ以下のフォームファクタとすることができ、出力ビームを特定の角度分布を持つように成形する機能が得られる。
図４Ａから図４Ｄは、本発明の別の実施形態に係るモノリシックＬＥＤ部品６０を示す図である。ＬＥＤ部品６０は、サブマウント６４の表面上にアレイ状に実装されている複数のＬＥＤチップ６２を備える。ＬＥＤチップ６２の少なくとも一部は、直列回路で相互接続されており、図示されている実施形態では、リン光体変換部でコーティングされている複数のＬＥＤチップが１つの直列回路で相互接続されており、赤色光を発光するＬＥＤが別の１つの直列回路で結合されている。本実施形態によると、リン光体で変換されたＬＥＤの色空間は、ｕ´ｖ´１９７６ＣＩＥ色空間に応じて、座標Ａ（ｕ´＝０．１３、ｖ´＝０．４２）、座標Ｂ（ｕ´＝０．１３、ｖ´＝０．５７）、座標Ｃ（ｕ´＝０．２６、ｖ´＝０．５４）、座標Ｄ（ｕ´＝０．２２、ｖ´＝０．５１）、および座標Ｅ（ｕ´＝０．１８、ｖ´＝０．４２）で画定される四角形を含む。これに対応して、赤色ＬＥＤは、座標Ｅ（ｕ´＝０．２９、ｖ´＝０．５４）、座標Ｆ（ｕ´＝０．３１、ｖ´＝０．５６）、座標Ｇ（ｕ´＝０．５５、ｖ´＝０．５５）、および、座標Ｈ（ｕ´＝０．５３、ｖ´＝０．４７）で画定される四角形をカバーする。本発明のさまざまな実施形態ではさまざまな方法で配列されたさまざまな種類のチップから構成される直列相互接続回路が提供され、以下に記載するように、直列／並列相互接続回路が組み合わせられるものと理解されたい。
複数のＬＥＤチップ６２は、サブマウント６４の略平坦な表面に搭載され、１つの光学レンズ素子の下方に配置されるのが好ましい。図示されている実施形態では、ＬＥＤ部品６０は、複数のＬＥＤが発光する光の混合光として所望のカラーポイント（ｃｏｌｏｒ ｐｏｉｎｔ）および演色評価数の白色光を発光すると同時に、高効率で所望の光束を出射する。
ＬＥＤチップ６２は、本発明のさまざまな実施形態によると、さまざまな半導体層がさまざまな方法で配置されているとしてよく、さまざまな色の光を発光するとしてよい。ＬＥＤの構造、特徴、製造方法、および、動作は、関連技術分野で一般的に公知であり、本明細書では簡単に説明するに留める。ＬＥＤチップ６２を形成する複数の層は、公知のプロセスを用いて製造することができ、適切なプロセスとして金属有機化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いた製造方法が挙げられる。ＬＥＤチップを形成する複数の層は一般的に、互いに逆の極性にドーピングされている第１および第２のエピタキシャル層の間に活性層／活性領域が設けられている構成となっている。これらの層は全て、成長基板上に連続して形成されている。複数のＬＥＤチップは、１つのウェハ上に形成して、パッケージに搭載する際に１つずつに分割するとしてよい。成長基板は、１つずつに分けられた後のＬＥＤの一部分として残るとしてもよいし、または、完全または部分的に除去するとしてもよいと理解されたい。
また、ＬＥＤチップ６２には上記以外の層および素子が含まれ得ると理解されたい。例えば、これらに限定されないが、バッファ層、核生成層、コンタクト層、および、電流波及層、ならびに、光抽出層および光抽出素子を含むとしてよい。活性領域は、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造、二重ヘテロ構造、または、超格子構造を含むとしてよい。活性領域およびドーピング層は、製造する際に利用する材料系が異なるとしてよい。第ＩＩＩ族の窒化物をベースとする材料系を利用することが好ましい。第ＩＩＩ族の窒化物とは、周期表の第ＩＩＩ族の元素、通常はアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、および、インジウム（Ｉｎ）と窒素とを反応させて生成する半導体化合物を意味する。第ＩＩＩ族の窒化物とは、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）および窒化アルミニウムインジウムガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）等の三元化合物および四元化合物を意味することもある。好ましい実施形態によると、ドーピングされた層は窒化ガリウム（ＧａＮ）で、活性領域はＩｎＧａＮである。別の実施形態では、ドーピングされた層は、ＡｌＧａＮ、ヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）、または、ヒ化リン化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＡｓＰ）であってよい。
成長基板は、サファイア、シリコンカーバイド、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）等、さまざまな材料から形成されるとしてよい。適切な基板材料としてはシリコンカーバイドの４Ｈ型のポリタイプが挙げられるが、３Ｃ、６Ｈ、および、１５Ｒ型のポリタイプ等、他のシリコンカーバイドのポリタイプを利用することもできる。シリコンカーバイドは、サファイアに比べて第ＩＩＩ族の窒化物に対する結晶格子整合が高く、第ＩＩＩ族窒化物膜の品質を向上させる、といった所与の利点を持つ。シリコンカーバイドはさらに、熱伝導性が非常に高く、シリコンカーバイド上に設けられる第ＩＩＩ族窒化物のデバイスの総出力パワーは、基板の熱放散機能によっては課される制限を受けない（サファイア上に形成される一部のデバイスでは制限を受けてしまう）。ＳｉＣ基板としては、Ｃｒｅｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ．社（米国、ノースカロライナ州、ダーラム）製のものを利用し、当該基板を製造する方法は、科学文献および米国特許第３４，８６１号明細書、第４，９４６，５４７号明細書、および、第５，２００，０２２号明細書に記載されている。
