專利名稱：發(fā)光裝置以及照明器具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有在同 一個(gè)襯底(substrate )上形成的多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件 的發(fā)光裝置以及照明器具。
背景技術(shù)：
以往，已知在同一個(gè)村底上設(shè)置多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光裝置。 例如在專利文獻(xiàn)l中，公開了如圖18所示的發(fā)光裝置200，該裝置中設(shè) 置了具有在同一個(gè)襯底上設(shè)置的半導(dǎo)體發(fā)光元件201a以及201b的發(fā)光陣列 202。在該發(fā)光裝置200中，發(fā)光陣列202的半導(dǎo)體發(fā)光元件201a ,皮配置， 以-使其電流方向?qū)τ诎雽?dǎo)體發(fā)光元件201b流過電流的方向成為反方向。此 外，在發(fā)光裝置200中，在兩側(cè)的發(fā)光陣列202的兩端部設(shè)置了兩個(gè)公共的 電壓輸入端子203a以及203b，經(jīng)由該電壓輸入端子203a以及203b連接交流 電源P。
在發(fā)光裝置200的電壓輸入端子203a以及203b之間，通過交流電源P 而被供給如圖19所示的交流功率Pe時(shí)，在被施加的電壓為正的情況下可以 使一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件201a發(fā)光，在被施加的電壓為負(fù)的情況下可以使另一 個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件201b發(fā)光。通過這樣交替地使半導(dǎo)體發(fā)光元件201a以及 201b發(fā)光，在發(fā)光裝置200中，可以將發(fā)光陣列202熄滅的時(shí)間縮短一定程 度。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-6582號公才艮

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
但是，在上述專利文獻(xiàn)l的發(fā)光裝置200中，只設(shè)置了兩個(gè)電壓輸入端 子203a以及203b，所以只能應(yīng)對一個(gè)電壓。因此，若將比規(guī)定電壓高的電壓 施加到電壓輸入端子203a以及203b上，則半導(dǎo)體發(fā)光元件201a以及201b 被施加過電壓，從而以指數(shù)函數(shù)增加的電流流過半導(dǎo)體發(fā)光元件201a以及201b。因此，產(chǎn)生使半導(dǎo)體發(fā)光元件201a以及201b被擊穿，或縮短壽命等 問題。相反地，若將比規(guī)定電壓低的電壓施加到電壓輸入端子203a以及203b 上，則產(chǎn)生各個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件201a以及201b不發(fā)光，或即使發(fā)光但光也 微弱等問題。
此外，即使半導(dǎo)體發(fā)光元件201a以及201b纟皮施加正向電壓，在沒有施 加一定的閾值巧以上的電壓的時(shí)間不能點(diǎn)亮。因此，即使被施加圖19所示的 交流功率Pe,在施加的電壓的絕對值為閾值電壓^以下的時(shí)間c時(shí)間(2 ，都 不能使半導(dǎo)體發(fā)光元件201a以及201b點(diǎn)亮。因此，在發(fā)光裝置200中，產(chǎn) 生半導(dǎo)體發(fā)光元件201a以及201b都不發(fā)光的時(shí)間較長，光的閃爍4交大這樣 的問題。
本發(fā)明為解決上述的課題而提出，其目的在于，提供一種可應(yīng)對不同的 電壓的發(fā)光裝置以及照明器具，或者任一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件點(diǎn)亮的狀態(tài)長的 發(fā)光裝置。
為解決課題的手段
為達(dá)到上述目的，技術(shù)方案1的發(fā)明是一種發(fā)光裝置，其特征在于，包 括具有在同一個(gè)村底上形成的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件，且規(guī)定電壓相 同的n個(gè)(nS)發(fā)光陣列；以及對應(yīng)于所述各個(gè)發(fā)光陣列的端部所設(shè)置的 至少(n+1 )個(gè)以上的電壓輸入端子，所述電壓輸入端子可以將所述各個(gè)發(fā)光 陣列切換為串聯(lián)連接以及并聯(lián)連接，以使對所述各個(gè)發(fā)光陣列施加規(guī)定電壓。
此外，技術(shù)方案2的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案1的發(fā)光裝置中，所 述各個(gè)發(fā)光陣列具有相同數(shù)量的所述半導(dǎo)體發(fā)光元件。
此外，技術(shù)方案3的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案1或2的任一技術(shù)方 案的發(fā)光裝置中，所述發(fā)光陣列具有2m個(gè)所述半導(dǎo)體發(fā)光元件，m個(gè)所述 半導(dǎo)體發(fā)光元件被連接，以使其電流方向與流過剩余的m個(gè)所述半導(dǎo)體發(fā)光 元4牛的電流方向相反。
此外，技術(shù)方案4的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案1至3的任一技術(shù)方 案的發(fā)光裝置中，所述發(fā)光陣列被設(shè)置為兩個(gè)，所述電壓輸入端子被設(shè)置為 三個(gè)。
此外，技術(shù)方案5的發(fā)明是一種照明器具，其特征在于，包括發(fā)光裝 置，其包括具有在同一個(gè)襯底上形成的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件，且規(guī)定的至少(n+l )個(gè)以上的電壓輸入端子；以及切換控制部件，用于切換所述電 壓輸入端子，所述切換控制部件根據(jù)所述發(fā)光裝置上所施加的電壓，將所述 發(fā)光陣列串聯(lián)連接或并聯(lián)連接，以使所述各個(gè)發(fā)光陣列上所施加的電壓成為 規(guī)定電壓，同時(shí)自動地切換被輸入電壓的所述電壓輸入端子。
