JP2016122715A - 半導体発光装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＤ素子を用いたレーザーモジュール或いは発光装置において部品の脱落を検知し、フェールセーフ機能を高めること。【解決手段】半導体発光装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子が発するレーザ光が透過する貫通孔を有する基板と、前記基板の上に複数の導電性接合部を介して固着された波長変換部材とを備え、波長変換部材は、基材に対向する面に、レーザ光が入射される領域以外の領域に導電膜が形成され、基板は、波長変換部材と対向する側に、複数の互いに独立した導体部を含む回路パターンが形成されており、複数の導体部は、それぞれ、互いに異なる導電性接合部に固定されており、１の導体部から、それが固定された導電性接合部、前記導電膜、他の導体部が固定された導電性接合部及び前記他の導体部に至る通電経路が複数形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子からのレーザ光を波長変換して光を発する波長変換部材とを組み合わせた半導体発光装置に関する。

半導体発光装置として、レーザ光を発する半導体レーザ素子（ＬＤ素子）に対し所定の間隔を持って波長変換部材を配置し、波長変換部材の、レーザ光を受光する面と反対側の面から、レーザ光によって波長変換部材が発する光を取り出すようにした構造の半導体発光装置がある。

このような半導体発光装置は、レーザ光が外部に漏れないように、レーザ光の通り道を開口にした筒状の台座内にＬＤ素子を収納し、開口の上に波長変換部材を共晶接合や接着剤により固定した構造を有している。

特許文献１では、図１４に示すように、波長変換部材の一部に導体を形成し、波長変換部材（導体）及び波長変換部材と台座との接触部とを導通する電気回路（第２の回路）を形成し、ＬＤ素子に電力を供給する電気回路（第１の回路）がこの第２の回路を経由するようにした通電経路を形成することが提案されている。この構造によれば、波長変換部材が離脱したときには、第２の回路が切断されるので、これによりＬＤ素子への電力供給を遮断することにより、レーザ光が外部に漏れる可能性をより低下させ、更に観視者の目に対する安全性（アイセーフティ）を確実にする。

特開２０１４−１６５４５０号公報

本発明は、波長変換部材と台座との機械的な固定を有する発光装置において、よりアイセーフティを向上することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、波長変換部材とそれが固定される基板との間に、複数の接続部分に対応して複数の通電経路を形成した半導体発光装置を提供する。また本発明は、複数の通電経路の導通状態を判定し、半導体発光素子の駆動を制御する半導体発光装置を提供する。

即ち、本発明の半導体発光装置は、半導体発光素子と、前記半導体発光素子が発するレーザ光が透過する貫通孔を有する基板と、前記基板の上に複数の導電性接合部を介して固着された波長変換部材とを備える。前記波長変換部材は、前記基材に対向する面に、レーザ光が入射される領域以外の領域に導電膜が形成され、前記基板は、前記波長変換部材と対向する側に、複数の互いに独立した導体部を含む回路パターンが形成され、前記複数の導体部は、それぞれ、互いに異なる導電性接合部に固定されている。これにより、１の導体部から、それが固定された導電性接合部、前記導電膜、他の導体部が固定された導電性接合部及び前記他の導体部に至る通電経路が複数形成されている。

本発明の半導体発光装置は、さらに、複数の通電経路の導通状態を判定する判定回路と、前記判定回路の判定結果により前記半導体発光素子の駆動を制御する制御回路とを備える。

また本発明の半導体発光装置の駆動方法は、前記複数の通電経路の導通状態を検出し、前記複数の通電経路のうち所定の通電経路の導通状態が破断したときに、前記半導体発光素子への電力供給を遮断し、前記複数の通電経路のうち前記所定の通電経路と異なる通電経路の導通状態が破断したときに、警告を発する。

本発明によれば、波長変換部材が基板から外れた場合に確実にレーザ素子の駆動を停止することができる。また波長変換部材が基板から外れそうな状態を事前に知らせることができる。