ＬＥＤチップ６２はさらに、上面に導電性の電流波及構造およびワイヤボンディングパッドが形成されているとしてよく、どちらも導電材料から形成されており、公知の方法を用いて堆積され得る。このような構成要素の形成に利用され得る材料として、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｌ、Ａｇ、または、これらの混合物、ならびに、導電性酸化物および透明な導電性酸化物が挙げられる。電流波及構造は、ＬＥＤチップ６２上に格子状に配設されている導電性のフィンガー部を含み、フィンガー部は、パッドからＬＥＤ上面への電流波及効果を高めるべく、互いに離間して設けられる。動作について説明すると、以下で説明するように、ワイヤボンディング部を介してパッドに電気信号が印加され、当該電気信号は、電流波及構造のフィンガー部および上面を通って、ＬＥＤチップ６２に波及する。電流波及構造は、上面がＰ型であるＬＥＤで利用されることが多いが、Ｎ型材料でも利用することができる。
ＬＥＤチップ６２はそれぞれ、１種類以上のリン光体がコーティングされているとしてよく、リン光体は、ＬＥＤが発光する光のうち少なくとも一部を吸収して別の波長の光を発光するので、ＬＥＤは、ＬＥＤが本来発光する光とリン光体が発光する光との混合光を発光する。本発明の一実施形態によると、白色光を発光するＬＥＤチップ６２には、青色波長スペクトルの光を発光し、リン光体が青色光の一部を吸収して黄色光を発光するＬＥＤがある。ＬＥＤチップ６２は、青色光および黄色光を混合させて、白色光を発光する。一実施形態によると、リン光体としては、市販されているＹＡＧ：Ｃｅがあるが、（Ｇｄ，Ｙ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ系、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ）をベースとするリン光体から形成される変換粒子を用いると、発光スペクトルがフルレンジの広域黄色スペクトル光を発光させることができる。白色光発光ＬＥＤチップで利用可能なそのほかの黄色リン光体としては、Ｔｂ３−ｘＲＥｘＯ１２：Ｃｅ（ＴＡＧ）；ＲＥ＝Ｙ，Ｇｄ，Ｌａ，Ｌｕ、または、Ｓｒ２−ｘ−ｙＢａｘＣａｙＳｉＯ４：Ｅｕがある。
赤色光を発光するＬＥＤチップ６２は、活性領域から直接赤色光を発光させるようにＬＥＤの構造および材料が選択されるとしてよい。これに代えて、他の実施形態では、赤色ＬＥＤチップ６２は、ＬＥＤが発光する光を吸収して赤色を発光するリン光体によって被覆されているＬＥＤであってよい。この構造に適しているリン光体としては、以下のものが挙げられる。
＜赤色＞
Ｌｕ２Ｏ３：Ｅｕ３＋
（Ｓｒ２−ｘＬａｘ）（Ｃｅ１−ｘＥｕｘ）Ｏ４
Ｓｒ２Ｃｅ１−ｘＥｕｘＯ４
Ｓｒ２−ｘＥｕｘＣｅＯ４
ＳｒＴｉＯ３：Ｐｒ３＋，Ｇａ３＋
ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２+
Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋
ＬＥＤチップ６２は、さまざまな方法を用いてリン光体をコーティングするとしてよい。適切な方法の１つとして、米国特許出願第１１／６５６，７５９号および第１１／８９９，７９０号（どちらも、発明の名称は、「ウェハレベルでのリン光体のコーティング方法および当該方法を利用して製造されたデバイス（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐｈｏｓｐｈｏｒ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）」）に記載されているものを挙げる。両特許文献は、参照により本願に組み込まれる。これに代えて、電気泳動堆積（ＥＰＤ）法等、他の方法を用いてＬＥＤにコーティングを施すとしてもよい。適切なＥＰＤ法として、米国特許出願第１１／４７３，０８９号（発明の名称：「半導体デバイスの閉ループ電気泳動堆積」（Ｃｌｏｓｅ Ｌｏｏｐ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ））に記載されているものが挙げられる。当該出願もまた、参照により本願に組み込まれる。本発明に係るＬＥＤパッケージは、異なる色の光を発光する複数のＬＥＤを備え、このうち１以上のＬＥＤが白色光を発光するとしてもよいと理解されたい。
サブマウント６４は、さまざまな材料から形成されるとしてよいが、電気的絶縁性材料、例えば、誘電体素子が好ましい。サブマウントは、ＬＥＤアレイとＬＥＤ部品の裏面との間に配置される。サブマウントは、アルミナ、窒化アルミニウム、シリコンカーバイド等のセラミック、または、ポリイミドおよびポリエステル等のポリマー材料を含むとしてよい。好ましい実施形態によると、窒化アルミニウムおよびシリコンカーバイド等の誘電体材料は、熱伝導性が高い。他の実施形態によると、サブマウント６４は、ＬＥＤ部品からの光抽出率を高めるべく、反射性が高い材料を含むとしてよい。例えば、反射性のセラミックまたは銀等の金属層を含むとしてよい。他の実施形態によると、サブマウント６４は、プリント配線基板（ＰＣＢ）、アルミナ、サファイア、あるいはシリコン、または、Ｔｈｅ Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ Ｃｏｍｐａｎｙ社（米国、ミネソタ州、チャンハッセン）製のＴ−Ｃｌａｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｌａｄ（登録商標）絶縁基板材料等のその他の任意の適切な材料を含むとしてよい。ＰＣＢを利用する実施形態の場合、標準的なＦＲ−４ ＰＣＢ、金属コアＰＣＢ、または、その他の任意の種類のプリント配線基板等、さまざまな種類のＰＣＢを利用することができる。
本発明に係るＬＥＤ部品は、複数のサブマウントを含むサブマウントパネルまたはサブマウントウェハを利用する方法によって製造され得るものと理解されたい。各サブマウント６４にはそれぞれ対応するＬＥＤアレイおよび光学素子６６を形成することができ、複数のＬＥＤ部品６０をサブマウントパネル全体に形成することができる。この後、複数のＬＥＤ部品６０をサブマウントパネルから１つずつ分離するとしてよい。各サブマウント６４はまた、より複雑に素子が組み合わせられているとしてもよく、例えば、複数の「サブマウント」集合体がサブマウントの平坦面に実装されていることもある。以下でより詳細に説明するが、サブマウント集合体は、さまざまなＬＥＤチップに対してＥＳＤ保護機能を提供するなど、さまざまな機能を持つとしてよい。
