專利名稱：發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片、發(fā)光裝置以及照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片、發(fā)光裝置以及照明裝置。
背景技術(shù)：
近年來，在移動(dòng)電話或數(shù)碼照相機(jī)等電子設(shè)備中，利用驅(qū)動(dòng)可視發(fā)光二極管(可視光LED)等發(fā)光元件的發(fā)光裝置、以及使用多個(gè)該發(fā)光裝置的照明裝置的機(jī)會(huì)增多。隨著電子設(shè)備的高集成化，市場(chǎng)上要求安裝面積小的發(fā)光裝置。由于可視發(fā)光二極管等發(fā)光元件容易發(fā)生靜電損壞或耐壓損壞，所以需要保護(hù)元件，另外還需要驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)IC，因此存在著發(fā)光裝置的安裝面積大的問題。
在日本專利文獻(xiàn)特開2003-8075號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中公開了以下技術(shù)在保護(hù)元件上安裝發(fā)光元件，將其做成一個(gè)發(fā)光模塊，由此來減小發(fā)光裝置的安裝面積。使用圖12～圖14來說明記載在專利文獻(xiàn)1中的以往例子的發(fā)光裝置。圖12是示出以往例子的發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖13是沿圖12的虛線A-A’所取的截面圖。圖14是圖12和圖13所示的以往例子的發(fā)光裝置的電路圖。在圖12～圖14中，對(duì)相同的結(jié)構(gòu)元件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)。
首先，對(duì)圖12和圖13進(jìn)行說明。在以往例子的發(fā)光裝置中，在基板1202上形成基板布線1203(包括VCC布線以及GND布線)，并在基板布線1203上安裝發(fā)光模塊1201、電源電路104、以及驅(qū)動(dòng)IC 1204。構(gòu)成發(fā)光模塊1201、電源電路104、以及驅(qū)動(dòng)IC 1204的內(nèi)部電路的各個(gè)元件通過基板布線1203而分別電連接。
電源電路104包括輸入電容器143，連接在VCC布線與GND布線之間；線圈141，通過VCC布線與輸入電容器143連接；肖特基二極管142，通過基板布線1203與線圈141連接；以及輸出電容器144，其一端通過基板布線1203與肖特基二極管142和電壓反饋端子125連接，另一端與GND布線連接。
下面對(duì)發(fā)光模塊1201的各個(gè)結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行說明。在發(fā)光模塊1201中，引線框架114安裝在基板1202的上方。齊納二極管1213固定在引線框架114上。齊納二極管1213的上表面除了焊盤孔113以外，都被絕緣膜131覆蓋著。
除了靠近齊納二極管1213上的兩端的部分以外，在焊盤孔113中置有凸點(diǎn)115，在凸點(diǎn)115上安裝有發(fā)光元件111。發(fā)光元件111是可視發(fā)光二極管(LED)。齊納二極管1213保護(hù)發(fā)光元件111免于靜電損壞或高壓損壞。
在圖12和圖13中，在兩個(gè)齊納二極管1213上分別安裝有一個(gè)發(fā)光元件111。通過將發(fā)光元件111安裝在齊納二極管1213上并形成一體化的模塊，與分別安裝齊納二極管1213和發(fā)光元件111的情況相比，以往例子的發(fā)光裝置的安裝面積減小了。
在靠近齊納二極管1213上的兩端的部分上的焊盤孔113中分別連接有兩根焊線116的一端。其中一根焊線116的另一端與正極一側(cè)端子1253連接，另一根焊線116的另一端與負(fù)極一側(cè)端子1254連接。
在發(fā)光元件111的上部配置有凸透鏡119。凸透鏡119會(huì)聚發(fā)光元件111的光，增強(qiáng)光的指向性，從而提高與基板1202垂直的方向上的亮度。
透光樹脂模塊117覆蓋包括發(fā)光元件111、齊納二極管1213、引線框架114、以及凸透鏡119的整體，與基板1202一體構(gòu)成。透光樹脂模塊117的上半部分為拋物面形狀，形成有效地對(duì)光進(jìn)行全反射并會(huì)聚的反射面。
下面對(duì)驅(qū)動(dòng)IC 1204的各個(gè)結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行說明。在驅(qū)動(dòng)IC 1204中，引線框架114安裝在基板1202的上方。驅(qū)動(dòng)IC芯片112固定在引線框架114上。驅(qū)動(dòng)IC芯片112的上表面除了焊盤孔113以外，都被絕緣膜131覆蓋著。
在6個(gè)焊盤孔中分別連接有6根引線116的一端，各引線116的另一端分別與外部連接端子(控制端子123、電壓反饋端子125、開關(guān)端子124、電流反饋端子126、VCC端子121、GND端子122)連接。這樣，通過多根引線116，驅(qū)動(dòng)IC芯片112與外部連接端子電連接。
VCC端子121與VCC布線連接。GND端子122與GND布線連接?？刂贫俗?23輸入用于進(jìn)行驅(qū)動(dòng)IC 1204的開/關(guān)(ON/OFF)的切換的信號(hào)。當(dāng)輸入控制端子123的輸入電壓為高(High)時(shí)，驅(qū)動(dòng)IC芯片112進(jìn)行操作，發(fā)光元件111連續(xù)發(fā)光。當(dāng)輸入電壓為低(Low)時(shí)，驅(qū)動(dòng)IC芯片112停止操作，發(fā)光元件111停止發(fā)光。通過向控制端子123輸入脈沖電壓，可以重復(fù)進(jìn)行發(fā)光元件111的點(diǎn)亮熄滅的操作。
開關(guān)端子124通過基板布線1203與肖特基二極管142的正極端子和線圈141連接。電壓反饋端子125通過基板布線1203與肖特基二極管142的負(fù)極端子、發(fā)光模塊1201的正極一側(cè)端子1253、以及輸出電容器144連接。電流反饋端子126通過基板布線與發(fā)光模塊1201的負(fù)極一側(cè)端子1254連接。
下面對(duì)圖14的以往例子的發(fā)光裝置的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如圖14所示，以往例子的發(fā)光裝置包括電源電路104，使外部電源140輸出的電壓升壓；驅(qū)動(dòng)IC 1204，通過外部連接端子(VCC端子121、開關(guān)端子124、電壓反饋端子125)與電源電路連接；以及發(fā)光模塊1201，通過正極一側(cè)端子1253與電源電路104連接，并通過負(fù)極一側(cè)端子1254與驅(qū)動(dòng)IC 1204連接。
在圖14中，驅(qū)動(dòng)IC 1204的框內(nèi)所示的電路是安裝在驅(qū)動(dòng)IC芯片112中的內(nèi)部電路。驅(qū)動(dòng)IC芯片112包括第一保護(hù)電路501，連接在電壓反饋端子125與GND端子122之間；第二保護(hù)電路1401，連接在VCC端子121與GND端子122之間，在其中間連接點(diǎn)上連接有電流反饋端子126；電流檢測(cè)電阻504，連接在電流反饋端子126與接地電位之間；電壓檢測(cè)電路503，其與控制端子123、電壓反饋端子125、以及電流反饋端子126連接；以及驅(qū)動(dòng)電路502，其與控制端子123、電壓檢測(cè)電路503、以及開關(guān)端子124連接。
