JP4051281B2 - Ledモジュール - Google Patents
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Description
本発明は、多数のLED半導体と坦体とを有するLEDモジュールであって、坦体は第1及び第2の主要面を有しており、坦体は、少なくとも1つの半導体層を有しているLEDモジュール(LED、light emitting diode、発光ダイオード)に関する。
【0002】
LEDモジュールは、例えば、IEICE Trans. Electron.,Vol. E80-C, No. 2, February 1997 から公知である。ここには、シリコンサブストレートを有するLEDモジュールが記載されており、このシリコンサブストレートは、多数のエッチング凹部を有しており、このエッチング凹部内に各々1つのLEDチップが設けられている。その際、凹部の斜め壁は、放射ビーム用の反射器として使われる。
【0003】
多数の用途のためには、小さな寸法と高い輝度のLEDモジュールが必要である。このモジュールは、殊に、例えばプロジェクタのような結像光学系に用いる半導体光源として適している。
【0004】
原理的には、個別発光体のパッケージ密度を高めるようにして、LEDモジュールの輝度を高めることができ、その際、同時に光学的な出力が維持又は増大される。
【0005】
小型化を進めた際に生じる問題点は、スペースが狭くなるに連れて大きくなる電気損失熱の排出にある。
【0006】
従って、本発明が基づく課題は、個別LEDができる限り高いパッキング密度を有していて、それと同時にコスト上有利に製造可能な高い輝度のLEDモジュールを提供することにある。更に、本発明の課題は、その種のLEDモジュールを多層構成することにある。
【0007】
本発明によると、この課題は、多数のLED半導体と坦体とを有するLEDモジュールであって、坦体は第1及び第2の主要面を有しており、坦体は、少なくとも1つの半導体層を有しており、坦体の第1の主要面は平坦に形成されており、LED半導体は、坦体の第1の主要面上に取付けられているLEDモジュールにおいて、坦体は、第1の主要面の側に、酸化シリコン層及びシリコンニトリド層からなる2層の電気絶縁層を有しており、絶縁層上に、チップ端子領域が形成されており、LED半導体は、チップ端子領域に取り付けられており、チップ端子領域は、各々薄い金属層の積層を有しており、金属層は、チタン、銅又は貴金属、例えば、金又はプラチナを含んでいることにより解決される。並びに、LEDモジュールは、共通冷却体上に取付けられており、LEDモジュールの坦体は、第2の主要面の側で冷却体と結合されていることにより解決される。
【0008】
本発明によると、多数のLEDが坦体上に取付けられており、その際、坦体は少なくとも1つの半導体層を含んでおり、LEDは坦体の平坦な主要面上に設けられている。この際、"LED"とは、特に、LEDチップ、つまり、コンタクト面を有する発光ダイオード半導体のことである。更に、本発明では、他のビーム放射器を使ってもよい。これは、特に発光ダイオードの他に、一般的にルミネッセンスダイオード、例えば、レーザダイオード、スーパー放射器(Superstrahler)を含む。その種のビーム放射器は、殊に半導体の形式に適している。
【0009】
その際、LEDとLEDモジュールの周囲との電気的熱的結合のために、種々の構造が設けられている。電気損失熱は、主として坦体によって排出される。LEDの給電は、個別の線路構造が、有利には、坦体の表面上に構成されている。
【0010】
有利には、坦体の平坦な主要面上にLEDを構成することによって、LEDの特に高いパッキング密度が可能である。更に、坦体を非常に薄く構成して、それにより、坦体の熱抵抗を減らし、損失熱が排出され易くすることができる。坦体内の半導体層用の半導体材料として、有利には、シリコン又はガリウムヒ素が使われる。更に、良好な熱伝導性、セラミック状材料、例えば、アルミニウムニトリド又はホウ素ニトリド又はカーバイド、例えば、シリコンカーバイドを用いてもよい。以下、この結合体並びに結合体から導出された、半導体の製造時に通常使用される材料も、技術概念「半導体」として理解するものとする。
【0011】