ＬＥＤパッケージ６０が備えるサブマウント６４のサイズは、ＬＥＤのサイズおよび数等の要因によって変わるとしてよい。一実施形態によると、サブマウントのサイズはおよそ１２ｍｍ×１３ｍｍであるとしてよい。さらに、サブマウント６４の形状は、円形、長円形、矩形、六角形等の多辺形状等、他の形状であってもよいと理解されたい。
図５を参照しつつ説明すると、サブマウント６４の上面は、ダイ取り付け用パッド７０および相互接続用の導電配線７２を含む導電部６８がパターニングされている平坦面として図示されている。このような導電部６８は、公知の接続方法によって、ＬＥＤチップ６２（図４Ａから図４Ｃに示す）を電気接続するための導電経路を形成する。各ＬＥＤチップ６２は、公知の方法および材料を用いて、対応する取り付け用パッド７０に搭載されるとしてよい。ＬＥＤチップ６２の搭載は、従来のハンダ材料を用いて行うとしてよく、当該ハンダ材料には、フラックス材料が含まれるとしてもよいし、含まれないとしてもよい。同様に、ＬＥＤチップ６２も、ＬＥＤチップ６２の形状に応じて公知の表面実装方法またはワイヤボンディング方法を用いて、搭載して導電配線７２に電気接続するとしてよい。これに代えて、フリップチップ型のＬＥＤを、上述したように、取り付け用パッドおよび導電配線に搭載するとしてもよい。
取り付け用パッド７０および相互接続用の配線７２は、さまざまな材料から形成されるとしてよく、例えば、金属またはその他の導電材料から形成されるとしてよい。一実施形態によると、メッキ等の公知の方法を用いて、銅を堆積させることによって形成されるとしてもよい。堆積プロセスとして典型的なものと１つ挙げると、チタン接着層および銅シード層を連続してスパッタリングで基板に形成する。そして、銅シード層に約７５ミクロンの銅をメッキで形成する。尚、銅の厚みはこれに限定されない。このようにして堆積された銅層を標準的なリソグラフィー処理を用いてパターニングするとしてよい。他の実施形態によると、所望のパターンを形成するためのマスクを用いつつ、銅層をスパッタリングで形成するとしてもよい。
本発明の別の実施形態によると、導電部６８の一部または全ては、銅以外の他の材料をさらに含むとしてもよい。例えば、ダイ取り付け用パッドは、ＬＥＤチップ６２を実装し易くすることを目的として、別の金属または材料をメッキまたはコーティングするとしてもよい。取り付け用パッドは、接着剤あるいは接合材料、または、反射層およびバリア層をメッキするとしてもよい。
上述したように、ＬＥＤチップ６２は、リン光体でコーティングされたＬＥＤチップを含む直列回路および赤色光を発光するＬＥＤチップを含む直列回路の２つの直列回路を形成するように相互接続されている。ＬＥＤ部品は、白色光を発光するＬＥＤおよび赤色光を発光するＬＥＤに電気信号を印加するボンディングパッドを備える。図４Ｂが最も分かりやすいが、第１および第２のボンディングパッド７４、７６は、ＬＥＤアレイ６２のうち直列に接続されている赤色ＬＥＤチップに電気信号を印加するべくサブマウント６４の表面に設けられている。また、第３および第４のボンディングパッド７８、８０は、ＬＥＤアレイ６２のうち直列に接続されているリン光体でコーティングされたＬＥＤチップに電気信号を印加するべく設けられている。ＬＥＤ部品はさらに、適切なボンディングパッドに正しく電気接続できるようにマークを付けるとしてよく、赤色ＬＥＤチップ用のボンディングパッドにはＲ１およびＲ２という参照符号を割り当て、白色ＬＥＤ用のボンディングパッドにはＢ１およびＢ２という参照符号を割り当てる。導電配線７２は、直列に接続されている赤色用回路および青色用回路について相互接続を実現し、一実施形態によると、当該相互接続は、単一層に形成されている配線を含み、ＬＥＤ同士の間に走っている配線は２本未満である。
ＬＥＤ部品６０に電気信号を供給するには、第１、第２、第３、および、第４のボンディングパッドを外部の電源と接触させるとしてよい。例えば、ワイヤボンディングあるいはリボンボンディング、または、リード線のハンダ付け等の接続方法、特別なコネクタを利用して電気信号を供給するとしてよい。または、ＬＥＤ部品を、例えば、ＰＣＢ上に形成されている導電経路に搭載することによって電気信号を供給するように構成するとしてもよい。図示している実施形態では、ＬＥＤ部品６０は、表面実装法を用いて搭載するように構成されている。ＬＥＤ部品６０は、サブマウント６４の裏面に第１、第２、第３、および、第４の表面実装用パッド８２、８４、８６、および８８（図４Ｄが最も分かりやすい）が形成されており、サブマウント６４の表面に形成されているボンディングパッド７４、７６、７８、および８０と少なくとも部分的に位置合わせされている。対応する表面実装用パッドとボンディングパッドとの間にはサブマウント６４を貫通して導電ビア９０が形成されており、表面実装用パッド８２、８４、８６、および８８に信号が印加されると、対応するビアを介して対応するボンディングパッドに伝導される。表面実装用パッド８２、８４、８６、および８８によれば、ＬＥＤパッケージ６０を表面実装することが可能となり、表面実装パッドに印加される電気信号がＬＥＤ部品に印加される。ビア９０ならびに表面実装用パッド８２、８４、８６、および８８は、さまざまな方法を用いてさまざまな材料を成膜することによって形成することができ、例えば、取り付け用パッドおよびボンディングパッドを形成する方法を用いて形成するとしてよい。
表面実装用パッド８２、８４、８６、および８８、ならびに、ビア９０は、さまざまな方法で配置されるとしてよく、さまざまな形状およびサイズを取り得るものと理解されたい。他の実施形態では、ビア以外の構造を利用するとしてよく、例えば、サブマウントの面上の実装用パッドとコンタクトパッドとの間に、例えば、サブマウントの側面に沿って形成する１以上の導電配線を利用するとしてよい。
サブマウントの上面または下面には、導電配線７２、その他の導電部の一部、または、セラミック面の一部を少なくとも部分的に被覆するように、ハンダマスクを設けるとしてよい。ボンディングパッドおよびダイ取り付け用パッドには通常ハンダマスクは設けられず、ハンダマスクによって被覆される導電配線７２およびその他の導電部は、後続の処理工程、特に、ダイ取り付け用パッド７０にＬＥＤチップ７２を搭載する工程において、ハンダマスクによって保護される。後続の処理工程では、ハンダまたはその他の材料が不要な領域に堆積されてしまう危険性があり、堆積してしまった領域に悪影響が出たり、電気的短絡が発生する可能性がある。ハンダマスクは、このような事態が起こる可能性を低減または防止するための絶縁保護材料として機能する。
