JP4981910B2

JP4981910B2 - 照明装置

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Publication number: JP4981910B2
Application number: JP2009524876A
Authority: JP
Inventors: イエ，ウェン−ユン; リン，ジュイ−イン; ユ，ユ−チェン
Original assignee: エピスターコーポレイション
Priority date: 2006-08-18
Filing date: 2007-08-17
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-08-17
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Description

本発明は、マイクロダイオード（ｍｉｃｒｏ−ｄｉｏｄｅｓ）を含む照明装置に関し、特に、交流電源を直流電源に変換する必要なく、交流と直流電源で動作させることができるマイクロダイオードを含む照明装置に関するものである。

耐久性、寿命、薄型、軽量、低消費電力、及び、例えば水銀（Ｈｇ）のような有害物質を含まないなどの特性により、発光ダイオードを用いた照明技術は、照明と半導体産業の将来にとって重要な発展動向となっている。一般的に、発光ダイオードは、白色発光デバイス、誘導灯（ｇｕｉｄｉｎｇｌｉｇｈｔｓ）、カーストロボライト、カーライト、懐中電灯、ＬＣＤのバックライトモジュール、投影機の光源、屋外用ディスプレイユニットなどに広く用いられている。

現在のＬＥＤ光源は、交流（ＡＣ）の電源で直接動作することができないため、ＡＣ／ＤＣコンバータがＬＥＤ光源用に交流電源を直流電源に変換することが必要となっている。しかし、ＡＣ／ＤＣコンバータは、製品のコスト、サイズ及び重量を増加させ、より多くの電力を消費するため、ポータブル装置にとってはより不都合である。よって、交流電源を直流電源に変換することを必要としない、交流と直流電源で動作させることができるＬＥＤ照明装置が必要とされている。

基板上に形成された複数のマイクロダイオードと、マイクロダイオードに接続され少なくとも３つの電圧供給点を有する導線パターンとを含む照明モジュールを備える照明装置の具体的な形態を提供する。選択ユニットは、電源に接続され、少なくとも２つの電圧供給点を選択することにより、マイクロダイオードの一部と電源が少なくとも１つのループを形成して、ループのマイクロダイオードをオンにする。

本発明は、照明装置の他の具体的な形態も提供する。照明モジュールは、基板上に形成された複数のマイクロダイオードと、マイクロダイオードに接続された導線パターンとを含む。少なくとも２つの交流電極が、導線パターンによって交流電源をマイクロダイオードに電気的に接続するように用いることにより、マイクロダイオードの第１の部分が交流電源の正の半周期の間オンにされ、マイクロダイオードの第２部分が交流電源の負の半周期の間オンにされる。

図１は、照明装置の実施形態を表している。

図２は、照明装置の他の実施形態を示している。

図３は、選択ユニットの実施形態を示している。

図４は、照明装置の他の実施形態を示している。

図５は、照明装置の他の実施形態を示している。

図６は、照明装置の他の実施形態を示している。

図７は、複数のマイクロダイオードを有する基板を示す図である。

図８は、複数の導線を有するサブマウント（ｓｕｂｍｏｕｎｔ）を示す図である。

図９は、図７及び図８に示した基板とサブマウントの組み合わせを示す図である。

図１０は、直流電源で動作されている図６に示した照明装置を示す図である。

図１１は、直流電源で動作されている図６に示した照明装置を示す他の図である。

図１２は、交流電源で動作されている図６に示した照明装置を示す図である。

図１３は、可動交流電極を有する照明装置を示している。

図１４は、図１３に示した照明装置の等価回路図を示している。

図１５は、図７に示した基板を示している他の図である。

図１６は、図１３に示した照明装置の他の実施形態を示している。

図１７は、可動直流電極を有する照明装置を示している。

図１８は、図１７に示した照明装置の等価回路図を示している。

図１９は、可動直流電極を有する照明装置の他の実施形態を示している。

以下の記載は、発明を実施するために熟考された形態である。この記載は、本発明の全般の原則を表すことを目的として作成されたものであって、限定された意味に解釈されるべきものではない。発明の範囲は、添付のクレームを参照することによって決定される。

図１は、照明装置の実施形態を表している。図に示すように、照明装置１００は、照明モジュール３０と選択ユニット５０を含む。照明モジュール３０は、基板上に形成された複数のマイクロダイオード３４とマイクロダイオード３４に接続された導線パターン１９Ａを含む。基板２０は、絶縁基板、またはマイクロダイオード３４を個別に電気的に絶縁することができる材料または構造であることができる。

導線パターン１９Ａは、マイクロ発光ユニット（ｍｉｃｒｏ−ｌｉｇｈｔｉｎｇｕｎｉｔ）２１のマイクロダイオード３４に直列に接続された一部の導線、マイクロダイオード３４を選択ユニット５０に接続する他の部分の導線（即ち３１ａ〜３１ｅ）と、選択ユニット５０によって電源４０で提供された電圧を受ける複数の電圧供給点（即ち３２ａ〜３２ｅ）を含む。例えば、導線パターン１９Ａは、基板２０上の複数の導線、サブマウントの複数の導線（図７に示す）、またはそれらの組み合わせによって形成されることができるが、これを限定するものではない。各マイクロ発光ユニット２１は、逆方向に並列して接続された少なくとも２つのマイクロダイオード３４を含むがこれを限定するものではない。いくつかの実施形態では、各マイクロ発光ユニット２１は、並列、直列、または直並列に接続された３つ以上のマイクロダイオード３４を含むこともできる。また、基板２０上のマイクロダイオード３４は、並列または直並列に接続された複数のマイクロ発光ユニット２１を形成するように接続されることもできる。