' 此外，技術(shù)方案6的發(fā)明是一種發(fā)光裝置，其特征在于，包括具有在 同一個(gè)襯底上形成的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件的三個(gè)發(fā)光陣列；以及設(shè)置 在所述各個(gè)發(fā)光陣列的一端部，且被供給三相交流電源的三個(gè)功率輸入端子， 在所述各功率輸入端子中，分別被供給三個(gè)相位不同的交流功率。
此外，技術(shù)方案7的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案6的發(fā)光裝置中，所 述三個(gè)發(fā)光陣列的其他端部被相互電連接并被接地。
此外，技術(shù)方案8的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案6或7的任一技術(shù)方 案的發(fā)光裝置中，在所述三個(gè)發(fā)光陣列之中的至少任一個(gè)中，被供給用于點(diǎn) 亮所述發(fā)光陣列所需的閾值電壓以上的電壓。
此外，技術(shù)方案9的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案6至8的任一技術(shù)方 案的發(fā)光裝置中，所述發(fā)光陣列具有2m個(gè)所述半導(dǎo)體發(fā)光元件，m個(gè)所述 半導(dǎo)體發(fā)光元件被連接，以使其電流方向與流過剩余的m個(gè)所述半導(dǎo)體發(fā)光 元件的電流方向相反。
此外，技術(shù)方案10的發(fā)明的特征在于，在技術(shù)方案6至9的任一技術(shù)方 案的發(fā)光裝置中，所述各個(gè)發(fā)光陣列具有相同數(shù)量的所述半導(dǎo)體發(fā)光元件。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置，通過對應(yīng)于n個(gè)發(fā)光陣列的端部而設(shè)置(n+l) 個(gè)以上的電壓輸入端子，乂人而可以對應(yīng)于纟皮施加的電壓，選纟奪連4妄到電源的 電壓輸入端子或者連接電壓輸入端子之間。因此，可以在使發(fā)光陣列之間串 聯(lián)連接或并聯(lián)連接的狀態(tài)下連接到電源，所以可以使各個(gè)發(fā)光陣列上所施加 的電壓成為發(fā)光陣列的規(guī)定電壓。因此，可以對于不同的施加電壓，防止因
所引起的半導(dǎo)體發(fā)光元件的不發(fā)光，所以能夠使其適當(dāng)?shù)匕l(fā)光。
. 根據(jù)本發(fā)明的照明器具，通過設(shè)置可切換發(fā)光裝置的電壓輸入端子的切 換控制部件，從而基于被施加的電壓，自動地將被輸入電壓的電壓輸入端子 連接到電源，并且將電壓輸入端子之間連接。因此，用戶可以容易地將照明 器具連接到電源而與施加電壓無關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置，因?qū)υO(shè)置在發(fā)光陣列的一端部的三個(gè)功率輸入 端子的各個(gè)輸入端子，從三相交流電源供給相位不同的三個(gè)交流電源，所以 可以延長對任一個(gè)發(fā)光陣列施加發(fā)光陣列的閾值電壓以上的電壓的時(shí)間。因 此，可以延長三個(gè)發(fā)光陣列中的任一個(gè)發(fā)光陣列點(diǎn)亮的狀態(tài)，所以可以延長 發(fā)光裝置的點(diǎn)亮?xí)r間，同時(shí)抑制閃爍。


圖l是包括本發(fā)明的第1實(shí)施方式的發(fā)光裝置的照明器具的整體結(jié)構(gòu)圖。 圖2是連接電源之前的照明器具的電路圖。
圖3是構(gòu)成發(fā)光裝置的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略的平面圖。 圖4是構(gòu)成發(fā)光裝置的半導(dǎo)體發(fā)光元件的剖面圖。 圖5是在照明器具上連接了 200V的交流電源時(shí)的動作說明圖。 圖6是在照明器具上連接了 IOOV的交流電源時(shí)的動作說明圖。 圖7是包括第1實(shí)施方式的第1變形方式的發(fā)光裝置的照明器具的整體 結(jié)構(gòu)圖。
圖8是在第1變形方式的照明器具上連接了 200V的交流電源時(shí)的動作 說明圖。
圖9是在第1變形方式的照明器具上連接了 100V的交流電源時(shí)的動作 說明圖。
圖IO是在第1變形方式的照明器具上連接了 50V的交流電源時(shí)的動作 說明圖。
圖ll是包括第1實(shí)施方式的第2變形方式的發(fā)光裝置的照明器具的整體 結(jié)構(gòu)圖。
圖12是在第2變形方式的照明器具上連接了 200V的直流電源時(shí)的動作 說明圖。
圖13是在第2變形方式的照明器具上連接了 IOOV的直流電源時(shí)的動作 說明圖。
圖14是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的發(fā)光裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。 圖15是發(fā)光裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖16是對各個(gè)發(fā)光陣列所供給的交流功率的電壓-時(shí)間之間的關(guān)系圖。 圖17是第2實(shí)施方式的變形方式的發(fā)光裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖18是表示以往的發(fā)光裝置的概略的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖19是表示以往的發(fā)光裝置上所供給的交流功率的圖。
標(biāo)號說明
1、 1A、 1B照明器具
2、 2A、 2B切換控制部件
3、 3A、 3B發(fā)光裝置 lla、 lib輸入端子 12a 12c輸出端子 21a、 21b發(fā)光陣列 22a 22c電壓，#入端子 23a、 23b半導(dǎo)體發(fā)光元件 31襯底
32半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)
33低溫緩沖層
34高溫緩沖層
35n型半導(dǎo)體層
36MQW有源層
37p型半導(dǎo)體層
38透明電極
39分離溝
40絕纟彖膜
51a 51d發(fā)光陣列
52a 52h電壓輸入端子
61a、 61b發(fā)光陣列
62a 62d電壓輸入端子
101發(fā)光裝置
121a 121c發(fā)光陣列
122a 122c功率輸入端子
尸，交;危電源.