ＬＥＤ部品６０はさらに、静電放電（ＥＳＤ）に起因する損傷から保護する目的で設ける素子を備えるとしてよく、サブマウント６４上に設けられるとしてもよいし、サブマウント６４外に設けられるとしてもよい。たとえば、垂直シリコン（Ｓｉ）ツェナーダイオード、並列配置されてＬＥＤチップ６２に対して逆バイアスが印加される別のＬＥＤ、表面実装バリスタ、および、水平Ｓｉダイオード等のさまざまな素子を利用するとしてよい。ツェナーダイオードを利用する実施形態では、公知の搭載方法を用いて別の取り付け用パッドに搭載するとしてよい。ツェナーダイオードは比較的小型であるので、サブマウント６４の表面において占有する面積が大きくなり過ぎることはなく、直列接続された複数のＬＥＤを利用する場合、直列接続されているＬＥＤ群毎にＥＳＤ素子が１つのみ必要となる。
サブマウント６４のサイズおよびＬＥＤ部品の設置面積を最小限に抑えることと、ＬＥＤチップ６２の発光色が異なる実施形態では複数の色の混合度を高めることとを目的として、サブマウント６４には高密度でＬＥＤチップ６２を設けることが望ましい。しかし、ＬＥＤチップ６２が互いに近傍に配置されると、ＬＥＤチップ６２で発生する熱が隣接するＬＥＤチップ６２に伝わる可能性、または、ＬＥＤチップ６２下方のサブマウント６４の高密度領域において蓄積される可能性がある。動作時にＬＥＤチップ６２で発生する熱をより良好に放散させるべく、ＬＥＤ部品６０には、熱放散を促進する構成要素が一体的に形成されているとしてよい。サブマウント６４の表側で熱放散を促進する方法の１つとして、熱伝導性のダイ取り付け用パッドをＬＥＤチップのエッジを越えるようにサブマウント６４の表面上で拡大して設ける。各ＬＥＤチップで発生する熱は、対応するダイ取り付け用パッドに伝わって、拡大ダイパッドの幅を超えて広がるので、熱放散表面積を大きくすることができる。しかし、ダイパッドを大きくすると、ＬＥＤの配置間隔の縮小化に制限が課されてしまう可能性がある。
一部の実施形態によると、ダイ取り付け用パッド７０および相互接続配線７２を導電性および熱伝導性を有する材料で形成することによって、ＬＥＤ部品６０が備えるＬＥＤチップ６２の熱放散を促進しつつＬＥＤチップを高密度に配置することができる。ＬＥＤ部品の動作時には、取り付け用パッド７０および配線７２を介して電気信号が供給され、ＬＥＤチップから取り付け用パッド７０および配線７２に熱が伝わるので、熱は、取り付け用パッド７０および配線７２から放散されるか、または、サブマウントを介して伝えられる。導電性および熱伝導性を有する材料としてはさまざまな材料を用いることができるが、銅等の金属が好ましい。
ここで図４Ｄを参照しつつ説明すると、熱放散をさらに促進するべく、ＬＥＤ部品６０はさらに、サブマウント６４の裏面に中性金属化パッド９２を備えるとしてよい。金属化パッド９２について説明すると、「中性」とは、ＬＥＤチップまたは導電部６８にパッド９２が電気接続されていないことを意味する。金属化パッド９２は、熱伝導性材料で形成されていることが好ましく、ＬＥＤチップ６２と少なくとも部分的に垂直方向に位置合わせされていることが好ましい。ＬＥＤチップで発生する熱のうち取り付け用パッド７０および配線７２を介して広がらない熱は、サブマウント６４のうちＬＥＤチップ６２の真下および周囲に対応する部分に伝えられるとしてよい。金属化パッド９２は、このＬＥＤチップ６２の下および周囲にある熱を金属化パッド９２へと移動させて、金属化パッド９２から放散させるか、または、より簡単な方法として適切なヒートシンクに伝えることによって、熱放散を促進することができる。パッド９２は、矩形状であると図示されているが、さまざまな形状およびサイズを持ち、さまざまな形状およびサイズの複数のパッドで構成されるとしてもよいものと理解されたい。また、サブマウント６４の上面からビア９０を介して熱を伝導させるとしてよく、この場合、第１および第２の実装用パッド８２、８４、８６、および８８に熱が伝わり、ここから放散されるとしてもよい。
サブマウント６４の上面において、ＬＥＤチップ６２の上方には、光学素子またはレンズ６６が形成されているとしてよい。光学素子またはレンズ６６は、周囲環境からの保護および／または機械的強度の改善、ならびに、ビーム成形を行うことを目的にすると同時に、ＬＥＤ６２からの光抽出を促進し、光ビームを成形することを目的として設けられる。レンズ６６は、サブマウント６４上の別の位置に配置するとしてもよく、レンズ６６は、図示されているように、ＬＥＤチップアレイの中心がレンズ底部の中心と略一致するように配置されている。一部の実施形態によると、レンズ６６は、ＬＥＤチップ６２および上面６４と直接接触するように形成されている。他の実施形態によると、ＬＥＤチップ６２とレンズ６６との間には、導波路または空隙等、介在する材料または層が設けられるとしてもよい。レンズ６６をＬＥＤチップ６２に直接接触させると、光抽出率が改善されたり、製造が容易になったりという利点が得られる。
一実施形態によると、レンズ６６は、さまざまな成形方法を用いてサブマウント６４およびＬＥＤチップ６２の上にオーバーモールドされるとしてよく、出力光の所望の形状に応じてさまざまな形状を持つとしてよい。適切な形状の１つとして、図示されているように、半球形状が挙げられる。それ以外の形状の例を幾つか挙げると、楕円弾丸形状、平板形状、六角形状、および、正方形状がある。半球形状レンズを利用すると半値全幅（ＦＷＨＭ）が１２０度の実質的なランバート発光が得られ、他の形状の他の光学レンズは他の角度の他の発光パターンを実現するとしてよい。
レンズが半球形状を持つ実施形態では、レンズのサイズはさまざまな値に設定するとしてよく、通常の半球形状レンズは直径が５ｍｍを超え、一実施形態では、約１１ｍｍを超える。ＬＥＤアレイサイズとレンズ直径との比は、約０．６未満とする必要があり、０．４未満が好ましい。このような半球形状レンズの焦点は実質的に、ＬＥＤチップの発光領域と同じ水平平面に位置する。