例えば電源４０は、直流（ＤＣ）電源、交流（ＡＣ）電源、またはＡＣ／ＤＣハイブリッド電源であることができる。マイクロダイオード３４は、異なる動作電圧に基づいて、非線形的にその動作電力を調整することができる発光素子であることができる。例えば、マイクロダイオード３４は、マイクロＬＥＤ（ｍｉｃｒｏ−ＬＥＤｓ）またはマイクロレーザーダイオード（ｌａｓｅｒｄｉｏｄｅｓ）であることができるがこれを限定するものではない。図に示すように、電圧供給点３２ａ〜３２ｅは、対応する導線３１ａ〜３１ｅによって選択ユニット５０にそれぞれ接続している。

選択ユニット５０は、電源４０と照明モジュール３０との間に接続され、電源４０を制御して、電流を少なくとも２つの導線３１ａ〜３１ｅを介して、１つまたは１つ以上のマイクロ発光ユニット２１に電力を供給する。即ち、選択ユニット５０は、電圧供給点３２ａ〜３２ｅから少なくとも２つの電圧供給点を選択し、電源４０より提供された電圧を、選択された電圧供給点を介してマイクロ発光ユニット２１に接続することにより、直列のマイクロ発光ユニット２１のマイクロダイオード３４の一部と電源４０が少なくとも１つのループを形成して、ループのマイクロダイオード３４をオンにする。

電圧供給点３２ａと３２ｃが選択ユニット５０によって選択された時、電源４０より提供された、例えば高電圧（ＶＤＤ）と低電圧（ＧＮＤ）の電圧は、導線３１ａと３１ｃによって直列に接続されたＮ個のマイクロ発光ユニット２１に接続される。よって、Ｎ個のマイクロ発光ユニット２１と電源４０は、導線３１ａと３１ｃによってループを形成する。即ち、導線３１ａと３１ｃは、電源４０の第１と第２電極（図示していない）にそれぞれ接続される。電源４０が交流電源である場合、例えば電源４０の正の半周期の間のように第１と第２電極の電圧がそれぞれ負（即ち低レベル）と正（即ち高レベル）の時は、下列のＮ個のマイクロダイオード３４が順方向にバイアスされる（即ちオンにされる）。逆に、例えば電源４０の負の半周期の間のように第１と第２電極の電圧がそれぞれ正（即ち高レベル）と負（即ち低レベル）の時は、上列のＮ個のマイクロダイオード３４が順方向にバイアスされる（即ちオンにされる）。

電源４０が直流電源である場合、第１と第２電極の電圧がそれぞれ負と正の時は、下列のＮ個のマイクロダイオード３４が順方向にバイアスされる（即ちオンにされる）。逆に、第１と第２電極の電圧がそれぞれ正と負の時は、上列のＮ個のマイクロダイオード３４が順方向にバイアスされる（即ちオンにされる）。

電圧供給点３２ａと３２ｄが選択ユニット５０によって選択された時、電源４０より提供された電圧は、導線３１ａと３１ｄによって直列に接続されたＮ＋１個のマイクロ発光ユニット２１に接続される。よって、Ｎ＋１個のマイクロ発光ユニット２１と電源４０は、導線３１ａと３１ｄによってループを形成する。即ち、導線３１ａと３１ｄは、電源４０の第１と第２電極にそれぞれ接続される。電源４０が交流電源である場合、例えば交流電源の正の半周期の間のように第１と第２電極の電圧がそれぞれ負と正の時は、下列のＮ＋１個のマイクロダイオード３４が順方向にバイアスされる（即ちオンにされる）。逆に、例えば交流電源の負の半周期の間のように第１と第２電極の電圧がそれぞれ正と負の時は、上列のＮ＋１個のマイクロダイオード３４が順方向にバイアスされる（即ちオンにされる）。

また、電圧供給点３２ａと３２ｅが選択ユニット５０によって選択された時、電源４０より提供された電圧は、導線３１ａと３１ｅによって直列に接続されたＮ＋２個のマイクロ発光ユニット２１に接続される。よって、Ｎ＋２個のマイクロ発光ユニット２１と電源４０は、導線３１ａと３１ｅによってループを形成する。