本発明の半導体発光装置の第一実施形態の概略構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。 図１の半導体発光装置の要部を示す図。 第一実施形態の実装基板とリジッド基板及び波長変換部材との関係を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。 第一実施形態の実装基板に形成された回路パターンの一例を示す図。 回路パターンの上に波長変換部材が搭載された状態と、その等価回路を示す図。 第一実施形態の半導体発光装置の駆動装置の機能ブロック図。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ、判定回路の一例を示す回路図。 （ａ）はバンプ破断やワイヤ断線がない状態を示す図、（ｂ）〜（ｆ）は、それぞれバンプの破断／ワイヤの断線の異なる状態を示す図。 （ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、図８Ａの（ａ）〜（ｆ）の等価回路を示す図。 第一実施形態の半導体発光装置の駆動装置の動作の一例を示すフロー図。 第一実施形態の半導体発光装置の駆動装置の動作の他の例を示すフロー図。 第一実施形態の実装基板に形成された回路パターンの他の例を示す図。 第二実施形態の半導体発光装置の実装基板に形成された回路パターンの一例を示す図。 第二実施形態の半導体発光装置の判定回路の一例を示す図。 従来の半導体発光装置を示す図。

以下、本発明の半導体発光装置の実施形態を説明する。

＜第一実施形態＞
まず図１〜図３を参照して、半導体発光装置１０の概略構成を説明する。本実施形態の半導体発光装置１０は、図１に示すように、ＬＤ素子１と、ＬＤ素子１から発せられるレーザ光の光路を取り囲むようにＬＤ素子１の上に配置された外筒部３と、外筒部３の上端に固定された波長変換部４と、を備える。

ＬＤ素子１は、波長変換部４に含まれる波長変換材料、例えば蛍光体を励起する波長のレーザ光を発するもので、例えば、ＧａＮ系の材料を用いた約４５０ｎｍの青色光を発するＬＤ素子１を用いることができる。出射光の強度は、光源に必要とされる強度であればよく、具体的には数Ｗ〜数百Ｗ程度のものを用いる。ＬＤ素子１の支持構造は、特に限定されるものではないが、図示する例では、金属製のキャップ内に素子を固定した、所謂ＣＡＮタイプを示している。また、その上に集光用のレンズ２を配置している。ＬＤ素子１は、図示しない電源に接続されている。

外筒部３は、ＬＤ素子１と波長変換部４が所定の間隔をもって対向するように支持するとともにＬＤ素子１からのレーザ光が外部に漏れることを防止するための部材で、ＬＤ素子１のキャップの上部に固定されている。

波長変換部４は、図２に示すように、主として、壁部材４１と、壁部材４１の内部に収納された実装基板４２と、実装基板の上に導電性のバンプ５を介して接合された波長変換部材４５と、壁部材４１と波長変換部材４５との間に充填された反射性樹脂４６とから構成されている。壁部材４１は、本実施形態では、後述するフレキシブル基板７（図１（ｂ））のリジッド部（リジッド基板）と連結された金属外壁を兼ねており、外径が外筒部３とほぼ同じ大きさの筒状の部分と底板とを備え、底板には、ＬＤ素子１からのレーザ光が通過するための貫通孔４１ａが設けられている。金属外壁を構成する金属としてはＡｌやステンレスなどが用いられる。

実装基板４２は、熱伝導性のよい材料、例えばＡｌＮ等からなり、図３に示すように、レーザ光が通過するための貫通孔４２ａが形成されるとともに、貫通孔４２ａの周囲に所定の回路パターン６が形成されている。この回路パターン６は、実装基板４２を金属外壁４１に固定しワイヤ８１により、リジッド基板８と電気的に接続される。リジッド基板８は、フレキシブル基板７の端に位置し、内装された銅帯で電気的に接続し、かつ、フレキシブル基板の基材で機械的に接続される。回路パターン６の詳細は後述するが、回路パターン６は、バンプ５を介して波長変換部材４５を実装基板４２に固定したときに、バンプ５と機械的かつ電気的に接続され、バンプ５の接続状態を監視するための回路の一部として機能する。フレキシブル基板７は反対側の端部で、図示しない接続状態監視用の判定回路に接続されている。