さらに別の実施形態によると、レンズの直径は、ＬＥＤアレイの横方向の距離、つまり、ＬＥＤアレイの幅と略同じか、ＬＥＤアレイの幅よりも大きくするとしてよい。ＬＥＤアレイの形状が円形である場合、レンズの直径は、ＬＥＤアレイの直径と略同じか、ＬＥＤアレイの直径よりも大きくするとしてよい。このようなレンズの場合、焦点は、ＬＥＤチップの発光領域が形成する水平平面よりも下に位置するのが好ましい。このようなレンズは、光の固体発光角度をより大きく広げることができるので、照明領域を広くすることができるという利点を持つ。
レンズ６６の材料としては、シリコーン、プラスチック、エポキシ、または、ガラス等、さまざまな材料を利用することができる。成形プロセスと相性が良い材料が適切である。シリコーンは、成形プロセスでの利用に適した材料であり、適切な光透過特性が得られる。また、後続のリフロー処理に耐えることができ、時間が経過しても大きく劣化しない。レンズ６６はさらに、光抽出率を改善するべく反射防止コーティングで粗面化またはコーティングが施されているか、または、リン光体または散乱粒子等の材料を含み得るものと理解されたい。
一実施形態では、サブマウントパネルに設けられている複数のＬＥＤアレイの上方に複数のレンズ６６を同時に形成する成形プロセスを用いる。そのような成形プロセスの１つとして、レンズの反転形状を持つ複数のキャビティが形成されている型を利用して行われるは圧縮成形が挙げられる。各キャビティは、サブマウントパネル上に形成されているＬＥＤアレイのうち対応するＬＥＤアレイと位置合わせされるように位置決めされている。このような型に液体状態のレンズ材料を入れてキャビティを充填する。好ましい材料は、液体状の硬化性シリコーンである。サブマウントパネルをキャビティの方向に移動させ、各ＬＥＤアレイを対応するキャビティ内の液体状シリコーン内に埋没させるとしてよい。一実施形態によると、シリコーンの層は隣接するレンズ間にも残り、このシリコーン層はサブマウントの上面における保護層となる。この後、液体状のシリコーンを公知の硬化プロセスを用いて硬化させるとしてよい。そして、パネルを型から外すと、パネルには複数のレンズが形成されているとしてよい。各レンズは、対応するＬＥＤアレイ６２の上方に設けられている。この後、公知の方法を用いて各ＬＥＤ部品をサブマウントパネルから分離または１つずつに分割するとしてよい。
本発明の他の実施形態によると、熱放散を促進する特徴を持つとしてもよい。図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃは、本発明の別の実施形態に係るＬＥＤ部品１００を示す図である。ＬＥＤ部品１００では、サブマウント１０４にＬＥＤアレイ１０２が実装されており、ＬＥＤアレイ１０２の上方には光学素子またはレンズ１０６が形成されている。ＬＥＤ部品１００の構成要素はすべて、図４Ａから図４Ｄを参照しつつ上述したＬＥＤ部品６０の対応する構成要素と同様である。ボンディングパッド１１０と表面実装パッド１１２との間を電気接続するべく、サブマウント１０４を貫通する導電ビア１０８が形成されている。このような構成によってＬＥＤ部品を表面実装できるようになるが、他の実装技術の利用を可能とするべく他のフィーチャを形成するとしてもよいと理解されたい。ＬＥＤ部品１００はさらに、上述したように、熱放散を促進するべく中性金属化パッド１１４を備える。
ＬＥＤ部品１００における熱放散をさらに促進するべく、サブマウント１０４にはさらに熱放散部が形成されているとしてよい。このような熱放散部が利用されるサブマウントは形成材料が多岐にわたるとしてよいが、特にセラミックサブマウントに利用可能である。このように追加で設けられる熱放散部として、サブマウント１０４の内部に形成されるが、ビア１０８に電気接続されないことが好ましい熱拡散層１１６があるとしてよい。熱拡散層１１６は、ＬＥＤアレイ１０２で発生した熱が熱拡散層１１６に広がるように、ＬＥＤアレイ１０２の下方に位置しているのが好ましい。熱拡散層１１６は、さまざまな熱伝導性材料から形成されているとしてよく、これらに限定されないが、銅、銀、または、これらの混合物から構成されているとしてよい。ＬＥＤ部品はさらに、熱拡散層１１６と中性金属化パッド１１４との間に延設されている部分的熱拡散用ビア１１８を備えるとしてよい。図示されている実施形態では、部分的熱拡散用ビア１１８は、ＬＥＤアレイ１０４の実装面および対応する実装パッドを平坦なままに維持するべく、熱拡散層１１６を突き抜けてサブマウント１０４の上面へ突出しないように構成されている。しかし、一部の実施形態では、少なくとも一部分において熱拡散層１１６から上方に突出するようにビアを構成し得るものと理解されたい。
熱拡散層１１６および部分的熱拡散用ビア１１８は、さまざまな方法を用いてサブマウント内に形成することができる。適切な方法を１つ挙げると、高温または低温のコファイアセラミック技術または多層厚膜ポストファイア技術を利用する方法がある。熱拡散層１１６が銅または銀で形成されている実施形態では、これらの材料は熱伝導性が高いので、厚膜コファイア処理または厚膜ポストファイア処理を用いて所望の構成を実現することができる。熱拡散層１１６および部分的熱拡散用ビア１１８を形成する別の方法としては、関連産業で一般的に知られている多層プリント配線基板技術および可撓性回路基板技術を利用する方法があるとしてよい。
図７および図８は、本発明の別の実施形態に係る、さまざまな形状のレンズを備えるモノリシックＬＥＤ部品を示す図である。図７に示すＬＥＤ部品１４０では、サブマウント１４４にアレイ状に複数のＬＥＤチップ１４２が実装されており、ＬＥＤチップを被覆するように平坦な光学レンズが設けられている。図８に示すＬＥＤ部品１５０では、サブマウント１５４にアレイ状に複数のＬＥＤチップ１５２が実装されており、ＬＥＤチップ１５２の上方に集合光学レンズ１５６が設けられている。集合光学レンズ１５６は、複数の凸部を有し、ＬＥＤアレイからの光抽出を制御すると共に、出射された光のビーム形状および出射角度を所定通りに成形する。他の実施形態では、集合光学レンズは、凹部を有するとしてもよいし、フレネルレンズのように凹部および凸部の両方を有するとしてもよい。
本発明に係るその他のモノリシックＬＥＤ部品は、他にも多くの構成要素を備えるとしてよい。例えば、光ファイバ、ミラー、反射体、散乱面あるいは散乱レンズ、または、これらの組み合わせを備えるとしてよい。これらの構成要素は、ＬＥＤ部品からの光の分布をある方向に方向付けるか、または、修正する機能を持つとしてよい。また、ＬＥＤ部品６０のレンズ部も、ビーム成形を促進するべくエンドユーザによってレンズの上方に設けられる補助レンズまたは補助光学系と共に利用できるように、容易に適応させられる。このような補助レンズは、関連技術分野において一般的に知られており、その多くは市販されている。