例えば、直列接続されたＮ個のマイクロダイオード３４の等価耐電圧はＶｎであり、直列接続されたＮ＋１個のマイクロダイオード３４の等価耐電圧はＶ（ｎ＋１）であり、直列接続されたＮ＋２個のマイクロダイオード３４の等価耐電圧はＶ（ｎ＋２）である等とすることができる。電源４０の電圧の大きさが直列接続されたＮ＋１個のマイクロダイオード３４の等価耐電圧Ｖ（ｎ＋１）より小さい時、選択ユニット５０は、電圧供給点３２ａと３２ｃを選択し、電圧源４０より提供された電圧が、導線３１ａと３１ｃによって直列接続されたＮ個のマイクロ発光ユニット２１に接続される。また、電源４０より提供された電圧が直列接続されたＮ＋１個のマイクロダイオード３４の等価耐電圧Ｖ（ｎ＋１）を超える場合、選択ユニット５０は、電圧供給点３２ａと３２ｅを選択し、電圧源４０より提供された電圧は、導線３１ａと３１ｅによって直列接続されたＮ＋２個のマイクロ発光ユニット２１に接続される。即ち、選択ユニット５０は、電源４０と直列接続されたマイクロダイオード３４の等価耐電圧間の関係に基づいて、電圧源４０によってバイアスされた電圧供給点を選んでマイクロダイオード３４の数を変えることができる。よって、半導体プロセスによって生じる等価耐電圧の変動を解決する。

図２は、照明装置の他の実施形態を示している。図に示すように、照明装置２００は、図１に示した照明装置１００に類似するが、異なることは、照明モジュール３０が２つの照明サブモジュール３９ａと３９ｂに分けられ、選択ユニット５０が少なくとも２つの電圧供給点３７ａ〜３７ｃを選ぶことにより、電源４０は、電源４０の大きさに基づいて選択された２つの電圧供給点に接続された導線を介して、マイクロダイオード３４に電圧を提供することである。

例えば、照明モジュール３０は、マイクロ発光ユニット２１を含み、照明サブモジュールユニット３９ａと３９ｂは、それぞれＮ／２個のマイクロ発光ユニット２１を含み、各マイクロ発光ユニット２１は、逆方向に並列して接続された２つのマイクロダイオード３４を含むがこれを限定するものではない。他の実施形態としては、照明サブモジュールユニット３９ａと３９ｂは、異なる数のマイクロ発光ユニット２１を含むことができる。

電源４０がＡＣ２２０Ｖの時、選択ユニット５０は、電圧供給点３７ａと３７ｃを選び、電源４０は、導線３８ａと３８ｃを介して、選択された電圧供給点３７ａと３７ｃに電圧を提供する。即ち、導線３８ａと３８ｃは、電源４０の第１と第２電極（図示していない）にそれぞれ接続され、導線３８ａと３８ｃによって全ての照明モジュール３０と電源４０はループを形成する。よって、例えば電源４０の負の半周期の間のように第１と第２電極の電圧がそれぞれ負と正の時は、下列のＮ個のマイクロダイオード３４が順方向にバイアスされる（オンにされる）。逆に、例えば電源４０の正の半周期の間のように第１と第２電極の電圧がそれぞれ負と正の時は、上列のＮ個のマイクロダイオード３４が順方向にバイアスされる（オンにされる）。

電源４０がＡＣ１１０Ｖの時、選択ユニット５０は、３つの電圧供給点３７ａ〜３７ｃを選び、電源４０は、導線３８ａ〜３８ｃにそれぞれ電圧を提供し、照明サブモジュールユニット３９ａと３９ｂと電源４０は、導線３８ａ〜３８ｃによって２つのループを形成する。例えば、照明サブモジュールユニット３９ａと電源４０は、導線３８ａと３８ｂによってループを形成し、照明サブモジュールユニット３９ｂと電源４０は、導線３８ｂと３８ｃによってもう１つのループを形成する。即ち、導線３８ａと３８ｃは、電源４０の第１電極に接続され、導線３８ｂは、電源４０の第２電極に接続される。よって、例えば電源４０の負の半周期の間のように第１と第２電極の電圧がそれぞれ正と負の時は、照明サブモジュールユニット３９ａの上列のＮ／２個のマイクロダイオード３４が順方向にバイアスされ（オンにされ）、照明サブモジュールユニット３９ｂの下列のＮ／２個のマイクロダイオード３４が順方向にバイアスされる（オンにされる）。逆に、例えば電源４０の正の半周期の間のように第１と第２電極の電圧がそれぞれ負と正の時は、照明サブモジュールユニット３９ａの下列のＮ／２個のマイクロダイオード３４と照明サブモジュールユニット３９ｂの上列のＮ／２個のマイクロダイオード３４が各々順方向にバイアスされる（オンにされる）。

よって、照明装置２００は、電源４０の大きさに基づいて適当なループを選ぶことから、ＡＣ２２０ＶとＡＣ１１０Ｖの両方で動作されることができる。また、照明装置２００は、直流電源で動作されることもできる。例えば、電源４０が直流電源の場合、第１と第２電極の電圧がそれぞれ負と正の時は、下列のＮ個のマイクロダイオード３４が順方向にバイアスされる（オンにされる）。逆に、第１と第２電極の電圧がそれぞれ正と負の時は、上列のＮ個のマイクロダイオード３４が順方向にバイアスされる（オンにされる）。

図３は、選択ユニットの実施形態を示している。図に示すように、選択ユニット５０は、識別ユニット５３と出力ユニット５４を含む。識別ユニット５３は、電源４０に接続され、電源４０の大きさを測定して、その結果信号ＳＭを発生する。出力ユニット５４は、電源４０と識別ユニット５３に接続され、結果信号ＳＭに基づいて電源４０を少なくとも２つの電圧供給点に選択的に接続する。

