DE112006000794B4

DE112006000794B4 - Lichtemittierende Halbleiterschaltkreise mit Leuchtdioden und vierschichtigen Halbleiter-Vorrichtungen

Info

Publication number: DE112006000794B4
Application number: DE112006000794.7T
Authority: DE
Inventors: Gerald H. Negley; Antony P. Van de Ven
Original assignee: Cree Inc
Current assignee: Wolfspeed Inc
Priority date: 2005-04-04
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: WO2006107734A1; JP2008535281A; TWI411122B; TW200705714A; US20060220585A1; US7535180B2; US20090189529A1; US8283869B2; DE112006000794T5

Abstract

Lichtemittierender Halbleiterschaltkreis mit einer Mehrzahl von Halbleiterleuchtdioden (100), die zwischen einem Paar von Eingangsanschlüssen (110a, 110b) in Reihe geschaltet sind und einer Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen (130, 230), von denen eine entsprechende parallel zu einer entsprechenden aus der Mehrzahl von Halbleiterleuchtdioden (100) geschaltet ist, wobei die Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen (130, 230) parallel zu einer entsprechenden aus der Mehrzahl von Halbleiterleuchtdioden (100) geschaltet ist, so daß eine Anode einer entsprechenden Halbleiterleuchtdiode (100) mit einer Anode einer entsprechenden vierschichtigen Halbleitervorrichtung (130, 230) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen (130, 230) eine Mehrzahl von Shockley-Dioden (230) aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Halbleiterschaltkreise und insbesondere lichtemittierende Halbleiterschaltkreise.
Hintergrund der Erfindung
Lichtemittierende Halbleiterschaltkreise können eine oder mehrere Halbleiterleuchtdioden (LEDs) aufweisen. So wie es dem Fachmann bekannt ist, weist eine Leuchtdiode eine Mehrzahl von Halbleiterschichten auf, die so eingerichtet sind, daß sie bei ihrer energetischen Anregung Licht emittieren.
Um den Lichtausgang eines lichtemittierenden Halbleiterschaltkreises zu erhöhen, kann es erstrebenswert sein, mehrere LEDs in dem Schaltkreis vorzusehen. Mehrere LEDs können parallel geschaltet sein. Jedoch kann es, um ein Current Hogging bzw. die Übernahme des gesamten Stroms durch eine der LEDs zu reduzieren oder zu vermeiden, erstrebenswert sein, spannungsangepaßte LEDs vorzusehen. Leider können spannungsangepaßte LEDs die Kosten des emittierenden Halbleiterschaltkreises erhöhen. In anderen lichtemittierenden Halbleiterschaltkreisen ist eine Mehrzahl von LEDs in einer Kette in Reihe geschaltet. Leider kann, wenn eine LED in der Kette ausfällt und zu einem offenen Schaltkreis wird, die gesamte Kette darin aufgrund des offenen Schaltkreises aufhören zu leuchten.
