JP5357237B2 - 発光デバイス - Google Patents
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Description
しかしながら、実際には、現行のLED光源は、直流(DC)電源が存在する条件においてのみ作動させることができる。これは、LED光源は、交流(AC)電源では用いることができないことを意味する。このような技術的問題により、LEDの有用性が制限されている。
この場合、LEDは、逆バイアス電圧に交互に耐え、逆バイアス電圧が高くなりすぎると高い逆バイアス電圧のリーク電流が発生するため、LEDダイスの故障を引き起こしたり、LED全体の照明の寿命に影響したりするなどして、信頼性が低下してしまう。
前記第1のLEDモジュール及び前記第2のLEDモジュールは、前記第1の上部導電線及び前記第4の上部導電線によって前記第3のLEDモジュール及び前記第4のLEDモジュールに電気的に接続される。前記第1の整流ダイオード及び前記第3の整流ダイオードは、前記第1の中間導電線及び前記第2の中間導電線によって、前記第2の整流ダイオード及び前記第4の整流ダイオードに電気的に接続され、前記第2のLEDモジュール及び前記第3のLEDモジュールは、前記第2の上部導電線層及び第3の上部導電線層によってさらに、前記第2の整流ダイオードと前記第4の整流ダイオード及び前記第1の整流ダイオードと前記第3の整流ダイオードにそれぞれ電気的に接続される。
本実施形態では、第1のキャビティ201及び第3のキャビティ203は、第1の構成領域と定義され、第2のキャビティ202は、第2の構成領域と定義されて、第1の構成領域は、複数の整流ダイオードを収容するために用いられ、第2の構成領域は、複数のLEDモジュールを収容するために用いられる。
すなわち、第2の整流ダイオード104b及び第4の整流ダイオード104dは、第1のキャビティ201に位置してもよく、第1の整流ダイオード104a及び第3の整流ダイオード104cは、第3のキャビティ203に位置してもよい。
すなわち、突出部201cは、サブキャビティ201a,201bのエッチング工程によって自然に形成され、材料は、基板102と同じ材料、例えば、LTCC等の絶縁材料である。本発明の他の実施形態において、複数のキャビティは、プロセスの複雑さ(以下に詳細を説明する)を低減するために基板102に絶縁部(又は、絶縁壁と称す)を構成することによって形成してもよい。導電線28は、第2の整流ダイオード104b及び第4の整流ダイオード104dに電気的に接続され、突出部201cを貫通して、図2A〜2Cの導電線に接続される。本明細書では、発光デバイス10が高電圧入力電源に電気的に接続されると、突出部201cは、耐電圧部と見なすことができると共に、第2の整流ダイオード104bと第4の整流ダイオード104dを分離するために用いられるので、本発明の発光デバイス10は、耐高電圧性能を持つことができる。
図1Cに示すように、発光デバイス10は、突出部201cを置き換えるために、複数の整流ダイオードと電気接点110を分離するための絶縁部108を少なくとも1つ含んでもよい。この構造では、導電線28は、絶縁部108によって分離され、絶縁部108を超えて、電気接点110を第2の整流ダイオード104b及び第4の整流ダイオード104dに接続する。
同様に、第1の整流ダイオード及び第3の整流ダイオード104cも、絶縁部108によって分離され、電気接点110に電気的に接続される。絶縁部108の材料は、シリカ(SiO2)ガラスであってもよいがそれに限定されるものではない。そのため、本実施形態に係る発光デバイス10では、図1Bの突出部201cが、追加的に構成された絶縁部108に置き換えられるので、発光デバイスが耐電圧効果を有するとともに、プロセスの複雑さが減少する。
第1のビア30a、第2のビア30b、第3のビア30c、第4のビア30dは、底層、中間層、最上層を貫通するので、基板102の本体の複数の層の複数の導電線は、互いに電気的に連絡しており、それぞれ、第1のビア30aは、第2の整流ダイオード104bと第4の整流ダイオード104dを電気的に接続するために用いられ、第2のビア30bは、第1のLEDモジュール106aと第4のLEDモジュール106dを電気的に接続するために用いられ、第3のビア30c及び第4のビア30dは、第3の整流ダイオード104cと第1の整流ダイオード104aを接続するために用いられる。
AC電源がプラスの半サイクルを形成すると、第1の整流ダイオード104a、第1のLEDモジュール106a、第2のLEDモジュール106b、第3のLEDモジュール106c、第4のLEDモジュール106d及び、第4の整流ダイオード104dは、第1の導電性パスを形成する。AC電源がマイナスの半サイクルを形成すると、第2の整流ダイオード104b、第1のLEDモジュール106a、第2のLEDモジュール106b、第3のLEDモジュール106c、第4のLEDモジュール106d、第3の整流ダイオード104cは、第2の導電性パスを形成する。