上述したように、ＬＥＤアレイに含まれるＬＥＤチップは、サブマウント上に発光部を高密度でパッケージングして、ＬＥＤ発光部同士の間の非発光空間を最小限に抑えることができるように、相互接続用の電気配線と並べて配置されることが好ましい。この非発光空間は、実施形態毎に異なるとしてよく、一実施形態でもＬＥＤチップの間毎に異なるとしてよい。ＬＥＤチップ間の距離は、５ミクロン以下から５００ミクロン以上までの範囲に及ぶとしてよい。一実施形態によると、非発光空間は１５０ミクロン以下である。
一部の実施形態によると、発光部は、サブマウント表面において２次元的に略左右対称のレイアウトでアレイ状に配置される。このような実施形態のうちの１つでは、ＬＥＤアレイを構成する複数のＬＥＤは、略球形に高密度で配置される。それぞれ異なる色の光を発光するＬＥＤ群を複数備えるＬＥＤアレイの場合、ＬＥＤアレイを構成するＬＥＤが小さい場合に特に、左右対称のパターンを形成することができる。この場合、ＬＥＤアレイが発光する複数の異なる色の光が互いに混合されて、所望通りに色を混合させることができる。ＬＥＤアレイを構成するＬＥＤが大きい場合には、非対称なアレイとすることで、色の混合を促進するとしてよい。
他の実施形態によると、特定の色の光を発光するＬＥＤと、別の色の光を発光するＬＥＤとを、規則的な順序で配置するとしてよい。このような実施形態の１つでは、それぞれ別の色の光を発光する複数のＬＥＤ群は、各ＬＥＤ群の面積が略同じになるように略円形アレイ状に配置されるとしてよく、複数のＬＥＤ群は互いに半径方向にずれているとしてよい。
ＬＥＤ部品６０は、実施形態毎に、ＬＥＤアレイを構成するＬＥＤのサイズおよび数が異なっており、所与の要因に基づき所望のサイズおよび数を決定するとしてよい。ＬＥＤサイズが大きくなると、所望の光束を実現するために必要なＬＥＤの数が少なくなるが、複数の異なる色の光を発光するＬＥＤを利用しているＬＥＤ部品では、ＬＥＤのサイズを大きくすると、色混合の効率が悪くなってしまう。色混合を改善するためには、小型のＬＥＤを多数利用するとしてよい。しかし、このような構成にすると、相互接続構成が複雑化してしまう可能性がある。
ＬＥＤアレイは、略同じサイズの複数のＬＥＤによって構成されるとしてもよい。ＬＥＤチップサイズ面積は、一実施形態では５００ミクロン未満であるが、他の実施形態では、５００ミクロンより大きく、略７００ミクロンであるとしてもよい。ＬＥＤ発光部のエッジの長さはさまざまな値に設定するとしてよく、一実施形態によると、約０．４ｍｍから０．７ｍｍであるとしてよい。ＬＥＤアレイを構成するＬＥＤチップの数は、さまざまな値に設定するとしてよく、一部の実施形態によると、２１個以上であるが、これより少なくするとしてもよい。ＬＥＤ部品６０は、２６個のＬＥＤチップを備え、このうち２０個は白色発光ＬＥＤチップで、残り６個は赤色発光ＬＥＤチップである。
上述したように、ＬＥＤ発光部のうち少なくとも一部は、直列に電気接続されており、少なくとも１つの直列回路を構成している。ＬＥＤアレイ部は、白色光を含む複数の色の光を発光することができる。複数の異なる色の光（例えば、白色光および赤色光）を発光する複数のＬＥＤ群を含むＬＥＤアレイの実施形態によると、同じ色の光を発光する複数のＬＥＤが直列に電気接続されている。上述したように、ＬＥＤ部品６０は、このように形成されている複数の直列回路のそれぞれに対応する電気接続部を複数設けており、各回路の動作電圧および動作電流を別々に制御している。このような電気接続パッドは、表面側、裏面側、または、両側に設けられているとしてよい。裏面に電極を設けることによって、ＰＣＢ基板にＳＭＴ実装することができるようになる。
図９は、図４Ａから図４Ｄに示したＬＥＤチップアレイで利用され得る、２つの直列接続ＬＥＤ回路の実施形態を示す概略図である。第１の直列回路１６０は、２０個のリン光体コーティングＬＥＤチップ１６２（図示しているのは８個のみ）から構成され、１種類以上のリン光体でコーティングされている青色発光ＬＥＤが直列接続されている。ＬＥＤが発光する光とリン光体が発光する光とを組み合わせると、青色から緑色および／または黄色のスペクトル範囲に変換され、ＬＥＤおよびリン光体が発光する光の混合光がＬＥＤから射出される。第２の直列回路１７０は、直列接続された６個の赤色発光ＬＥＤチップ１７２から構成される。第１の直列回路１６０および第２の直列回路１７０にはそれぞれ対応する電気信号が印加されて、各回路は別々の駆動電流で駆動されるとしてよい。
赤色ＬＥＤチップは、変換材料を利用することなく発生した光をそのまま射出することができる。リン光体コーティングＬＥＤチップ１６２および赤色ＬＥＤチップ１７２は、図９の概略図において、分かりやすいように物理的に分かれているものとして図示されているが、実際にＬＥＤアレイを構成する場合は、赤色ＬＥＤチップおよび白色ＬＥＤチップが不規則に混合しているとしてよい。第１の直列接続回路からの発光および第２の直列接続回路からの発光の混合光は、冷たさを感じる白色光または温かみのある白色光であってよい。この光の演色評価数は、さまざまな値を取り得るが、一実施形態によると８５を超える。
対応する電気信号をそれぞれ、ＬＥＤアレイを構成しているリン光体コーティングＬＥＤチップおよび赤色ＬＥＤチップに印加することによって、複数のＬＥＤ群を発光色毎に別々に電気制御することができる。具体的には、このような構成によって、ＬＥＤ群毎に駆動電流を別々に設定することができるようになる。一実施形態によると、赤色ＬＥＤチップとリン光体コーティングＬＥＤチップとでは温度感受性が異なり、温度が上昇するにつれて、所望の光束を維持するためには、赤色ＬＥＤチップの駆動電流を増加させるか、または、リン光体コーティングＬＥＤの駆動電流を低減させるか、どちらかの制御を行う必要がある場合がある。リン光体コーティングＬＥＤチップの温度感受性は、温度に応じて駆動電流を変化させることによっても補償するとしてよい。このため、ＬＥＤアレイは、温度が変わっても、所望のカラーポイントの、または、所望のカラーポイント付近の光を発光することができる。他の実施形態によると、ＬＥＤ部品の推定温度範囲が公知であるとしてよい。ＬＥＤ部品は、この温度範囲に合わせて設計して、駆動条件を設定するとしてよい。