波長変換部材４５は、ＬＤ素子１からのレーザ光によって励起されてレーザ光と異なる波長の光を発する材料からなるもので、図示する実施形態では、蛍光体からなる板材（蛍光体プレート）４５１を用いている。また蛍光体プレートに入射するレーザ光を拡散するために、蛍光体プレートのレーザ光入射側には拡散板４５２が配置されている。蛍光体プレート４５１と拡散板４５２は一体焼成品でもよいし、透明シリコーン樹脂等の有機材、ガラス等の無機材の接合材で接合されて一体化されているものでもよい。本実施形態では、蛍光体プレート４５１と拡散板４５２を併せて波長変換部材４５という。なお、拡散板４５２は、本発明において必須ではなく、省略することもできる。

なお蛍光体プレート４５１としては、蛍光体粉末をガラス中に分散させたものや、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、蛍光体セラミックス等を用いることができる。蛍光体粉末をガラス中に分散させたものの具体例としては、蛍光体粉末をＰ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３などの成分を含むガラス中に分散したものが挙げられる。ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ｃｅ^３＋やＥｕ^２＋を賦活剤として添加したＣａ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系やＹ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系などの酸窒化物系ガラス蛍光体が挙げられる。蛍光体セラミックスは、樹脂成分を実質的に含まない蛍光体の焼結体である。また拡散板４５２としては、透光性があり且つ励起光を前方散乱する部材からなる。具体的には、結晶の粒界で光を散乱し、拡散性を発揮するアルミナや窒化アルミナの板材やＹＡＧ／アルミナプレートなどが挙げられる。

波長変換部材４５の光入射側、すなわち拡散板４５２の光入射面（光出射面に対し裏面）には、レーザ光が照射される領域を除く領域に導電材料からなる膜（導電膜）９が形成されている。導電膜９はレーザ光照射領域をマスクした状態で、導電性の金属を蒸着、スパッタリング等の公知の成膜技術を用いて成膜することで拡散板４５２の表面に形成することができる。導電膜の具体的な材料として、例えばＡｌ蒸着膜、その上に接合層となるＴｉ／Ｐｄ／Ａｕ膜を形成したものが挙げられる。導電膜９は、実装基板４２の上にバンプ５を介して波長変換部材４５が接合されたときに、実装基板４２に形成された回路パターン６と電気的に接続されることにより閉回路を構成する。

反射性樹脂４６は、波長変換部材４５に入射したレーザ光が波長変換部材４５の側面から出射するのを防止するとともにレーザ光を側面で反射させることにより、入射したレーザ光を無駄なく波長変換部材４５に照射するもので、ＴｉＯ_２等の光拡散性粒子や光反射性粒子を含有するシリコーン樹脂等の耐熱性樹脂からなる。反射性樹脂４６は、金属壁材４１内に、波長変換部材４５を固定した実装基板４２をＡｇフィラー入りシリコーン樹脂等の接合材で実装した後、硬化前の樹脂を波長変換部材４５の周囲に充填し硬化させることにより、波長変換部材４５の側面に密着した層として形成される。なおＡｇフィラー入りシリコーン樹脂や反射性樹脂は、例えば１５０℃で４時間などの硬化時間で硬化させることができる。

次に実装基板４２に形成された回路パターン６と拡散板４５２の裏面に形成された導電膜９とで構成される回路について図３〜図５を参照して説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、実装基板４２とリジッド基板８との接続状態を示す平面図及び側面図である。図４は回路パターン６の一例を示す図、図５は回路パターン６の上に波長変換部材４５が搭載された状態と、その等価回路を示す図である。なお図５に示す等価回路では、回路パターン６を構成する導体部と導電膜との接続部（第一〜第三の導電性接合部：バンプ５）及びリジッド基板８との接続部（ワイヤ８１）をそれぞれヒューズとして表現している。

回路パターン６は、図４に示すように、４つの互いに電気的に独立した導体部Ａ〜Ｄ（第一〜第四の導体部）からなる。導体部Ａ〜Ｄは、それぞれ、波長変換部材４５が接合される端部６１からリジッド基板８に接続される端部６２までほぼ直線状に形成されており、その長手方向は概ね平行である。導体部Ａ〜Ｄの端部６１は、実装基板４２に形成された貫通孔４２ａを取り囲むように位置し、貫通孔４２ａからの近い順に左側に導体部Ｂ、Ａ、右側に導体部Ｃ、Ｄが配置されている。