Es ist bekannt, eine oder mehrere Zener-Dioden zu einer LED parallel zu schalten, um einen elektrostatischen Entladungs-(electrostatic discharge; ESD)Schutz bereitzustellen. Siehe US 2001/0 032 985 A1 von Bhat et al. und US 2002/0 139 987 A1 von Collins, Ill et al. und EP 1 020 935 A2 von Maeda et al. Die EP 1 739 757 A1 betrifft einen Konstantstromtreiber zum Steuern einer Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden, die in Reihe geschaltet sind. Thyristoren sind parallel zu einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Leuchtdioden geschaltet. In der US 5 059 788 A ist eine optische Logikschaltung beschrieben, wobei eine lichtabsorbierende Diode und eine lichtemittierende Diode oder Laserdiode zu einem optischen Invertierer zusammengeschaltet werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Lichtemittierende Halbleiterschaltkreise gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen eine Mehrzahl von Halbleiterleuchtdioden auf, die zwischen einem Paar von Eingangsanschlüssen in Reihe geschaltet sind, und eine Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen, von denen eine entsprechende zu einer entsprechenden aus der Mehrzahl von Halbleiterleuchtdioden parallel geschaltet ist, sodass eine Anode einer entsprechenden Halbleiterleuchtdiode mit einer Anode einer entsprechenden vierschichtigen Halbleitervorrichtung verbunden ist, wobei die Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen eine Mehrzahl von Shockley-Dioden aufweist. So wie es für den Fachmann offensichtlich ist, kann eine vierschichtige Halbleitervorrichtung eine pnpn-Struktur oder eine npnp-Struktur aufweisen, die mindestens drei pn-Übergänge bereitstellt und die effektiv Strom durch zwei Anschlüsse blockt, bis sie von einem kleinen Signal eingeschaltet wird. Vierschichtige Halbleitervorrichtungen umfassen vierschichtige Halbleitervorrichtungen mit zwei Anschlüssen, wie z. B. Shockley-Dioden, oder vierschichtige Halbleitervorrichtungen mit drei oder mehr Anschlüssen, wie z. B. gesteuerte Halbleitergleichrichter (Semiconductor Controlled Rectifiers; SCR) oder Thyristoren. Die entsprechende vierschichtige Halbleitervorrichtung kann parallel zu einer entsprechenden LED geschaltet sein, so daß eine Anode einer entsprechenden LED mit einer Anode einer entsprechenden vierschichtigen Halbleitervorrichtung verbunden ist. In einigen Ausführungsformen können eine einzige Halbleiter-LED und eine oder mehrere vierschichtige Halbleitervorrichtungen, die dazu parallel geschaltet sind, vorgesehen sein.
In einigen Ausführungsformen hat die vierschichtige Halbleitervorrichtung eine Spitzendurchlaßspannung, die in etwa gleich der Durchlaßspannung der LED ist. In einigen Ausführungsformen weisen die LED und die vierschichtige Halbleitervorrichtung ein gleiches Halbleitermaterial, wie z. B. Silizium, Siliziumkarbid und/oder Galliumnitrid auf. In einigen Ausführungsformen sind die entsprechende LED und die vierschichtigen Halbleitervorrichtungen auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat integriert. Darüber hinaus ist in einigen Ausführungsformen eine Konstantstromquelle mit dem Paar von Eingangsanschlüssen verbunden. In anderen Ausführungsformen ist eine Stromquelle mit dem Paar von Eingangsanschlüssen verbunden, und sie reagiert auf eine Änderung der Spannung über die Eingangsanschlüsse, um einen Strom, der durch die LEDs bereitgestellt wird, zu erhöhen.
In noch weiteren Ausführungsformen weist ein lichtemittierender Halbleiterschaltkreis eine Mehrzahl von LEDs mit einer Diodendurchlaßspannung, die zwischen einem Paar von Eingangsanschlüssen in Reihe geschaltet sind, und eine Mehrzahl von Halbleiter-Shunt-Vorrichtungen mit einer Durchlaßspannung der Shunt-Vorrichtung, die ungefähr gleich der Durchlaßspannung der Diode ist, auf. Eine entsprechende Shunt-Vorrichtung ist zu einer entsprechenden LED parallel geschaltet. Die Halbleiter-Shunt-Vorrichtung kann wie oben beschrieben eine vierschichtige Halbleitervorrichtung sein und sie kann wie oben verbunden und/oder integriert sein und sie kann eine Konstantstromquelle oder eine Spannungsquelle verwenden, so wie es oben beschrieben wurde.
