JPH10321915A - 半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 サージや交流電圧駆動などのため、半導体発
光素子のｐ側電極とｎ側電極に対して逆方向の電圧が印
加される場合にも、素子の破壊や劣化を抑制することが
できると共に、交流電圧駆動をすることによりにより輝
度を大幅に向上させたり、異なる波長の光を同時に発光
させ、もしくはその混色を得ることができる半導体発光
素子を提供する。 【解決手段】 それぞれ発光層を形成すべく半導体層が
積層された２個の発光素子チップ３ａ、３ｂと、該２個
の発光素子チップの一方のｎ側電極３９および他方のｐ
側電極３８を電気的に接続する第１の接続手段と、前記
２個の発光素子チップの一方のｐ側電極３８および他方
のｎ側電極３９を電気的に接続する第２の接続手段とか
らなり、前記第１および第２の接続手段間に外部から電
圧を供給し得る構造になっている。
光素子のｐ側電極とｎ側電極に対して逆方向の電圧が印
加される場合にも、素子の破壊や劣化を抑制することが
できると共に、交流電圧駆動をすることによりにより輝
度を大幅に向上させたり、異なる波長の光を同時に発光
させ、もしくはその混色を得ることができる半導体発光
素子を提供する。 【解決手段】 それぞれ発光層を形成すべく半導体層が
積層された２個の発光素子チップ３ａ、３ｂと、該２個
の発光素子チップの一方のｎ側電極３９および他方のｐ
側電極３８を電気的に接続する第１の接続手段と、前記
２個の発光素子チップの一方のｐ側電極３８および他方
のｎ側電極３９を電気的に接続する第２の接続手段とか
らなり、前記第１および第２の接続手段間に外部から電
圧を供給し得る構造になっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子に逆方向
の電圧が印加されても破壊しにくい半導体発光素子に関
する。さらに詳しくは、交流電圧で駆動される場合でも
素子が破壊せず、しかも輝度が大幅に向上したり、異な
る波長の光を同時に発光させることができる半導体発光
素子に関する。
の電圧が印加されても破壊しにくい半導体発光素子に関
する。さらに詳しくは、交流電圧で駆動される場合でも
素子が破壊せず、しかも輝度が大幅に向上したり、異な
る波長の光を同時に発光させることができる半導体発光
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体発光素子は、ｐ形層とｎ形
層とが直接接合してｐｎ接合を形成するか、その間に活
性層を挟持してダブルヘテロ接合を形成して構成され、
ｐ形層とｎ形層との間に順方向の電圧が印加されること
により、ｐｎ接合部または活性層でキャリアが再結合し
て発光する。このような発光素子は、たとえば図６に示
されるように、半導体の積層体からなる発光素子チップ
（以下、ＬＥＤチップという）５３が第１のリード５１
の先端にボンディングされ、一方の電極が第１のリード
５１と電気的に接続され、他方の電極が第２のリード５
２と金線５４などにより電気的に接続されてその周囲が
ＬＥＤチップ５３の光に対して透明な樹脂パッケージ５
５により覆われることにより形成されている。
層とが直接接合してｐｎ接合を形成するか、その間に活
性層を挟持してダブルヘテロ接合を形成して構成され、
ｐ形層とｎ形層との間に順方向の電圧が印加されること
により、ｐｎ接合部または活性層でキャリアが再結合し
て発光する。このような発光素子は、たとえば図６に示
されるように、半導体の積層体からなる発光素子チップ
（以下、ＬＥＤチップという）５３が第１のリード５１
の先端にボンディングされ、一方の電極が第１のリード
５１と電気的に接続され、他方の電極が第２のリード５
２と金線５４などにより電気的に接続されてその周囲が
ＬＥＤチップ５３の光に対して透明な樹脂パッケージ５
５により覆われることにより形成されている。
【０００３】このような発光素子は、ダイオード構造に
なっているため、逆方向の電圧が印加されても電流が流
れない整流作用を利用して、直流電圧を両電極間に印加
しないで交流電圧を印加することにより、交流で順方向
電圧になる場合にのみ電流が流れて発光させる使用方法
も採用されている。
なっているため、逆方向の電圧が印加されても電流が流
れない整流作用を利用して、直流電圧を両電極間に印加
しないで交流電圧を印加することにより、交流で順方向
電圧になる場合にのみ電流が流れて発光させる使用方法
も採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】通常の半導体発光素子
は、電極間に１〜４Ｖ程度の電圧が印加されて発光す
る。しかし、発光素子として用いられるＧａＡｓ系やＧ
ａＰ系やチッ化ガリウム系（ＧａＮ）などの化合物半導
体では、逆方向に印加される電圧に対して弱く、半導体
層が破壊することがある。とくに、チッ化ガリウム系化
合物半導体においては、その逆方向の耐圧が５Ｖ程度と
低く、またバンドギャップエネルギーが大きいため、Ｇ