《。。交;危電源
尸5()交it電源
&。直流電源 《。。直5危電源 P三相交流電源
Pa交流功率 Pb交流功率 Pc交流功率 ^閾^直電壓 .
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的第1實(shí)施方式。圖l是包括本發(fā)明的第1 賣施方式的發(fā)光裝置的照明器具的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是連接電源之前的照明 器具的電路圖。圖3是構(gòu)成發(fā)光裝置的半導(dǎo)體發(fā)光元件的概略的平面圖。圖 4是構(gòu)成發(fā)光裝置的半導(dǎo)體發(fā)光元件的剖面圖。
如圖1所示，照明器具1包括切換控制部件2和發(fā)光裝置3。
如圖1以及圖2所示，切換控制部件2包括從交流電源P輸入功率的兩 個(gè)輸入端子lla以及l(fā)ib和用于對發(fā)光裝置3輸出電源的三個(gè)輸出端子12a、 12b以及12c。切換控制部件2被構(gòu)成為基于從交流電源P供給的電壓，可自 動地切換所述輸入端子11 a以及11 b和輸出端子12a 12c的連接，以使對后 述的發(fā)光陣列21a以及21b施加的電壓成為規(guī)定電壓。
如圖1以及圖2所示，發(fā)光裝置3包括在粘接到絕緣性的外殼(package) (省略圖示)的同一個(gè)襯底31上形成的兩個(gè)發(fā)光陣列21a以及2.1b、和三個(gè) 電壓輸入端子22a、 22b以及22c。而且，襯底31通過絕緣性的樹脂系的粘接 材料而粘接到外殼。
各個(gè)發(fā)光陣列21a以及21b構(gòu)成為可應(yīng)對100V的電壓(身見定電壓)。因 此，在串聯(lián)連接了兩個(gè)發(fā)光陣列21a以及21b的情況下，可應(yīng)對200V的電壓。
如圖1所示，發(fā)光陣列21a以及21b包括在同一個(gè)襯底31上形成的12 個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件(發(fā)光二極管)23a以及23b、和用于連接各個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光 元件23a以及23b的布線膜24。如圖1以及圖2所示，6個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件 23a和6個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件23b的pn結(jié)被配置為反向，以使電流的流動方向 相反。
半導(dǎo)體發(fā)光元件23a的p側(cè)通過布線膜24而連接到相鄰的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a的n側(cè)，以使6個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件23a被串聯(lián)連接。此外，半導(dǎo)體發(fā) 光元件23b的p側(cè)通過布線膜24而連接到相鄰的半導(dǎo)體發(fā)光元件23b的n側(cè)， 以使6個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件23b也同樣被串聯(lián)連接。即，6個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件 23a被串聯(lián)連接，以使其與剩余的6個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件23b的電流的流動方向 相反。
因此，即使在一方的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a上施加了反向的電壓的狀態(tài)下， 在另一方的半導(dǎo)體發(fā)光元件23b上被施加正向的電壓，所以在另一方的半導(dǎo) 體發(fā)光元件23b中流過電流。相反地，在另一方的半導(dǎo)體發(fā)光元件23b被施 加了反向的電壓的狀態(tài)下，在一方的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a上一皮施加正向的電 壓，所以在一方的半導(dǎo)體發(fā)光元件23b中流過電流。
即，即使在將交流電源P連接到該發(fā)光裝置3的情況下，在半導(dǎo)體發(fā)光 元件23a以及23b中任一方中被施加正向的電壓而流過電流，所以可以使任 一方的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b始終點(diǎn)亮。
此外，設(shè)置了輔助布線膜24a，以使跨過將一組半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以 及23b與相鄰的一組半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b連接的布線膜24。
接著，參照圖3以及圖4，說明半導(dǎo)體發(fā)光元件以及Bb。
半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b包括在襯底31和在襯底31上形成的半導(dǎo) 體疊層結(jié)構(gòu)32。半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)32從襯底31側(cè)開始依次具有低溫緩沖層33 、 高溫緩沖層34、 n型半導(dǎo)體層35、 MQW有源層36、 p型半導(dǎo)體層"以及透 明電極38。
低溫緩沖層33由厚度約0.005(im 約O.lpm的GaN層形成。高溫緩沖層 34由厚度約1)um 約3|im的非摻雜的GaN層形成。該高溫緩沖層34具有半 絕緣性，以使將各個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b絕緣。