有利には、そのような材料、殊に、シリコンは、高い熱伝導性を有しており、従って、熱排出坦体用の材料として非常に良好に適している。しかも、前述の材料は半導体産業で頻繁に使用されており、この分野では容易に利用することができる。有利には、坦体は、LEDが取付けられている方の面に、つまり、第1の主要面の側に、少なくとも1つの電気絶縁層6を有している。そうすることによって、LEDが並列接続されてしまうのが阻止され、その結果、LEDを個別に接続することができる。更に、複数の絶縁層が形成されており、この複数絶縁層間に伝導層が設けられている。この構成では、有利には、個別発光体を複合して接続構成することができる。
【0012】
絶縁層は、例えば、公知の方法を用いて酸化シリコン又はシリコンニトリドの形式で構成するとよい。本発明によると、絶縁層は、2層で形成されており、その際、酸化シリコン層上にはシリコンニトリド層が堆積されている。この絶縁層は、坦体の熱伝導性が損なわれないように薄く形成するとよい。更に、そのような絶縁層は高い絶縁度及び周囲環境の影響、特に湿気に対する大きな耐性を特徴とする。
【0013】
本発明の有利な実施例では、坦体上に、相互に分離された個別伝導領域が構成され、この領域上に個別LEDが直接又は中間層を介して取付けられている。特に有利には、この際、高い反射力(高い反射の能力を有している)の伝導領域が形成され、この伝導領域によって、坦体の方向に放射されたビーム成分の反射により、LEDモジュールの光収量が向上する。そのような高い反射力の伝導領域用の材料として、例えば、アルミニウムが適している。
【0014】
本発明の有利な実施例では、伝導領域上に個別チップ端子領域が形成されており、この個別チップ端子領域は、持続的且つ確実に半導体を取り付けると同時に良好なコンタクト接続部を形成することができる。薄い金属層を積層した形式でのチップ端子領域が特に適しており、その際、個別層は有利にはチタン又は貴金属、例えば、金又はプラチナを含んでいる。
【0015】
本発明では、坦体の、LEDとは反対側の面が冷却体上に取付けられており、この冷却体は、有利な実施例では、金属層又は金属ブロックとして形成されている。そのような金属層は、非常に高い熱伝導性を有しており、従って、LEDモジュールからの熱排出が改善される。それと同時に、LEDモジュールの機械的な安定度が向上する。有利には、非常に高い輝度で効率的な熱排出度の密にパッキングされたLEDモジュールを提供することができる。
【0016】
冷却体用の材料としては、特に、その高い熱伝導性のために、銅又はアルミニウムが適している。有利には、半田材又は熱伝導性接着剤を用いて、冷却体は坦体と結合されており、その場所によって、良好に熱が移動するようになる。
【0017】
有利には、本発明では、LEDは坦体上に取り付けられており、このLEDは、作動中種々異なる色の各々の光を放射する(以下、短くLEDの色とも呼ぶ)。従って、本発明によると、混合色の光を形成することができ、その際、放射光の色は、付加的に個別LEDから放射された光の各色から形成される。
【0018】
その際、有利には、混合光の色は、個別LEDの種々異なる相応の通電によって調整することができる。
【0019】
混合色を決めるための他の手段は、同じ色のLEDを各々種々異なる個数でLEDモジュール内に使用する点にある。両手段は、一緒に用いても択一的に用いてもよく、その際、両手段を択一的に用いる際には、個別LEDへの通電が比較的均一に配分されるという利点があり、両手段を一緒に用いる際には、作動中フレキシブルとなり、色位置を一層精確に調整することができる。
【0020】
特に有利には、中心波長が赤、黄、青のスペクトル領域内の光を放射するLEDが、例えば、本発明で用いられるのと同じ成分となるように合成される。従って、相応に通電した際に、高い輝度で白色光を放射するLEDモジュールが提供される。更に、個別LEDの通電状態を変えることによって、種々異なる色の光を放射することができるようになり、その際、色空間が非常におおきな部分となるようにカバーされる。例えば、白点(無色点、色位置x=y=z=0.33)を非常に精確に調整することができる。従って、本発明は、高い強度の純白色光を、障害となる色みなしに調整することができる。
【0021】
極めて有利には、このLEDモジュールはグローランプの代わりとして適しており、例えば、白色光源としてプロジェクタで使われる。この際、殊に、本発明のLEDモジュールの小さな寸法と高い輝度は有利である。