ａＡｓ系などを用いた発光素子より動作電圧も４Ｖ程度
と高くなることなどの理由により、交流電圧駆動をする
と素子の劣化が進み寿命が短くなったり、初期段階で半
導体発光素子が破壊する場合もあり、歩留りが下がった
り信頼性が低下するという問題がある。
は、電極間に１〜４Ｖ程度の電圧が印加されて発光す
る。しかし、発光素子として用いられるＧａＡｓ系やＧ
ａＰ系やチッ化ガリウム系（ＧａＮ）などの化合物半導
体では、逆方向に印加される電圧に対して弱く、半導体
層が破壊することがある。とくに、チッ化ガリウム系化
合物半導体においては、その逆方向の耐圧が５Ｖ程度と
低く、またバンドギャップエネルギーが大きいため、Ｇ
ａＡｓ系などを用いた発光素子より動作電圧も４Ｖ程度
と高くなることなどの理由により、交流電圧駆動をする
と素子の劣化が進み寿命が短くなったり、初期段階で半
導体発光素子が破壊する場合もあり、歩留りが下がった
り信頼性が低下するという問題がある。
【０００５】また、交流電圧を印加する駆動でなくて
も、外部からサージ電圧などの逆方向の電圧が印加され
る場合、化合物半導体の接合部は破壊されやすいという
問題がある。
も、外部からサージ電圧などの逆方向の電圧が印加され
る場合、化合物半導体の接合部は破壊されやすいという
問題がある。
【０００６】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、サージや交流電圧駆動などのため、半
導体発光素子のｐ側電極とｎ側電極に対して逆方向の電
圧が印加される場合にも、素子の破壊や劣化を抑制する
ことができる半導体発光素子を提供することを目的とす
る。
なされたもので、サージや交流電圧駆動などのため、半
導体発光素子のｐ側電極とｎ側電極に対して逆方向の電
圧が印加される場合にも、素子の破壊や劣化を抑制する
ことができる半導体発光素子を提供することを目的とす
る。
【０００７】本発明の他の目的は、交流電圧駆動をする
ことにより輝度を大幅に向上させたり、異なる波長の光
を同時に発光させ、もしくはその混色を得ることができ
る半導体発光素子を提供することにある。
ことにより輝度を大幅に向上させたり、異なる波長の光
を同時に発光させ、もしくはその混色を得ることができ
る半導体発光素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子は、それぞれ発光層を形成すべく半導体層が積層さ
れた２個の発光素子チップと、該２個の発光素子チップ
の一方のｎ側電極および他方のｐ側電極を電気的に接続
する第１の接続手段と、前記２個の発光素子チップの一
方のｐ側電極および他方のｎ側電極を電気的に接続する
第２の接続手段とからなり、前記第１および第２の接続
手段間に外部から電圧を供給し得る構成になっている。
素子は、それぞれ発光層を形成すべく半導体層が積層さ
れた２個の発光素子チップと、該２個の発光素子チップ
の一方のｎ側電極および他方のｐ側電極を電気的に接続
する第１の接続手段と、前記２個の発光素子チップの一
方のｐ側電極および他方のｎ側電極を電気的に接続する
第２の接続手段とからなり、前記第１および第２の接続
手段間に外部から電圧を供給し得る構成になっている。
【０００９】この構成にすることにより、発光素子の両
端に交流電圧が印加されても２個の発光素子チップのう
ちいずれか一方の発光部は順方向の電圧になる。順方向
の電圧の印加であれば電流が流れて高い電圧が印加され
続けることがなく、逆方向となる発光部への逆方向電圧
の印加の負担は低くなる。その結果、交流が印加されて
もいずれの発光部にも逆方向の高い電圧が印加されず、
素子の破壊や劣化を招かない。
端に交流電圧が印加されても２個の発光素子チップのう
ちいずれか一方の発光部は順方向の電圧になる。順方向
の電圧の印加であれば電流が流れて高い電圧が印加され
続けることがなく、逆方向となる発光部への逆方向電圧
の印加の負担は低くなる。その結果、交流が印加されて
もいずれの発光部にも逆方向の高い電圧が印加されず、
素子の破壊や劣化を招かない。
【００１０】前記２個の発光素子チップがそれぞれ同じ
色の光を発光する発光素子チップであれば、交流の正負
のいずれの位相でもどちらかの発光素子チップが発光
し、同じ交流電圧の印加に対して、従来の半サイクルご
とに発光する場合に比べて倍の輝度が得られる。また、
異なる波長の光を発光する発光素子チップであれば、同
時に異なる波長の光を発光させたり、２色の混色を得る
ことができる。
色の光を発光する発光素子チップであれば、交流の正負
のいずれの位相でもどちらかの発光素子チップが発光
し、同じ交流電圧の印加に対して、従来の半サイクルご
とに発光する場合に比べて倍の輝度が得られる。また、
異なる波長の光を発光する発光素子チップであれば、同
時に異なる波長の光を発光させたり、２色の混色を得る
ことができる。
【００１１】前記２個の発光素子チップの少なくとも一
方がチッ化ガリウム系化合物半導体からなり、青色系の
光を発光する発光素子チップであれば、とくに逆方向電
圧に対して弱い青色系の発光素子チップを保護すること