.n型半導(dǎo)體層35的厚度約lpm 約5pm,具有由摻雜了作為n型摻雜劑 的Si的n-GaN層形成的接觸層、和由n-AlGaN層形成的閉合層。MQW有源 層36、 p型半導(dǎo)體層37以及透明電極38的一部分被腐蝕，以使n型半導(dǎo)體 層35的接觸(contact)層的一部分露出。
MQW有源層36由厚度約0.05lum 約0.3pm的多重量子阱結(jié)構(gòu)形成。具 體地說，MQW有源層36的帶隙(bandgap)能量比閉合層小，并且由厚度 約lnm 約3nm的/"。l3G"。87N形成的阱層、和由厚度約10nm 約20nm的GaN 層形成的阻擋(barrier)層被疊層了 3組 8組。
p型半導(dǎo)體層37的厚度約0.2(im 約l.Opm，具有由p-AlGaN層形成的 閉合層和由p-GaN層形成的接觸層。
透明電極38以由MQW有源層36發(fā)出的光可透過的方式形成在p型半 導(dǎo)體層37的上面。透明電極38由厚度約0.01iLim 約0.5(im的ZnO層形成。 而且，作為透明電極38,也可以由ITO或較薄的Ni和Au組成的合金層等構(gòu) 成。
相鄰的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b之間形成了寬度約0.6lam 約5fim 的分離溝39,該分離溝39通過高溫緩沖層34的一部分和n型半導(dǎo)體層35、 MQW有源層36、 p型半導(dǎo)體層37以及透明電極38被腐蝕而形成。在分離 溝39中，形成了由&'02而成、且用于將相鄰的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b 絕緣的絕緣膜40。
如圖4所示，布線膜24跨過絕緣膜40而形成，以便將半導(dǎo)體發(fā)光元件 23a以及23b的透明電極38和相鄰的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b的n型半 導(dǎo)體層35的接觸層連接。布線膜24由厚度約0.3lam 約l.O]um的Au或Al
等金屬膜形成。
電壓輸入端子22a 22c由Fe-Ni電鍍或Cu-Ni電鍍而構(gòu)成。電壓輸入端 子22a以及22c經(jīng)由焊盤(pad)電極25a以及25c連接到發(fā)光陣列21a以及 21b的端部。此外，電壓輸入端子22b經(jīng)由焊盤電極25b連接到發(fā)光陣列21a 以及21b的端部所連接的部分。而且，電壓輸入端子22a 22c通過金線或Al 線而連接到焊盤電極25a 25c。
而且，上述發(fā)光裝置3通過已知的半導(dǎo)體制造方法等而被制造。 接著，參照圖2、圖5和圖6，說明將上述照明器具1連接到200V的交 流電源以及100V的交流電源時(shí)的動作。圖5是在照明器具上連接了 200V的 交流電源時(shí)的動作說明圖。圖6是在照明器具上連接了 IOOV的交流電源時(shí) 的動作說明圖。
首先，如圖2所示，在照明器具1連接到電源之前，切換控制部件2的 輸出端子12a 12c沒有連接到輸入端子lla以及l(fā)lb。
接著，如圖5所示，在將照明器具1連接到200V的交流電源尸2。。時(shí)，電 壓輸入端子22a和輸入端子lla經(jīng)由輸出端子12a而連接，電壓輸入端子22c 和輸入端子llb經(jīng)由輸出端子12c而連接。而且，輸出端子12b沒有被連接， 成為被絕緣的狀態(tài)。因此，發(fā)光裝置3成為，發(fā)光陣列21a以及21b被串聯(lián)
連接的狀態(tài)下，其兩端被施加了 200V的電壓。因此，各個(gè)發(fā)光陣列21a以及 21b被各自施加規(guī)定電壓IOOV的電壓，從而可以使發(fā)光裝置3正常地動作。
另一方面，如圖6所示，在將照明器具1連接到100V的交流電源4。時(shí)， 電壓輸入端子22a以及22c經(jīng)由輸出端子12a以及12c連接到輸入端子lla， 同時(shí)電壓輸入端子22b經(jīng)由輸出端子12b連接到輸入端子llb。由此，發(fā)光 裝置3成為發(fā)光陣列21a以及21b并聯(lián)連接的狀態(tài)。因此，在各個(gè)發(fā)光陣列 21a以及21b的兩端部被施加作為規(guī)定電壓的IOOV的電壓，從而可以使發(fā)光 裝置3正常地動作。
如上所述，在本發(fā)明的發(fā)光裝置3中，因?qū)?yīng)于兩個(gè)發(fā)光陣列21a以及 21b而設(shè)置三個(gè)電壓輸入端子22a 22c,所以可以對應(yīng)于所供給的電壓，選擇 連接到交流電源P的電壓輸入端子22a 22c或?qū)㈦妷狠斎攵俗?2a 22c之間 連接。
因此，可以在使發(fā)光陣列21a以及21b之間被串聯(lián)連接或被并if關(guān)連接的 狀態(tài)下連接到交流電源P，所以可以使各個(gè)發(fā)光陣列21a以及21b上所施加 的電壓成為作為發(fā)光陣列21a以及21b的規(guī)定電壓的IOOV。因此，即使是不 同的供給電壓，也能夠施加相同的電壓，所以可以抑制因過電壓所引起的半 導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b的發(fā)熱以及擊穿，并使其動作為以發(fā)出相同照度 的光。
在本發(fā)明的照明器具1中，通過設(shè)置可自動地切換發(fā)光裝置3的電壓輸 入端子22a 22c和交流電源P的連接的切換控制部件2，從而能夠基于被施 加的電壓，自動地將被輸入電壓的電壓輸入端子22a 22c連接到交流電源P, 并且將電壓輸入端子22a 22c之間連接。因此，用戶可以容易地將照明器具1 連接到交流電源P而與供給電壓無關(guān)。
接著，參照附閨，說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式。圖14是本發(fā)明的第2 實(shí)施方式的發(fā)光裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。圖15是發(fā)光裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。