第一保護(hù)電路501通過向電壓反饋端子125施加電涌而防止電壓檢測(cè)電路503遭受靜電損壞，該第一保護(hù)電路501由齊納二極管、MOS晶體管、或場(chǎng)效應(yīng)晶體管等構(gòu)成。圖14的第一保護(hù)電路501為齊納二極管。
第二保護(hù)電路1401通過向電流反饋端子126施加電涌而防止驅(qū)動(dòng)IC芯片112的內(nèi)部電路遭受靜電損壞。在圖14中，第二保護(hù)電路1401由兩個(gè)二極管的串聯(lián)連接電路構(gòu)成。
驅(qū)動(dòng)電路502通過開關(guān)端子124來驅(qū)動(dòng)線圈141和肖特基二極管142，使來自外部電源140的輸入電壓升壓。由此，比輸入電壓高的電壓作為輸出電壓而被施加在輸出電容器144上。輸出電容器144的電壓通過發(fā)光模塊1201的正極一側(cè)端子1253被施加在發(fā)光元件111的正極一側(cè)。
在發(fā)光模塊1201中，一對(duì)齊納二極管1213和一對(duì)發(fā)光元件111并聯(lián)連接。齊納二極管1213在安裝發(fā)光模塊1201時(shí)等情況下保護(hù)發(fā)光元件111免受施加在正極一側(cè)端子1253或負(fù)極一側(cè)端子1254上的電涌的損壞。
發(fā)光模塊1201的負(fù)極一側(cè)端子1254與連接在驅(qū)動(dòng)IC芯片112內(nèi)部的電流檢測(cè)電阻504上的電流反饋端子126連接。電壓檢測(cè)電路503通過將電流檢測(cè)電阻504的端子電壓保持為恒定而使流經(jīng)發(fā)光元件111的電流保持恒定。電壓檢測(cè)電路503進(jìn)行輸出電壓的檢測(cè)和控制，以使電壓反饋端子125的電壓不超過規(guī)定值。
由于以往例子的驅(qū)動(dòng)電路502和電壓檢測(cè)電路503與本發(fā)明相同，所以在圖14中省略或簡化地記載了內(nèi)部電路。驅(qū)動(dòng)電路502和電壓檢測(cè)電路503的內(nèi)部電路的詳細(xì)情況將在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中進(jìn)行說明。
專利文獻(xiàn)1日本專利文獻(xiàn)特開2003-8075號(hào)公報(bào)。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題由于在如上構(gòu)成的以往例子的發(fā)光裝置中將包括發(fā)光元件111的發(fā)光模塊1201和包括驅(qū)動(dòng)IC芯片112的驅(qū)動(dòng)IC 1204安裝在不同的引線框架上，因而有安裝面積大的問題。尤其是在使用多個(gè)發(fā)光元件111的情況下，齊納二極管1213所占據(jù)的空間增大，很成問題。在以往例子的發(fā)光裝置中，由于需要保護(hù)發(fā)光元件111免受靜電損壞或電壓損壞的保護(hù)元件1213、以及驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件111的驅(qū)動(dòng)IC 112，所以無法為了減小安裝面積而將其去除。
本發(fā)明解決了上述問題，其目的在于提供一種安裝面積小的發(fā)光裝置。
本發(fā)明的目的在于提供一種可以組合使用任意數(shù)量的發(fā)光元件的、廉價(jià)的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片。
本發(fā)明的目的在于提供一種廉價(jià)的照明裝置。
本發(fā)明的目的在于提供一種高亮度的小型照明裝置。
用于解決問題的手段為了解決上述問題，本發(fā)明具有以下結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明第一方式的發(fā)光裝置包括發(fā)光元件，該發(fā)光元件具有電信號(hào)端子，由從外部賦予所述電信號(hào)端子的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)而發(fā)光；以及發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片，其使用半導(dǎo)體形成有輸出所述電信號(hào)并將該電信號(hào)施加給所述電信號(hào)端子的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用電路；其中，將所述發(fā)光元件安裝在所述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片的表面上。
通過在發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片(驅(qū)動(dòng)IC芯片)上安裝發(fā)光元件，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)安裝面積小的發(fā)光裝置。
在本發(fā)明其他方式的上述發(fā)光裝置中，所述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片包括保護(hù)電路，保護(hù)所述發(fā)光元件或所述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用電路免受從外部施加的靜電或高電壓(以下，將靜電或高電壓稱為“電涌電壓”)損壞；以及保護(hù)端子，用于將所述保護(hù)電路與外部電連接起來；其中，將所述保護(hù)端子連接到所述發(fā)光元件的所述電信號(hào)端子上。
在設(shè)置用于保護(hù)驅(qū)動(dòng)IC芯片的內(nèi)部電路的保護(hù)電路的工序中，通過將發(fā)光元件的保護(hù)電路設(shè)置在驅(qū)動(dòng)IC芯片上，或者通過設(shè)置兼顧對(duì)驅(qū)動(dòng)IC芯片的內(nèi)部電路進(jìn)行保護(hù)和對(duì)發(fā)光元件進(jìn)行保護(hù)的保護(hù)電路，能夠?qū)崿F(xiàn)高可靠性的、廉價(jià)的發(fā)光裝置。根據(jù)本發(fā)明，由于在驅(qū)動(dòng)IC芯片的外部不設(shè)置如以往那樣的、僅用于保護(hù)發(fā)光元件不受從外部施加的電涌電壓損壞的第一保護(hù)電路，所以可以實(shí)現(xiàn)與以往相比價(jià)格便宜且安裝面積小的發(fā)光裝置。
在本發(fā)明其他方式的上述發(fā)光裝置中，所述保護(hù)電路包括一個(gè)或多個(gè)元件，其中所述元件是通過與形成所述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用電路的元件相同的制造方法而形成的。
例如，使用PN結(jié)二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、MOS晶體管中的至少一個(gè)來形成保護(hù)電路。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)廉價(jià)、高可靠性、安裝面積小的發(fā)光裝置。
在本發(fā)明其他方式的上述發(fā)光裝置中，在所述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片的表面上安裝有分別由不同芯片構(gòu)成的多個(gè)所述發(fā)光元件，所述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片設(shè)有相互連接所述發(fā)光元件的導(dǎo)電路徑。
通過在驅(qū)動(dòng)IC芯片上設(shè)置僅用于相互連接多個(gè)發(fā)光元件的導(dǎo)電路徑，可以實(shí)現(xiàn)廉價(jià)、且安裝面積小的發(fā)光裝置。