ができて好ましい。ここにチッ化ガリウム系化合物半導
体とは、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物ま
たはIII 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなどの他のII
I 族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの
一部がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と置換した化合物か
らなる半導体をいう。
方がチッ化ガリウム系化合物半導体からなり、青色系の
光を発光する発光素子チップであれば、とくに逆方向電
圧に対して弱い青色系の発光素子チップを保護すること
ができて好ましい。ここにチッ化ガリウム系化合物半導
体とは、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物ま
たはIII 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなどの他のII
I 族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの
一部がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と置換した化合物か
らなる半導体をいう。
【００１２】前記２個の発光素子チップが第１のリード
の先端にダイボンディングされ、前記第１の接続手段が
該第１のリードに前記発光素子チップの一方のｎ側電極
および他方のｐ側電極を電気的に接続することによりな
され、前記第２の接続手段が前記発光素子チップの一方
のｐ側電極および他方のｎ側電極を第２のリードにワイ
ヤボンディングによる接続によりなされることにより、
２個の発光素子チップが封入された発光ランプが得られ
る。
の先端にダイボンディングされ、前記第１の接続手段が
該第１のリードに前記発光素子チップの一方のｎ側電極
および他方のｐ側電極を電気的に接続することによりな
され、前記第２の接続手段が前記発光素子チップの一方
のｐ側電極および他方のｎ側電極を第２のリードにワイ
ヤボンディングによる接続によりなされることにより、
２個の発光素子チップが封入された発光ランプが得られ
る。
【００１３】また、前記２個の発光素子チップが絶縁基
板上の第１の電極パターンにダイボンディングされ、前
記第１の接続手段が該第１の電極パターンに前記発光素
子チップの一方のｎ側電極および他方のｐ側電極を電気
的に接続することによりなされ、前記第２の接続手段が
前記発光素子チップの一方のｐ側電極および他方のｎ側
電極を第２の電極パターンにワイヤボンディングによる
接続によりなされておれば、チップ型半導体発光素子や
プリント基板上に直接マウントされる発光素子の場合に
も２個の発光素子チップを有する半導体発光素子が得ら
れる。ここに電極パターンとは、チップ型素子の端子電
極や、プリント基板などの回路基板上の配線パターンな
どの導電性部材を意味する。
板上の第１の電極パターンにダイボンディングされ、前
記第１の接続手段が該第１の電極パターンに前記発光素
子チップの一方のｎ側電極および他方のｐ側電極を電気
的に接続することによりなされ、前記第２の接続手段が
前記発光素子チップの一方のｐ側電極および他方のｎ側
電極を第２の電極パターンにワイヤボンディングによる
接続によりなされておれば、チップ型半導体発光素子や
プリント基板上に直接マウントされる発光素子の場合に
も２個の発光素子チップを有する半導体発光素子が得ら
れる。ここに電極パターンとは、チップ型素子の端子電
極や、プリント基板などの回路基板上の配線パターンな
どの導電性部材を意味する。
【００１４】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の半導体発光素子について説明をする。
明の半導体発光素子について説明をする。
【００１５】本発明の半導体発光素子は、その一実施形
態の斜視説明図が図１に示されるように、第１のリード
１の先端部の湾曲部１１内に２個のＬＥＤチップ３ａ、
３ｂが接着剤５によりダイボンディングされている。一
方のＬＥＤチップ３ａのｎ側電極３９は第１のリード１
と金線４によりワイヤボンディングされて電気的に接続
され、ｐ側電極３８は第２のリード２と金線４によりワ
イヤボンディングされて電気的に接続されている。さら
に、他方のＬＥＤチップ３ｂのｎ側電極３９は第２のリ
ード２と、ｐ側電極３８は第１のリード１とそれぞれ金
線４によりワイヤボンディングされることにより電気的
に接続されている。すなわち、２個のＬＥＤチップの一
方のＬＥＤチップ３ａのｎ側電極３９と他方のＬＥＤチ
ップ３ｂのｐ側電極３８とが金線４により同じ第１のリ
ード１に接続されることにより、本発明の第１の接続手
段が達成されている。そして、一方のＬＥＤチップ３ａ
のｐ側電極３８と、他方のＬＥＤチップ３ｂのｎ側電極