例えば、電源４０がＡＣ／ＤＣ２２０Ｖの時、識別ユニット５３は、結果信号ＳＭを出力ユニット５４に発生することから、出力ユニット５４は、導線３８ａと３８ｃによって、電圧を電源４０から選択された電圧供給点３７ａと３７ｃに出力する。即ち、導線３８ａと３８ｃは、電源４０の第１と第２電極にそれぞれ接続され、導線３８ａと３８ｃによって全ての照明モジュール３０と電源４０はループを形成する。

電源４０がＡＣ／ＤＣ１１０Ｖの時、識別ユニット５３は、結果信号ＳＭを出力ユニット５４に発生することから、出力ユニット５４は、導線３８ａ〜３８ｃによって、電圧を電源４０から選択された電圧供給点３７ａ〜３７ｃに出力する。よって、照明サブモジュールユニット３９ａと３９ｂと電源４０は、導線３８ａ〜３８ｃによって２つのループを形成する。例えば、導線３８ａと３８ｃは、電源４０の第１電極に接続され、導線３８ｂは、電源４０の第２電極に接続される。例えば、照明サブモジュールユニット３９ａと電源４０は、導線３８ａと３８ｂによって第１のループを形成し、照明サブモジュールユニット３９ｂと電源４０は、導線３８ｂと３８ｃによって第２のループを形成する。

図４は、照明装置の他の実施形態を示している。図に示すように、照明装置３００は、図１に示した照明装置１００に類似するが、異なることは、照明モジュール３０が直列のマイクロ発光ユニット２１をそれぞれ含む３つの照明サブモジュールユニット３９ｃ〜３９ｅを含み、選択ユニット５０が２つの電圧供給点３３ａ〜３３ｄを選び、電源４０が電力設定信号ＳＰに基づいて選択された２つの電圧供給点に接続された導線を介して、マイクロダイオード３４に電圧を提供することである。図に示すように、各マイクロ発光ユニット２１は、逆方向に並列して接続された少なくとも２つのマイクロダイオード３４を含むがこれを限定するものではない。いくつかの実施形態においては、各マイクロ発光ユニット２１は、並列、直列、または直並列に接続された３つ以上のマイクロダイオード３４を含むこともできる。また、基板２０上のマイクロダイオード３４は、並列、直列、または直並列に接続された複数のマイクロ発光ユニット２１を形成するように接続されることもできる。

電力設定信号ＳＰが第１状態を示す時、選択ユニット５０は、電圧供給点３３ｄと３３ａを選び、導線３６ｄと３６ａを電源４０の第１と第２電極にそれぞれ接続する。よって、電源４０と照明サブモジュール３９ｃの直列のマイクロ発光ユニット２１は、ループを形成する。照明サブモジュール３９ｃの上列のマイクロダイオード３４は、第１と第２電極の電圧がそれぞれ負と正の時、順方向にバイアスされる（即ちオンにされる）。逆に、照明サブモジュール３９ｃの下列のマイクロダイオード３４は、第１と第２電極の電圧がそれぞれ正と負の時、順方向にバイアスされる（即ちオンにされる）。

電力設定信号ＳＰが第２状態を示す時、選択ユニット５０は、電圧供給点３３ｄ、３３ａと、３３ｂを選び、導線３６ｄを電源４０の第１電極に接続し、導線３６ａと３６ｂを電源４０の第２電極に接続する。よって、電源４０と照明サブモジュール３９ｃの直列のマイクロ発光ユニット２１は、第１ループを形成し、電源４０と照明サブモジュール３９ｄの直列のマイクロ発光ユニット２１は、第２ループを形成する。両照明サブモジュール３９ｃと３９ｄの上列のマイクロダイオード３４は、第１と第２電極の電圧がそれぞれ負と正の時、順方向にバイアスされる（即ちオンにされる）。逆に、両照明サブモジュール３９ｃと３９ｄの下列のマイクロダイオード３４は、第１と第２電極の電圧がそれぞれ正と負の時、順方向にバイアスされる（即ちオンにされる）。

電力設定信号ＳＰが第３状態を示す時、選択ユニット５０は、電圧供給点３３ａ〜３３ｄを選び、導線３６ｄを電源４０の第１電極に接続し、導線３６ａ〜３６ｃを電源４０の第２電極に接続する。よって、電源４０と照明サブモジュール３９ｃの直列のマイクロ発光ユニット２１は、第１ループを形成し、電源４０と照明サブモジュール３９ｄの直列のマイクロ発光ユニット２１は、第２ループを形成し、電源４０と照明サブモジュール３９ｅの直列のマイクロ発光ユニット２１は、第３ループを形成する。３つの照明サブモジュール３９ｃ〜３９ｅの上列のマイクロダイオード３４は、第１と第２電極の電圧がそれぞれ負と正の時、順方向にバイアスされる（即ちオンにされる）。逆に、３つの照明サブモジュール３９ｃと３９ｅの下列のマイクロダイオード３４は、第１と第２電極の電圧がそれぞれ正と負の時、順方向にバイアスされる（即ちオンにされる）。