導(dǎo)電路徑既可以是電阻值極低的導(dǎo)電體，也可以是產(chǎn)生規(guī)定電阻值或規(guī)定壓降的路徑。一般來說，導(dǎo)電路徑在很多情況下優(yōu)選由電阻值極低的導(dǎo)電體形成。導(dǎo)電路徑既可以在驅(qū)動(dòng)IC芯片的半導(dǎo)體基板自身上由擴(kuò)散層形成，也可以通過蒸鍍、粘合、涂布等任意方法在半導(dǎo)體基板上形成。導(dǎo)電路徑的材質(zhì)是任意的。例如，是在驅(qū)動(dòng)IC芯片上形成的擴(kuò)散層、金屬布線層、樹脂布線層等。
在本發(fā)明其他方式的上述發(fā)光裝置中，在所述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片中，所述導(dǎo)電路徑由擴(kuò)散層或金屬布線層形成，其中所述擴(kuò)散層或金屬布線層是通過與形成所述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用電路的擴(kuò)散層或金屬布線層相同的處理方法而形成的。
通過本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)廉價(jià)、且安裝面積小的發(fā)光裝置。
在本發(fā)明其他方式的上述發(fā)光裝置中，所述導(dǎo)電路徑包括具有規(guī)定電阻值的電阻。
根據(jù)本發(fā)明，例如，可以根據(jù)導(dǎo)電路徑的電阻值的變化檢測(cè)出發(fā)光元件附近的溫度、或者可以根據(jù)導(dǎo)電路徑的兩端電壓檢測(cè)出流經(jīng)發(fā)光元件的電流，或者可以通過在并聯(lián)連接多個(gè)發(fā)光元件的電路中與各個(gè)發(fā)光元件串聯(lián)連接具有電阻值的導(dǎo)電路徑而使流經(jīng)各個(gè)發(fā)光元件的電流均勻。
本發(fā)明其他方式的上述發(fā)光裝置具有以不同的波長發(fā)光的多個(gè)可視發(fā)光元件。
根據(jù)本發(fā)明，由于可以將發(fā)光顏色不同的多個(gè)發(fā)光元件配置在非常接近的位置上，所以例如當(dāng)使多個(gè)發(fā)光元件同時(shí)發(fā)光時(shí)，多個(gè)發(fā)光元件的顏色能夠很好地混合，因此從任何角度觀察均不易產(chǎn)生色斑。
在本發(fā)明其他方式的上述發(fā)光裝置中，所述發(fā)光元件包括分別以紅、綠、藍(lán)三原色發(fā)光的多個(gè)可視發(fā)光元件。
本發(fā)明的發(fā)光裝置可以進(jìn)行彩色顯示。由于發(fā)光裝置本身具有驅(qū)動(dòng)IC芯片，所以可以削減周邊電路，并且可以將多個(gè)發(fā)光裝置容易地連接起來。由于發(fā)光裝置的安裝面積小、在各個(gè)發(fā)光裝置的整體面積中發(fā)光面積所占的比例大，因此如果密集地排列多個(gè)發(fā)光裝置的話，就可以實(shí)現(xiàn)亮度遠(yuǎn)高于以往的高亮度發(fā)光裝置的顯示裝置(照明裝置)。例如，可以用于戶外用圖像顯示裝置。
在本發(fā)明其他方式的上述發(fā)光裝置中，多個(gè)所述發(fā)光元件配置在一體形成于所述發(fā)光裝置上的一個(gè)透過型聚光透鏡的焦點(diǎn)附近。
通過將發(fā)光元件配置在聚光用光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)上，可以將發(fā)光元件發(fā)出的光向預(yù)定的方向會(huì)聚。由于在電路基板上安裝發(fā)光元件的精度方面的限制等，在將多個(gè)發(fā)光元件配置在電路基板上的以往的發(fā)光裝置中，必須間隔一定程度的距離來配置各個(gè)發(fā)光元件。因此，多個(gè)發(fā)光元件被安裝在稍偏離聚光用光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)的位置處。例如，多個(gè)發(fā)光元件被配置在稍大的拋物線形反射面下方的、稍偏離拋物線的焦點(diǎn)的位置上，在拋物線的底部，在各個(gè)發(fā)光元件的正上方設(shè)有各個(gè)樹脂制的凸透鏡。因此，發(fā)光元件發(fā)出的光的一部分不會(huì)朝向規(guī)定的方向，從而無法將聚光率提高到某一程度以上。而根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)具有比以往高的聚光率和比以往強(qiáng)的指向性的發(fā)光裝置。
在本發(fā)明其他方式的上述發(fā)光裝置中，多個(gè)所述發(fā)光元件配置在一體形成于所述發(fā)光裝置上的一個(gè)反射面的焦點(diǎn)附近。
典型的反射面是在其內(nèi)表面上對(duì)光進(jìn)行全反射的透明的樹脂反射面。根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)具有高聚光率、高指向性的發(fā)光裝置。
本發(fā)明一個(gè)方式的照明裝置具有多個(gè)上述發(fā)光裝置，每個(gè)上述發(fā)光裝置具有所述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片，所述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片具有向所述發(fā)光元件施加規(guī)定電流的恒流電路或向所述發(fā)光元件施加規(guī)定電壓的恒壓電路。
根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)簡化了發(fā)光裝置之間的布線的、廉價(jià)的照明裝置。通過密集地配置發(fā)光裝置，可以實(shí)現(xiàn)與以往相比高亮度和/或小型的照明裝置。照明裝置例如包括通常的照明裝置、大型的顯示面板、影像顯示裝置等。
本發(fā)明的一個(gè)方式的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片安裝有多個(gè)發(fā)光元件，每個(gè)發(fā)光元件具有電信號(hào)端子，由賦予所述電信號(hào)端子的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)而發(fā)光，所述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片包括發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用電路，用半導(dǎo)體形成，輸出所述電信號(hào)并將其施加給所述電信號(hào)端子；以及導(dǎo)電路徑，相互連接所述多個(gè)發(fā)光元件的所述電信號(hào)端子。
根據(jù)本發(fā)明，通過在發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片(驅(qū)動(dòng)IC芯片)上設(shè)置僅用于相互連接多個(gè)發(fā)光元件的導(dǎo)電路徑，可以實(shí)現(xiàn)廉價(jià)、且安裝面積小的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片。
在本發(fā)明其他方式的上述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片中，分別由不同的芯片構(gòu)成的個(gè)數(shù)為P(P為1以上的正整數(shù))的所述發(fā)光元件和所述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體電路的電路元件經(jīng)由設(shè)置于所述導(dǎo)電路徑上的凸點(diǎn)而相互連接。
根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)不需要焊線、廉價(jià)、并且安裝面積小的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片。