他の実施形態によると、リン光体コーティングＬＥＤおよび赤色発光ＬＥＤをさまざまに組み合わせて、所望の演色評価数を実現するとしてよい。２０個のリン光体コーティングＬＥＤチップおよび６個の赤色発光ＬＥＤチップを備える実施形態によると、リン光体コーティングＬＥＤチップは、発光特性が１９７６ＣＩＥ色座標系で表すとｕ´＝約０．２２０およびｖ´＝約０．５６０となるリン光体でコーティングされることが好ましい。この場合にＬＥＤ部品が発光する混合光である白色光は、色温度が約２８００Ｋとなり、演色評価数は８５を超える。発光特性がｕ´＝約０．２０６およびｖ´＝約０．５６０となるリン光体でコーティングされるリン光体コーティングＬＥＤチップの場合、所望の色温度および演色評価数を実現するためには、１８個の白色ＬＥＤチップと８個の赤色発光ＬＥＤチップとを組み合わせるとしてよい。これは、ＣＩＥ曲線において黒体軌跡（ＢＢＬ）に近い発光特性のリン光体コーティングＬＥＤチップの場合には必要となる赤色発光ＬＥＤの数が少なくなり、逆に、黒体軌跡（ＢＢＬ）から離れた発光特性のリン光体コーティングＬＥＤチップの場合には、黒体軌跡に一致する白色光を発光するためには、赤色光束を増加させるか、または、赤色発光ＬＥＤの数を大きくする必要があることを意味している。目標とする白色光特性によって、リン光体コーティングＬＥＤチップおよび赤色ＬＥＤチップの比率およびカラーポイントは変更するとしてよいものと理解されたい。
上述したように、本発明によると、直列接続ＬＥＤチップ回路の数が変わると、ＬＥＤ部品の動作電圧および動作電流が変わり得る。図１０は、さまざまな１０００ルーメンのＬＥＤ部品を比較しているグラフである。ＬＥＤ部品は、Ｃｒｅｅ，Ｉｎｃ．社から市販されているＥＺ７００、ＥＺ１０００、ＥＺＢｒｉｇｈｔ（商標）といったＬＥＤチップを利用して構成している。２４個のＥＺ７００ ＬＥＤチップを用いて１つの直列接続回路を構成する場合、動作電流は０．１７５アンペアで動作電圧は７６．８ボルトであるとしてよい。この場合にドライバコストが最も低くなる。直列接続回路の数が増えるにつれて、必要となるドライバ電流も増加する一方、ドライバ電圧は低下する。この場合通常は、ドライバコストが上昇するが、直列接続回路の数が多くなると、ＬＥＤ部品が備えるＬＥＤチップを制御しやすくなる。これと同様の電圧要件または電流要件と発光制御との間でのトレードオフは、１２個のＥＸ１０００ ＬＥＤチップを利用するＬＥＤ部品でも見られる。
また、本発明に係るＬＥＤアレイでは、ＬＥＤチップアレイが直列／並列に相互接続されているとしてもよい。図１１は、直列／並列の相互接続構造１８０を採用する一実施形態を示す図である。相互接続構造１８０では、１８個の白色ＬＥＤチップ１８２が３×６の直列／並列相互接続方式で並べられており、直列接続された６つのＬＥＤチップ１８２を３群含む。そして、３つのＬＥＤ群は並列に結合されている。このように直列／並列相互接続を併用することによって、駆動電流を低下させつつも、ＬＥＤを駆動するのに必要な電圧を低下させることができる。相互接続構造１８０はさらに、直列接続ＬＥＤ群の後方およびＬＥＤ同士の間に、ジャンパ１８４または相互接続ノードを備えるとしてもよい。ジャンパ１８４によって、ＬＥＤに印加される電気信号は故障したＬＥＤを迂回することができる。例えば、ＬＥＤチップ１８２が故障すると、その後方に直列に接続されているＬＥＤへの電気信号の印加が中断されてしまう可能性がある。迂回用のジャンパ１８４を備えることによって、電気信号は故障したＬＥＤチップ１８２を、例えば、ジャンパ１８４を通って迂回するので、故障したＬＥＤチップ１８２の後方に直列接続されているＬＥＤチップに電気信号が伝達され得る。
図１２は、別の実施形態に係る直列／並列相互接続構造１９０を示す図である。直列／並列相互接続構造１９０は、直列に結合された９個のＬＥＤチップ１９２を２群含み、２つのＬＥＤチップ群は並列に結合されている。故障したＬＥＤチップを迂回するべく、ジャンパ１９４が設けられている。さまざまな直列／並列相互接続構造を構成するとしてよく、例えば、直列結合ＬＥＤチップ群毎に、含まれるＬＥＤチップの数が同じであるとしてもよいし、異なるとしてもよい。例えば、図示した１８個のＬＥＤチップは、５個、６個、および、７個のＬＥＤチップをそれぞれ備える直列ＬＥＤ回路を形成するとしてよく、直列回路同士は並列に結合される。
他の実施形態によると、色によって分けられたＬＥＤサブ群が規定されるとしてもよい。ＬＥＤサブ群は、２つ以上を組み合わせることによって、１つのＬＥＤ群で得られる色を実現する。一例を挙げると、第１の色のＬＥＤ群は、所定の色の光を発光することが所望される場合、所望されている所定の色の光を発光するリン光体コーティングＬＥＤによって構成されているとしてよい。赤色発光ＬＥＤを含む第２の色のＬＥＤ群を設けることによって、第１のＬＥＤ群および第２のＬＥＤ群の発光の混合光は、ＣＩＥ曲線の黒体軌跡上の所望の発光特性と一致または同様となり得る。所与の条件下では、第１のＬＥＤ群または第２のＬＥＤ群のうちいずれか１つからの発光を所望色とする上で２つ以上の直列接続ＬＥＤサブ群を備えることが望ましい場合がある。一例を挙げると、色によって分けられたＬＥＤサブ群を２群利用して、第１の色のＬＥＤ群の発光を実現するとしてよい。第１の色のＬＥＤ群が特定の色の光を発光することを所望されている場合、第１のＬＥＤサブ群は所望の色より短い光を発光し、第２のＬＥＤサブ群は所望の色より長い光を発光するとしてよい。第１のＬＥＤサブ群および第２のＬＥＤサブ群の光を混合させることによって、第１のＬＥＤ群から提供されるべき所望の光が得られるとしてよい。
ＬＥＤサブ群は、それぞれを別々に制御することによって、所望の光束および色混合を実現すると共に発光の非効率性を補償できるように、直列に結合されているとしてよい。ＬＥＤサブ群の光束は同じ電気信号を印加することによって所望のカラーポイントが実現されるような実施形態では、同じ信号を各ＬＥＤサブ群に印加するとしてよい。