【0022】
特に適しているのは、そのようなLEDモジュールをLCDプロジェクタ内の光源として用いた場合である。本発明が装着されたLCDプロジェクタは、非常にコンパクトに構成することができ、その際、光源の寿命、電力消費量及び付随して生じる損失熱を、従来技術のフィラメント付の光源のそれを凌駕する。この特性により、本発明は有利には、移動時の使用、例えば、自動車の領域内での使用に適している。
【0023】
本発明の別の利点は、LEDモジュールを調光することができる点にあり、即ち、作動電流を変えることによって輝度を変えることができる点にある。その際、フィラメントとは異なり、大きな輝度間隔で、放射光のスペクトル変化を大して生じない。その際、作動電流は、例えば、パルス幅変調により変えられる。
【0024】
本発明の有利な実施例では、LEDは、マトリックスの形式で坦体上に設けられている。こうすることによって、LEDのパッキング密度を高くすることができ、LEDモジュールの製造を自動化し易くなる。
【0025】
更に、各々同じ色のLEDを、規則的なマトリックス状のパターンで坦体上に設けることができる。その際、規則的な装置構成とは、1つ又は複数の基本パターンを順次繰り返して並べることによって形成される装置構成のことである。そのような装置構成により、LEDの制御を簡単にすることができ、製造時に配線コストを低減することができる。
【0026】
均一な色混合を達成するために、有利には、LEDをその色に関して周期的な繰り返しシーケンスでマトリックス行に設けるとよく、その際、有利には、LED装置構成は、個別マトリックス行で同じ又は同じようにされる。
【0027】
各装置構成を個別マトリックス行内で順次配向して、マトリックス列内で各々同じ色のLEDが設けられると、各列の同じ色のLEDを直列回路内に非常に容易にまとめることができる。
【0028】
特に有利には、偶数列(順次連続するナンバリングで)のマトリックス列の配列を、奇数列のマトリックス列の配列に対して1列幅だけ各々左又は右にシフトするとよい。そうすることによって、1色列を回避することができ、それにより、色アーチファクトが形成されるのを抑制し、特に均一な色印象を達成することができる。それと同時に、同じ色のLEDを容易にジグザグ状に結合して、直列回路を構成するようにまとめることができる。
【0029】
本発明の別の特徴、利点及び目的性は、以下の図1〜4記載の実施例の説明から分かる。
【0030】
その際、
図1は、本発明のLEDモジュールの第1の実施例の部分断面略図、
図2a及び2bは、本発明のLEDモジュールの第2の実施例の平面略図及び詳細略図、
図3a〜3eは、本発明のLEDモジュールの第3の実施例の5つの変形平面略図、
図4は、本発明のLEDモジュールの第4の実施例の平面略図、
図5は、本発明のLEDモジュールの多層構成の第1の実施例の部分断面略図
図6は、本発明のLEDモジュールの多層構成の第2の実施例の部分断面略図、及び
図7a及び7bは、本発明のLEDモジュール用の坦体の実施例の平面略図及び部分断面略図
である。
【0031】
その際、同じ又は同様に作用する要素は、同じ参照番号が付けられている。
【0032】
図1に示されたLEDモジュール1の坦体2は、以下説明するLEDチップ装置に相応して構造化されたシリコン基板5を有しており、冷却体3に、銅ブロックの形式で半田付けされている。半田4として、金−スズ−半田が使われており、その結果、機械的に安定した結合及びシリコン基板5と銅ブロック3との間で効率的に熱伝導することができる。択一的に、シリコン基板5を、熱伝導性接着剤を用いて銅ブロック3と結合してもよい。
【0033】
シリコン基板5は、多層形成されている。基板部は、非ドーピングシリコン製の層を形成する。この基板部の上に、2層の絶縁層6が取付けられており、この絶縁層は、酸化シリコン層7及びシリコンニトリド層8から形成されており、その際、酸化シリコン層7は、基板部に接している。
【0034】
そのように構成された2層の絶縁層6は、シリコン技術の公知の方法を用いて容易に製造することができ、電気絶縁特性の他に、大きな耐性、例えば、湿気の侵入に対する耐性を特徴とする。
【0035】