在本發(fā)明其他方式的上述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片中，所述導(dǎo)電路徑具有如下導(dǎo)電路徑形狀代替?zhèn)€數(shù)為P的所述發(fā)光元件，安裝與所述發(fā)光元件形狀大致相同的個(gè)數(shù)為Q(Q是與P不同的正整數(shù))的發(fā)光元件。
根據(jù)本發(fā)明，在一種導(dǎo)電路徑圖案(例如鋁布線圖案)中，通過改變發(fā)光元件的安裝位置，可以制造出具有不同數(shù)量發(fā)光元件的多個(gè)發(fā)光裝置。根據(jù)本發(fā)明，形成導(dǎo)電路徑圖案的掩膜只要一種即可。另外，由于可以組合一種驅(qū)動(dòng)IC芯片和任意的發(fā)光元件而制造出符合需要的發(fā)光裝置，因此可以減少作為LED材料的驅(qū)動(dòng)IC芯片的庫存。根據(jù)本發(fā)明，可以減少工廠的管理成本。
本發(fā)明其他方式的上述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片具有用于使得驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光元件的電流或電壓值可變的外部連接端子。
例如，在驅(qū)動(dòng)IC芯片驅(qū)動(dòng)1個(gè)發(fā)光元件和驅(qū)動(dòng)4個(gè)發(fā)光元件的情況下，有時(shí)改變驅(qū)動(dòng)IC芯片的設(shè)定。本發(fā)明的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片可以改變從外部連接端子流向發(fā)光元件的電流或施加在發(fā)光元件上的電壓，因此可以使用一種驅(qū)動(dòng)IC芯片來制造多種發(fā)光裝置。
本發(fā)明的新特征記載在權(quán)利要求書中，以下將結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)的說明，由此應(yīng)該可以更好地理解、評(píng)價(jià)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容、以及其他目的、特征。
為了進(jìn)行圖示，以簡要的表現(xiàn)方式描述了附圖的一部分或全部，因而未必忠實(shí)地描述了其所表示的要素的實(shí)際相對(duì)大小或位置。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠取得可實(shí)現(xiàn)安裝面積小的發(fā)光裝置的有利效果。
根據(jù)本發(fā)明，通過去除以往必需的齊納二極管等保護(hù)元件，能夠取得可實(shí)現(xiàn)廉價(jià)、高可靠性的發(fā)光裝置的有利效果。
根據(jù)本發(fā)明，能夠取得可實(shí)現(xiàn)以下發(fā)光裝置的有利效果，該發(fā)光裝置提高了發(fā)光模塊的外部連接端子的靜電損壞的耐壓。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置，由于在驅(qū)動(dòng)IC芯片上安裝發(fā)光元件，所以與以往相比，基板布線的寄生電阻、寄生電容降低。因此，可以取得以下有利效果使電流值穩(wěn)定的相位補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)變得容易，發(fā)光的亮度穩(wěn)定，從而不會(huì)出現(xiàn)發(fā)光的閃爍。
根據(jù)本發(fā)明，能夠取得可實(shí)現(xiàn)以下發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片的有利效果，該發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片可以組合使用任意數(shù)量的發(fā)光元件并且價(jià)格低廉。
根據(jù)本發(fā)明，能夠取得可實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的照明裝置的有利效果。
根據(jù)本發(fā)明，能夠取得可實(shí)現(xiàn)高亮度、小型的照明裝置的有利效果。
圖1是示出本發(fā)明第一實(shí)施方式的發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖2是沿圖1的虛線A-A’所取的截面圖；圖3是本發(fā)明第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)IC芯片的部分放大截面圖；圖4是示出連接在本發(fā)明第一實(shí)施方式的發(fā)光裝置的發(fā)光元件與驅(qū)動(dòng)IC芯片之間鋁布線的形狀的平面圖；圖5是本發(fā)明第一實(shí)施方式的發(fā)光裝置的電路圖；圖6是本發(fā)明第二實(shí)施方式的發(fā)光裝置的電路圖；圖7是本發(fā)明第三實(shí)施方式的保護(hù)電路的電路圖；圖8是本發(fā)明第四實(shí)施方式的保護(hù)電路的電路圖；圖9是本發(fā)明第五實(shí)施方式的保護(hù)電路的電路圖；圖10是本發(fā)明第六實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)IC芯片的部分放大截面圖；圖11是本發(fā)明第七實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)IC芯片的部分放大截面圖；圖12是示出以往例子的發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖13是沿圖12的虛線A-A’所取的截面圖；圖14是以往例子的發(fā)光裝置的電路圖；圖15的(a)至(d)是示出連接在本發(fā)明第八實(shí)施方式的發(fā)光裝置的發(fā)光元件與驅(qū)動(dòng)IC芯片之間的鋁布線的形狀的平面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖來說明具體示出了用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式的實(shí)施方式。
第一實(shí)施方式使用圖1～圖5來說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的發(fā)光裝置。圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式中的發(fā)光裝置的平面圖。圖2是沿圖1中的虛線A-A’所取的截面圖。圖3是驅(qū)動(dòng)IC芯片112的部分放大截面圖。圖4是示出連接在作為LED的發(fā)光元件111a、111b和驅(qū)動(dòng)IC芯片112之間的鋁布線的形狀的平面圖。圖5是本發(fā)明第一實(shí)施方式的發(fā)光裝置的電路圖。在圖1～圖5中，對(duì)與以往例子的圖12～圖14相同的結(jié)構(gòu)元件使用相同的標(biāo)號(hào)。
使用圖1和圖2來說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的發(fā)光裝置。在本發(fā)明第一實(shí)施方式的發(fā)光裝置中，在基板102上形成基板布線103(包括VCC布線以及GND布線)，在基板布線103上安裝電源電路104和發(fā)光模塊101。發(fā)光模塊101的內(nèi)部電路的各個(gè)元件和電源電路104的內(nèi)部電路的各個(gè)元件通過基板布線103分別電連接。VCC布線與外部電源連接，GND布線與接地電位連接。
電源電路104包括輸入電容器143，連接在VCC布線與GND布線之間；線圈141，通過VCC布線與輸入電容器143連接；肖特基二極管142，通過基板布線103與線圈141連接；以及輸出電容器144，其一端通過基板布線103與肖特基二極管142連接，另一端與GND布線連接。
