JP2007227675A - Light source apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、それぞれ発光色が異なる複数種類の発光ダイオードチップを備え、各発光ダイオードチップからの光を混色させて出力する光源装置に関するものである。 The present invention relates to a light source device that includes a plurality of types of light emitting diode chips each having a different emission color, and that outputs light by mixing light from each light emitting diode chip.
従来からこの種の光源装置として、図4に示すように、それぞれ発光色が異なる複数種類の発光ダイオードチップ(以下、LEDチップと略称する)13を基板14の一面上に並べて配置し、各LEDチップ13からの光を混色させて出力するようにしたものが知られている(たとえば特許文献1参照)。ただし、この光源装置では、複数個のLEDチップ13が一平面上に並べられているので、LEDチップ13を1個だけ実装する場合に比べて実装面積が大きくなるという問題がある。
Conventionally, as this type of light source device, as shown in FIG. 4, a plurality of types of light emitting diode chips (hereinafter abbreviated as LED chips) 13 having different emission colors are arranged on one surface of a
これに対して、特許文献1には、図5に示すように、基板14に実装されるLEDチップ13において光を取出す面上に発光色が異なる別のLEDチップ13を積み重ね、下層のLEDチップ13からの光と上層のLEDチップ13からの光の混色光を出力するようにした光源装置が記載されている。
しかし、図5の光源装置では、下層のLEDチップ13において光を取出す面の一部に別のLEDチップ13が積み重ねられているので、下層のLEDチップ13からの出力光の一部が前記別のLEDチップ13で妨げられることになり、下層のLEDチップ13について光の取出効率が低下する。
However, in the light source device of FIG. 5, since another
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、発光ダイオードチップを1個だけ実装する場合と同等の実装面積としながらも、いずれの発光ダイオードチップについても光の取出効率が低下することのない光源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and the light extraction efficiency of any light-emitting diode chip is reduced while the mounting area is the same as when only one light-emitting diode chip is mounted. An object of the present invention is to provide a light source device without any problem.
請求項1の発明では、実装基板上にフリップチップ実装される第1の発光ダイオードチップと、第1の発光ダイオードチップとは発光色が異なる第2の発光ダイオードチップとを備え、第1および第2の両発光ダイオードチップで発生した光の混色光を出力する光源装置であって、第1の発光ダイオードチップは、異種導電型の半導体が積層されており、実装基板との対向面の一部においては前記異種導電型の半導体の一方が除去されて電極が形成されており、第2の発光ダイオードチップは、第1の発光ダイオードチップと同じ側に光を取出す向きに向けられ、第1の発光ダイオードチップにおいて光を取出す面上で前記異種導電型の半導体の一方が除去されている非発光領域内に積み重ねられていることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, the first light-emitting diode chip flip-chip mounted on the mounting substrate and the second light-emitting diode chip having a light emission color different from that of the first light-emitting diode chip are provided. 2 is a light source device that outputs mixed color light generated by the two light emitting diode chips, wherein the first light emitting diode chip is formed by stacking semiconductors of different conductivity types, and a part of the surface facing the mounting substrate. In which one of the semiconductors of different conductivity type is removed to form an electrode, and the second light emitting diode chip is directed in the direction of extracting light on the same side as the first light emitting diode chip, The light emitting diode chip is characterized in that it is stacked in a non-light emitting region where one of the different conductivity type semiconductors is removed on a surface from which light is extracted.