よって、照明装置３００は、電力設定信号ＳＰに基づいて、１つまたは１つ以上の直列のマイクロ発光ユニット２１を選択的にバイアスしてその発光効率を調整する。例えば、電力設定信号は、スイッチング装置によって発生されることができる。

図５は、照明装置の他の実施形態を示している。図に示すように、照明装置４００は、照明モジュール３０、電源４０と、選択ユニット５０を含む。電源４０は、直流（ＤＣ）電源、交流（ＡＣ）電源、またはＡＣ／ＤＣハイブリッド電源であることができる。照明モジュール３０は、基板２０上に形成された複数のマイクロダイオード３４＿１〜３４＿８を含み、導線パターン１９Ｂは、マイクロダイオード３４＿１〜３４＿８に接続する。基板２０は、絶縁基板、またはマイクロダイオード３４＿１〜３４＿８を個別に電気的に絶縁することができる材料または構造であることができる。

導線パターン１９Ｂは、２つの直列のマイクロダイオードのマイクロダイオード３４＿１〜３４＿８に接続し、マイクロダイオード３４＿１〜３４＿８を選択ユニット５０に接続する複数の導線４５と、選択ユニット５０によって電源４０より提供された電圧を受ける複数の電圧供給点（即ち４６ａ〜４６ｊ）を含む。例えば、導線パターン１９Ｂは、基板２０上の複数の導線、サブマウントの複数の導線（図７に示す）、またはそれらの組み合わせによって形成されることができるが、これを限定するものではない。いくつかの実施形態では、基板２０上のマイクロダイオード３４＿１〜３４＿８は、並列、または直列接続されることができる。例えばマイクロダイオード３４＿１〜３４＿８は、マイクロＬＥＤ（発光ダイオード）、またはマイクロＬＤ（レーザーダイオード）であることができるが、これを限定するものではない。

選択ユニット５０は、電源４０が交流か、または直流かを判断して電源４０より提供された電圧を電圧供給点４６ａ〜４６ｊに選択的に提供する。選択ユニット５０は、識別ユニット５３、複数の絶縁ユニット４４、インダクタＬ０、コンデンサＣ０、交流と直流電極ＡＣ１、ＡＣ２、ＤＣ１と、ＤＣ２を含む。図に示すように、導線４５によって電圧供給点４６ａ、４６ｃ、４６ｅ、４６ｇと、４６ｉは、直流電極ＤＣ１に接続され、電圧供給点４６ｂ、４６ｄ、４６ｆ、４６ｈと、４６ｊは、直流電極ＤＣ２に接続され、電圧供給点４６ｅと４６ｊは、交流電極ＡＣ１と、電圧供給点４６ａと４６ｆは、交流電極ＡＣ２に接続される。

識別ユニット５３は、電源４０が直流か、または交流かを判断し、判断された結果ＳＣを発生して絶縁ユニット４４を制御する。インダクタＬ０は、電源４０と直流電極ＤＣ１の間に接続され、交流信号を絶縁する。コンデンサＣ０は、電源４０と交流電極ＡＣ１の間に接続され、直流信号を絶縁する。絶縁ユニット４４は、導線パターン１９Ｂと交流と直流電極ＡＣ１、ＡＣ２、ＤＣ１と、ＤＣ２の間に接続され、交流と直流電極ＡＣ１、ＡＣ２、ＤＣ１と、ＤＣ２を導線パターン１９Ｂの電圧供給点４６ａ〜４６ｊから電気的に絶縁する。

例えば、電源４０が直流の時、判断された結果ＳＣは、絶縁ユニット４４を制御して交流電極ＡＣ１とＡＣ２を電圧供給点４６ａ、４６ｅ、４６ｆと、４６ｊから電気的に絶縁すると同時に、電圧供給点４６ｂ〜４６ｅと４６ｇ〜４６ｊを直流電極ＤＣ１とＤＣ２にそれぞれ電気的に接続する。電源４０のより高い電圧（即ちＶＤＤ）は、インダクタＬ０と直流電極ＤＣ１によって電圧供給点４６ｇ、４６ｃ、４６ｉと、４６ｅに接続され、より低い電圧（即ちＧＮＤ）は、直流電極ＤＣ２によって電圧供給点４６ｂ、４６ｈ、４６ｄと、４６ｊに接続される。よって、マイクロダイオード３４＿２、３４＿４、３４＿６と、３４＿８は、電源４０により個別に順方向にバイアスされる（オンにされる）。即ち、電源４０とマイクロダイオード３４＿２、３４＿４、３４＿６と、３４＿８は、直流電極ＤＣ１とＤＣ２と導線パターン１９Ｂ（即ち照明モジュール３０上の導線）によって４つのループを形成する。