如圖14以及圖15所示，發(fā)光裝置101包括在粘接到絕緣性的外殼(省 略圖示)中的同一個(gè)襯底31上形成的三個(gè)發(fā)光陣列121a 、 121b以及121c、 和三個(gè)功率輸入端子122a、 122b以及122c。而且，襯底31通過絕緣性的樹 脂類的粘接材料而粘接到外殼上。
如圖14所示，發(fā)光陣列121a 121c包括在同一個(gè)襯底31上形成的10個(gè) 半導(dǎo)體發(fā)光元件(發(fā)光二極管)23a以及23b、和用于連接各個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元 件23a以及23b的布線膜24。如圖14以及圖15所示，5個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件 23a和5個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件23b的pn結(jié)被配置為反向，以使電流的流動方向 相反。
半導(dǎo)體發(fā)光元件23a的p側(cè)通過布線膜24而連接到相鄰的半導(dǎo)體發(fā)光元 件23a的n側(cè)，以使5個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件23a被串聯(lián)連接。此外，半導(dǎo)體發(fā) 光元件23b的p側(cè)通過布線膜24而連"l妻到相鄰的半導(dǎo)體發(fā)光元件23b的n側(cè)， 以使5個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件23b也同樣被串聯(lián)連接。即，6個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件 23a被串聯(lián)連接，以-使其與剩余的6個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件23b的電流的流動方向 相反。
因此，即使在一方的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a被施加反向的電壓的狀態(tài)下， 在另 一方的半導(dǎo)體發(fā)光元件23b被施加正向的閾值電壓^以上的電壓的情況 下，在另一方的半導(dǎo)體發(fā)光元件23b中流過電流。相反地，即使在另一方的 半導(dǎo)體發(fā)光元件23b被施加反向的電壓的狀態(tài)下，在一方的半導(dǎo)體發(fā)光元件 23a被施加正向的閾值電壓^的情況下，在一方的半導(dǎo)體發(fā)光元件23b中流過 電流。
此外，設(shè)置了輔助布線膜24a，以使跨過將一組半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以 及23b與相鄰的一組半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b連接的布線膜24。 接著，參照圖3以及圖4，說明半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b。 半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b包括襯底31和在襯底31上形成的半導(dǎo)體 疊層結(jié)構(gòu)32。半導(dǎo)體疊層結(jié)構(gòu)32從襯底31側(cè)開始依次具有低溫緩沖層33、 高溫緩沖層34、 n型半導(dǎo)體層35、 MQW有源層36、 p型半導(dǎo)體層37以及透 明電極38。
低溫緩沖層33由厚度約0.005(im 約O.lpm的GaN層形成。高溫緩沖層 34由厚度約lnm 約3nm的非摻雜的GaN層形成。該高溫緩沖層34具有半 絕緣性，以使將各個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b絕緣。
n型半導(dǎo)體層35的厚度約1^im 約5^im,具有由摻雜了作為n型摻雜劑 的Si的n-GaN層形成的接觸層、和由n-AlGaN層形成的閉合層。MQW有源 層36、 p型半導(dǎo)體層37以及透明電極38的一部分被腐蝕，以使n型半導(dǎo)體 層35的接觸層的一部分露出。
MQW有源層36由厚度約0.05tim 約0.3|um的多重量子阱結(jié)構(gòu)形成。具 體地說，MQW有源層36的帶隙能量比閉合層小，并且由厚度約lnm 約3nm
的/"。 13GaQ87N形成的阱層、和由厚度約10nm 約20nm的GaN層形成的阻擋 層被疊層了 3組 8組。
p型半導(dǎo)體層37的厚度約0.2(im 約l.Opm，具有由p-AlGaN層形成的 閉合層和由p-GaN層形成的接觸層。
透明電極38以由MQW有源層36發(fā)出的光可透過的方式形成在p型半 導(dǎo)體層37的上面。透明電極38由厚度約0.01pm 約0.5pm的ZnO層形成。 而且，作為透明電極38,也可以由ITO或薄的Ni和Au組成的合金層等構(gòu)成。
相鄰的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b之間形成了寬度約0.6ium 約5pm 的分離溝39，該分離溝39通過高溫緩沖層34的一部分和n型半導(dǎo)體層35、 MQW有源層36、 p型半導(dǎo)體層37以及透明電極38被腐蝕而形成。在分離 溝39，形成了由&02構(gòu)成、且用于將相鄰的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b絕 緣的絕緣膜40。
如圖4所示，布線膜24跨過絕緣膜40而形成，以便將半導(dǎo)體發(fā)光元件 23a以及23b的透明電極38和相鄰的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b的n型半 導(dǎo)體層35的接觸層連接。布線膜24由厚度約0.3]Lim 約1.0|um的Au或Al