發(fā)光模塊101具有通過基板布線103而與電源電路104連接的外部連接端子(VCC端子121、GND端子122、控制端子123、開關(guān)端子124、電壓反饋端子125)。
VCC端子121與VCC布線連接。GND端子122與GND布線連接。控制端子123通常與微型計(jì)算機(jī)等控制電路的輸出連接，輸入對(duì)發(fā)光元件111a、111b的發(fā)光/停止進(jìn)行切換的信號(hào)。
開關(guān)端子124通過基板布線103與肖特基二極管142的正極端子和線圈141連接。電壓反饋端子125通過基板布線103與肖特基二極管142的負(fù)極端子和輸出電容器144連接。
下面進(jìn)一步說明構(gòu)成發(fā)光模塊101的各個(gè)元件。在本發(fā)明第一實(shí)施方式的發(fā)光模塊101中，引線框架114安裝在基板102的上方，在引線框架114上固定有驅(qū)動(dòng)IC芯片(發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片)112。驅(qū)動(dòng)IC芯片112的上表面除了焊盤孔113以外，都被絕緣膜131覆蓋著。焊盤孔113是驅(qū)動(dòng)IC芯片112上不存在絕緣膜131的部分。除了靠近兩端的部分以外，在焊盤孔113中設(shè)有凸點(diǎn)115，將發(fā)光元件111a、111b安裝在凸點(diǎn)115上。
本發(fā)明的發(fā)光裝置與以往例子的發(fā)光裝置的不同的特征點(diǎn)在于，在發(fā)光模塊101中內(nèi)置有驅(qū)動(dòng)IC芯片112，將發(fā)光元件111a、111b安裝在驅(qū)動(dòng)IC芯片112上。因此，本發(fā)明的基板112的尺寸比以往例子的基板1202小。在本發(fā)明的發(fā)光裝置中，由于將發(fā)光元件111a、111b安裝在驅(qū)動(dòng)IC芯片112上，所以與以往相比，可以減小發(fā)光裝置的安裝面積。
發(fā)光元件111a、111b(將兩者統(tǒng)一表示為發(fā)光元件111)分別由不同的芯片構(gòu)成。在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，將多個(gè)發(fā)光元件安裝在驅(qū)動(dòng)IC芯片112上。在圖1～圖5中，安裝有2個(gè)發(fā)光元件111a、111b。
發(fā)光元件111a、111b是可視發(fā)光二極管(LED)。發(fā)光元件的顏色可以使用所希望的顏色。在第一實(shí)施方式中，發(fā)光元件111a、111b為藍(lán)色發(fā)光二極管，通過表面上涂敷有白色熒光物質(zhì)的透過型聚光透鏡119而向外部發(fā)出白色光。在本發(fā)明中，多個(gè)發(fā)光元件也可以分別以不同的波長來發(fā)光。配置在發(fā)光元件111上部的凸透鏡119會(huì)聚發(fā)光元件111的光，增強(qiáng)光的指向性，從而提高與基板102垂直的方向上的亮度。
透光樹脂模塊117覆蓋、固定并保護(hù)包括發(fā)光元件111、驅(qū)動(dòng)IC芯片112、引線框架114、以及凸透鏡119的整體。透光樹脂模塊117發(fā)揮以下作用會(huì)聚發(fā)光元件111的光，調(diào)節(jié)亮度和光的指向性。透光樹脂模塊117的上半部分為拋物面形狀，形成有效地對(duì)光進(jìn)行全反射并會(huì)聚、從而提高與基板102垂直的方向上的亮度的反射面。
在第一實(shí)施方式中，透光樹脂模塊117和凸透鏡119的材質(zhì)相同并且形成為一體。多個(gè)發(fā)光元件111a、111b配置在一個(gè)透過型聚光透鏡119和一個(gè)反射面117的焦點(diǎn)附近，在該透過型聚光透鏡119的表面上涂敷有白色熒光物質(zhì)。
圖3是驅(qū)動(dòng)IC芯片112的上表面的一部分的放大圖。作為驅(qū)動(dòng)IC芯片112的基板的P型硅基板132的上表面被絕緣膜133a覆蓋。絕緣膜133a的上表面除了作為導(dǎo)電路徑的鋁布線118a、118b、118c之處以外，都被絕緣膜133b覆蓋。
在第一實(shí)施方式中，絕緣膜133a和絕緣膜133b是氧化膜(SiO2)。另外，絕緣膜133a、133b的材質(zhì)不限于氧化膜(SiO2)，也可以是氮化膜(SiN)、高分子化合物(聚酰亞胺等)、樹脂(環(huán)氧樹脂等)等。
絕緣膜133b、鋁布線118a、118b、118c的上表面除了焊盤孔113以外，都被絕緣膜131覆蓋著。焊盤孔113用于連接焊線116以及載置凸點(diǎn)115。在鋁布線118a、118b、118c上的焊盤孔113的某一規(guī)定的位置上設(shè)有凸點(diǎn)115。
發(fā)光元件111a、111b安裝在凸點(diǎn)115上。發(fā)光元件111a、111b通過凸點(diǎn)115與驅(qū)動(dòng)IC芯片112上的鋁布線118a、118b、118c連接。
在圖3的靠近兩端的部分所示的焊盤孔113中連接有圖1和圖2所示那樣的焊線116。驅(qū)動(dòng)IC芯片112通過焊線116與內(nèi)部電路和外部連接端子(VCC端子121、GND端子122、控制端子123、開關(guān)端子124、電壓反饋端子125)電連接。
如圖4的鋁布線的形狀和圖5的電路圖所示，發(fā)光元件111b的正極(電信號(hào)端子)通過凸點(diǎn)115和鋁布線118c與驅(qū)動(dòng)IC芯片112的內(nèi)部電路元件和電壓反饋端子(保護(hù)端子)125連接。發(fā)光元件111b的負(fù)極通過凸點(diǎn)115和鋁布線188b與發(fā)光元件111a的正極連接。發(fā)光元件111a的負(fù)極通過凸點(diǎn)115和鋁布線118a與驅(qū)動(dòng)IC芯片112的內(nèi)部電路元件(電路反饋用的電阻元件504等)連接。發(fā)光元件111a、111b的正極和負(fù)極為電信號(hào)端子。
鋁布線118b具有連接發(fā)光元件111b的負(fù)極和發(fā)光元件111a的正極的功能，與形成在驅(qū)動(dòng)IC芯片112上的電路元件不相連。
也可以代替本發(fā)明第一實(shí)施方式的鋁布線118a、118b、118c，而通過由金屬布線層或擴(kuò)散層等形成的導(dǎo)電路徑將驅(qū)動(dòng)IC芯片112和多個(gè)發(fā)光元件111a、111b相互連接在一起。金屬布線層例如由鋁、金、或銅形成。
下面對(duì)圖5的第一實(shí)施方式的發(fā)光裝置的電路圖進(jìn)行說明。如圖5所示，本發(fā)明的第一實(shí)施方式的發(fā)光裝置包括電源電路104，使外部電源140輸出的電壓升壓；以及發(fā)光模塊101，通過外部連接端子(VCC端子121、開關(guān)端子124、電壓反饋端子125)與電源電路104連接。
在電源電路104中，輸入電容器143的一端與外部電源140連接。輸入電容器143的另一端與接地電位連接。線圈141與輸入電源140和肖特基二極管142的正極端子連接。肖特基二極管142的負(fù)極端子與輸出電容器144的一端連接。輸入電容器的另一端與接地電位連接。
記載在圖5所示的發(fā)光模塊101的框內(nèi)的第一保護(hù)電路501、驅(qū)動(dòng)電路502、電壓檢測(cè)電路503、以及電流檢測(cè)電阻504是安裝在驅(qū)動(dòng)IC芯片112中的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用電路。驅(qū)動(dòng)IC芯片112通過連接在輸入電容器143和線圈141之間的VCC端子121獲得電源的供電而驅(qū)動(dòng)。
電壓反饋端子125連接在肖特基二極管142的負(fù)極端子與輸出電容器144之間，將輸出電壓輸入。GND端子122與接地電位連接。