波長変換部材４５は、図５に示すように、その中心が貫通孔４２ａと一致し且つその長手方向が導体部の長手方向と直交するように配置され、各導体部の端部６１と波長変換部材４５に形成された導電膜９とが、それぞれ複数のバンプ５によって接合されている。図５に示す例では、各端子にそれぞれ２個ないし３個のバンプ５が配置されている例を示したが、バンプの数や配置は図示するものに限定されるものではない。

このような構成において、例えば、導体部Ｂ（第一の導体部）を基準として、導体部（第二の導体部）Ａ−導電膜９−導体部Ｂ、導体部Ｃ（第三の導体部）−導電膜９−導体部Ｂ、及び導体部Ｄ（第四の導体部）−導電膜９−導体部Ｂのそれぞれの導通状態を知ることで、導体部Ａ〜Ｄの各端子と導電膜９との接続部（バンプ５）と導体部Ａ〜Ｄの各端子とリジッド基板８との接続部（ワイヤ８１）が外れているか否かを知ることができる。

本実施形態の半導体発光装置は、実装基板４２に互いに独立した導体部からなる回路パターンを設けるとともに、波長変換部材６の、実装基板４２と対向する面に導体膜９を形成し、各導体部分と導体膜９を、バンプを介して接合した構造を有することにより、導体部−導体膜−導体部をつなぐ複数の通電経路の導通状態を監視することができ、それによって、警告を発したりＬＤ素子１の電源を制御したりすることが可能となる。

次に本実施形態の半導体発光装置と、その導通状態の監視回路を含めた駆動装置の構成例を説明する。図６に、駆動装置も含めた半導体発光装置１００の全体構成を示す機能ブロック図を示す。この半導体発光装置１００は、ＬＤ素子１及び波長変換部材４５を備えた半導体発光部１０と、ＬＤ素子１のＬＤ駆動回路２０と、波長変換部材４５の脱落を検出・判定する脱落検出判定回路（以下、判定回路という）３０と、判定回路３０からの信号によりＬＤ駆動回路２０を制御する制御回路（ＭＰＵ）５０と、を備えている。

半導体発光部１０は、上述した構造の発光装置で、蛍光体プレートと拡散板とから構成される波長変換部材４５は、拡散板４５２の裏面に導電膜９を備え、複数の導体部Ａ〜Ｄからなる回路パターン６と機械的かつ電気的に接続されている。回路パターン６の導体部Ａ〜Ｄは、リジッド基板８及びフレキシブル基板７を介して、導体部と導電膜９との導通状態（導通か否か）を検出する判定回路３０に接続されている。判定回路３０は、非導通と判断された通電経路（導体部Ａ〜Ｄ）について、波長変換部材４５が搭載されている導体部から実装基板４２の貫通孔４２ａまでの距離に応じて、警告信号或いは遮断信号を制御回路５０に送る。遮断信号は、ＬＤ駆動回路２０に直接送る構成としてもよい。制御回路５０は判定回路３０からの信号を受けて、ＬＤ駆動回路２０に制御信号を送る。また図６には示していないが、制御回路（ＭＰＵ）５０はそれに付属して表示装置（モニタ）や音声出力装置（スピーカ）或いは警告灯（ＬＥＤ）などを備えることができ、これらは、導通状態によって警告を発する警告手段として機能させることができる。

判定回路３０は、コンパレータやラッチなどを組み合わせたアナログ回路でもデジタル回路でもよく、またデジタル回路として構成する場合には制御回路５０の一部がその機能を実現できる。図７（ａ）、（ｂ）に判定回路３０の構成例を示す。図７中、実線で囲った導電膜９と導体部Ａ〜Ｄとの接続部分（バンプ）及び導体部Ａ〜Ｄとフレキシブル基板７との接続部（ワイヤ）は、それぞれヒューズを示す記号で示している。