Lichtemittierende Halbleiterschaltkreise gemäß noch weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen eine LED mit einer Diodenanode und einer Diodenkathode und eine Halbleiter-Shunt-Vorrichtung mit einer Shunt-Vorrichtungsanode und einer Shunt-Vorrichtungskathode auf. Die Halbleiter-Shunt-Vorrichtung emittiert kein Licht und ist parallel zu der LED geschaltet, so daß die LED-Anode mit der Shunt-Vorrichtungsanode verbunden ist und die LED-Kathode mit der Shunt-Vorrichtungskathode verbunden ist. Eine Gleichstrom(DC)-Spannungsversorgung ist mit der Diodenanode/Shunt-Vorrichtungsanode und der Diodenkathode/Shunt-Vorrichtungskathode verbunden. Vierschichtige Halbleitervorrichtungen, Verbindungen, Integration, Konstantstromquellen und/oder Spannungsquellen können ebenfalls wie oben beschrieben vorgesehen sein,.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1, 2, 4 und 5 sind Schaltkreisdiagramme von lichtemittierenden Halbleiterschaltkreisen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Eine alternative nicht erfindungsgemäße Ausführungsform ist in der 3 dargestellt.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend vollständiger gemäß den beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen anschauliche Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung kann in vielen verschiedenen Formen ausgeführt sein und sollte nicht als auf die hierin dargelegten Ausführungsformen beschränkt angesehen werden. Stattdessen sind diese Ausführungsformen vorgesehen, so daß diese Offenbarung genau und vollständig ist und dem Fachmann den Schutzbereich der Erfindung vollständig vermittelt.
Es ist offensichtlich, daß, wenn ein Element als ”verbunden”, ”geschaltet” oder ”reagierend” mit bzw. auf ein anderes Element beschrieben ist, es direkt mit bzw. auf das andere Element verbunden, geschaltet oder reagierend sein kann oder auch dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu gibt es, wenn ein Element als ”direkt verbunden”, ”direkt geschaltet” oder ”direkt reagierend” mit bzw. auf ein anderes Element beschrieben ist, keine dazwischenliegenden Elemente. Gleiche Zahlen bezeichnen durchwegs gleiche Elemente. So wie er hierein verwendet wird, umfaßt der Ausdruck ”und/oder” irgendeine und alle Kombinationen einer oder mehrerer der zugehörig aufgezählten Merkmale und kann durch ”/” abgekürzt werden.
Es ist auch offensichtlich, daß, obwohl die Ausdrücke erster, zweiter etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente durch diese Ausdrücke nicht beschränkt sein sollen. Diese Ausdrücke werden nur verwendet, um ein Element von einem anderen Element zu unterscheiden. Daher kann ein nachfolgend diskutierter erster Anschluß als zweiter Anschluß bezeichnet werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
1 ist ein Schaltkreisdiagramm lichtemittierender Halbleiterschaltkreise gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 dargestellt, weist ein lichtemittierender Halbleitschaltkreis eine Mehrzahl von LEDs 100 auf, die zwischen einem Paar von Eingangsanschlüssen 110a, 110b in Reihe geschaltet sind. So wie es für den Fachmann bekannt ist, weist eine LED eine Anode A und eine Kathode K auf, und die Reihenschaltung bewirkt, daß eine Kathode K einer vorangehenden LED 100 mit einer Anode A einer nachfolgenden LED 100 zwischen einem Paar von Eingangsanschlüssen 110a, 110b verbunden ist. Wenn sie durch eine passende Wechselstrom(AC)- und/oder Gleichstrom(DC)-Quelle energetisch angeregt werden, emittieren die LEDs Licht 120 in dem sichtbaren und/oder unsichtbaren (z. B. ultravioletten und/oder infraroten) Spektrum.
Noch gemäß 1 ist eine Mehrzahl von vierschichtigen (d. h. drei oder mehr pnp-Übergänge) Halbleitervorrichtungen 130 vorgesehen, von denen eine entsprechende zu einer entsprechenden aus der Mehrzahl von LEDs 100 parallel geschaltet ist. In 1 sind vierschichtige pnpn-Halbleitervorrichtungen 130 gezeigt. Jedoch ist es offensichtlich, daß auch vierschichtige npnp-Halbleitervorrichtungen mit entgegengesetzter Leitfähigkeit vorgesehen sein könnten. Es ist offensichtlich, daß Ausführungsformen der Erfindung auch Schaltkreisverbindungen zwischen den Leuchtdioden 100 und den vierschichtigen Halbleitervorrichtungen 130 vorsehen können, die nicht eins-zu-eins vorliegen. Zum Beispiel können zwei oder mehr Halbleitervorrichtungen 130 mit vier Anschlüssen parallel zu einer einzigen Leuchtdiode 100 geschaltet sein und umgekehrt.