逆に電源４０が交流の時、判断された結果ＳＣは、絶縁ユニット４４を制御して直流電極ＤＣ１とＤＣ２を電圧供給点４６ａ〜４６ｊから電気的に絶縁すると同時に、電圧供給点４６ｅと４６ｊを交流電極ＡＣ１と、電圧供給点４６ａと４６ｆを交流電極ＡＣ２に電気的に接続する。電源４０の正の半周期の間、コンデンサＣ０と交流電極ＡＣ１とＡＣ２によって、電源４０により直列のマイクロダイオード３４＿１〜３４＿４が順方向にバイアスされ（オンにされ）、マイクロダイオード３４＿５〜３４＿８が逆バイアス（オフにされる）される。電源４０の負の半周期の間、コンデンサＣ０と交流電極ＡＣ１とＡＣ２によって、電源４０により直列のマイクロダイオード３４＿５〜３４＿８が順方向にバイアスされ（オンにされ）、マイクロダイオード３４＿１〜３４＿４が逆バイアスされる（オフにされる）。よって、直列のマイクロダイオード３４＿１〜３４＿４と直列のマイクロダイオード３４＿５〜３４＿８は、電源４０により交互に順方向にバイアスされる。即ち、電源４０とマイクロダイオード３４＿１〜３４＿８は、交流電極ＡＣ１とＡＣ２と導線パターン１９Ｂ（即ち照明モジュール３０上の導線）によって２つのループを形成する。

従って照明装置４００は、電源４０が交流か、または直流かを判断し、判断された結果に基づいて、電源４０を対応する電極ＡＣ１、ＡＣ２、ＤＣ１と、ＤＣ２に接続することから、異なる電圧供給点が異なるタイプの電源のために選択されることができるため、照明装置４００は、交流電源と直流電源の変換を必要とすることなく、交流電源と直流電源の両方で動作されることができる。

図６は、照明装置の一実施形態を示している。図に示すように、照明装置５００は、図５に示した照明装置４００に類似するが、異なることは、絶縁ユニット４４が省かれ、交流電極ＡＣ１とＡＣ２と直流電極ＤＣ１とＤＣ２が固定式でなく可動式であることである。

照明装置５００は、下記のステップに基づいて形成されることができる。まず、図７に示すように、複数のマイクロダイオード３４＿１〜３４＿８は、通常の半導体プロセスによって基板２０上に形成される。マイクロダイオード３４＿１〜３４＿８は、基板２０上の導線によって２列に接続される。例えば、マイクロダイオード３４＿１〜３４＿４が第１列に接続され、マイクロダイオード３４＿５〜３４＿８が第２列に接続される。次に図８に示すように、その上に複数の導線４５を有するサブマウント２２が提供され、マイクロダイオード３４＿１〜３４＿８を有する基板２２がサブマウント２２上に設置される。図９に示すように、サブマウント２２上の導線４５とマイクロダイオード３４＿１〜３４＿８は、フリップチップボンディング法によって電気的に接続される。最後に、図６に示すように、直流と交流電極ＤＣ１、ＤＣ２、ＡＣ１と、ＡＣ２は、サブマウント２２上に可動に設置されて照明装置５００を完成する。

図１０に示すように、直流電源（例えば電源４０）の正電極と負電極となる直流電極ＤＣ１とＤＣ２は、移動されて導線４５に電気的に接続されるため、直流電源のより高い電圧（例えばＶＤＤ）は、電圧供給点４６ｇ、４６ｃ、４６ｉと、４６ｅに提供され、直流電源のより低い電圧（例えばＧＮＤ）は、電圧供給点４６ｂ、４６ｈ、４６ｄと、４６ｊに提供される。よって、直流電源とマイクロダイオード３４＿２、３４＿４、３４＿６と、３４＿８は、４つのループを形成する。即ち各マイクロダイオード３４＿２、３４＿４、３４＿６と、３４＿８は、個別にバイアスされる。

または、図１１に示すように、直流電源の負電極と正電極となる直流電極ＤＣ１とＤＣ２は、移動されて導線４５に電気的に接続されるため、直流電源のより低い電圧は、電圧供給点４６ａ、４６ｇ、４６ｃと、４６ｉに提供され、直流電源のより高い電圧は、電圧供給点４６ｆ、４６ｂ、４６ｈと、４６ｄに提供される。よって、電源とマイクロダイオード３４＿１、３４＿３、３４＿５と、３４＿７は、４つのループを形成する。即ち各マイクロダイオード３４＿１、３４＿３、３４＿５と、３４＿７は、個別にバイアスされる。

図１２に示すように、交流電極ＡＣ１とＡＣ２は、移動されて導線４５に電気的に接続され、交流電源と電圧供給点４６ａと４６ｅ間の直列のマイクロダイオード３４＿１〜３４＿４が第１ループを形成し、交流電源と電圧供給点４６ｆと４６ｊ間の直列のマイクロダイオード３４＿５〜３４＿８が第２ループを形成する。第１ループのマイクロダイオード３４＿１〜３４＿４は、交流電源の第１半周期（即ち正の半周期）の間、順方向にバイアスされ、第２ループのマイクロダイオード３４＿５〜３４＿８は、交流電源の第２半周期（即ち負の半周期）の間、順方向にバイアスされる。よって、照明装置５００は、電圧供給点４６ａ、４６ｅ、４６ｆと、４６ｊを選択して交流電源に接続することができる。

この実施形態では、照明装置５００は、交流電極ＡＣ１とＡＣ２と直流電極ＤＣ１とＤＣ２を移動することによって異なるセットの電圧供給点を選択することから、照明装置５００は、交流電源と直流電源の変換を必要とすることなく、交流電源と直流電源の両方で動作することができる。また、マイクロダイオードが直流電源により個別にバイアスされるため、直流電源は、低電圧電源であることができる。