本発明の一実施形態によると、LED301は、発光デバイスの製造における柔軟性の利点を促進するように部分的に並列かつ部分的に直列に接続してもよい。次に、各LEDモジュールは、20〜30個のLED301を備え、各LED301は、3Vよりも高い逆バイアス電圧に耐えるために用いることができ、本発明の発光デバイス10の耐電圧を90Vよりも高くなるまで効果的に増加させることができる。従って、従来型照明デバイスと比較すると、発光デバイス10は、高いペイロードを有するため、目に見えない発光デバイスの回路の製造コストを削減する。
発光デバイス10’は、基板102と、第1の整流ダイオード104aと、第2の整流ダイオード104bと、第3の整流ダイオード104cと、第4の整流ダイオード104dと、第1のLEDモジュール106aと、第2のLEDモジュール106bと、第3のLEDモジュール106cと、第4のLEDモジュール106dと、を含む。導電線及び、複数の整流ダイオード(第1の整流ダイオード104a、第2の整流ダイオード104b、第3の整流ダイオード104c、第4の整流ダイオード104d)と複数のLEDモジュール(第1のLEDモジュール106a、第2のLEDモジュール106b、第3のLEDモジュール106c、第4のLEDモジュール106d)との間の電気的接続に関して、図5A〜図5Cを併せて参照するが、上述した実施形態において図2A〜図2Cで説明したものと同じなので、ここでは繰り返さない。
本発明の他の実施形態に係る発光デバイス10’では、複数の整流ダイオードと複数のLEDモジュールがともに基板102のキャビティ204に形成され、絶縁部108によって分離されているという点だけが異なる。よって、発光デバイス10’は、第1の整流ダイオード104a、第2の整流ダイオード104b、第3の整流ダイオード104c及び、第4の整流ダイオード104dによってAC電源をDC電源に整流して、第1のLEDモジュール106a、第2のLEDモジュール106b、第3のLEDモジュール106c、第4のLEDモジュール106dを駆動して発光し、本発明の目的を達成する。
第2のサブキャビティ204bは、第1のLEDモジュール106a、第2のLEDモジュール106b、第3のLEDモジュール106c及び、第4のLEDモジュール106dを収容するための第2の構成領域として定義される。この構成によって、AC電源をDC電源に整流するために第1の整流ダイオード104a、第2の整流ダイオード104b、第3の整流ダイオード104c、第4の整流ダイオード104dを用いて、第1のLEDモジュール106a、第2のLEDモジュール106b、第3のLEDモジュール106c、第4のLEDモジュール106dを駆動して発光する。
28 導電線
102 基板
104 整流ダイオード
106 LEDモジュール
108 絶縁部
201 第1のキャビティ
201a,201b サブキャビティ
201c 突出部
202 第2のキャビティ
203 第3のキャビティ
Claims (12)
- 第1のキャビティ、第2のキャビティ、第3のキャビティが形成された基板と、
前記第1のキャビティ及び前記第3のキャビティに配列された複数の整流ダイオードと、
前記第2のキャビティに配列され、複数の発光ダイオード(LED)を有する少なくとも1つのLEDモジュールと、を備え、
耐電圧部としての突出部が前記第1のキャビティ及び前記第3のキャビティの一方に突出して、前記第1のキャビティ及び前記第3のキャビティの一方を、前記複数の整流ダイオードをそれぞれ収容する複数のサブキャビティに分離し、
前記複数の整流ダイオードに電気的に接続された導電線が、前記突出部を貫通して基板本体内の導電線に接続することを特徴とする発光デバイス。 - 前記LEDモジュールの前記複数のLEDは、選択的に直列又は並列接続されることを特徴とする請求項1に記載の発光デバイス。
- 前記複数のキャビティに充填して前記複数の整流ダイオード及び前記LEDモジュールをパッケージ化するパッケージ樹脂をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の発光デバイス。
- 前記基板の材料は、低温焼成セラミック(LTCC)であることを特徴とする請求項1に記載の発光デバイス。
- 前記複数の整流ダイオードは、相互に直列接続され且つ途中に第1の交流(AC)ノードが画定された第1の整流ダイオード及び第2の整流ダイオードと、相互に直列接続され且つ途中に第2のACノードが画定された第3の整流ダイオード及び第4の整流ダイオードとを有し、
前記第1のACノード及び前記第2のACノードに与えられたAC電源は、前記複数の整流ダイオードによって直流(DC)電源として整流されて前記少なくとも1つのLEDモジュールを駆動して発光させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の発光デバイス。 - 前記少なくとも1つのLEDモジュールは、第1のLEDモジュール、第2のLEDモジュール、第3のLEDモジュール、及び第4のLEDモジュールであり、前記第1のLEDモジュールは、前記第3のLEDモジュールに電気的に接続され、前記第2のLEDモジュールは、前記第4のLEDモジュール、前記第2の整流ダイオード、及び前記第4の整流ダイオードに電気的に接続され、前記第3のLEDモジュールは、前記第1のLEDモジュール、前記第1の整流ダイオード、及び前記第3の整流ダイオードに電気的に接続されることを特徴とする請求項5に記載の発光デバイス。