Verschiedene Ausführungsformen von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen können gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein. Zum Beispiel können vierschichtige Halbleitervorrichtungen mit zwei Anschlüssen und drei Anschlüssen vorgesehen sein. Daher weisen z. B. in 2 die vierschichtigen Halbleitervorrichtungen eine Mehrzahl von Shockley-Dioden 230 auf. So wie es dem Fachmann wohlbekannt ist, weist eine Shockley-Diode 230 eine Anode A und eine Kathode K auf. Wenn die Anode A positiv in Bezug auf die Kathode K vorgespannt ist, dann ist die Vorrichtung in Durchlaßrichtung vorgespannt. Jedoch kann die Durchlaßvorspannungsbedingung dieser Diode in zwei getrennten Zuständen betrachtet werden: der Zustand mit hoher Impedanz oder Durchlaßabblockzustand und der Zustand mit niedriger Impedanz oder Durchlaßleitungszustand. Die Vorrichtung schaltet bei einer Spitzendurchlaßspannung V_P von den abblockenden in die leitenden Zustände.
Darüber hinaus kann, wie in 3, die keine erfindungsgemäße Ausführungsform zeigt, auch eine vierschichtige Halbleitervorrichtung mit drei Anschlüssen, wie z. B. ein Thyristor 330, der auch als SCR bezeichnet wird, verwendet werden. So wie es dem Fachmann bekannt ist, ist ein Thyristor 330 der Shockley-Diode 230 ähnlich, außer daß eine dritte Leitung (Gate) vorgesehen ist. Wenn der Thyristor in dem Durchlaßabblockmodus vorgespannt ist, kann eine kleine Stromversorgung an dem Gate ein Schalten in den leitenden Zustand einleiten. Entsprechend verbleiben die Thyristoren 330 aus 3 ausgeschaltet, bis eine entsprechende LED 100 ausfällt, zu welcher Zeit er eingeschaltet wird. Es ist für den Fachmann auch offensichtlich, daß eine ”vierschichtige Halbleitervorrichtung mit drei Anschlüssen” auch eine vier- oder mehrschichtige Halbleitervorrichtung umfaßt, die mehr als drei Anschlüsse aufweist, wie z. B. einen Mehrfachgate-Thyristor. Es ist auch offensichtlich, daß Ausführungsformen aus 1–3 in verschiedenen Kombinationen und Unterkombinationen von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen, Shockley-Dioden und Thyristoren kombiniert werden können.
Noch gemäß 1–3 sind in Ausführungsformen die Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen 130, 230 und/oder 330 parallel zu einer entsprechenden aus der Mehrzahl von LEDs 100 geschaltet, so daß eine Anode 100 A einer LED mit einer Anode 130 A, 230 A und/oder 330 A einer entsprechenden vierschichtigen Halbleitervorrichtung 130, 230 und/oder 330 verbunden ist. In weiteren Ausführungsformen weisen die Mehrzahl von LEDs 100 eine Diodendurchlaßspannung auf, und die Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen 130, 230 und/oder 300 weisen eine Spitzendurchlaßspannung V_P auf, die in etwa gleich der Diodendurchlaßspannung ist. In noch weiteren Ausführungsformen weisen die Halbleiterleuchtdioden 100 und die Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen 130, 230 und/oder 330 ein gleiches Halbleitermaterial auf. Zum Beispiel können die LEDs 100 und die vierschichtigen Halbleitervorrichtungen 130, 230 und/oder 330 hergestellt sein, wobei Siliziumhalbleitertechnologie, Siliziumkarbidhalbleitertechnologie, Galliumnitridhalbleitertechnologie oder Kombinationen der zuvor genannten, wie z. B. Galliumnitrid auf Siliziumkarbid- oder Siliziumtechnologie verwendet werden. In einigen Ausführungsformen sind mindestens eine LED 100 und mindestens eine vierschichtigen Halbleitervorrichtung 130, 230 und/oder 330 auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat integriert. Jedoch können in anderen Ausführungsformen verschiedene Substrate aus dem gleichen Halbleitermaterial vorgesehen sein. Durch Verwenden des gleichen Halbleitermaterials können die Diodendurchlaßspannung und die Spitzendurchlaßspannung der vierschichtigen Halbleitervorrichtung ungefähr gleich gemacht werden. In anderen Ausführungsformen können verschiedene Halbleitermaterialien verwendet werden, und andere Techniken können verwendet werden, um die Durchlaßspannungen in etwa gleich zu machen, wenn dies erwünscht ist. So wie es hierin verwendet wird, bedeutet ”in etwa gleich” innerhalb von 10%.