在電壓反饋端子125與GND端子122之間并聯(lián)連接有第一保護(hù)電路501、電壓檢測(cè)電路503的第一分壓電阻521和第二分壓電阻522。
在第一實(shí)施方式中，第一保護(hù)電路501為齊納二極管。第一保護(hù)電路501防止電壓檢測(cè)電路503由于電涌電壓被施加在電壓反饋端子125上而遭受靜電損壞。
在電壓反饋端子125上還連接有發(fā)光元件111b的正極。發(fā)光元件111b的負(fù)極與發(fā)光元件111a的正極連接。發(fā)光元件111a的負(fù)極通過電流檢測(cè)電阻504與接地電位連接。
發(fā)光元件111b的正極一側(cè)通過電壓反饋端子125而電暴露于外部。在安裝工序等當(dāng)中，通過電壓反饋端子125而被施加在發(fā)光元件111b的正極上的電涌電壓被第一保護(hù)電路501吸收。由此，防止了發(fā)光元件111a和111b受到靜電損壞。
雖然第一保護(hù)電路501是用于保護(hù)驅(qū)動(dòng)IC芯片112內(nèi)部的電路，但由于在發(fā)光模塊101內(nèi)與發(fā)光元件111b連接，所以也起著發(fā)光元件111a和111b的保護(hù)電路的功能。因此，本發(fā)明的發(fā)光裝置可以省略以往例子的發(fā)光裝置所需要的圖14的齊納二極管1213。
由于發(fā)光元件111a的負(fù)極一側(cè)在發(fā)光模塊101內(nèi)部與電流檢測(cè)電阻504連接，所以來自外部的電涌電壓未施加在其上。因此，本發(fā)明的發(fā)光裝置不需要以往例子的發(fā)光裝置所需的第二保護(hù)電路1401(圖14)。由此，本發(fā)明與以往的發(fā)光裝置相比，可以減小驅(qū)動(dòng)IC芯片112的面積。
發(fā)光元件111a和電流檢測(cè)電阻504的連接點(diǎn)與誤差放大器526的反相輸入端子連接。在誤差放大器526的非反向輸入端上連接有第一基準(zhǔn)電壓525的一端。第一基準(zhǔn)電壓525的另一端與接地電位連接。誤差放大器525的輸出端子與PWM比較器528的非反向輸入端子連接，并通過電容器和電阻與誤差放大器525的非反向輸入端子連接。
在PWM比較器528的反向輸入端子上連接有一端與控制端子123連接的鋸齒波振蕩器527的另一端。PWM比較器528的輸出端子與驅(qū)動(dòng)電路502內(nèi)部的AND電路511的輸入端子連接。
如上所述，通過相互連接電壓檢測(cè)電路503內(nèi)部的各個(gè)元件而進(jìn)行負(fù)反饋的操作，使得電流檢測(cè)電阻504的端子間電壓與輸入誤差放大器526的非反向輸入端子的第一基準(zhǔn)電壓525相等。由此，通過使流經(jīng)電流檢測(cè)電阻504的電流恒定，可以將流經(jīng)發(fā)光元件111的電流控制為恒定，從而使發(fā)光的亮度保持恒定。
在驅(qū)動(dòng)電路502內(nèi)部的AND電路511的輸入端子上還連接有比較器524的輸出端子。在比較器524的反向輸入端子上連接有第一分壓電路521和第二分壓電路522的連接點(diǎn)。在比較器524的非反向輸入端子上連接有第二基準(zhǔn)電壓523的一端。第二基準(zhǔn)電壓523的另一端與接地電位連接。
如上所述連接的第一分壓電阻521、第二分壓電阻522、第二基準(zhǔn)電壓523、以及比較器524即為用于進(jìn)行輸出電壓的檢測(cè)和控制、以使輸出電容器144的輸出電壓(電壓反饋端子125的電壓)不超過規(guī)定值的保護(hù)電路。
在驅(qū)動(dòng)電路502中，AND電路511的輸出端子通過放大器與N通道MOS晶體管512的柵極連接。N通道MOS晶體管512的源極與接地電位連接，漏極與開關(guān)端子124連接。
驅(qū)動(dòng)電路502通過AND電路511的輸出來控制N通道MOS晶體管512的導(dǎo)通截止的開關(guān)操作。通過該開關(guān)操作，使外部電源140輸出的輸入電壓升壓，向輸出電容器144施加高于輸入電壓的電壓。
在AND電路511的輸入端子上連接有控制端子123。當(dāng)輸入控制端子123的輸入電壓為高時(shí)，驅(qū)動(dòng)IC芯片112進(jìn)行操作，驅(qū)動(dòng)電路502使發(fā)光元件111連續(xù)發(fā)光。當(dāng)輸入電壓為低時(shí)，驅(qū)動(dòng)IC芯片112停止操作，驅(qū)動(dòng)電路502使發(fā)光元件111停止發(fā)光。由此，驅(qū)動(dòng)電路502根據(jù)輸入控制端子123的輸入電壓來進(jìn)行發(fā)光元件111的ON/OFF的切換。通過向控制端子123輸入脈沖電壓，可以重復(fù)進(jìn)行發(fā)光元件111的點(diǎn)亮熄滅的操作。
對(duì)在如上構(gòu)成的本發(fā)明的發(fā)光裝置中向發(fā)光元件111a和111b提供恒定電流的操作進(jìn)行說明。當(dāng)流經(jīng)發(fā)光元件111a和發(fā)光元件111b的電流增加時(shí)，電流檢測(cè)電阻504的端子電壓升高。當(dāng)電流檢測(cè)電阻504的端子電壓變得高于第一基準(zhǔn)電壓525、電流檢測(cè)電阻504的端子電壓與第一基準(zhǔn)電壓525的差變大時(shí)，電壓檢測(cè)電路503的誤差放大器526的輸出信號(hào)降低。
誤差放大器526的輸出信號(hào)被輸入PWM比較器528的非反向輸入端子，振蕩器527的輸出信號(hào)被輸入PWM比較器528的反向輸入端子。隨著誤差放大器526的輸出信號(hào)降低，PWM比較器528的輸出信號(hào)低(Low)的期間變長，高(High)的期間變短。在PWM比較器528的輸出信號(hào)高的期間內(nèi)，N通道MOS晶體管512導(dǎo)通。由于導(dǎo)通時(shí)間變短，所以從外部電源140輸入的電流蓄積在線圈141中的量減少。
由于蓄積在線圈141中的電流少，因此當(dāng)PWM比較器528的輸出信號(hào)為低、N通道MOS晶體管512截止時(shí)，施加在輸出電容器144的電壓反饋端子125上的電壓值變小。從電壓反饋端子125流經(jīng)發(fā)光元件111a和發(fā)光元件111b的電流變小。于是，電流檢測(cè)電阻504的端子電壓下降，電流檢測(cè)電阻504的端子電壓與第一基準(zhǔn)電壓525的差變小。
流經(jīng)發(fā)光元件111a和111b的電流變小時(shí)的操作與上述操作相反。如上所述，電壓檢測(cè)電路503控制驅(qū)動(dòng)電路502的N通道MOS晶體管512的開關(guān)操作，以使電流檢測(cè)電阻504的端子電壓與第一基準(zhǔn)電壓525相等。這樣一來，恒定電流流經(jīng)發(fā)光元件111。
在本發(fā)明第一實(shí)施方式的發(fā)光裝置中，在發(fā)光模塊101中未設(shè)置作為外部連接端子的電流反饋端子126。在以往例子的發(fā)光裝置中，電流反饋端子126設(shè)置在驅(qū)動(dòng)IC 1204中，與以往的發(fā)光模塊1201的負(fù)極一側(cè)端子1254連接。在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，在發(fā)光模塊101內(nèi)安裝有發(fā)光元件111和驅(qū)動(dòng)IC芯片112并將其相互連接在一起，因此不需要如以往那樣的電流反饋端子126。
本發(fā)明第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)IC芯片112為恒流電路，使輸入電壓升壓，并使規(guī)定的電流流經(jīng)發(fā)光元件111a、111b。也可以代替該結(jié)構(gòu)而采用以下結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)IC芯片112為恒流電路，使輸入電壓升壓，并向發(fā)光元件111a、111b施加規(guī)定的電壓。