絶縁層6上に、相互に分離された多数の金属面9が取付けられており、この金属面9上に、チップ端子領域10が構成されている。金属面9は、有利にはアルミニウム製である。チップ端子領域10は、各々3つの薄金属層からなる積層を有しており、この3つの金属層は、シリコン基板5の側から見て、チタン、プラチナ、金製である。
【0036】
チップ端子領域10の金表面上には、各々LED半導体11が、導電性接着剤を用いて接着されている。半導体11とチップ端子領域10との間の半田結合も同様に可能である。
【0037】
別のコンタクト接続のために、半導体11は坦体2とは反対側の面上にコンタクト面12が設けられており、各ワイヤ接続部13と相互に接続されている。アルミニウム面9は、各々取り付けられる半導体11の、坦体2側の面と電気接続されるワイヤ端子領域としても、作動中形成されるビーム用の反射器としても使われる。
【0038】
銅ブロック3の厚みは、図示の実施例の場合、3.0mmであり、シリコン基板5の厚みは、220μmであり、絶縁層6の厚みは、0.62μmである。アルミニウム層9は、1.0μm厚であり、チップ端子領域10は、0.3μmの全厚で形成されている。200μm厚の半導体により、600μm×600μmの網目尺度、及び、260μm×260μmの半導体横断面で、総体的に、網目単位に関して、177K/Wの熱抵抗に達する。
【0039】
従って、定常条件下で、LED毎に50mWの典型的な損失電力で、半導体表面と坦体下側面との温度差は、約8.9K(網目単位の数に依存しない)。
【0040】
図2aには、LEDの平坦な配列が平面図で示されている。坦体上には、全部で180個のLED11が取り付けられており、各々60個のLEDが中心波長赤、緑及び青のスペクトル領域内にある。LEDは、マトリックスの形式で配列されており、その際、各マトリックス行17a,b内で、周期的シーケンスで赤LED14、緑LED15及び青LED16が順次並べて配列されている。
【0041】
その際、個別マトリックス行17a,b内の配列は、奇数行数17bの各マトリックス行が、各々同じ配列を有していて、このマトリックス行17bで各々同じ色のLEDは上下に重ねて配列されているように、相互に配向されている。その際、行数とは、マトリックス行の通常のように連続したナンバリング時に上から下の方の個別マトリックス行に各々配属されている。
【0042】
偶数行数のマトリックス行17a内のLEDの配列は、奇数行数のマトリックス行17b内の配列に相応しているが、しかし、奇数行数のマトリックス行17bに対しては、1列幅だけ左の方にシフトされている。左の端の列内には、奇数マトリックス行17bだけが設けられており、右側の端の列内には、LEDの偶数マトリックス行17aだけが設けられており、その結果、各マトリックス行は同じ数のLEDを含んでいる。
【0043】
LEDの、この全配列により、同じ色の上下に位置しているLEDが、ジグザグ状に直列接続され、従って、同じ色のLEDが簡単に制御される。
【0044】
マトリックス列内で同じ色のLEDだけが配列されている構成に対して、図示の配列の利点は、一直線状又は対角線状に同じ色が生じることはないという点にある。従って、均一な混合色の放射が達成され、障害となるアーチファクトが生じるのを抑制することができる。
【0045】
マトリックス列の方向にワイヤ接続することができ、その際、コンタクト12は、各LEDの半導体11上で、ワイヤ接続部により、最後のマトリックス行以外、対角線状下側に位置している同じ色のLEDのアルミニウム面9と接続される。
【0046】
第1及び最後のマトリックス行のLEDは、ワイヤ接続部を用いて、外側の別のコンタクト面18に接続されている。作動中、このコンタクト面18を介して各々隣り合った2つの列に配列された同じ色のLEDに電流が流される。
【0047】
LEDの直列接続により、モジュールには電圧が印加され、この電圧は、LED印加電圧の数倍に相応し、あまりコストを掛けずに通常の車両搭載電源から形成することができる。同じ色のLED列は相互に別個に接続することができるので、1つの列がない場合でもモジュールは有利に更に機能し続ける。
【0048】
図2bは、アルミニウム面が拡大して示されている。この面9は、矩形の底面を有しており、その際、1つのエッジには、矩形の切欠部19が形成され、そのエッジに対向した端には、切欠部19に相応するが少し小さな面部分20が形成されている。
【0049】