３９とが同様に金線４により同じリードである第２のリ
ード２に電気的に接続されることにより、本発明の第２
の接続手段が形成されている。そして、この周囲が図示
しない樹脂パッケージにより覆われることにより、本発
明の半導体発光ランプが得られる。
態の斜視説明図が図１に示されるように、第１のリード
１の先端部の湾曲部１１内に２個のＬＥＤチップ３ａ、
３ｂが接着剤５によりダイボンディングされている。一
方のＬＥＤチップ３ａのｎ側電極３９は第１のリード１
と金線４によりワイヤボンディングされて電気的に接続
され、ｐ側電極３８は第２のリード２と金線４によりワ
イヤボンディングされて電気的に接続されている。さら
に、他方のＬＥＤチップ３ｂのｎ側電極３９は第２のリ
ード２と、ｐ側電極３８は第１のリード１とそれぞれ金
線４によりワイヤボンディングされることにより電気的
に接続されている。すなわち、２個のＬＥＤチップの一
方のＬＥＤチップ３ａのｎ側電極３９と他方のＬＥＤチ
ップ３ｂのｐ側電極３８とが金線４により同じ第１のリ
ード１に接続されることにより、本発明の第１の接続手
段が達成されている。そして、一方のＬＥＤチップ３ａ
のｐ側電極３８と、他方のＬＥＤチップ３ｂのｎ側電極
３９とが同様に金線４により同じリードである第２のリ
ード２に電気的に接続されることにより、本発明の第２
の接続手段が形成されている。そして、この周囲が図示
しない樹脂パッケージにより覆われることにより、本発
明の半導体発光ランプが得られる。
【００１６】この２個のＬＥＤチップ３ａ、３ｂの接続
の関係を電源７と共に図２に等価回路で示す。図２に示
されるように、本発明の半導体発光素子は、２個のＬＥ
Ｄチップ３ａ、３ｂがそれぞれ逆方向で並列に接続さ
れ、一方のＬＥＤチップ３ａのｐ側電極３８が他方のＬ
ＥＤチップ３ｂのｎ側電極３９と接続され、一方のＬＥ
Ｄチップ３ａのｎ側電極３９が他方のＬＥＤチップ３ｂ
のｐ側電極３８と接続されている。そして、それぞれの
両電極が電源７の両電極端子７１、７２に接続されてい
る。この電源７は交流電源を用いることもできるし、直
流電源を用いることもできる。交流電源を用いれば交流
の半サイクルごとに２つのＬＥＤチップ３ａ、３ｂのど
ちらかが発光し、直流電源を用いれば直流電源の極性に
より、正のバイアスになる側のいずれかのＬＥＤチップ
が発光する。
の関係を電源７と共に図２に等価回路で示す。図２に示
されるように、本発明の半導体発光素子は、２個のＬＥ
Ｄチップ３ａ、３ｂがそれぞれ逆方向で並列に接続さ
れ、一方のＬＥＤチップ３ａのｐ側電極３８が他方のＬ
ＥＤチップ３ｂのｎ側電極３９と接続され、一方のＬＥ
Ｄチップ３ａのｎ側電極３９が他方のＬＥＤチップ３ｂ
のｐ側電極３８と接続されている。そして、それぞれの
両電極が電源７の両電極端子７１、７２に接続されてい
る。この電源７は交流電源を用いることもできるし、直
流電源を用いることもできる。交流電源を用いれば交流
の半サイクルごとに２つのＬＥＤチップ３ａ、３ｂのど
ちらかが発光し、直流電源を用いれば直流電源の極性に
より、正のバイアスになる側のいずれかのＬＥＤチップ
が発光する。
【００１７】ＬＥＤチップ３は、たとえば青色系（紫外
線から黄色）の発光色を有するチップの一例の断面図が
図３に示されるように形成される。すなわち、たとえば
サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）などからなる基板３１
の表面に、ＧａＮからなる低温バッファ層３２が０.０
１〜０.２μｍ程度、ｎ形のＧａＮおよび／またはＡｌ
ＧａＮ系（ＡｌとＧａの比率が種々変わり得ることを意
味する、以下同じ）化合物半導体からなりクラッド層と
なるｎ形層３３が１〜５μｍ程度、ＩｎＧａＮ系（Ｉｎ
とＧａの比率が種々変わり得ることを意味する、以下同
じ）化合物半導体からなる活性層３４が０.０５〜０.３
μｍ程度、ｐ形のＧａＮおよび／またはＡｌＧａＮ系化
合物半導体層からなるｐ形層（クラッド層）３５が０.
２〜１μｍ程度、それぞれ順次積層されて、その表面に
電流拡散層３７を介してｐ側電極３８が形成されてい
る。また、積層された半導体層３３〜３５の一部が除去
されて露出するｎ形層３３にｎ側電極３９が設けられる
ことにより形成されている。
線から黄色）の発光色を有するチップの一例の断面図が
図３に示されるように形成される。すなわち、たとえば
サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）などからなる基板３１
の表面に、ＧａＮからなる低温バッファ層３２が０.０
１〜０.２μｍ程度、ｎ形のＧａＮおよび／またはＡｌ
ＧａＮ系（ＡｌとＧａの比率が種々変わり得ることを意
味する、以下同じ）化合物半導体からなりクラッド層と
なるｎ形層３３が１〜５μｍ程度、ＩｎＧａＮ系（Ｉｎ
とＧａの比率が種々変わり得ることを意味する、以下同
じ）化合物半導体からなる活性層３４が０.０５〜０.３
μｍ程度、ｐ形のＧａＮおよび／またはＡｌＧａＮ系化
合物半導体層からなるｐ形層（クラッド層）３５が０.