Wieder gemäß 1 ist in einigen Ausführungsformen eine Konstantstromquelle 150 mit dem Paar von Eingangsanschlüssen 110a, 110b verbunden. Die Konstantstromquelle 150 kann durch einen herkömmlichen Konstantstromtreiberschaltkreis realisiert sein, der zur Verbindung mit einer AC- und/oder DC-Stromversorgung eingerichtet ist. In weiteren Ausführungsformen ist, wie in 2 gezeigt, ist eine Stromquelle 250 mit dem Paar von Eingangsanschlüssen 110a, 110b verbunden, und sie reagiert auf eine Änderung in einer Spannung über die Eingangsanschlüsse 110a, 110b, um einen durch die Halbleiterleuchtdioden 100 vorgesehenen Strom zu erhöhen. Die Spannungsquelle 250 kann als ein herkömmlicher Stromtreiberschaltkreis und -controller realisiert sein, der zur Verbindung mit einer AC- und/oder DC-Stromversorgung eingerichtet ist. Es ist für den Fachmann offensichtlich, daß irgendeine der Stromquellen 150, 250 mit irgendeiner der Ausführungsformen aus 1–3 verwendet werden kann.
4 ist ein Schaltkreisdiagramm von lichtemittierenden Halbleiterschaltkreisen gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In 4 sind eine Mehrzahl von nicht lichtemittierenden Halbleiter-Shunt-Vorrichtungen (Semiconductor Shunt Devices; SSD) 430 vorgesehen, von denen eine entsprechende zu einer entsprechenden der LEDs 100 parallel geschaltet ist. Wie in 4 gezeigt, sind in diesen Ausführungsformen die Spannung V_F in Durchlaßrichtung der Halbleiter-Shunt-Vorrichtungen 430 und der LEDs 100 in etwa gleich. So wie es hierin verwendet wird, bedeutet ”in etwa gleich” innerhalb von ungefähr 10%. Die Halbleiter-Shunt-Vorrichtungen 430 weisen eine vierschichtige Halbleitervorrichtung 130 auf, wie eine Shockley-Diode 230 So wie es auch in 4 gezeigt ist, ist ein entsprechender SSD 430 parallel zu einer entsprechenden LED 100 geschaltet, so daß die Durchlaßspannungen V_F beider Vorrichtungen sich parallel erstrecken statt antiparallel, so wie es durch die +- und –-Zeichen in 4 gezeigt ist.
5 ist ein Schaltkreisdiagramm lichtemittierender Halbleiterschaltkreise gemäß noch weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In diesen Ausführungsformen ist eine Halbleiter-Shunt-Vorrichtung 550 mit einer Shunt-Vorrichtungsanode 530 A und einer Shunt-Vorrichtungskathode 530 K parallel zu einer Halbleiter-LED 100 geschaltet, so daß die LED-Anode 100 A mit der Shunt-Vorrichtungsanode 530 verbunden ist und die LED-Kathode 100 K mit der Shunt-Vorrichtungskathode 530 K verbunden ist. Eine Gleichstrom(DC)-Stromversorgung 550 ist wie gezeigt mit der Diodenanode/Shunt-Vorrichtungsanode und der Diodenkathode/Shunt-Vorrichtungskathode verbunden. So wie es oben beschrieben wurde, können andere als eins-zu-eins-Verbindungen verwendet werden. Es ist auch offensichtlich, daß Ausführungsformen aus 4 und 5 in Kombination miteinander und in verschiedenen Kombinationen/Unterkombinationen mit Ausführungsformen aus 1–3 verwendet werden können.