このように形成することにより、アルミニウム面9を相互に絶縁して、面を充填するように配列することができるようになる。その際、面部分20は、アルミニウム面9上に取付けられた各半導体11のコンタクト接続のためのワイヤ端子領域を形成する。このワイヤ端子領域は、チップ端子領域10から離されている。つまり、半導体11をチップ端子領域10に取り付ける際に、半田乃至接着剤の残りがチップ端子領域10の周囲に漏れ出て、ワイヤを確実にコンタクト接続することができなくなることがあるからである。
【0050】
偶数マトリックス行17aに設けられた面9は、図2bに示された形状に相応する。奇数マトリックス行17bの面9は、この形状を水平方向に鏡対称にした形状である。この形状を交互に配列することによって、有利にも短いワイヤ接続路でジグザグにワイヤ接続して図示のように直列接続することができる。
【0051】
そのように形成されたLEDモデルは、ほぼ9mm×10mmのエッジの長さを有しており、白色光用に輝度77kcd/m2に達する。従って、LEDモジュールは、色が調整可能な光源、例えば、最大パッキング及び輝度のLEDベースの白色光源である。
【0052】
図3には、LED色に関しての別の有利な配列が図示されている。図3aに示されている実施例では、LEDはマトリックス行で更に周期的に循環するシーケンスで配列されている。マトリックス列内で、各々同じ色のLEDが配列されている。この際、同じ色のLEDの直列接続は、特に簡単である。
【0053】
図3bに示された実施例では、LEDは、マトリックス行で同様に周期的に繰り返すシーケンスで配列されている。1マトリックス行の配列は、その際、第2の行からそれ以上のマトリックス行で1列幅だけ右側にシフトすることによって形成される。ここでも、同じ色のLEDは対角線方向に沿って左上から右下に直列接続することによって容易にまとめることができる。
【0054】
図3cに示されている実施例は、図2aに示された配列に相応する。この際、同じ色の直線が形成されるのを阻止することができ、その結果、妨害となるアーチファクトは生じなく、そのようにして特に均一放射光源を構成することができる。
【0055】
図3dに示されているように、3つのLED色が周期的に順に並ぶようにしても当然よい。同様に、相応の列に対してマトリックス行を全て交換してもよい。
【0056】
図3eに図示の配列では、円形輪郭(破線)内にしかラスタのロケーションがないようにされている。この配列は、有利には、例えば、円対称光学系相応の円形入口開口を有する光学系と結合される。図示の配列によって、入口開口は均等に照射される。それと同時に、入口開口内にあるラスタのロケーションでのLED装着を減らすことによって、LEDモジュールの電力消費を減らすことができるが、その際、光学系の照射は減らない。
【0057】
この実施例では、LEDの色に関して、図3cと同様に配列されており、その結果、同じ色のLEDは、マトリックス列の方向にジグザグ状に直列接続することによってまとめることができる。これに対して、マトリックス列に沿って周期的に繰り返して配列するのとは異なり、緑色LEDの個数が増え、その結果、このモジュールでは、全部で34個の緑色LED、19個の赤色LED、及び、16個の青色LEDが使われる。LED個数を、このように重み付けした場合、LEDモジュールは、全部のLEDを同様に通電した場合、白色ミックス光を形成する。
【0058】
用途に応じて、図3a〜3eに示された配列の個別アスペクトを組み合わせてもよい。当然、もっと簡単な回路乃至配列を用いてもよく、例えば、LED色の下位の分布、又は、全てのLEDの純直列回路を用いてもよい。後者の場合、図3eの場合と同様に、ミックス光の色位置は、同じ色のLEDの頻度に依存している。
【0059】
図4には、本発明の実施例が予備組立された状態で示されている。LEDモジュール1は、銅製基板21の中心部上で接着又は半田付けされている。LEDマトリックス列の給電用のコンタクト端子18は、導体枠22を介して外側に向かって放射状に拡がった導体路を用いて、基板のエッジの大きな半田付け端子23にリードされており、その際、半田付け端子23は、LEDモジュール1の制御乃至給電用の電子構成群と容易に接続することができるように、離隔して構成されている。
【0060】