２〜１μｍ程度、それぞれ順次積層されて、その表面に
電流拡散層３７を介してｐ側電極３８が形成されてい
る。また、積層された半導体層３３〜３５の一部が除去
されて露出するｎ形層３３にｎ側電極３９が設けられる
ことにより形成されている。
【００１８】本発明によれば、１個のリード上に２つの
ＬＥＤチップ３ａ、３ｂがマウントされており、それぞ
れのＬＥＤチップの順方向特性が逆になるように（両Ｌ
ＥＤチップのｐ側電極３８とｎ側電極３９とがそれぞれ
電気的に接続されるように）並列接続されている。その
ため、交流電圧が印加されると２つのＬＥＤチップ３
ａ、３ｂのうちいずれか一方は、常に順方向になり、常
にどちらかのＬＥＤチップに電流が流れて発光する。そ
のため、発光部に印加される逆方向電圧による負担は少
なく、外部からのサージ電圧または交流電圧の印加によ
る逆方向電圧による破壊または劣化が生じない。一方、
交流電圧の印加により駆動する場合、半サイクルごとに
正負が反転するが、いずれの位相でもどちらかのＬＥＤ
チップが発光し、従来の発光素子に交流電圧を印加して
発光させる場合に比べて倍の輝度で発光する。その結
果、破壊しにくく信頼性が高いと共に、輝度の大きな半
導体発光素子が得られる。
ＬＥＤチップ３ａ、３ｂがマウントされており、それぞ
れのＬＥＤチップの順方向特性が逆になるように（両Ｌ
ＥＤチップのｐ側電極３８とｎ側電極３９とがそれぞれ
電気的に接続されるように）並列接続されている。その
ため、交流電圧が印加されると２つのＬＥＤチップ３
ａ、３ｂのうちいずれか一方は、常に順方向になり、常
にどちらかのＬＥＤチップに電流が流れて発光する。そ
のため、発光部に印加される逆方向電圧による負担は少
なく、外部からのサージ電圧または交流電圧の印加によ
る逆方向電圧による破壊または劣化が生じない。一方、
交流電圧の印加により駆動する場合、半サイクルごとに
正負が反転するが、いずれの位相でもどちらかのＬＥＤ
チップが発光し、従来の発光素子に交流電圧を印加して
発光させる場合に比べて倍の輝度で発光する。その結
果、破壊しにくく信頼性が高いと共に、輝度の大きな半
導体発光素子が得られる。
【００１９】前述の例は、２個のＬＥＤチップを同じ種
類のＬＥＤチップで構成した。このように同じ色の２個
のＬＥＤチップであれば、逆方向電圧に対する保護のみ
ならず、交流で動作させた場合に、両方のＬＥＤチップ
を半サイクルごとに発光させることができ、１個のＬＥ
Ｄチップの場合に比べて倍の輝度が得られる。しかし、
異なる色のＬＥＤチップ２個の組合せとすることもでき
る。図４は、異なる種類の２個のＬＥＤチップ３ｃ、３
ａを第１のリード１の先端に接着剤５によりボンディン
グした状態を図１と同様の斜視説明図で示したものあ
る。この例では、第１のリード１の先端に設けられる湾
曲部１１ａ、１１ｂが２個に分離して設けられており、
それぞれの湾曲部１１ａ、１１ｂにＬＥＤチップ３ｃ、
３ａがボンディングされている。
類のＬＥＤチップで構成した。このように同じ色の２個
のＬＥＤチップであれば、逆方向電圧に対する保護のみ
ならず、交流で動作させた場合に、両方のＬＥＤチップ
を半サイクルごとに発光させることができ、１個のＬＥ
Ｄチップの場合に比べて倍の輝度が得られる。しかし、
異なる色のＬＥＤチップ２個の組合せとすることもでき
る。図４は、異なる種類の２個のＬＥＤチップ３ｃ、３
ａを第１のリード１の先端に接着剤５によりボンディン
グした状態を図１と同様の斜視説明図で示したものあ
る。この例では、第１のリード１の先端に設けられる湾
曲部１１ａ、１１ｂが２個に分離して設けられており、
それぞれの湾曲部１１ａ、１１ｂにＬＥＤチップ３ｃ、
３ａがボンディングされている。
【００２０】ＬＥＤチップ３ａは前述と同じ青色系のＬ
ＥＤチップであるが、ＬＥＤチップ３ｃはたとえばＧａ
Ａｓ基板上にＡｌＧａＡｓ系化合物半導体の積層により
ｐｎ接合が形成された赤色系のＬＥＤチップで、基板が
導電性の半導体基板であるため、ｎ側電極は基板の裏面
に設けられており、接着剤５にＡｇペーストなどの導電
性接着剤を用いることにより、ワイヤボンディングをす
ることなく第１のリード１とｎ側電極とが電気的に接続
されている。その他の金線４によるワイヤボンディング
による各電極のリードとの電気的接続は図１に示される
例と同じで、２個のＬＥＤチップ３ｃ、３ａが順方向特
性が逆になるように各電極が接続されている。なお、こ
の接続手段が前述の例ではすべてワイヤボンディングに
より各リードへの接続によりなされていたが、この例で
は、一方のＬＥＤチップ３ｃのｎ側電極と他方のＬＥＤ
チップ３ａのｐ側電極３８の接続手段が導電性の接着剤
５および金線４によるワイヤボンディングによりそれぞ
れ第１のリード１に電気的に接続することによりなされ
ている。
ＥＤチップであるが、ＬＥＤチップ３ｃはたとえばＧａ
Ａｓ基板上にＡｌＧａＡｓ系化合物半導体の積層により
ｐｎ接合が形成された赤色系のＬＥＤチップで、基板が
導電性の半導体基板であるため、ｎ側電極は基板の裏面
に設けられており、接着剤５にＡｇペーストなどの導電
性接着剤を用いることにより、ワイヤボンディングをす
ることなく第１のリード１とｎ側電極とが電気的に接続
されている。その他の金線４によるワイヤボンディング
による各電極のリードとの電気的接続は図１に示される
例と同じで、２個のＬＥＤチップ３ｃ、３ａが順方向特
性が逆になるように各電極が接続されている。なお、こ
の接続手段が前述の例ではすべてワイヤボンディングに
より各リードへの接続によりなされていたが、この例で
は、一方のＬＥＤチップ３ｃのｎ側電極と他方のＬＥＤ
チップ３ａのｐ側電極３８の接続手段が導電性の接着剤
５および金線４によるワイヤボンディングによりそれぞ
れ第１のリード１に電気的に接続することによりなされ
ている。
【００２１】図４に示されるような構造にすることによ