Nun wird eine zusätzliche Diskussion verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Ausführungsformen der Erfindung können eine ”Shunt-Vorrichtung” parallel zu einer LED anordnen, wenn die LEDs in einer kette in Reihe angeordnet sind. Auf diese Weise kann, wenn eine LED ausfällt (zu einem offenen Schaltkreis wird), der Rest der kette immer noch erleuchtet sein. Eine Stromversorgung 250 und/oder ein anderer Steuerschaltkreis kann vorgesehen sein, um den Verlust der LED zu erfassen und die Helligkeit durch Ändern des Treibens der verbleibenden LEDs zu kompensieren. Eine Shunt-Vorrichtung weist eine vierschichtige Halbleitervorrichtung (1–3) auf, wie z. B. eine Shockley-Diode (2).
Genauer können in einigen LED-Anwendungen parallele Verschaltungsanordnungen verwendet werden, um den möglichen Ausfallmodus einer LED, die zu einem offenen Schaltkreis wird, zu umgehen. Jedoch kann es wünschenswert sein, die LEDs aneinander spannungsanzupassen, wenn sie parallel geschaltet sind, um ein Current Hogging bzw. die Übernahme des gesamten Stroms durch eine oder mehrere Dioden und/oder eine ungleichmäßige Beleuchtung zu verhindern. Dies kann unerwünschterweise die kosten erhöhen. Darüber hinaus kann es, um hochgradig effiziente Stromtreiber zu erhalten, wünschenswert sein, ketten mit hoher Spannung zu verwenden. Daher kann es aus diesen und/oder anderen Gründen erwünscht sein, daß hocheffiziente LED-basierende Beleuchtungssysteme Hochspannungsketten verwenden, die durch eine Reihenschaltung von LEDs bereitgestellt werden.
Vierschichtige Halbleiter-Shunt-Vorrichtungen aus 1–3 müssen der Reihenkette von LEDs nicht viel Spannung hinzufügen, wenn eine oder mehrere der LEDs ausfallen. Zum Beispiel wird im allgemeinen eine Zener-Diode in einer antiparallelen Anordnung zum ESD-Schutz verwendet, mit einer Durchbruchspannung von 5 V oder 7 V (typischerweise größer als die LED-Durchlaßspannung). Dann wird, wenn die LED ausfällt, Spannung zu der LED-Kette hinzugefügt mit einem Betrag gleich der Zener-Durchbruchspannung minus der Durchlaßspannung der LED, die zu einem offenen Schaltkreis wurde. Im Gegensatz dazu können in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vierschichtige Halbleitervorrichtungen aus 1–3 eine leitende Durchlaßspannung bereitstellen, die in etwa gleich der ursprünglichen Durchlaßspannung der ausgefallenen LED sein kann. Entsprechend kann die hohe Effizienz des Treiberschaltkreises durch nicht wesentliches Absenken der Durchlaßspannung der LED-Kette und durch Betreiben des Treibers bei einem erwünschten Betriebsniveau beibehalten werden.
Einflüsse der Durchlaßspannungsänderungen auf die Helligkeit der LEDs in der Kette können in einigen Ausführungsformen durch Treiben mit einer Konstantstromquelle reduziert oder verhindert werden, wie z. B. in 1. In anderen Ausführungsformen, wie in 2, kann die Änderung der Durchlaßspannung erfaßt und verwendet werden, um den Strom durch die LED-Kette zu erhöhen, so daß das Licht zurück zu dem ursprünglichen Wert gebracht wird. Diese Erhöhung des Stroms kann durch Erhöhen des Stromausgangs einer Stromquelle auf eine analoge Weise, durch Erhöhen der Einschaltzeit in einem Impulsbreiten-modulierten System und/oder durch andere herkömmliche Techniken erhalten werden. Diese Technik kann z. B. in Ampeln oder in Hintergrundbeleuchtungen verwendet werden, wo eine Gleichförmigkeit des gesamten Lumenausgangs erwünscht sein kann, und er kann insbesondere erwünscht sein, wenn Mischoptiken verwendet werden, um das Licht von ein paar starken Quellen zu mischen.