導体枠を介して、グラウチング枠24が取り付けられており、その内部領域は、グラウチング薄膜、有利には、透明反応性樹脂、例えば、エポキシ樹脂を、LEDモジュールの保護のために充填することができる。
【0061】
図5には、本発明の別の実施例が示されている。図1に示された実施例とは異なり、ここでは、多数のLEDモジュール1が共通冷却体3上に取り付けられており、その結果、LEDモジュール1の多重配列を形成することができる。
【0062】
個別LEDモジュール1の構成は、半導体層5と多層絶縁層6を有する坦体2、当該坦体2上に構成された、チップ端子領域10並びにこの領域の上に取り付けられたLED半導体11を有する金属面9を含めて、図1に示されたLEDモジュールにほぼ相応する。
【0063】
その際、個別LEDモジュール上のLEDの個数は、個人の必要に適合させることができる。例えば、各LEDモジュールを、1つの赤色LED、2つの緑色LED、1つの青色LED、つまり、全部で4つのLEDを有するようにするとよい。LEDの相応に調整された作動電流で、各LEDモジュールは、それ自体で白色光源を形成する。LEDモジュールは、例えば、ミックス色光用の色光源としても適しており、その際、有利には、LEDモジュールはどんな場合でも高いパッキング密度を有しており、従って、ほぼ点状である。
【0064】
個別LEDモジュールの給電のために、各LEDモジュール1間に導体路24が設けられている。ワイヤ接続部13を介して、作動電流を個別LEDに給電することができる。このような直接電流給電により、個別LEDモジュール、更に、個別LEDを相互に独立して制御し、スイッチングすることができる。ここで、独立して制御したくない場合、個別モジュール又はLEDを直列及び/又は並列接続してもよいのは当然である。
【0065】
導体路24は、有利には、適切な導体路坦体25、例えば、導体板上に構成される。有利には、このために、フレキシブルな導体板又は相応の導体薄板、例えば、フレックスボードが使われる。
【0066】
個別LEDモジュール1は、有利には、2次元マトリックス状に冷却体上に配設するとよい。例えば、各々4つのLEDチップを有する32個のLEDモジュールを1つの共通の冷却体上にまとめるとよい。この際、導体路坦体25の上に設けられた導体路24は、格子形状に形成すると目的に適っており、その際、格子開口内にLEDモジュール1が配設される。
【0067】
図6には、本発明の別の実施例が示されている。図5に示した実施例の場合と同様に、冷却体3上に、複数のLEDモジュール1が、その間に配設された導体路24と共に取り付けられている。LEDモジュール1では、各々坦体2とLED11しか示されていない。構造は、上述のLEDモジュールの場合と同様に使うことができる。この装置構成では、図5に示された実施例とは相違して、反射器26が載着されており、この反射器は、例えば、導体路坦体25の、冷却体3とは反対側の面上に載置するとよい。
【0068】
反射器は、多数の貫通部27を有しており、この貫通部の側面28は少なくとも部分的に斜めに形成されており、反射器面として使われる。平面図では、反射器は、導体路坦体25に相応する、例えば、格子状の形状を有している。この反射器によって、LEDモジュールの発光効率を有利に高めることができる。
【0069】
図7aには、4つのLEDを有するLEDモジュール用の坦体2の平面図が示されている。その種のLEDモジュールは、例えば、図5及び6に示された実施例で使われる。図7bには、線A−Aに沿った断面図が示されている。分かり易くするために、例えば、層厚は尺度通り忠実に示されていない。
【0070】
坦体は、既述のように、半導体層5、有利には、シリコン又はガリウムヒ素を含んでいて、並びに、酸化シリコン層7及び窒化シリコン層8を有することがある絶縁層6を含んでいる。
【0071】
絶縁層6上には、相互に離隔して電気絶縁された4つの金属面9a,9b,9c及び9dが、例えば、アルミニウムから形成されており、各金属面は、枠状の構造体29によって縁取りされている。金属面上には、既述のように、チップ端子領域をLEDの取付のために構成してもよい(図示していない)。
【0072】
枠状の構造体29は、例えば、30μm以下厚、殊に、5μm〜25μm厚で突出して形成されており、LEDの取付用に使われるシルバー導電接着剤のような付着手段の受容溜め部として構成されている。その際、枠状の構造体29は、各金属面乃至各チップ端子領域の周囲に槽状の溜め部を形成しており、この溜め部は、過剰な付着手段が隣りの金属面にまであふれ出て、各個別LED間が短絡するのが阻止される。