り、交流電圧で駆動する場合には、赤色系と青色系の両
方を同時に発光させることができる。この場合、両ＬＥ
Ｄチップの間に仕切り板を設けることにより、それぞれ
の発光を別々に得ることができる。また、２個のＬＥＤ
チップの発光色を混ぜた混色とすることもできる。混色
にする場合は、リードの先端の湾曲部を別々に設けない
で、図１に示されるような１つの湾曲部に異なる種類の
２個のＬＥＤチップをマウントすることもできる。ま
た、このような構造の半導体発光素子を直流電圧で駆動
することにより、その極性が順方向になるＬＥＤチップ
のみを発光させることができる。そのため、直流電圧の
印加方向を制御することにより、２色のうち好みの色の
発光をさせながら、サージによる逆方向の電圧が印加さ
れてもＬＥＤチップを保護することができる。
り、交流電圧で駆動する場合には、赤色系と青色系の両
方を同時に発光させることができる。この場合、両ＬＥ
Ｄチップの間に仕切り板を設けることにより、それぞれ
の発光を別々に得ることができる。また、２個のＬＥＤ
チップの発光色を混ぜた混色とすることもできる。混色
にする場合は、リードの先端の湾曲部を別々に設けない
で、図１に示されるような１つの湾曲部に異なる種類の
２個のＬＥＤチップをマウントすることもできる。ま
た、このような構造の半導体発光素子を直流電圧で駆動
することにより、その極性が順方向になるＬＥＤチップ
のみを発光させることができる。そのため、直流電圧の
印加方向を制御することにより、２色のうち好みの色の
発光をさせながら、サージによる逆方向の電圧が印加さ
れてもＬＥＤチップを保護することができる。
【００２２】さらに前述の各例では、リードの先端の湾
曲部にＬＥＤチップをマウントして発光ランプを構成し
たが、ランプタイプに限らずチップタイプやプリント基
板などに直接ＬＥＤチップをボンディングして基板上で
発光させる場合にも同様の構成にすることができる。図
５はチップ型半導体発光素子にした例を示す平面説明図
である。図５において、９１はセラミックスなどの基板
で、その表面に分離して設けられた第１の端子電極（電
極パターン）９２と接続される金属膜上にＬＥＤチップ
３ａ、３ｂが並んでボンディングされ、一方のＬＥＤチ
ップ３ａのｎ側電極３９と他方のＬＥＤチップ３ｂのｐ
側電極３８とが第１の電極端子９２に金線４などにより
ワイヤボンディングされてそれぞれ電気的に接続され、
一方のＬＥＤチップ３ａのｐ側電極３８と他方のＬＥＤ
チップ３ｂのｎ側電極３９が第２の端子電極（電極パタ
ーン）９３に金線４などによりワイヤボンディングされ
て電気的に接続されている。したがって、２個のＬＥＤ
チップの各電極の接続構造は前述の例と同じである。そ
してその周囲がＬＥＤチップ３ａ、３ｂで発光する光を
透過させる材料からなるエポキシ樹脂などにより覆われ
てパッケージ９５が設けられることにより形成される。
なお、第１および第２の端子電極９２、９３が基板９１
の裏面に回り込むように形成されることにより、このチ
ップ型発光素子を直接回路基板上などにハンダ付けする
ことができる。
曲部にＬＥＤチップをマウントして発光ランプを構成し
たが、ランプタイプに限らずチップタイプやプリント基
板などに直接ＬＥＤチップをボンディングして基板上で
発光させる場合にも同様の構成にすることができる。図
５はチップ型半導体発光素子にした例を示す平面説明図
である。図５において、９１はセラミックスなどの基板
で、その表面に分離して設けられた第１の端子電極（電
極パターン）９２と接続される金属膜上にＬＥＤチップ
３ａ、３ｂが並んでボンディングされ、一方のＬＥＤチ
ップ３ａのｎ側電極３９と他方のＬＥＤチップ３ｂのｐ
側電極３８とが第１の電極端子９２に金線４などにより
ワイヤボンディングされてそれぞれ電気的に接続され、
一方のＬＥＤチップ３ａのｐ側電極３８と他方のＬＥＤ
チップ３ｂのｎ側電極３９が第２の端子電極（電極パタ
ーン）９３に金線４などによりワイヤボンディングされ
て電気的に接続されている。したがって、２個のＬＥＤ
チップの各電極の接続構造は前述の例と同じである。そ
してその周囲がＬＥＤチップ３ａ、３ｂで発光する光を
透過させる材料からなるエポキシ樹脂などにより覆われ
てパッケージ９５が設けられることにより形成される。
なお、第１および第２の端子電極９２、９３が基板９１
の裏面に回り込むように形成されることにより、このチ
ップ型発光素子を直接回路基板上などにハンダ付けする
ことができる。
【００２３】この例では、２個のＬＥＤチップが共にチ
ッ化ガリウム系化合物半導体を用いた青色系のＬＥＤチ
ップであるが、前述と同様に、他の色のＬＥＤチップと
の組合せにすることもできる。また、チップ型の半導体
発光素子ではなく、プリント基板などに直接ＬＥＤチッ
プをボンディングする場合でも、プリント基板上に設け
られる第１の配線パターン（電極パターン）上に２個の
ＬＥＤチップをボンディングしてそれぞれの電極の接続
を前述と同様に行うことにより、逆方向の電圧の印加に
対して破壊しにくい半導体発光素子が得られる。
ッ化ガリウム系化合物半導体を用いた青色系のＬＥＤチ
ップであるが、前述と同様に、他の色のＬＥＤチップと
の組合せにすることもできる。また、チップ型の半導体
発光素子ではなく、プリント基板などに直接ＬＥＤチッ
プをボンディングする場合でも、プリント基板上に設け
られる第１の配線パターン（電極パターン）上に２個の
ＬＥＤチップをボンディングしてそれぞれの電極の接続
を前述と同様に行うことにより、逆方向の電圧の印加に
対して破壊しにくい半導体発光素子が得られる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、２個のＬＥＤチップが
その順方向特性が逆になるように並列に接続されている
ため、交流電圧が印加されても各ＬＥＤチップのどちら
かは常に順方向になり、他方のＬＥＤチップの逆方向電