図７（ａ）に示す判定回路３０では、導体部（第一の導体部）Ｃの端部側は接地されており、他の導体部（第二〜第四の導体部）Ａ、Ｂ、Ｄの端部は所定の電圧が印加されており、導体部Ｃと、それから導電膜９を介して接続された導体部Ａ、Ｂ、Ｄとの導通状態をそれぞれ監視する。導体部Ｂからの信号線３１−２は、ＬＤ素子１からの発光の遮断の要否を判断するために使われる。すなわち、貫通孔４２ａに最も近い導体部Ｂ、Ｃにおけるバンプの破断又はワイヤ断線、及び導体部Ｂ、Ｃ間の導電膜９の断裂のいずれかが生じると信号線３１−２の出力が変化し、バッファ３２及びＳＲラッチ３３を介して遮断信号として制御回路５０に送られる。導体部Ａ、Ｄからの信号線３１−１及び３１−３は、導体部Ａ、Ｄにおけるバンプの破断又はワイヤ断線、及び、導体部ＡＢ間及び導体部ＣＤ間の導電膜９の断裂のいずれかが生じるとその出力が変化し、ＯＲ回路３４及びＳＲラッチ３３を介して警告信号として制御回路５０に送られる。

図８Ａ及び図８Ｂの（ｂ）〜（ｆ）にバンプ、ワイヤ或いは導体部間に破断、断線或いは断裂が生じている場合を例示する。図８Ａ及び図８Ｂの（ａ）は、これら破断等を生じていない正常な状態である。以下、図８Ａ、Ｂの（ｂ）に示す状態は、レーザ光が通過する実装基板４２の貫通孔４２ａから遠い方のバンプが破断し導体部Ａと導電膜９との導通状態が断たれた状態である。この場合、貫通孔４２ａに近いバンプは破断していないので、実装基板４２と波長変換部材４５との接合は保たれ、貫通孔４２ａを通したレーザ光が直ちに外部に漏れる状態ではない。しかし、このまま放置して図８Ａ、Ｂの（ｃ）に示すように、貫通孔４２ａに近い方のバンプが破断するに至った場合には、貫通孔４２ａからレーザ光が外部に漏れる可能性が高い。従って図８Ａ、Ｂの（ｃ）の状態はレーザ光を遮断すべき状態であり、図８Ａ、Ｂの（ｂ）の状態はレーザ光が漏れる可能性が高まった状態、すなわち警告を発すべき状態である。

図８（ｄ）、（ｅ）に示す状態は、導電膜に断裂が生じた状態であり、バンプによる接続部が破断していなければ、発光装置の機能としては問題ないが、この状態を放置した場合には、導体部Ａにおけるバンプ破断（図８Ａ、Ｂの（ｂ）の状態）や導体部Ｂ、Ｃにおけるバンプ破断（図８Ａ、Ｂの（ｃ）の状態）を監視できない。図８Ａ、Ｂの（ｆ）に示す状態は、導体部Ｄにワイヤ断線が生じた状態であり、図８Ａ、Ｂの（ｄ）に示す状態と同様に導体部Ｄにおけるバンプ破断を監視できない。従ってこれらも警告を発すべき状態と言える。

制御回路５０は、これらバンプ破断等の状態を判定回路３０からの信号に基き、判断し、それに応じて警告手段やＬＤ駆動回路２０を制御する。

以下、図７（ａ）に示す判定回路を用いた場合の制御回路５０の動作の一例を図９に示すフローを参照して説明する。なおここでは説明を簡単にするために、導体部Ａ〜Ｄのバンプ破断の場合を説明する。

電源が投入された時点でまず判定回路３０に制御信号を送り判定回路３０を初期化する（Ｓ９０１）。次いでＬＤ駆動回路２０を駆動し、ＬＤ素子１に電力を供給する（Ｓ９０２）。ＬＤ素子１に電力が供給されＬＤ素子１からレーザ光が発している間、波長変換部材４５の脱落がなければ判定回路３０からの信号は発生しない（Ｓ９０３）。波長変換部材４５の脱落があると、判定回路３０から遮断信号又は警告信号が出される（Ｓ９０４）。即ち、実装基板４２のレーザ光通過用の貫通孔４２ａから比較的遠い導体部Ａ、Ｄにバンプ破断があった場合には直ちにレーザ遮断すべき状態ではないため、警告信号が出される。制御回路５０は警告信号を受けると、予め設定された警告処理を行う（Ｓ９０５１、Ｓ９０５２）。警告処理としては、例えば、付属のモニタや音声発生装置に警告を出力する、警告用のＬＥＤ等を点灯する、ＬＤ駆動回路２０を制御し、ＬＤ駆動回路２０からＬＤ素子１への供給電力を減らす、などの処理が取られる。これらの処理のいずれでもよく、また平行して行ってもよい。