この構成によれば、第2の発光ダイオードチップは、第1の発光ダイオードチップにおいて光を取出す面上で異種導電型の半導体の一方が除去されている非発光領域内に積み重ねられているので、光源装置全体の実装面積を第1の発光ダイオードチップを1個だけ実装する場合と同等の実装面積としながらも、第2の発光ダイオードチップが第1の発光ダイオードチップの非発光領域内に収まっており、第2の発光ダイオードチップによって第1の発光ダイオードチップの光が妨げられることはない。すなわち、第1および第2のいずれの発光ダイオードチップについても光の取出効率が低下することはない。 According to this configuration, the second light emitting diode chip is stacked in a non-light emitting region where one of the different conductivity type semiconductors is removed on the surface from which light is extracted in the first light emitting diode chip. The mounting area of the entire light source device is the same mounting area as when only one first light emitting diode chip is mounted, but the second light emitting diode chip is within the non-light emitting region of the first light emitting diode chip. In addition, the light of the first light emitting diode chip is not blocked by the second light emitting diode chip. That is, the light extraction efficiency does not decrease for both the first and second light emitting diode chips.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記第2の発光ダイオードチップが、前記実装基板に対してワイヤボンディングにより接続されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the second light emitting diode chip is connected to the mounting substrate by wire bonding.
この構成によれば、第2の発光ダイオードチップを接続するための電極を第1の発光ダイオードチップに設けるというプロセスを必要とせずに、第2の発光ダイオードチップを実装基板に接続することができる。 According to this configuration, the second light emitting diode chip can be connected to the mounting substrate without requiring a process of providing the first light emitting diode chip with an electrode for connecting the second light emitting diode chip. .
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記第1および第2の発光ダイオードチップが、前記混色光を白色系の光とするように各々の発光色が設定されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the first and second light emitting diode chips are set to have respective emission colors so that the mixed color light is white light. It is characterized by being.
この構成によれば、第1および第2の両発光ダイオードチップで発生した光を混色することによって白色系の光を実現しているので、各発光ダイオードチップからの光束を調節すれば混色光について演色性を高めたり色温度を変化させたりすることができる。 According to this configuration, white light is realized by mixing the light generated by both the first and second light emitting diode chips. Therefore, if the luminous flux from each light emitting diode chip is adjusted, the mixed color light is obtained. Color rendering properties can be improved and color temperature can be changed.
本発明は、第2の発光ダイオードチップが、第1の発光ダイオードチップにおいて光を取出す面上で異種導電型の半導体の一方が除去されている非発光領域内に積み重ねられているので、光源装置全体の実装面積を第1の発光ダイオードチップを1個だけ実装する場合と同等の実装面積としながらも、第2の発光ダイオードチップが第1の発光ダイオードチップの非発光領域内に収まっており、第2の発光ダイオードチップによって第1の発光ダイオードチップの光が妨げられることはない。すなわち、第1および第2のいずれの発光ダイオードチップについても光の取出効率が低下することはないという利点がある。 In the present invention, the second light emitting diode chip is stacked in a non-light emitting region where one of the semiconductors of different conductivity type is removed on the surface from which light is extracted in the first light emitting diode chip. While the entire mounting area is the same mounting area as when only one first light emitting diode chip is mounted, the second light emitting diode chip is within the non-light emitting region of the first light emitting diode chip, The light of the first light emitting diode chip is not blocked by the second light emitting diode chip. That is, there is an advantage that the light extraction efficiency does not decrease for both the first and second light emitting diode chips.