等金屬膜形成。
功率輸入端子122a 122c由Fe-Ni電鍍或Cu-Ni電鍍而構(gòu)成。功率輸入 端子122a經(jīng)由焊盤電極25a連接到發(fā)光陣列121a的一個(gè)端部以及發(fā)光陣列 121c的另一端部。功率輸入端子122b經(jīng)由焊盤電極25b連接到發(fā)光陣列121b 的一個(gè)端部以及發(fā)光陣列121a的另一端部。功率輸入端子122c經(jīng)由焊盤電 極25c連接到發(fā)光陣列121c的一個(gè)端部以及發(fā)光陣列121b的另一端部。而 且，功率輸入端子122a 122c通過金線或Al線而連接到焊盤電極25a 25c。
功率輸入端子122a 122c分別連接到三相交流電源P的輸出端子112a、 112b以及112c。由此，從三相交流電源P經(jīng)由功率輸入端子122a 122c對各 個(gè)發(fā)光陣列121a 121c供給不同相位的交流功率。
而且，所述發(fā)光裝置IOI通過已知的半導(dǎo)體制造方法等而被制造。
接著，參照圖16說明將所述發(fā)光裝置101連接到對電機(jī)等供給的三相交 流電源P時(shí)的動作。'圖16是各個(gè)發(fā)光陣列上所供給的交流功率的電壓-時(shí)間 之間的關(guān)系圖。
此外，圖16 (a)所示的交流功率Pa是對發(fā)光陣列121a上所供給的交 流功率，圖16 (b)所示的交流功率Pb是對發(fā)光陣列121b上所供給的功率，
圖16 (c)所示的交流功率Pc是發(fā)光陣列121c上所供給的功率。這里，如圖 16 (a) 16 (c)所示，各個(gè)發(fā)光陣列121a 121c上所供給的交流功率Pa Pc， 相位分別相差周期T的1/3而被供給到各個(gè)發(fā)光陣列121a 121c。此外，y以 及-1^是用于使各個(gè)發(fā)光陣列121a 121c的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b發(fā)光 所需的閾值電壓。
首先，如圖16(a)所示，若到達(dá)時(shí)間L,則發(fā)光陣列121a上所供給的 電壓為K以上，所以發(fā)光陣列121a點(diǎn)亮。接著，如圖16 (c)所示，若到達(dá) 時(shí)間L,則發(fā)光陣列121c上所供給的電壓成為-K,以下，所以發(fā)光陣列121c 點(diǎn)亮。因此，時(shí)間^之后，發(fā)光陣列121a以及121c兩個(gè)都點(diǎn)亮。
'接著，如圖16 (a)所示，若到達(dá)時(shí)間,。2,則發(fā)光陣列121a上所供給的 電壓為^以下，所以發(fā)光陣列121a熄滅。但發(fā)光陣列121c持續(xù)點(diǎn)亮狀態(tài)， 所以發(fā)光裝置101不熄滅。
接著，如圖16 (b)所示，若到達(dá)時(shí)間^，則發(fā)光陣列121b上所供給的 電壓為^以上，所以發(fā)光陣列121b點(diǎn)亮。這里，發(fā)光陣列121c持續(xù)點(diǎn)亮狀 態(tài)，所以在時(shí)間^之后，發(fā)光陣列121b以及121c兩個(gè)都點(diǎn)亮。
接著，如圖16(c)所示，若到達(dá)時(shí)間(2,則發(fā)光陣列121c上所供給的 電壓為-^以上，所以發(fā)光陣列121c熄滅。但發(fā)光陣列121b持續(xù)點(diǎn)亮狀態(tài)， 所以發(fā)光裝置101不熄滅。
之后也重復(fù)以上說明的動作，所以在三個(gè)發(fā)光陣列121a 121c中，始終 有任一個(gè)或兩個(gè)發(fā)光陣列121a 121c點(diǎn)亮。
如上所述，本發(fā)明的發(fā)光裝置101設(shè)置了三個(gè)發(fā)光陣列121a 121c、和 用于對各個(gè)發(fā)光陣列121a 121c的一個(gè)端部分別連接三相交流電源P的三個(gè) 功率輸入端子122a 122c,從而可以對各個(gè)發(fā)光陣列121a 121c供給相位不同 的三個(gè)功率。由此，可以對發(fā)光陣列121a 121c中的任一個(gè)或兩個(gè)發(fā)光陣列 121 a 121 c始終供給絕對值在閾值電壓K以上的電壓。
因此，可以始終點(diǎn)亮發(fā)光陣列121a 121c中的任一個(gè)或兩個(gè)發(fā)光陣列 121a 121c,所以可以將發(fā)光裝置101始終保持為點(diǎn)亮狀態(tài)。由此，還可以抑 制發(fā)光裝置101的閃爍等。
以上，使用上述實(shí)施方式詳細(xì)說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該 理解，本發(fā)明并不限定于在本說明書中說明的實(shí)施方式。本發(fā)明可作為修改 以及變形方式來實(shí)施而不脫離由權(quán)利要求范圍的記載所決定的本發(fā)明的宗旨
以及范圍。因此，本說明書的記載只是為了例示說明為目的，不具有對本發(fā) 明進(jìn)行任何限制的含義。以下，說明將上述實(shí)施方式的一部分變更的變形方式。
例如在上述第1實(shí)施方式中，將發(fā)光裝置3包含在照明器具1中，但也 可以將發(fā)光裝置3作為單獨(dú)的裝置。
此外，在上述第1實(shí)施方式中，在連接了 100V的交流電源時(shí)，也能夠 點(diǎn)亮兩個(gè)發(fā)光陣列21a以及21b，但也可以構(gòu)成為，在連接了 100V的交流電 源時(shí)，點(diǎn)亮任一個(gè)發(fā)光陣列21a以及21b。此時(shí)，將電壓輸入端子22a以及 22c的任一個(gè)和電壓輸入端子22b連接到100V的交流電源的結(jié)構(gòu)即可。