另外，作為其他結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)IC芯片112也可以包括使輸入電壓升壓至恒定電壓的恒壓電路、以及使規(guī)定的電流流經(jīng)各個(gè)相互連接的多個(gè)發(fā)光元件的恒流電路。驅(qū)動(dòng)IC芯片112也可以是使輸入電壓降壓、并使規(guī)定的電流流經(jīng)發(fā)光元件111a、111b的恒流電路，或者是向發(fā)光元件111a、111b施加規(guī)定電壓的恒壓電路。
由于在本發(fā)明的發(fā)光裝置中將發(fā)光元件111安裝在驅(qū)動(dòng)IC芯片112上，所以與以往例子的發(fā)光裝置相比可以大幅度地減小安裝面積。
根據(jù)本發(fā)明，與以往通過使用齊納二極管等孤立的保護(hù)元件來進(jìn)行保護(hù)相比，由于可以在驅(qū)動(dòng)IC芯片112內(nèi)形成多種保護(hù)電路，所以可以提高發(fā)光模塊101的外部連接端子的靜電損壞的耐壓。
第二實(shí)施方式使用圖6來說明第二實(shí)施方式的發(fā)光裝置。圖6是示出第二實(shí)施方式的發(fā)光裝置的電路圖。在圖6中，對(duì)與圖5相同的元件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)。第二實(shí)施方式的發(fā)光裝置與第一實(shí)施方式的發(fā)光裝置的不同點(diǎn)在于將4個(gè)發(fā)光元件111(111a、111b、111c、111d)串聯(lián)連接。除此之外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式相同。因此省略重復(fù)的說明。由于在該第二實(shí)施方式中主要部分的結(jié)構(gòu)相同，所以具有與第一實(shí)施方式相同的效果。
另外，發(fā)光元件111的個(gè)數(shù)或連接不限于第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式，連接任意的期望數(shù)量的發(fā)光元件、或并聯(lián)連接多個(gè)發(fā)光元件和串聯(lián)電阻的實(shí)施方式也包括在本發(fā)明中。當(dāng)然，發(fā)光元件也可以是1個(gè)。
另外，在第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中，配置在發(fā)光元件111的上部的凸透鏡119為1個(gè)，但也可以根據(jù)發(fā)光元件的數(shù)量而配置多個(gè)凸透鏡。例如，也可以針對(duì)1個(gè)發(fā)光元件而使用1個(gè)凸透鏡。
第三實(shí)施方式使用圖7來說明第三實(shí)施方式的發(fā)光裝置。第三實(shí)施方式的發(fā)光裝置僅在第一保護(hù)電路501的結(jié)構(gòu)方面與第一實(shí)施方式(圖5)不同。圖7是示出第三實(shí)施方式的發(fā)光裝置的保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。在第三實(shí)施方式的第一保護(hù)電路501中并聯(lián)連接齊納二極管711和二極管712。
二極管712主要使用的是PN結(jié)。齊納二極管711和二極管712的負(fù)極與第一實(shí)施方式的圖5的電壓反饋端子125連接。齊納二極管711和二極管712的正極與圖5的GND端子122連接。另外，第一保護(hù)電路501也可以僅是二極管712。
在第三實(shí)施方式中，除了第一保護(hù)電路501的結(jié)構(gòu)以外均與第一實(shí)施方式相同。因此省略重復(fù)的說明。由于在該第三實(shí)施方式中主要部分的結(jié)構(gòu)相同，所以具有與第一實(shí)施方式相同的效果。與第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式相同，本實(shí)施方式的發(fā)光元件和凸透鏡的數(shù)量的組合是任意的。
第四實(shí)施方式使用圖8來說明第四實(shí)施方式的發(fā)光裝置。第四實(shí)施方式的發(fā)光裝置僅在第一保護(hù)電路501的結(jié)構(gòu)方面與第一實(shí)施方式(圖5)不同。圖8是示出第四實(shí)施方式的發(fā)光裝置的保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。在第四實(shí)施方式的第一保護(hù)電路501中，在NPN型場(chǎng)效應(yīng)晶體管811的基極-發(fā)射極之間連接有電阻812。
NPN型場(chǎng)效應(yīng)晶體管811的發(fā)射極與第一實(shí)施方式的圖5的GND端子122連接。NPN型場(chǎng)效應(yīng)晶體管811的集電極與第一實(shí)施方式的圖5的電壓反饋端子125連接。第四實(shí)施方式的第一保護(hù)電路501可以通過改變電阻812的電阻值來調(diào)節(jié)耐壓。使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管811的保護(hù)電路的面積通常比使用二極管的保護(hù)電路的面積小。
在第四實(shí)施方式中，除了第一保護(hù)電路501的結(jié)構(gòu)以外均與第一實(shí)施方式相同。因此省略重復(fù)的說明。由于在該第四實(shí)施方式中主要部分的結(jié)構(gòu)相同，所以具有與第一實(shí)施方式相同的效果。與第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式一樣，本實(shí)施方式的發(fā)光元件和凸透鏡的數(shù)量的組合是任意的。
第五實(shí)施方式使用圖9來說明第五實(shí)施方式的發(fā)光裝置。第五實(shí)施方式的發(fā)光裝置僅在第一保護(hù)電路501的結(jié)構(gòu)方面與第一實(shí)施方式(圖5)不同。圖9是示出第五實(shí)施方式的發(fā)光裝置的保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。在第五實(shí)施方式的第一保護(hù)電路501中使用N通道MOS晶體管911。
N通道MOS晶體管911的柵極、背柵、源極端子共同連接在第一實(shí)施方式的圖5的GND端子122上。N通道MOS晶體管911的漏極與第一實(shí)施方式的圖5的電壓反饋端子125連接。使用N通道MOS晶體管911的保護(hù)電路501的面積通常比使用二極管的保護(hù)電路的面積小。
在第五實(shí)施方式中，除了第一保護(hù)電路501的結(jié)構(gòu)以外均與第一實(shí)施方式相同。因此省略重復(fù)的說明。由于在該第五實(shí)施方式中主要部分的結(jié)構(gòu)相同，所以具有與第一實(shí)施方式相同的效果。與第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式相同，本實(shí)施方式的發(fā)光元件和凸透鏡的數(shù)量的組合是任意的。
第六實(shí)施方式使用圖10來說明第六實(shí)施方式的發(fā)光裝置。圖10是示出第六實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)IC驅(qū)動(dòng)芯片112的部分放大截面圖。在圖10中，對(duì)與第一實(shí)施方式的圖3相同的結(jié)構(gòu)元件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)。第六實(shí)施方式的發(fā)光裝置與第一實(shí)施方式的發(fā)光裝置的不同點(diǎn)在于發(fā)光元件111a與發(fā)光元件111b的連接。