- 前記基板中には、少なくとも1層の底部導電線層と、少なくとも1層の上部導電線層と、前記底部導電線層及び前記上部導電線層の間に形成された少なくとも1層の中間導電線層と、が形成され、
前記上部導電線層は、第1の上部導電線、第2の上部導電線、第3の上部導電線、及び第4の上部導電線を有し、前記第1のLEDモジュールは前記第1の上部導電線を介して前記第3のLEDモジュールに電気的に接続され、前記第2のLEDモジュールは前記第4の上部導電線を介して前記第4のLEDモジュールに電気的に接続されるとともに、前記第2のLEDモジュールは前記第2の上部導電線を介して前記第2の整流ダイオード及び前記第4の整流ダイオードに電気的に接続され、前記第3のLEDモジュールは前記第3の上部導電線を介して前記第1の整流ダイオード及び前記第3の整流ダイオードに電気的に接続され、
前記中間導電線層は、第1の中間導電線及び第2の中間導電線を有し、前記第1の整流ダイオードは前記第1の中間導電線を介して前記第2の整流ダイオードに電気的に接続され、前記第3の整流ダイオードは前記第2の中間導電線を介して前記第4の整流ダイオードに電気的に接続され、
前記底部導電線層を介して、前記第2の整流ダイオード及び前記第3の整流ダイオードは前記AC電源にそれぞれ接続される、
ことを特徴とする請求項6に記載の発光デバイス。 - キャビティが形成された基板であって、前記キャビティは、前記キャビティを第1のキャビティ、第2のキャビティ、第3のキャビティに分離する複数の絶縁部を備える基板と、
前記第1のキャビティに配列された第1の整流ダイオード、及び第2の整流ダイオードと、
前記第3のキャビティに配列された第3の整流ダイオード、及び第4の整流ダイオードと、
前記第2のキャビティに配列され複数の発光ダイオード(LED)を有する少なくとも1つのLEDモジュールと、を備える発光デバイスであって、
耐電圧部としての突出部が前記第1のキャビティに突出して、前記第1の整流ダイオードと前記第2の整流ダイオードとの間に位置し、
前記複数の整流ダイオードに電気的に接続された導電線が、前記突出部を貫通して基板本体内の導電線に接続し、
前記第1の整流ダイオードと前記第2の整流ダイオードとの間に第1の交流(AC)ノードが画定され、前記第3の整流ダイオードと前記第4の整流ダイオードとの間に第2のACノードが画定され、前記第1のACノード及び前記第2のACノードに与えられたAC電源は、前記整流ダイオードによって直流(DC)電源として整流されて前記少なくとも1つのLEDモジュールを駆動して発光させる、
ことを特徴とする発光デバイス。 - 前記絶縁部の材料は、シリカ(SiO2)であることを特徴とする請求項8に記載の発光デバイス。
- 前記少なくとも1つのLEDモジュールは前記複数のLEDをそれぞれ備える複数のLEDモジュールであることを特徴とする請求項8に記載の発光デバイス。
- 前記複数のLEDモジュールは、第1のLEDモジュール、第2のLEDモジュール、第3のLEDモジュール、及び第4のLEDモジュールであり、
前記第1のLEDモジュールは前記第3のLEDモジュールに電気的に接続されるとともに、前記第2のLEDモジュールは前記第4のLEDモジュールに電気的に接続され、
前記第2の整流ダイオード、前記第4の整流ダイオード、及び前記第3のLEDモジュールは、前記第1のLEDモジュール、前記第1の整流ダイオード、及び前記第3の整流ダイオードに対し電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項10に記載の発光デバイス。 - 前記基板中には、少なくとも1層の底部導電線層と、少なくとも1層の上部導電線層と、前記底部導電線層及び前記上部導電線層の間に形成された少なくとも1層の中間導電線層と、が形成され、
前記上部導電線層には、第1の上部導電線、第2の上部導電線、第3の上部導電線、及び第4の上部導電線を有し、前記第1のLEDモジュールは前記第1の上部導電線を介して前記第3のLEDモジュールに電気的に接続され、前記第2のLEDモジュールは前記第4の上部導電線を介して前記第4のLEDモジュールに電気的に接続されるとともに、前記第2のLEDモジュールは前記第2の上部導電線を介して前記第2の整流ダイオード及び前記第4の整流ダイオードに電気的に接続され、前記第3のLEDモジュールは前記第3の上部導電線を介して前記第1の整流ダイオード及び前記第3の整流ダイオードに電気的に接続され、
前記中間導電線層は、第1の中間導電線及び第2の中間導電線を有し、前記第1の整流ダイオードは前記第1の中間導電線を介して前記第2の整流ダイオードに電気的に接続され、前記第3の整流ダイオードは前記第2の中間導電線を介して前記第4の整流ダイオードに電気的に接続され、
前記底部導電線層を介して、前記第2の整流ダイオード及び前記第3の整流ダイオードは前記AC電源にそれぞれ接続される、
ことを特徴とする請求項11に記載の発光デバイス。
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