一方、判定回路３０から遮断信号を受け取った場合には、ＬＤ駆動回路２０を介してＬＤ素子１への電力供給を停止し、ＬＤ素子１からの発光を止める（Ｓ９０６）。

このように、レーザ光が漏れる可能性が高いバンプ破断の場合にはレーザ光を遮断し、直ちにレーザ光が漏れることはないがバンプ破断を起こしている場合には警告を発することによって補修や交換を促し、確実にレーザ光の漏れ事故を防止することができる。

なお以上の説明では、ワイヤ接続部の断線や導電膜の断裂が起こった場合の説明を省略したが、これらの場合も同様であり、例えば図８Ａ、Ｂの（ｅ）に示すような導電膜の断裂が起こった場合や、導体部Ｂ、Ｃにおけるワイヤ断線があった場合には、判定回路３０から遮断信号が出され、図８Ａ、Ｂの（ｄ）、（ｆ）に示すような導体部Ａ−Ｂ間或いはＣ−Ｄ間の導電膜の断裂、または導体部ＡやＤにおけるワイヤ断線が起こった場合には、判定回路３０から警告信号が出される。これらの場合にも断線或いは断裂箇所を修理したり部品の交換を行ったりすることにより、安定した装置の動作を確保することができる。

次に図７（ｂ）に示す判定回路３０について説明する。この判定回路３０でも、導体部Ｃと、それから導電膜９を介して接続された導体部Ａ、Ｂ、Ｄとの導通状態をそれぞれ監視する構成は図７（ａ）に示す判定回路３０と同じであるが、各信号線３１−１〜３１−３は、出力ラッチ付コンパレータ（以下、コンパレータという）３５−１〜３５−３の第一端子に接続され、その出力がコンパレータの第二入力端子に接続された参照電圧Ｖrefと比較される。そして、導体部Ａのバンプ破断又はワイヤ断線があるとコンパレータ３５−１から警告信号１が出力され、導体部Ｄのバンプ破断又はワイヤ断線があるとコンパレータ３５−３から警告信号２が出力される。また導体部Ｂ又はＣのバンプ破断又はワイヤ断線があるとコンパレータ３５−２から遮断信号が出力される。

この図７（ｂ）に示す判定回路を用いた場合の制御回路５０の動作の一例を図１０に示す。図１０において、図９と同じステップは同じ符号で示し、重複する説明は省略する。この動作例では、制御回路５０は警告信号１と警告信号２のいずれか一方が入力されたときと両方が入力されたときで内容を異ならせた警告処理を行う。即ち警告信号を入力するとその数を判定する（Ｓ９１０）。その結果、警告信号数が１本の場合には、例えば、モニタにその旨を表示したりＬＥＤを点灯したりする（Ｓ９１１）。警告信号数が２本の場合には、レーザへの供給電力を減らす（Ｓ９１２）。この場合、モニタへの表示やＬＥＤ点灯は継続される。遮断信号を入力したときに、ＬＤ素子１への電力供給を停止することは図９のフローと同じである。

以上、説明したように、本実施形態によれば、レーザ光を受けて発光する波長変換部材とそれを固定する基板との接合状態を監視することが可能な回路パターンを備えた発光装置が提供される。この回路パターンに含まれる複数の通電回路の導通状態を監視する判定回路に接続し、判定回路の出力に応じてＬＤ素子の駆動回路を制御することにより、波長変換部材の接続状態の程度に応じた処理を行うことができる。

なお実装基板に独立した複数の導体部からなる回路パターンを設けて、この回路パターンによって各導体部と波長変換部材との接続状態を監視可能にしたことが特徴であり、例えば回路パターンの形状や数、また制御回路による制御方法は、上記説明や図面に示す実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、回路パターンの形状として、図４では導体部分が互いにほぼ平行な場合を示したが、図１１に示すように、実装基板４２の貫通孔４２ａを中心に同心円状に導体部Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈを形成することも可能であり、また導体部の数も４つではなく、３つ或いは２つなど任意に変更することができる。