本実施形態の光源装置1は、図1に示すように、実装基板9上にフリップチップ実装される第1の発光ダイオードチップ(以下、LEDチップと略称する)2と、第1のLEDチップ2とは発光色が異なる第2のLEDチップ3とを備え、第1および第2の両LEDチップ2,3で発生した光の混色光を出力するものである。
As shown in FIG. 1, the
第1のLEDチップ2は、図2に示すように、矩形状の基板4の一面に対して異種導電型(ここではn型とp型)の半導体層5,6が、n型半導体層5、p型半導体層6の順に積層されている。さらに、n型半導体層5に対して電気的に接続されるカソード電極8が、p型半導体層6の一部を除去してn型半導体層5を露出させた部分に積層される形に形成されている。一方、p型半導体層6に対して電気的に接続されるアノード電極7はp型半導体層6に積層される形に形成されている。アノード電極7およびカソード電極8はそれぞれ金属材料から形成されている。
As shown in FIG. 2, the
このLEDチップ2は、周知のように、アノード電極7とカソード電極8との間に電圧が印加されることによってp型半導体層6とn型半導体層5との接合部付近が発光する。ここでは、基板4をLEDチップ2の出力光に対して透明なサファイア基板としており、基板4の背面(図2の下面)側にn型半導体層5およびp型半導体層6を形成することにより、p型半導体層6とn型半導体層5との接合部で発生した光が基板4を通して前方(図1の上方)に出射されるようにしてある。つまり、基板4の前面(図1の上面)を第1のLEDチップ2における光の取出し面としている。
As is well known, the
また、本実施形態で示すLEDチップ2においては、アノード電極7とカソード電極8との間に電圧を印加したときにp型半導体層6およびn型半導体層5の一部に局所的に電流が流れることを防止するために、カソード電極8に以下の形状を採用している。すなわち、カソード電極8は、図3に示すように、基板4において隣り合う一対の角部にそれぞれ配置された2個の電極パッド8aを備え、両電極パッド8aが基板4における前記一対の角部間の一辺に沿う連結パターン8bによって連結され、かつ各電極パッド8aおよび連結パターン8bから基板4の前記一辺とは対向する一辺(図3の下辺)に向かって複数条の櫛歯パターン8cが延設された構成を有する。この構成では、n型半導体層5の比較的広範囲にわたって敷設された連結パターン8bおよび櫛歯パターン8cが、両電極パッド8aと略等電位になるので、アノード電極7と両電極パッド8aとの間に電圧を印加したときにp型半導体層6およびn型半導体層5に流れる電流が局所的に集中することはない。その結果、基板4の前面の大部分について輝度が均等化され、輝度むらの少ない面発光を実現することができる。
Further, in the
ここにおいて、基板4の前面であっても、カソード電極8を形成するためにp型半導体層6が除去されている部分、つまり図3においてアノード電極7が形成されていない部分は、n型半導体層5とp型半導体層6との接合部が存在しないから発光することはない。要するに、第1のLEDチップ2における基板4の前面に平行する面内でp型半導体層6が除去された部分は、非発光領域Aとなる。
Here, even on the front surface of the substrate 4, the portion where the p-
一方、第2のLEDチップ3は、第1のLEDチップ2における光の取出し面である基板4の前面上に積み重なるように、LEDチップ2に対して透光性材料(たとえば、シリコーン樹脂)を用いてダイボンドされている。しかも、第2のLEDチップ3は、第1のLEDチップ2と同じ側(前方)に光を取出す向きに向けられている。したがって、第1のLEDチップ2のみを実装する場合と同じだけの実装面積で光源装置1全体を実装可能としながらも、光源装置1からは第1および第2の両LEDチップ2,3の混色光を取出すことができる。
On the other hand, the
ところで、第1および第2の両LEDチップ2,3が単に積み重ねられていると、図5に示した従来例のように、下層のLEDチップ(つまり第1のLEDチップ2)からの光の一部が上層のLEDチップ(つまり第2のLEDチップ3)で妨げられることによって、第1のLEDチップ2について光の取出効率が低下する。そこで、本実施形態の光源装置1では、第2のLEDチップ3が第1のLEDチップ2からの光を妨げることがないように、第2のLEDチップ3を第1のLEDチップ2における非発光領域A内に積み重ねてある。すなわち、第2のLEDチップ3は第1のLEDチップ2において、p型半導体層6が除去されており発光することのない非発光領域A内に収まるように配置されている。ここでは、カソード電極8のうちで矩形状に形成された電極パッド8aに対応する非発光領域A内に第2のLEDチップ3を配置している。
By the way, when both the first and
非発光領域Aはそもそも発光することのない領域であるから、上記構成によれば、第2のLEDチップ3が第1のLEDチップ2からの光を妨げることはなく、第1のLEDチップ2における光の取出効率を低下させることはない。その結果、第1および第2のいずれのLEDチップ2,3においても光の取出効率が低下することはない。