在上述第1實(shí)施方式中，在發(fā)光裝置3中設(shè)置了兩個(gè)發(fā)光陣列21a以及 21b,但也可以在發(fā)光裝置設(shè)置三個(gè)以上的發(fā)光陣列。例如圖7所示的第1變 形方式那樣，也可以在發(fā)光裝置3A中設(shè)置四個(gè)發(fā)光陣列51a、 51b、 51c、 51d。 在各個(gè)發(fā)光陣列51a 51d的各端部,電壓輸入端子52a、 52b、 52c、 52d、 52e、 52f、 52g、 52h被每次連接兩個(gè)。
接著，參照圖8 圖10，說明將各個(gè)發(fā)光陣列51a 51d的規(guī)定電壓設(shè)為 50V時(shí)的、具有上述發(fā)光裝置3A的照明器具1A的動作。再有，照明器具1A 包括切換控制部件2A,該切換控制部件2A具有對應(yīng)于電壓輸入端子52a 52h 的輸出端子53a、 53b、 53c、 53d、 53e、 53f、 53g、 53h和被輸入交流電源的 輸入端子54a、 54b。
如圖8所示，在照明器具1A上連接了 200V的交流電源&。時(shí)，切換控 制部件2A連接電壓輸入端子52b以及52c、電壓輸入端子52d以及52e、電 壓輸入端子52f以及52g，從而將四個(gè)發(fā)光陣列51a 51d串聯(lián)連接。在該狀態(tài) 下，通過將電壓輸入端子52a和電壓輸入端子52h經(jīng)由輸入端子54a和輸入 端子54b連接到交流電源^。。，從而在各個(gè)發(fā)光陣列51a 51d中被施加作為規(guī) 定電壓的50V的電壓，所以能夠^f吏其正常地動作。
接著，如圖9所示，在照明器具1A上連接了 100V的交流電源《。。時(shí)， 切換控制部件2A分別連接電壓輸入端子52b以及52c,從而發(fā)光陣列51a以 及51b串聯(lián)連接，同時(shí)通過連接電壓輸入端子52f以及52g,從而將發(fā)光陣列 51c以及51d串聯(lián)連接。進(jìn)而，連接電壓輸入端子52a以及52e,同時(shí)連接電 壓輸入端子52d以及52h,從而將串聯(lián)連接的發(fā)光陣列51a以及51b和發(fā)光陣 歹'J 51c以及51d并聯(lián)連接。
在該狀態(tài)下，通過將電壓輸入端子52a以及52e和電壓輸入端子52d以 及52h經(jīng)由輸入端子54a和輸入端子54b連接到交流電源《。。，從而在各個(gè)發(fā) 光陣列51a 51d中被施加作為規(guī)定電壓的50V的電壓，所以能夠使其正常地 動作。
接著，如圖IO所示，在照明器具IA上連接了 50V的交流電源g。時(shí)， 切換控制部件2A連接電壓輸入端子52a、 52c、 52e以及52g,同時(shí)連接電壓 輸入端子52b、 52d、 52f以及52h，從而將所有發(fā)光陣列51a 51d并聯(lián)連接。
在該狀態(tài)下，通過將電壓輸入端子52a、 52c、 52e以及52g和電壓輸入 端子52b、 52d、 52f以及52h經(jīng)由輸入端子54a和輸入端子54b連接到交流 電源尸5。，從而在各個(gè)發(fā)光陣列51a 51d中被施加作為規(guī)定電壓的50V的電壓， 所以能夠使其正常地動作。
此外，在上述第1實(shí)施方式中，說明了被連接交流電源的照明器具1以 及發(fā)光裝置3,但也可以將本發(fā)明適用于被連接直流電源的照明器具以及發(fā) 光裝置中。例如在圖11所示的第2變更方式的發(fā)光裝置3B中，連接各個(gè)發(fā) 光陣列61a以及61b的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a，以使全部按相同的方向流過電流。 在各個(gè)發(fā)光陣列61a以及61b的兩個(gè)端部設(shè)置有電壓輸入端子62a、62b、62c、 62d。因此，在電壓輸入端子62a 62d被連接直流電源，以使按規(guī)定的方向?qū)?電壓輸入端子61a以及61b流過電流。
接著，說明將各個(gè)發(fā)光陣列61a以及61b的規(guī)定電壓設(shè)為100V時(shí)的、 具有上述發(fā)光裝置3B的照明器具IB的動作。再有，照明器具IB包括切換 控制部件2B，該切換控制部件2B具有被連接直流電源尸2'。。以及《;。的輸入端 子63a以及63b和被連接電壓輸入端子62a 62d的輸出端子64a、 64b、 64c、 64d。
如圖12所示，在照明器具1B連接了 200V的直流電源&。時(shí)，切換控制 部件2B連接電壓輸入端子62b以及62c，從而將發(fā)光陣列61a以及61b串聯(lián) 連接。在該狀態(tài)下，通過切換控制部件2B將電壓輸入端子62a和62d連接到 直流電源尸2'。。，從而在各個(gè)發(fā)光陣列61a以及61b中，纟皮施加作為規(guī)定電壓的 IOOV的電壓，所以能夠卩吏其正常地動作。
此外，如圖13所示，在照明器具1B上連接了 100V的交流電源《。時(shí)， 切換控制部件2B連4妻電壓輸入端子62a以及62c，同時(shí)連4妻電壓輸入端子62b 以及62d,從而將發(fā)光陣列61a以及61b并聯(lián)連接。在該狀態(tài)下，通過切換控
制部件2B將電壓輸入端子62a以及62c和電壓輸入端子62d以及62b連接到 直流電源《。。，從而在各個(gè)發(fā)光陣列61a以及61b中，被施加作為規(guī)定電壓的 100V的電壓，所以能夠使其正常地動作。
此外，發(fā)光陣列的數(shù)量以及電壓輸入端子的數(shù)量為，對于n個(gè)(n^2)發(fā) 光陣列形成(n+l )個(gè)以上電壓輸入端子即可，并不是特別限定于上述第1實(shí) 施方式。
此外，在上述第1實(shí)施方式中所示的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b的結(jié) 構(gòu)以及其數(shù)量只是一個(gè)例子，可對應(yīng)于期望的供給電壓等而適當(dāng)?shù)刈兏?br> 此外，在上述第1實(shí)施方式中，以100V和200V進(jìn)行了切換，但只要是 能夠使所有的發(fā)光陣列發(fā)光，也可以在100V 200V之間的其他電壓值，例如 以IIOV進(jìn)行切換。