圧による負担が減り、逆耐圧の低い発光素子用の半導体
でも破壊したり、劣化することがない。また、交流電圧
が印加されることにより、交流の正負のいずれの位相で
もどちらかのＬＥＤチップが常に発光する。そのため、
信頼性が高く、かつ、交流電圧駆動により輝度の大きい
半導体発光素子が得られる。また、同じ色のＬＥＤチッ
プが接続されて直流駆動をする場合は、半導体発光素子
の極性が無極性になり、極性を気にすることなく電源を
接続することができる。
その順方向特性が逆になるように並列に接続されている
ため、交流電圧が印加されても各ＬＥＤチップのどちら
かは常に順方向になり、他方のＬＥＤチップの逆方向電
圧による負担が減り、逆耐圧の低い発光素子用の半導体
でも破壊したり、劣化することがない。また、交流電圧
が印加されることにより、交流の正負のいずれの位相で
もどちらかのＬＥＤチップが常に発光する。そのため、
信頼性が高く、かつ、交流電圧駆動により輝度の大きい
半導体発光素子が得られる。また、同じ色のＬＥＤチッ
プが接続されて直流駆動をする場合は、半導体発光素子
の極性が無極性になり、極性を気にすることなく電源を
接続することができる。
【００２５】また、異なる発光波長のＬＥＤチップがマ
ウントされることにより、交流駆動により２色の発光を
同時に発光させることができたり、その混色の発光を得
ることができる。さらに異なる発光波長のＬＥＤチップ
で直流駆動することにより、サージなどの逆方向の電圧
に対して保護されると共に、直流電圧の印加方向を制御
することにより、２色のうちの所望の色の発光素子とす
ることができる。
ウントされることにより、交流駆動により２色の発光を
同時に発光させることができたり、その混色の発光を得
ることができる。さらに異なる発光波長のＬＥＤチップ
で直流駆動することにより、サージなどの逆方向の電圧
に対して保護されると共に、直流電圧の印加方向を制御
することにより、２色のうちの所望の色の発光素子とす
ることができる。
【図１】本発明の半導体発光素子の一実施形態の斜視説
明図である。
明図である。
【図２】図１のＬＥＤチップの接続関係の等価回路図で
ある。
ある。
【図３】図１のＬＥＤチップの一例の断面説明図であ
る。
る。
【図４】本発明の半導体発光素子の他の実施形態の斜視
説明図である。
説明図である。
【図５】本発明の半導体発光素子のさらに他の実施形態
の平面説明図である。
の平面説明図である。
【図６】従来の半導体発光素子の構造例を示す図であ
る。
る。
３ａ、３ｂ ＬＥＤチップ ３８ ｐ側電極 ３９ ｎ側電極
Claims (6)
- 【請求項１】 それぞれ発光層を形成すべく半導体層が
積層された２個の発光素子チップと、該２個の発光素子
チップの一方のｎ側電極および他方のｐ側電極を電気的
に接続する第１の接続手段と、前記２個の発光素子チッ
プの一方のｐ側電極および他方のｎ側電極を電気的に接
続する第２の接続手段とからなり、前記第１および第２
の接続手段間に外部から電圧を供給し得る半導体発光素
子。 - 【請求項２】 前記２個の発光素子チップがそれぞれ同
じ色の光を発光する発光素子チップである請求項１記載
の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記２個の発光素子チップがそれぞれ異
なる波長の光を発光する発光素子チップである請求項１
記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記２個の発光素子チップの少なくとも
一方がチッ化ガリウム系化合物半導体からなり、青色系
の光を発光する発光素子チップである請求項１、２また
は３記載の半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記２個の発光素子チップが第１のリー
ドの先端にダイボンディングされ、前記第１の接続手段
が該第１のリードに前記発光素子チップの一方のｎ側電
極および他方のｐ側電極を電気的に接続することにより
なされ、前記第２の接続手段が前記発光素子チップの一
方のｐ側電極および他方のｎ側電極を第２のリードにワ
イヤボンディングによる接続によりなされてなる請求項
１、２、３または４記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】 前記２個の発光素子チップが絶縁基板上
の第１の電極パターンにダイボンディングされ、前記第
１の接続手段が該第１の電極パターンに前記発光素子チ
ップの一方のｎ側電極および他方のｐ側電極を電気的に
接続することによりなされ、前記第２の接続手段が前記
発光素子チップの一方のｐ側電極および他方のｎ側電極
を第２の電極パターンにワイヤボンディングによる接続
によりなされてなる請求項１、２、３または４記載の半
導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12517197A JPH10321915A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12517197A JPH10321915A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10321915A true JPH10321915A (ja) | 1998-12-04 |
Family
ID=14903653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12517197A Pending JPH10321915A (ja) | 1997-05-15 | 1997-05-15 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10321915A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006080609A1 (en) * | 2005-01-26 | 2006-08-03 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having a plurality of light emitting cells connected in series and method of fabricating the same |