Darüber hinaus kann in anderen Ausführungsformen, wie z. B. in 4 gezeigt, eine Halbleiter-Shunt-Vorrichtung parallel zu einer entsprechenden LED vorgesehen sein, wobei die Halbleiter-Shunt-Vorrichtung parallel (statt antiparallel) zu der LED geschaltet ist, so daß sich ihre Durchlaßspannungen in dem gleichen Sinn erstrecken. Diese Ausführungsformen können im Gegensatz zu herkömmlichen Schottky-Dioden stehen, die herkömmlich antiparallel verbunden sind, so daß sich ihre Durchlaßspannungen in dem entgegengesetzten Sinn zu der LED erstrecken, jedoch sich die umgekehrte Durchbruchspannung in dem gleichen Sinne wie eine LED erstreckt. Darüber hinaus kann in Ausführungsformen aus 5 eine Halbleiter-Shunt-Vorrichtung parallel zu einer entsprechenden LED geschaltet sein, so daß die Anoden zusammengeschaltet sind und die Kathoden zusammengeschaltet sind, wenn eine DC-Stromquelle verwendet wird. Wieder kann dies im Gegensatz zu einem herkömmlichen Schottky-Dioden ESD-Schutz stehen, wobei die Schottky-Diode antiparallel zu der Diode geschaltet ist, wenn eine DC-Stromquelle verwendet wird.

Claims

Lichtemittierender Halbleiterschaltkreis mit einer Mehrzahl von Halbleiterleuchtdioden (100), die zwischen einem Paar von Eingangsanschlüssen (110a, 110b) in Reihe geschaltet sind und einer Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen (130, 230), von denen eine entsprechende parallel zu einer entsprechenden aus der Mehrzahl von Halbleiterleuchtdioden (100) geschaltet ist, wobei die Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen (130, 230) parallel zu einer entsprechenden aus der Mehrzahl von Halbleiterleuchtdioden (100) geschaltet ist, so daß eine Anode einer entsprechenden Halbleiterleuchtdiode (100) mit einer Anode einer entsprechenden vierschichtigen Halbleitervorrichtung (130, 230) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen (130, 230) eine Mehrzahl von Shockley-Dioden (230) aufweist.
Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen (130, 230) zusätzlich eine Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen (130, 230, 330) mit zwei Anschlüssen und/oder drei Anschlüssen aufweist.
Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen (130, 230) zusätzlich eine Mehrzahl von Thyristoren (330) aufweist.
Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Halbleiterleuchtdioden (100) eine Diodendurchlaßspannung aufweist und daß die Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen (130, 230) eine Spitzendurchlaßspannung aufweist, die in etwa gleich der Diodendurchlaßspannung ist.
Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Halbleiterleuchtdioden (100) und die Mehrzahl von vierschichtigen Halbleitervorrichtungen (130, 230) ein gleiches Hableitermaterial aufweisen.
Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine entsprechende Halbleiterleuchtdiode (100) und eine entsprechende vierschichtige Halbleitervorrichtung (130, 230) auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat integriert sind.
Schaltkreis nach Anspruch 1, darüber hinaus mit einer Konstantstromquelle (150), die mit dem Paar von Eingangsanschlüssen (110a, 110b) verbunden ist.
Schaltkreis nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, dass die Konstantstromquelle (150) eine Gleichstrom(DC)-Stromquelle ist.
Schaltkreis nach Anspruch 1, darüber hinaus mit einer Stromquelle, die mit dem Paar von Eingangsanschlüssen verbunden ist und die auf eine Änderung einer Spannung über die Eingangsanschlüsse reagiert, um einen Strom, der durch die Halbleiterleuchtdioden bereitgestellt wird, zu erhöhen.