Since the non-light emitting area A is an area that does not emit light in the first place, according to the above configuration, the
実装基板9においては一面側に導電パターン10(図1参照)が設けられている。ここで、第1のLEDチップ2は、アノード電極7およびカソード電極8の電極パッド8aが導電パターン10にそれぞれ電気的に接続されるように、アノード電極7およびカソード電極8を実装基板9に対向させた状態で、バンプ11を用いて実装基板9にフリップチップ実装される。さらに、第2のLEDチップ3は、第1のLEDチップ2に対してダイボンドされているものの電気的には接続されておらず、実装基板9の導電パターン10に対してボンディングワイヤ12を用いてワイヤボンディングにより接続される。なお、第2のLEDチップ3の接続方式はワイヤボンディングに限るものではなく、たとえば第1のLEDチップ2に第2のLEDチップ3への給電経路を設け、LEDチップ2に対してLEDチップ3をフリップチップ実装するようにしてもよい。
In the mounting substrate 9, a conductive pattern 10 (see FIG. 1) is provided on one surface side. Here, in the
本実施形態の光源装置1においては、第1のLEDチップ2のカソード電極8が、基板4において隣り合う一対の角部にそれぞれ配置された2個の電極パッド8aを備えているので、電極パッド8aに対応する各箇所に第2のLEDチップ3をそれぞれ配置してある。つまり、第2のLEDチップ3は、基板4における前記一対の角部に存在する非発光領域A内に、それぞれ1個ずつ配置されている。ただし、第2のLEDチップ3の個数は2個に限るものではなく、第1のLEDチップ2に固定可能な範囲内で任意に設計すればよい。
In the
また、ここでは2個の第2のLEDチップ3として、互いに発光色が異なるものを採用しており、これにより、第1のLEDチップ2と第2の両LEDチップ3との合計3個のLEDチップ2,3から、3色の光が取出されることになる。ここでは、第1のLEDチップ2として青色に発光するものを用い、第2のLEDチップ3として赤色と緑色との各色に発光するものを用いている。したがって、光源装置1全体としては赤色光、緑色光、青色光の混色光である白色光が得られる。さらに、各LEDチップ2,3への供給電流を個別に調節すれば、混色光の光色を変化させることもできる。
In addition, here, as the two
なお、本実施形態では、赤色、緑色、青色の各LEDチップ2,3からの光を混色するだけで白色光を実現する構成を例示したが、この構成に限るものではなく、たとえば青色光に反応して黄色に発光する蛍光体を透明樹脂に混入した光色変換部材(図示せず)を、第1のLEDチップ2を覆うように設け、第1のLEDチップ2の青色光と蛍光体の黄色光との混色により白色光を実現することもできる。この場合には、第2の各LEDチップ3からの赤色光および緑色光を、前記白色光に混色させることにより、光源装置1から出力される光の演色性を高めたり色温度を変化させたりすることができる。さらにまた、第1および第2の各LEDチップ2,3の発光色は上述した赤色、緑色、青色の組み合わせに限らず、たとえば第2のLEDチップ3を2個とも同じ発光色としてもよい。
In the present embodiment, the configuration that realizes white light by simply mixing the light from the red, green, and
1 光源装置
2 第1の発光ダイオードチップ
3 第2の発光ダイオードチップ
5 n型半導体層
6 p型半導体層
8 (カソード)電極
9 実装基板
A 非発光領域
DESCRIPTION OF
Claims (3)
3. The light source device according to claim 1, wherein each of the first and second light emitting diode chips has a light emission color set so that the mixed color light is white light. 4. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006047416A JP2007227675A (en) | 2006-02-23 | 2006-02-23 | Light source apparatus |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113597675A (en) * | 2019-03-19 | 2021-11-02 | 首尔伟傲世有限公司 | Light emitting element package and application thereof |
-
2006
- 2006-02-23 JP JP2006047416A patent/JP2007227675A/en not_active Withdrawn
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