此外，在上述第2實(shí)施方式中，構(gòu)成為將各個(gè)發(fā)光陣列121a、 121b以及 121c的另一端部分別連接到功率輸入端子122b、 122c以及122a， -f旦也可以 如圖17所示那樣構(gòu)成。具體地說，各個(gè)發(fā)光陣列121a 12c的另一端部互相 通過輔助布線膜24b而連接，同時(shí)在輔助布線膜24b的中間部分形成焊盤電 極25d。而且，焊盤電極25d經(jīng)由金線或Al線連接到被接地的接地端子22d。 由此，各個(gè)發(fā)光陣列121a 121c的另一端部經(jīng)由接地端子22d接地。
此外，在上述第2實(shí)施方式中所示的半導(dǎo)體發(fā)光元件23a以及23b的結(jié) 構(gòu)以及其數(shù)量只是一個(gè)例子，可對應(yīng)于期望的供給電壓等而適當(dāng)?shù)刈兏?br> 在上述第2實(shí)施方式中，設(shè)定了閾值電壓P;以使發(fā)光裝置101始終點(diǎn)亮， 但也可以設(shè)定閾值電壓I^以使發(fā)光裝置101暫時(shí)熄滅。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，其特征在于，包括具有在同一個(gè)襯底上形成的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件，且規(guī)定電壓相同的n個(gè)發(fā)光陣列，其中，n≥2；以及對應(yīng)于所述各個(gè)發(fā)光陣列的端部所設(shè)置的至少(n+1)個(gè)以上的電壓輸入端子，所述電壓輸入端子可以將所述各個(gè)發(fā)光陣列切換為串聯(lián)連接以及并聯(lián)連接，以使對所述各個(gè)發(fā)光陣列施加規(guī)定電壓。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于， 所述各個(gè)發(fā)光陣列具有相同數(shù)量的所述半導(dǎo)體發(fā)光元件。
3. 如權(quán)利要求1或2的任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于， 所述發(fā)光陣列具有2m個(gè)所述半導(dǎo)體發(fā)光元件，m個(gè)所述半導(dǎo)體發(fā)光元件被連接，以使其電流方向與流過剩余的m個(gè)所 述半導(dǎo)體發(fā)光元件的電流方向相反。
4. 如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于， 所述發(fā)光陣列被設(shè)置為兩個(gè)， 所述電壓輸入端子被設(shè)置為三個(gè)。
5. —種照明器具，其特征在于，包括發(fā)光裝置，其包括具有在同一個(gè)襯底上形成的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元 件，且規(guī)定電壓相同的n個(gè)發(fā)光陣列以及對應(yīng)于所述各個(gè)發(fā)光陣列的端部所 設(shè)置的至少(n+l)個(gè)以上的電壓輸入端子，其中，n≥2;以及切換控制部件，用于切換所述電壓輸入端子，所述切換控制部件根據(jù)所述發(fā)光裝置上所施加的電壓，將所述發(fā)光陣列 串聯(lián)連接或并聯(lián)連接，同時(shí)自動地切換被輸入電壓的所述電壓輸入端子，以 使所述各個(gè)發(fā)光陣列上所施加的電壓成為規(guī)定電壓。
6. —種發(fā)光裝置，其特征在于，包括具有在同一個(gè)襯底上形成的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件的三個(gè)發(fā)光陣 列；以及設(shè)置在所述各個(gè)發(fā)光陣列的一端部，且被供給三相交流電源的三個(gè)功率 輸入端子，在所述各功率輸入端子中，分別被供給三個(gè)相位不同的交流功率。
7. 如權(quán)利要求6所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述三個(gè)發(fā)光陣列的其他端部被相互電連接并被接地。
8. 如權(quán)利要求6或7的任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于， 在所述三個(gè)發(fā)光陣列之中的至少任一個(gè)中，被供給用于點(diǎn)亮所述發(fā)光陣列所需的閾值電壓以上的電壓。
9. 如權(quán)利要求6至8的任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于， 所述發(fā)光陣列具有2m個(gè)所述半導(dǎo)體發(fā)光元件，m個(gè)所述半導(dǎo)體發(fā)光元件被連接，以使其電流方向與流過剩余的m個(gè)所 述半導(dǎo)體發(fā)光元件的電流方向相反。
10. 如權(quán)利要求6至9的任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于， 所述各個(gè)發(fā)光陣列具有相同數(shù)量的所述半導(dǎo)體發(fā)光元件。
全文摘要
提供一種能夠應(yīng)對不同的電壓的發(fā)光裝置以及照明器具。照明器具(1)包括切換控制部件(2)和發(fā)光裝置(3)。發(fā)光裝置(3)包括兩個(gè)發(fā)光陣列(21a、21b)、和三個(gè)電壓輸入端子(22a、22b、22c)。切換控制部件(2)構(gòu)成為，根據(jù)所提供的電源電壓，切換電壓輸入端子(22a～22c)的連接，通過將發(fā)光陣列(21a、21b)并聯(lián)連接以及串聯(lián)連接，從而對發(fā)光陣列(21a、21b)施加規(guī)定電壓。
文檔編號H05B37/02GK101346826SQ200680048868
公開日2009年1月14日 申請日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者尺田幸男 申請人:羅姆股份有限公司