本発明は、さまざまなＬＥＤチップ構成を利用しており、各ＬＥＤチップは、変換用のリン光体でコーティングされているか、または、活性領域で発生する光をそのまま発光するかのいずれかである。別の一実施形態によると、１または複数の直列接続ＬＥＤチップ回路は、全てのＬＥＤチップが１種類の下方変換材料でコーティングされているとしてもよい。ＬＥＤからの光および下方変換材料で変換後の光の混合光は、冷たさを感じる白色光または温かみのある白色光であってよい。一実施形態によると、全てのＬＥＤチップ発光部は、リン光体で被覆された青色ＬＥＤである。
アレイを形成するＬＥＤチップは、米国特許出願公開第２００７／０２２３２１９号明細書（発明の名称：「Ｍｕｌｔｉ−Ｃｈｉｐ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｈｉｇｈ−ＣＲＩ Ｗａｒｍ Ｗｈｉｔｅ Ｌｉｇｈｔ ａｎｄ Ｌｉｇｈｔ Ｆｉｘｔｕｒｅｓ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ（ＣＲＩが高い温白色光を提供するマルチチップ発光装置および当該装置を備える照明器具）」に記載されているように１以上のマルチチップＬＥＤランプを形成するように配列されているとしてもよいと理解されたい。当該特許文献の開示内容は、参照により本願に組み込まれる。
別の実施形態は、１または複数の直列接続ＬＥＤ回路を備え、全てのＬＥＤチップは２種類以上の下方変換材料、例えば、リン光体でコーティングされているＬＥＤを有するとしてもよい。ＬＥＤが発光する光とリン光体が発光する光との混合光のスペクトルは、青色、緑色、黄色、および、赤色等の複数のスペクトル帯域にわたるとしてよい。混合光は、演色評価数が８５を超える高い値となり、マックアダム楕円８−ＳＴＥＰ（８−ｓｔｅｐ Ｍａｃ Ａｄａｍ ｅｌｌｉｐｓｅ）内、または、黒体軌跡上にカラーポイントがある、冷たさを感じる白色光または温かみのある白色光であってよい。リン光体の組成は、例えば、上述した材料から選択されるとしてもよい。
本発明のさらに別の実施形態に係るＬＥＤ部品は、複数の直列接続回路を備えており、活性領域で発生した光をそのまま発光するＬＥＤチップを有し、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および、青色ＬＥＤのそれぞれについて少なくとも１つの直列接続回路が設けられている。別の実施形態によると、シアン、黄色、および／または、アンバーの光を発光する直列接続ＬＥＤ回路を追加するとしてよい。ＬＥＤ部品は、直列回路が発光する光の混合光として演色評価数が８５より高い値を示す白色光を発光することが好ましい。
さらに別の実施形態は、発光波長が異なる複数のＬＥＤを有するＬＥＤチップを備えるとしてよい。例えば、上述したＬＥＤチップ構成のうち、少なくとも１つの発光部が１以上のリン光体発光部と組み合わせられている短波長発光部を含むＬＥＤチップ構成では、ＬＥＤとして紫外光ＬＥＤが利用される。この場合、ＬＥＤチップが発光する光は主に、紫外光ＬＥＤをコーティングしているリン光体で発生している。以下に挙げるリン光体はそれぞれ、ＵＶ発光スペクトルで励起される特性を持ち、発光ピークが所望通りとなり、光変換が効率よく行われ、ストークスシフトが許容範囲内である。
黄色／緑色
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）２Ｓ４：Ｅｕ２＋
Ｂａ２（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋
Ｇｄ０．４６Ｓｒ０．３１Ａｌ１．２３ＯｘＦ１．３８：Ｅｕ２＋ ０．０６
（Ｂａ１−ｘ−ｙＳｒｘＣａｙ）ＳｉＯ４：Ｅｕ
Ｂａ２ＳｉＯ４： Ｅｕ２＋
本発明に係るＬＥＤ部品は特に、ソリッドステート照明装置での集積化に適しており、ソリッドステート照明装置において表面実装またはワイヤボンディング実装が可能である。本発明に係るＬＥＤ部品は、上述したように、照明装置内での取り付け要件が低くなり、占有面積が縮小されたと共に、ドライバコストが削減されたので、単位コスト当たりで得られるルーメンの値を改善することができる。
本発明の特定の好ましい構成を参照しつつ本発明を詳細に説明してきたが、ほかの構成も実施可能である。このため、本発明の思想および範囲は上述したものに限定されるべきではない。

Claims (9)

  1. 色温度が３０００Ｋ未満で８００ルーメンを超える光束の光を生成するＬＥＤアレイを備えるモノリシック発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ。
  2. 約１５０ミリアンペア未満の電流で駆動されつつも発光が可能なＬＥＤアレイを備えるモノリシック発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ。
  3. 前記ＬＥＤアレイは、約５０ミリアンペアから約１５０ミリアンペア未満の範囲内の電流で駆動可能である請求項２に記載のモノリシックＬＥＤパッケージ。
  4. 単一のレンズが形成された下方に、略非矩形のレイアウトで配置されている複数のＬＥＤチップを有するＬＥＤチップアレイを備えるモノリシック発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ。
  5. 前記複数のＬＥＤチップは、サイズが５００ミクロン未満である請求項４に記載のモノリシックＬＥＤパッケージ。
  6. 前記レンズは平坦なレンズである請求項４に記載のモノリシックＬＥＤパッケージ。
  7. 前記複数のＬＥＤチップは、ＦＲ４基板を有する基板上に実装されている請求項４に記載のモノリシックＬＥＤパッケージ。
  8. 単一のレンズが形成されている下方に、非対称なレイアウトで配置されている複数のＬＥＤチップを有するＬＥＤチップアレイを備えるモノリシック発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ。
  9. 複数のＬＥＤチップを有するＬＥＤチップアレイを備え、前記複数のＬＥＤチップはそれぞれ、第１の色または第２の色の光を発光し、前記第１の色の光を発光するＬＥＤチップは、前記第２の色の光を発光するＬＥＤチップの配置に対してランダムな配置となるよう配置されているモノリシック発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ。
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