図１３は、他の照明装置を示している。図に示すように、照明装置６００は、基板（図示していない）上に形成された複数のマイクロダイオード３４＿１〜３４＿８、導線パターン１９Ｃ（即ち導線４７）を有するサブマウント２４、第１電極モジュール７０と、第２電極モジュール８０（図１７に示す）を含み、第１電極モジュール７０と第２電極モジュール８０は、サブマウント２４上に可動に設置される。マイクロダイオード３４＿１〜３４＿８は、フリップチップボンディング法によってサブマウント２４上の対応する導線４７に電気的に接続される。第１電極モジュール７０は、複数の交流電極７２と複数の絶縁部７４を含み、各絶縁部７４は、２つの交流電極７２の間に設置されて２つの隣接の交流電極７２を電気的に絶縁する。第１電極モジュール７０の交流電極７２がサブマウント２４上の導線４７に電気的に接続された時、図１４に示すように、マイクロダイオード３４＿１〜３４＿８は、直列の発光ユニット２１に接続される。各発光ユニット２１は、並列に接続された２つのマイクロダイオードを含む。

図１４は、図１３に示した照明装置の等価回路図を示している。図１４に示すように、第１電極モジュール７０は、交流電源に電気的に接続され、電圧供給点４７ａと４７ｅとの間の交流電源とマイクロダイオード３４＿１〜３４＿４は、第１ループを形成し、交流電源とマイクロダイオード３４＿５〜３４＿８は、第２ループを形成する。即ち、電圧供給点４７ａと４７ｅが選択されて、交流電源をマイクロダイオード３４＿１〜３４＿８に接続することから、マイクロダイオード３４＿１〜３４＿８と交流電源は、２つのループを形成する。第１ループのマイクロダイオード３４＿１〜３４＿４は、交流電源の第１半周期（即ち正の半周期）の間、オンになるように順方向にバイアスされ、第２ループのマイクロダイオード３４＿５〜３４＿８は、交流電源の第２半周期（即ち負の半周期）の間、オンになるように順方向にバイアスされる。

いくつかの実施形態では、各マイクロダイオード３４＿１〜３４＿８は、図１５に示すように、２つのマイクロダイオードに置き換えることができる。例えば、マイクロダイオード３４＿１は、マイクロダイオード３４＿１Ａと３４＿１Ｂに置き換えることができ、マイクロダイオード３４＿２は、マイクロダイオード３４＿２Ａと３４＿２Ｂに置き換えることなどができる。第１電極モジュール７０の交流電極７２がサブマウント２４上の導線４７に電気的に接続され、交流電源が第１電極モジュール７０に電気的に接続された時、図１６に示すように、マイクロダイオード３４＿１Ａ〜３４＿８Ａと３４＿１Ｂ〜３４＿８Ｂは、直列の発光ユニット２１に接続され、各発光ユニット２１は、並列に接続された２列のマイクロダイオードを含む。例えば、直列のマイクロダイオード３４＿１Ａと３４＿１Ｂと直列のマイクロダイオード３４＿５Ａと３４＿５Ｂが並列接続され、直列のマイクロダイオード３４＿２Ａと３４＿２Ｂと直列のマイクロダイオード３４＿６Ａと３４＿６Ｂが並列接続されるなどである。

交流電源とマイクロダイオード３４＿１Ａ〜３４＿４Ａと３４＿１Ｂ〜３４＿４Ｂは、電圧供給点４７ａと４７ｅの間に直列接続され、第１ループを形成し、交流電源とマイクロダイオード３４＿５Ａ〜３４＿８Ａと３４＿５Ｂ〜３４＿８Ｂは、第２ループを形成する。第１ループのマイクロダイオード３４＿１Ａ〜３４＿４Ａと３４＿１Ｂ〜３４＿４Ｂは、交流電源の第１半周期（即ち正の半周期）の間、オンになるように順方向にバイアスされ、第２ループのマイクロダイオード３４＿５Ａ〜３４＿８Ａと３４＿５Ｂ〜３４＿８Ｂは、交流電源の第２半周期（即ち負の半周期）の間、オンになるように順方向にバイアスされる。

図１７に示すように、第２電極モジュール８０は、複数の第１直流電極８２、複数の絶縁部８４と、第２直流電極８６を含み、各絶縁部８４は、２つの第１直流電極８２の間に設置されて２つの隣接の直流電極８２を電気的に絶縁する。第２電極モジュール８０の第１直流電極８２と第２直流電極８６がサブマウント２４上の導線４７に電気的に接続された時、マイクロダイオード３４＿１〜３４＿８の陰極は、対応の第１直流電極８２に接続され、マイクロダイオード３４＿１〜３４＿８の全ての陰極は、第２直流電極８６に接続される。この場合、マイクロダイオード３４＿１〜３４＿８の陰極と陽極は、電圧供給点となって第１直流電極８２と第２直流電極８６にそれぞれ接続されることができる。