【0073】
その種の枠状の構造体は、例えば、プラスチック、有利には、ポリイミド製にするとよく、その際、相応のプラスチック層が半導体技術による処理を用いて被着されて、構造化される。
【0074】
坦体のエッジから、枠状の構造体29が離隔されて、坦体の中心31に向かって戻されるように構成されており、その結果、坦体の中心31から見て、枠状の構造体29の外側で、金属層9a,9b,9c及び9dの部分領域30a,30b,30c及び30dはカバーされていない。この部分領域30a,30b,30c及び30dは、外部ワイヤ接続用の端子個所として使われ、例えば、図5及び6に示された導体路に接続され、その際、各部分領域は、所属の金属面と導電接続される。
【0075】
図示の実施例を用いた、本発明の説明は、本発明を限定するものでないことは当然のことである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のLEDモジュールの第1の実施例の部分断面略図
【図2】 本発明のLEDモジュールの第2の実施例の平面略図及び詳細略図
【図3】 本発明のLEDモジュールの第3の実施例の5つの変形平面略図
【図4】 本発明のLEDモジュールの第4の実施例の平面略図
【図5】 本発明のLEDモジュールの多層構成の第1の実施例の部分断面略図
【図6】 本発明のLEDモジュールの多層構成の第2の実施例の部分断面略図
【図7】 本発明のLEDモジュール用の坦体の実施例の平面略図及び部分断面略図
Claims (32)
- 多数のLED半導体(11)と坦体(2)とを有するLEDモジュール(1)であって、前記坦体(2)は第1及び第2の主要面を有しており、前記坦体(2)は、少なくとも1つの半導体層(5)を有しており、前記坦体(2)の前記第1の主要面は平坦に形成されており、前記LED半導体(11)は、前記坦体(2)の前記第1の主要面上に取付けられているLEDモジュールにおいて、
坦体(2)は、第1の主要面の側に、酸化シリコン層及びシリコンニトリド層からなる2層の電気絶縁層(6)を有しており、
前記絶縁層(6)上に、チップ端子領域(10)が形成されており、前記LED半導体(11)は、前記チップ端子領域(10)に取り付けられており、
前記チップ端子領域(10)は、各々薄い金属層の積層を有しており、
前記金属層は、チタン、銅又は貴金属、例えば、金又はプラチナを含んでいる
ことを特徴とするLEDモジュール。 - 少なくとも1つの半導体層(5)は、シリコン又はガリウムヒ素を含む請求項1記載のLEDモジュール(1)。
- 坦体は多層形成されている請求項1又は2記載のLEDモジュール(1)。
- 坦体(2)の第1の主要面上に伝導領域(9)が形成されており、該伝導領域上に、LED半導体(11)が取り付けられている請求項1から3迄の何れか1記載のLEDモジュール(1)。
- 伝導領域(9)はアルミニウムを含んでいる請求項4記載のLEDモジュール(1)。
- 伝導領域(9)上にチップ端子領域(10)が形成されている請求項4又は5記載のLEDモジュール(1)。
- 坦体(2)は、第2の主要面側で冷却体(3)と結合されている請求項1から6迄の何れか1記載のLEDモジュール(1)。
- 冷却体(3)は、銅又はアルミニウムを含んでいる請求項7記載のLEDモジュール(1)。
- 冷却体(3)は、半導体層(5)に接している請求項7又は8記載のLEDモジュール(1)。
- 冷却体(3)は、半田材(4)又は熱伝導接着剤によって半導体層(5)と結合されている請求項9記載のLEDモジュール(1)。
- LED半導体(11)は、坦体(2)上にマトリックスの形式で設けられている請求項1から10迄の何れか1記載のLEDモジュール(1)。
- LED半導体(11)は、作動中、種々異なる中心波長の光を放射する請求項1から11迄の何れか1記載のLEDモジュール(1)。
- 個別LED半導体(11)によって作動中放射される光は、赤、緑又は青のスペクトル領域内に中心波長を有している請求項12記載のLEDモジュール(1)。
- 各々同じ中心波長のLED半導体(11)が規則的に坦体(2)上に設けられている請求項12又は13記載のLEDモジュール(1)。
