JP6547548B2 - 発光装置及び配光可変ヘッドランプシステム - Google Patents

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Description

本開示は、発光装置及び配光可変ヘッドランプシステムに関する。
発光ダイオード(LED)等の発光素子を用いた発光装置は、例えば、マトリクス配線が形成された絶縁性の基板上に複数の発光素子を搭載することにより、高い輝度が得られることから、近年、車両搭載用の光源等として利用されている。
しかし、通常、基板にマトリクス配線を形成する場合、特に、複数の発光素子の個別の点滅を実現しようとすると、多層配線とすることが必要となるため、その構成が複雑となり、製造工程の煩雑化及び製造コストの上昇を招く。また、基板サイズが増大して、発光装置の小型化の妨げとなる。
従来から、多層配線又は内層配線基板として、酸化アルミニウム等のセラミックスのグリーンシートに薄膜状の配線パターンを挟持し又は貼り付け等して焼成したものが利用されている(例えば、特許文献1等)。しかし、高輝度を実現するために高密度の実装が要求される光源、例えば、車両搭載用の光源では、配線パターンの幅及びピッチ等の超小型化が要求され、セラミックスの焼成に伴う収縮に起因する配線パターンの寸法精度の低下が、マトリクス基板としての配線設計を困難にする。
また、発光装置において種々のマトリクス配線が提案されている(例えば、特許文献2等)なか、個々の発光素子の性能を十分に確保するために、配線基板の配線パターンに対応した発光装置の設計が求められている。
特開2009−135535号公報 特開2009−302542号公報
本開示は上記課題に鑑みなされたものであり、シンプルな構造によって小型化を図り、発光素子の性能を十分発揮させながら、個別点滅を可能とした発光装置及び配光可変ヘッドランプシステムを提供することを目的とする。
本開示は、以下の実施形態を含む。
(1)第1主面を有する基板と、
前記第1主面に形成され、第1方向に延長する複数の第1配線と、
前記第1主面に形成され、第2方向に延長し、分断されて配置される複数の第2配線と、
半導体積層構造の同一面側に配置された第1電極及び第2電極を備える複数の発光素子とを備え、
前記第1電極は、前記第1配線と対向して接続しており、
前記第2電極は、第1接続部と、前記第1接続部と繋がった第2接続部とを有し、前記第2配線と対向し、前記第2方向に分断された少なくとも2つの第2配線間を跨いで、前記第1接続部及び前記第2接続部に接続しており、
前記複数の発光素子は、前記第2方向に沿って配置されている発光装置。
(2)上述した発光装置と、
前方車両の位置を認識する車載カメラと、
遮光すべきエリアと配光パターンを判断する電子制御装置とを備える配光可変ヘッドランプシステム。
本開示によれば、シンプルな構造によって小型化を図り、発光素子の性能を十分発揮させながら、個別点滅を可能とした発光装置を提供することができる。
さらに、このような発光装置を利用することにより、高性能な配光可変ヘッドランプシステムを提供することができる。
本開示の発光装置の実施形態における駆動基板の一例を示す概略平面図である。 発光素子を搭載した図1Aの駆動基板の概略平面図である。 図1Aの駆動基板に搭載する発光素子の電極のレイアウトを示す発光素子の概略平面図である。 図1Aの駆動基板に搭載する発光素子の別の電極のレイアウトを示す発光素子の概略平面図である。 図1DのA−A'線断図である。 図1DのB−B'線断図である。 発光素子を搭載した駆動基板によるマトリクス回路を示す図である。 本開示の発光装置の概略断面製造工程図(図1AのA−A'線断)である。 本開示の実施形態に係る発光装置の概略断面製造工程図である。 本開示の実施形態に係る発光装置の概略断面製造工程図である。 図2Cの発光装置の概略平面図である。 本開示の実施形態に係る駆動基板の一例を示す概略平面図である。 発光素子を搭載した図3Aの駆動基板の概略平面図である。 本開示の実施形態に係る駆動基板の一例を示す概略平面図である。 発光素子を搭載した図4Aの駆動基板の概略平面図である。 図4Aの駆動基板に搭載する発光素子の電極のレイアウトを示す発光素子の概略平面図である。 本開示の実施形態に係る駆動基板の一例を示す概略平面図である。 発光素子を搭載した図5Aの駆動基板の概略平面図である。 本開示の実施形態に係る配光可変ヘッドランプシステムの電気的構成を示すブロック図である。 本開示の実施形態に係る配光可変ヘッドランプシステムの制御フローを示すフローチャートである。