在第六實(shí)施方式的發(fā)光裝置中，在作為驅(qū)動(dòng)IC芯片112的基板的P型硅基板132的上部配置有P型擴(kuò)散電阻1002，P型擴(kuò)散電阻1002的周圍被N型晶片1001覆蓋。P型硅基板132的上表面被鋁布線1018a、1018a’、以及絕緣膜133a覆蓋。在其上還覆蓋有絕緣膜133b、以及鋁布線118a、1018b、1018b’、118c。
絕緣膜133b、以及鋁布線118a、1018b、1018b’、118c上除了焊盤孔113以外，都被絕緣膜131覆蓋。第六實(shí)施方式的絕緣膜131為聚酰亞胺。在焊盤孔113的規(guī)定的位置上置有凸點(diǎn)115，在其上安裝有發(fā)光元件111a和111b。發(fā)光元件111a通過凸點(diǎn)115、鋁布線1018b、鋁布線1018a、P型擴(kuò)散電阻1002、鋁布線1018a’、鋁布線1018b’電連接到發(fā)光元件111b上。
第六實(shí)施方式的其他的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式相同。因此省略重復(fù)的說明。由于在該第六實(shí)施方式中主要部分的結(jié)構(gòu)相同，所以具有與第一實(shí)施方式相同的效果。在本實(shí)施方式中，也可以相應(yīng)于發(fā)光元件111a和111b的數(shù)量而使用兩個(gè)凸透鏡。
第七實(shí)施方式使用圖11來說明第七實(shí)施方式的發(fā)光裝置。圖11是驅(qū)動(dòng)IC芯片112的部分放大截面圖。在圖11中，對(duì)與第一實(shí)施方式的圖3和第六實(shí)施方式的圖10相同的結(jié)構(gòu)元件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)。第三實(shí)施方式的發(fā)光裝置與第一實(shí)施方式和第六實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于多個(gè)發(fā)光元件111的相互連接的方式。
在第七實(shí)施方式的發(fā)光裝置中，在驅(qū)動(dòng)IC芯片112的P型硅基板132的上部配置有P型擴(kuò)散電阻1002，P型擴(kuò)散電阻1002的周圍被N型晶片1001覆蓋。P型硅基板132的上表面被4層絕緣膜(從下至上依次為133a、133b、133c、133d)、以及4層鋁布線(1118a和1118a’、1118b和1118b’、1118c和1118c’、1118d和1118d’)所覆蓋。
除了焊盤孔113以外，在上層的絕緣膜133d和鋁布線118a、118d、118d’上還形成有絕緣膜131。在焊盤孔113的規(guī)定的位置上設(shè)有凸點(diǎn)115，在其上安裝有發(fā)光元件111a、111b。發(fā)光元件111a和111b通過凸點(diǎn)115、4層鋁布線(1118a、1118a’、1118b、1118b’、1118c、1118c’、1118d、1118d’)、P型擴(kuò)散電阻1002而相互電連接。
對(duì)于第七實(shí)施方式的發(fā)光裝置來說，其他結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式相同。因此省略重復(fù)的說明。由于在該第七實(shí)施方式中主要部分的結(jié)構(gòu)相同，所以具有與第一實(shí)施方式相同的效果。在本實(shí)施方式中，也可以根據(jù)發(fā)光元件111的數(shù)量而配置多個(gè)凸透鏡119。
第八實(shí)施方式使用圖15(a)～圖15(d)來說明第八實(shí)施方式的發(fā)光裝置。圖15的(a)是示出作為第八實(shí)施方式的導(dǎo)電路徑的鋁布線的形狀的平面圖。圖15的(b)～(d)是分別將2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)發(fā)光元件安裝在鋁布線1510上的圖。圖15的(a)～(d)的鋁布線1510的形狀均相同。第八實(shí)施方式的發(fā)光裝置的鋁布線1510具有可以電連接2至4個(gè)中任意數(shù)量的發(fā)光元件的形狀。
在第八實(shí)施方式的發(fā)光裝置中，將多個(gè)鋁布線1510安裝在驅(qū)動(dòng)IC芯片112上。在圖15的(a)～(d)中，鋁布線1510上的白圈1511示出了凸點(diǎn)的位置。發(fā)光元件1501～1509通過設(shè)置在鋁布線1510上的凸點(diǎn)而與鋁布線1510電連接。第八實(shí)施方式的發(fā)光裝置與第一實(shí)施方式的不同點(diǎn)僅在于鋁布線1510的形狀。在圖15的(b)～(c)中示出了電流在連接各個(gè)發(fā)光元件1501～1509的凸點(diǎn)1511和凸點(diǎn)1511之間流動(dòng)的路徑。
根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式，僅通過使用一種導(dǎo)電路徑圖案(例如鋁布線1510的圖案)并改變發(fā)光元件1501～1509的安裝位置，就可以制造出具有不同數(shù)量的發(fā)光元件的多個(gè)發(fā)光裝置。根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方式，形成導(dǎo)電路徑圖案的掩膜只要一種即可。另外，由于可以組合一種驅(qū)動(dòng)IC芯片和任意的發(fā)光元件而制造出符合需要的發(fā)光裝置，所以可以減少作為LED材料的驅(qū)動(dòng)IC芯片的庫存。從而可以削減工廠的管理成本。
第八實(shí)施方式的發(fā)光裝置的驅(qū)動(dòng)IC芯片112也可以具有用于改變流經(jīng)發(fā)光元件的電流或向發(fā)光元件施加的電壓的外部連接端子。
在第八實(shí)施方式的發(fā)光裝置中，作為導(dǎo)電路徑的鋁布線的形狀以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式相同。因此省略重復(fù)的說明。由于在該第八實(shí)施方式中主要部分的結(jié)構(gòu)相同，所以具有與第一實(shí)施方式的發(fā)光裝置相同的效果。在本實(shí)施方式中，也可以根據(jù)發(fā)光元件的數(shù)量而配置多個(gè)凸透鏡。
上述第一實(shí)施方式至第八實(shí)施方式的發(fā)光裝置也可以具有以不同的波長發(fā)光的多個(gè)可視發(fā)光元件。上述第一實(shí)施方式至第八實(shí)施方式的發(fā)光裝置也可以具有分別以紅、綠、籃三種原色發(fā)光的多個(gè)可視發(fā)光元件?？梢灾圃觳⒙?lián)連接多個(gè)上述第一實(shí)施方式至第八實(shí)施方式的發(fā)光裝置的照明裝置。
對(duì)發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了一定程度的詳細(xì)說明，該優(yōu)選方式所公開的內(nèi)容可以在結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儯梢栽诓幻撾x本發(fā)明的范圍和思想的情況下改變各個(gè)要素的組合或順序。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明可用于發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體芯片、發(fā)光裝置、以及照明裝置。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)根據(jù)2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月19日
發(fā)明者后藤周作, 川原司, 池田忠昭, 青柳徹 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社