| KR100665116B1 (ko) | 2005-01-27 | 2007-01-09 | 삼성전기주식회사 | Ｅｓｄ 보호용 ｌｅｄ를 구비한 질화갈륨계 발광 소자 및그 제조 방법 |
| JP2007173830A (ja) * | 2005-12-23 | 2007-07-05 | Ind Technol Res Inst | 発光装置 |
| WO2007139781A2 (en) | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Cree Led Lighting Solutions, Inc. | Lighting device |
| WO2010040245A1 (zh) * | 2008-10-07 | 2010-04-15 | 海立尔股份有限公司 | 交流发光二极管结构 |
| JP2011139027A (ja) * | 2009-12-31 | 2011-07-14 | Shogen Koden Kofun Yugenkoshi | 発光素子 |
| US8174033B2 (en) | 2007-04-18 | 2012-05-08 | Nichia Corporation | Light emission device including semiconductor light emitting elements |
| CN114857511A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-08-05 | 厦门普为光电科技有限公司 | 高可靠性的环保发光二极管 |
-
1997
- 1997-05-15 JP JP12517197A patent/JPH10321915A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006080609A1 (en) * | 2005-01-26 | 2006-08-03 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having a plurality of light emitting cells connected in series and method of fabricating the same |
| US7763900B2 (en) | 2005-01-26 | 2010-07-27 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having a plurality of light emitting cells connected in series and method of fabricating the same |
| US8129848B2 (en) | 2005-01-26 | 2012-03-06 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Light emitting device having a plurality of light emitting cells connected in series and method of fabricating the same |
| KR100665116B1 (ko) | 2005-01-27 | 2007-01-09 | 삼성전기주식회사 | Ｅｓｄ 보호용 ｌｅｄ를 구비한 질화갈륨계 발광 소자 및그 제조 방법 |
| JP2007173830A (ja) * | 2005-12-23 | 2007-07-05 | Ind Technol Res Inst | 発光装置 |
| WO2007139781A2 (en) | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Cree Led Lighting Solutions, Inc. | Lighting device |
| EP2027412B1 (en) * | 2006-05-23 | 2018-07-04 | Cree, Inc. | Lighting device |
| US8174033B2 (en) | 2007-04-18 | 2012-05-08 | Nichia Corporation | Light emission device including semiconductor light emitting elements |
| WO2010040245A1 (zh) * | 2008-10-07 | 2010-04-15 | 海立尔股份有限公司 | 交流发光二极管结构 |
| JP2011139027A (ja) * | 2009-12-31 | 2011-07-14 | Shogen Koden Kofun Yugenkoshi | 発光素子 |
| CN114857511A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-08-05 | 厦门普为光电科技有限公司 | 高可靠性的环保发光二极管 |
| CN114857511B (zh) * | 2022-04-11 | 2024-02-20 | 厦门普为光电科技有限公司 | 发光二极管 |
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