本願においては、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。以下の説明において、同一の名称、符号については同一又は同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
<発光装置>
発光装置は、第1主面を有する基板と、第1主面に形成され、第1方向に延長する複数の第1配線と、第1主面に形成され、第2方向に延長し、分断されて配置される複数の第2配線とを含む駆動基板と、この駆動基板上に搭載され、半導体積層構造の同一面側に配置された第1電極及び第2電極を備えた複数の発光素子とを備える。
〔駆動基板〕
(基板)
基板は、第1主面を備える。また、第1主面と反対側の主面として第2主面をも有することが好ましい。第1主面及び/又は第2主面は平坦であることが好ましい。基板の形状としては、例えば、矩形平板状が好ましい。
基板の厚み及び大きさは特に限定されず、搭載しようとする発光素子の大きさ及び数等によって適宜調整することができる。例えば、基板の厚みは0.05mm〜10mm程度が挙げられ、0.1mm〜1mm程度が好ましい。大きさは50mm×50mm〜100mm×100mm程度が挙げられる。
基板は、絶縁性を有する材料によって形成されたものであれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミックス基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラスコンポジット基板、低温同時焼成セラミックス(LTCC)基板、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いて形成した樹脂基板等が挙げられる。なかでも、セラミックス基板が好ましく、放熱性の観点から窒化アルミニウムからなる基板がより好ましい。また、熱伝導率が170W/m・K以上であることが好ましい。
基板は、単層構造のもの、特に、単層構造のセラミックス基板が好ましい。ただし、その製造過程において、2層以上が積層されて、最終的に一体となって、基板を構成するものであってもよい。
基板としてセラミックス基板を用いる場合、コファイア法(co-firing、同時焼成法)による製造方法を利用してもよいが、寸法精度の高い基板を得るために、いわゆるポストファイア法(post firing、逐次焼成法)によるものが好ましい。ポストファイア法とは、予め焼成したセラミックス板上に、配線を形成する方法である。ポストファイア法によって配線を形成する場合、フォトリソグラフィ技術によって、マスクパターンを利用したリフトオフによる真空蒸着法、スパッタ法、めっき等によって、微細なパターンを形成することができる。
(第1配線及び第2配線)
第1配線及び第2配線は、基板の第1主面に形成されている。
第1配線及び第2配線は、例えば、発光素子と外部電源とを電気的に接続し、発光素子に対して外部電源からの電圧を印加するためのものである。なお、後述するように、第1配線は、発光素子の第1電極と、第2配線は、発光素子の第2電極と、それぞれ接続される。第1配線及び第2配線は、アノード及びカソードのいずれに相当するものでもよいが、第1配線がカソード、第2配線がアノードに相当することが好ましい。
第1配線は、第1主面において、第1方向に延長して、それぞれ独立して複数配置されている。ここで、第1方向とは、いずれの方向であってもよいが、例えば2次元のx軸に相当する方向(例えば、行方向)とすることができる。また、第1方向への延長とは、直線状に延長する(例えば、図1Aの11、図3Aの21)のみならず、階段状(図5Aの41)、曲線状又はこれらを組み合わせた形状に、第1方向に向かって延長する形態をも包含する。1つの第1配線は、第1方向に延長する限り、部分的に2分岐、3分岐(図4Aの31)等、分岐していてもよいし、部分的に分岐した部位を有していてもよい。分岐した第1配線は、互いに隣接して、略平行に延長することが好ましい。