図１８に示すように、第２電極モジュール８０が直流電源に電気的に接続された時、直流電源のより高い電圧は、第２直流電極８６によってマイクロダイオード３４＿１〜３４＿８の陽極に接続され、より低い電圧（例えば接地電圧）は、第１直流電極８６によってマイクロダイオード３４＿１〜３４＿８の陽極に接続される。よって、マイクロダイオード３４＿１〜３４＿８は、直流電源によって個別に順方向にバイアスされる（オンにされる）。即ち、直流電源とマイクロダイオード３４＿１〜３４＿８は、第１直流電極８２と第２直流電極８６と導線パターン１９Ｃ（即ち導線４７）によって８つのループを形成する。

いくつかの実施形態では、各マイクロダイオード３４＿１〜３４＿８は、２つのマイクロダイオードによって置き換えることができる。図１９に示すように、例えば、マイクロダイオード３４＿１は、マイクロダイオード３４＿１Ａと３４＿１Ｂに置き換えることができ、マイクロダイオード３４＿２は、マイクロダイオード３４＿２Ａと３４＿２Ｂに置き換えることなどができる。この場合、マイクロダイオード３４＿１Ａ〜３４＿８Ａの陰極は、電圧供給点となり、第１直流電極８２に接続されることができ、マイクロダイオード３４＿１Ａ〜３４＿８Ａの陽極も電圧供給点となり、第２直流電極８６に接続されることができる。第２電極モジュール８０が直流電源に電気的に接続された時、直流電源のより高い電圧は、第２直流電極８６によってマイクロダイオード３４＿１Ｂ〜３４＿８Ｂの陽極に接続される。より低い電圧（例えば接地電圧）は、第１直流電極８２によってマイクロダイオード３４＿１Ａ〜３４＿８Ａの陰極に接続される。即ち、電源とマイクロダイオード３４＿１〜３４＿８は、第１と第２直流電極８２と８６と導線パターン１９Ｃ（即ち導線４７）によって８つのループを形成する。例えば直列のマイクロダイオード３４＿１Ａと３４＿１Ｂと直列電源が第１ループを形成し、直列のマイクロダイオード３４＿２Ａと３４＿２Ｂと直列電源が第２ループを形成するなどである。よって、各２つのマイクロダイオード３４＿１Ａ〜３４＿８Ａと３４＿１Ｂと３４＿８Ｂは、直流電源により個別に順方向にバイアスされる（オンにされる）。いくつかの実施形態では、各マイクロダイオード３４＿１〜３４＿８は、３つまたは３つ以上のマイクロダイオードによって置き換えることもでき、その構造と動作は簡易化のため省略される。

よって、照明装置６００は、電極モジュールを移動することで異なるセットの電圧供給点を選択することから照明装置６００は、交流電源と直流電源の変換を必要とすることなく、交流電源と直流電源の両方で動作されることができる。

好適な実施形態を例示することにより本発明を記載したが、本発明はこれに限られるものではない。それどころか、（当業者にとって明らかであるような）種々の変形及び類似の構成も本発明の範疇である。従って、添付のクレームの範囲は、そのような変形や類似の構成の全てを含むように最も広い範囲に解釈をすべきである。

Claims

基板上に形成された複数のマイクロダイオード、
前記マイクロダイオードに接続され、少なくとも３つの電圧供給点を有する導線パターンを含む照明モジュール、及び
電源に接続されるように用いられ、少なくとも２つの前記電圧供給点を選択することにより、前記マイクロダイオードの一部と前記電源が少なくとも１つのループを形成して、前記ループの前記マイクロダイオードをオンにする選択ユニット
を含み、
前記選択ユニットは、
少なくとも２つの直流電極と前記導線パターンに電気的に接続された少なくとも２つの交流電極、及び
前記電源が直流か、または交流かを判断し、前記判断された結果に基づいて、前記電源を前記直流電極または前記交流電極に選択的に接続することにより、前記導線パターンの前記電圧供給点の一部によって、いくつかのマイクロダイオードと電源が少なくとも１つのループを形成して前記ループの前記マイクロダイオードをオンにする識別ユニット
を含む照明装置。
前記選択ユニットは、前記電源と前記導線パターンによって接続されたマイクロダイオードの等価耐電圧間の関係に基づいて前記電圧供給点を選ぶことができる請求項１に記載の照明装置。
前記選択ユニットは、前記識別ユニットの前記判断された結果に基づいて、前記導線パターンと前記直流と交流電極間の接続を制御する複数の絶縁ユニットを更に含む請求項１に記載の照明装置。
前記導線パターンは、前記マイクロダイオードを少なくとも２列に接続する請求項１に記載の照明装置。
前記電源が交流の時、選択ユニットは、前記交流電極によって前記電源を前記２列のマイクロダイオードに接続し、前記電源の正の半周期の間、前記２列のマイクロダイオードの中の１つをオンにし、前記電源の負の半周期の間、前記２列のマイクロダイオードの中のもう１つをオンにする請求項４に記載の照明装置。
前記電源が直流の時、前記選択ユニットは、前記直流電極によって前記電源を前記マイクロダイオードに接続することにより、複数列のマイクロダイオードは、前記電源によって個別にバイアスされ、各列のマイクロダイオードが１つまたは１つ以上のマイクロダイオードを有する請求項５に記載の照明装置。