- LED半導体(11)は、マトリックス行(17a,b)内に前記LED半導体の中心波長に関して周期的な繰り返しシーケンスで設けられている請求項14記載のLEDモジュール(1)。
- LED半導体(11)の配列構成は、マトリックス行(17a,b)内で前記LED半導体の中心波長に関して周期的な繰り返しシーケンスを有している請求項14又は15記載のLEDモジュール(1)。
- マトリックス列内に各々同じ中心波長のLED半導体(11)が設けられている請求項16記載のLEDモジュール(1)。
- 奇数行ナンバーのマトリックス行(17b)でのLED半導体(11)の装置構成は同じであり、偶数行ナンバーのマトリックス行(17a)での配列構成は、その上に位置しているマトリックス行(17b)から1列幅だけ左側又は右側にシフトすることによって行われる請求項17記載のLEDモジュール(1)。
- LED半導体(11)は、付着手段を用いて半田付け又は接着されている請求項1から18迄の何れか1記載のLEDモジュール。
- 付着手段は導電性である請求項19記載のLEDモジュール。
- 付着手段は、半田又は接着剤、例えば、シルバー導電接着剤である請求項19又は20記載のLEDモジュール。
- 少なくとも部分的にLED半導体の周囲には、付着手段用の溜め部が形成されている請求項19から21迄の何れか1記載のLEDモジュール。
- 坦体は第1及び第2の主要面を有しており、前記坦体(2)は、少なくとも1つの半導体層(5)を有しており、前記坦体(2)の第1の主要面は平坦に形成されており、前記LED半導体(11)は、前記坦体の前記第1の主要面上に取付けられている多数の前記LED半導体(11)と前記坦体(2)とを有するLEDモジュール(1)であって、
前記坦体(2)は、前記第1の主要面の側に、酸化シリコン層及びシリコンニトリド層からなる2層の電気絶縁層(6)を有しており、
前記絶縁層(6)上に、チップ端子領域(10)が形成されており、前記LED半導体(11)は、前記チップ端子領域(10)に取り付けられており、
前記チップ端子領域(10)は、各々薄い金属層の積層を有しており、
前記金属層は、チタン、銅又は貴金属、例えば、金又はプラチナを含んでいる
多数の前記LEDモジュール(1)を有する装置において、
LEDモジュール(1)は、共通冷却体(3)上に取り付けられており、前記LEDモジュール(1)の坦体(2)は、第2の主要面の側で冷却体(3)と結合されていることを特徴とする多数LEDモジュール(1)を有する装置。 - 冷却体(3)は、銅又はアルミニウムを含んでいる請求項23記載の多数の前記LEDモジュール(1)を有する装置。
- LEDモジュール(1)の半導体層(5)は各々、冷却体(3)に隣接している請求項23又は24記載の多数の前記LEDモジュール(1)を有する装置。
- LEDモジュール(1)の半導体層(5)は各々、半田材(4)又は熱伝導性接着剤によって冷却体(3)と結合されている請求項25記載の多数の前記LEDモジュール(1)を有する装置。
- 各LEDモジュール間に導体路が設けられている請求項23から26迄の何れか1記載の多数の前記LEDモジュール(1)を有する装置。
- 導体路は、導体路坦体上に構成されている請求項27記載の多数の前記LEDモジュール(1)を有する装置。
- 導体路坦体は、冷却体上に載置されている請求項28記載の装置。
- 導体路坦体は、導体プレート、フレキシブル導体プレート、導体プレート薄板又はフレックスボードである請求項29記載の多数の前記LEDモジュール(1)を有する装置。
- ミックス光の色位置をLED半導体(11)の作動電流によって決めることを特徴とする白色ミックス光の形成のために、請求項1から22迄の何れか1記載のLED半導体モジュール(1)、又は、請求項23から30迄の何れか1記載の多数の前記LEDモジュール(1)を有する装置の使用。
- 同じ中心波長のLED半導体(11)の頻度を、全てのLED半導体(11)の同じ通電状態で、白色ミックス光が形成されるように選択することを特徴とする請求項12から22迄の何れか1記載のLEDモジュール(1)、又は、請求項23から31迄の何れか1記載の多数の前記LEDモジュール(1)を有する装置の使用。
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