以下回路パターンを構成する導体部分の数が３つの場合及び２つの場合の実施形態を説明する。

＜第二実施形態＞
本実施形態の半導体発光装置の構造は、実装基板の上面に形成される回路パターンの形状が第一実施形態と異なる以外は、第一実施形態と同様であり、図１及び図２に示す構造と同様の構造を有している。従って第一実施形態と同様の要素については同一符号を用いて説明し、重複する説明を省略する。

本実施形態の実装基板４２は、図１２に示すように、貫通孔４２ａを取り囲むように同心円状に形成された３つの導体部Ｉ、Ｊ、Ｋからなる回路パターンが形成されている。波長変換部材４５は、その中心が貫通孔４２ａの中心と一致するように且つ導体部Ｉ、Ｊ、Ｋを横断するように、回路パターンの上に接合される。接合のためのバンプの配置は、限定されるものではないが、例えば貫通孔４２ａの外側から順に２個、２個、３個が配置される。このようにバンプで接続されることにより、導体部（第一の導体部）Ｋ−バンプ−導電膜９−バンプ−導体部（第二の導体部）Ｊ、導体部Ｋ−バンプ−導電膜９−バンプ−導体部（第三の導体部）Ｉ、及び、導体部Ｊ−バンプ−導電膜９−バンプ−導体部Ｉをそれぞれ経由する通電経路が形成される。これら通電経路の導通状態を監視することで、通電経路に生じたバンプ破断やワイヤ断線などを検出することができる。

本実施形態の半導体発光装置の駆動回路は、図６に示す駆動回路と同様であるが、図１２の半導体発光装置の導通状態を判定する判定回路３０の構成が異なる。図１３に判定回路３０の一例を、発光装置の等価回路とともに示す。図ではアナログ回路を示しているが、本実施形態でも判定回路３０はアナログ回路でもデジタル回路でもよく、また判定回路３０は制御回路５０の一部とすることも可能である。

この判定回路３０では、貫通孔４２ａに最も近い導体部Ｋからの信号線３１−３を設置し、次に貫通孔４２ａに近い導体部Ｊからの信号線３１−２で、導体部Ｋ、Ｊのバンプ破断、ワイヤ断線、及び導体部Ｋ−Ｊ間の導電膜断裂を検出し、遮断信号として制御回路５０に送る。また貫通孔４２ａから最も遠い導体部分Ｉからの信号線３１−１で導体部Ｉのバンプ破断、ワイヤ断線、及び導体部Ｉ−Ｊ間の導電膜断裂を検出し、警告信号として制御回路５０に送る。

制御回路５０によるＬＤ駆動回路２０の制御は、第一実施形態のフロー（図９）と同様であり、遮断信号を入力した場合には、ＬＤ素子１への電力供給を停止する。また警告信号を入力した場合には、モニタへの表示、ＬＥＤの点灯などの警告を発する、或いはＬＤ素子１への供給電力を減らす。

以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的な概念は、レーザ素子と波長変換部材とを組み合わせた発光装置のみならず、レーザーモジュールを構成する部品の脱落防止に利用することができる。例えば、レンズ、フィルター、封止リッドなどを回路パターンが形成された基板を介して固定する構造を採用することにより、これらの脱落防止を図ることができる。これによって機能部品の劣化、休止を検知しフェールセーフを向上することができる。

本発明によればアイセーフティの改善された半導体発光装置が提供される。この半導体発光装置は、自動車等の車両用照明、一般照明などに好適に適用される。

１・・・ＬＤ素子、２・・・レンズ、３・・・外筒部、４・・・波長変換部、５・・・バンプ、６・・・回路パターン、７・・・フレキシブル基板、８・・・リジッド基板、４２・・・実装基板、４２ａ・・・貫通孔、４５・・・波長変換部材、２０・・・ＬＤ駆動回路、３０・・・判定回路、５０・・・制御回路、１０、１００・・・半導体発光装置、Ａ〜Ｋ・・・導体部。

Claims (7)

1. 半導体発光素子と、
   前記半導体発光素子が発するレーザ光が透過する貫通孔を有する基板と、
   前記基板の上に複数の導電性接合部を介して固着された波長変換部材と、を備え、
   前記波長変換部材は、前記基板に対向する面に、レーザ光が入射される領域以外の領域に導電膜が形成され、
   前記基板は、前記波長変換部材と対向する側に、第一の導体部、前記第一の導体部とは電気的に独立した第二の導体部、及び、前記第一及び第二の導体部とは電気的に独立した第三の導体部を含む回路パターンが形成されており、前記第一の導体部は、第一の導電性接合部を介して前記導電膜に電気的に接続され、前記第二の導電膜は、第二の導電性接合部を介して前記導電膜に電気的に接続され、前記第三の導電膜は、第三の導電性接合部を介して前記導電膜に電気的に接続され、
   前記第一の導体部から前記第一の導電性接合部、前記導電膜、前記第二の導電性接合部及び前記第二の導体部に至る通電経路と、前記第一の導体部から前記第一の導電性接合部、前記導電膜、前記第三の導電性接合部及び前記第三の導体部に至る通電経路と、が形成されていて、
   更に、前記第一の導体部から前記第二の導体部に至る通電経路の導通状態と、前記第一の導体部から前記第三の導体部に至る通電経路の導通状態と、を判定する判定回路と、
   前記判定回路が判定した前記第一の導体部から前記第二の導体部に至る通電経路の導通状態に応じて前記半導体発光素子の駆動を制御する回路を含む半導体発光装置。
2. 更に、前記判定回路が判定した前記第一の導体部から前記第三の導体部に至る通電経路の導通状態に応じて警告を発する回路を含む請求項１に記載の半導体発光装置。
3. 前記第一の導体部、前記第二の導体部、及び前記第三の導体部の少なくともいずれか２つは、前記貫通孔からの距離が異なっている請求項１または２に記載の半導体発光装置。
4. 前記第一の導体部、前記第二の導体部、及び前記第三の導体部の少なくともいずれか２つは、同心円状に配置されている請求項３に記載の半導体発光装置。
5. 半導体発光素子と、
   前記半導体発光素子が発するレーザ光が透過する貫通孔を有する基板と、
   前記基板の上に複数の導電性接合部を介して固着された波長変換部材と、を備え、
   前記波長変換部材は、前記基板に対向する面に、レーザ光が入射される領域以外の領域に導電膜が形成され、
   前記基板は、前記波長変換部材と対向する側に、第一の導体部、前記第一の導体部とは電気的に独立した第二の導体部、前記第一及び第二の導体部とは電気的に独立した第三の導体部を含む回路パターンが形成されており、前記第一の導体部は、第一の導電性接合部を介して前記導電膜に電気的に接続され、前記第二の導電膜は、第二の導電性接合部を介して前記導電膜に電気的に接続され、前記第三の導電膜は、第三の導電性接合部を介して前記導電膜に電気的に接続され、
   前記第一の導体部から前記第一の導電性接合部、前記導電膜、前記第二の導電性接合部及び前記第二の導体部に至る通電経路と、前記第一の導体部から前記第一の導電性接合部、前記導電膜、前記第三の導電性接合部及び前記第三の導体部に至る通電経路と、含む半導体発光装置の駆動方法であって、
   前記第一の導体部から前記第二の導体部に至る通電経路の導通状態と、前記第一の導体部から前記第三の導体部に至る通電経路の導通状態と、を検出し、
   前記第一の導体部から前記第二の導体部に至る通電経路が導通しない状態を検出したときに前記半導体発光素子への電力供給を遮断する半導体発光装置の駆動方法。
6. 更に、前記第一の導体部から前記第三の導体部に至る通電経路が導通しない状態を検出したときに警告を発する請求項５に記載の半導体発光装置の駆動方法。
7. 前記第一の導体部から前記第二の導体部に至る通電経路は、前記第一の導体部から前記第三の導体部に至る通電経路より、前記基板の貫通孔からの距離が近い導体部を含む請求項６に記載の半導体発光装置の駆動方法。
   
   

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