第2配線は、第1主面において、第2方向に延長し、分断されており(例えば、図3Aの22x、22x・・・)、このような第2配線は、それぞれ独立して複数配置されている(例えば、図3Aの22x、22y、22z、図4Aの32x、32y32z、図5Aの42x、42y、42z)ことが好ましい。ここで、第2方向とは、第1方向に延長する第1配線と交差する方向であればいずれの方向であってもよい。交差の角度は特に限定されないが、直交する方向(例えば、y軸に相当する方向、列方向)であることが好ましい。ただし、ここでの直交とは、±10°程度の変動は許容されることを意味する。また、第2方向に沿って配置されるとは、直線上に配置されるのみならず、階段状、曲線状及びこれらを組み合わせた形状の線が第2方向に向かって延長する場合、これらの線上に配置される形態をも包含する。
複数とは、複数の第1配線と対を構成するように、複数本の第2配線が配置されることを意味する。また、第2配線が第2方向に沿って延長する場合には、通常、第1配線と1以上の部位で交差することになるが、それらの交差点に相当する部位においては、第1配線とは交差せずに、第1配線からそれぞれ離間して配置される。言い換えると、第1配線との交差部位に相当する部位で、第2配線がそれぞれ分断されて配置されるために、1本の第1配線と対になる1本の第2配線が、複数の分断された片によって配置されることをも意味する。1つの第2配線は、第2方向に沿って配置されている限り、2分岐(図1Aの12)、3分岐等の分岐に相当するように、互いに隣接して、平行に配置されていてもよい。また、部分的に分岐した部位を有していてもよい。
第1配線と第2配線とは、その外周が、例えば、正方形、長方形、菱形等を形作るような行列方向に規則的に配列されているものが好ましい。
第1配線及び第2配線は、導電性を有する材料によって形成することができ、例えば、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)、W(タングステン)、Ni(ニッケル)等の金属又は合金の単層膜又は積層膜を用いることができる。第1配線及び第2配線の厚みは特に限定されるものではなく、全部が同一の厚みを有していてもよいし、部分的に異なる厚みであってもよい。第1配線及び第2配線の総厚みは、例えば、1μm〜100μm程度が挙げられる。
なお、第1配線及び/又は第2配線が積層膜によって形成される場合、第1配線及び/又は第2配線は、面内又は厚み方向において、部分的に異なる積層構造を有していてもよい。例えば、第1配線及び/又は第2配線の表面を部分的にレーザーで除去し、露出した第1配線及び/又は第2配線の表面を酸化物としてもよい。より具体的には、第1配線又は第2配線がTiW/Cu/Ni/Auの積層構造により形成されている場合、Auのみを除去し、露出したNi表面を酸化物としてもよい。
第1配線及び第2配線の幅及び間隔は、得ようとする駆動基板に搭載する発光素子のサイズ、数、密度、輝度等によって適宜調整することができる。例えば、第1配線の幅は、発光素子の一辺の長さの1/5以上、1/2未満であることが好ましい。第1配線が1つの発光素子に対して2つ以上配列される場合、それらの合計幅がこの程度であればよい。第2配線の幅は、発光素子の一辺の長さの1/5より大きく、1/2程度以下であることが好ましい。第2配線が1つの発光素子に対して2つ以上配列される場合、それらの合計幅がこの程度であればよい。特に、第2配線は、第1配線よりも幅広であることが好ましい。ここでの幅広とは、例えば、第2配線の第1方向の長さ(図1A中、M)、第2配線が分岐している場合は各分岐における幅の合計(図1A中、N1+N2)が、いずれも、第1配線の第2方向の長さ(図1A中、Q)よりも広いことを意味する。また、第1配線が分岐している場合は各分岐における第2方向の長さの合計(図4A中、P1+P2+P3)よりも、第2配線の幅(図4A中、M)が広いことを意味する。
このように、第2配線を第1配線よりも幅広とすることにより、発光時の発光層で生じた熱を、より幅広の第2配線によって、効果的に逃がすことができる。つまり、後述する発光素子における、第2電極を介して接続される第2導電層の存在する領域は、発光層の存在する領域であり、発光時に発熱する。よって、この熱を、第2導電層、第2電極、第2配線の順に逃がす場合に、第2配線が幅広であれば、効果的に放熱することができる。
第1配線及び第2配線は、基板の第1主面において、互いに離間して配置される。言い換えると、立体配置されておらず、両者は、同一層によって形成されるものであることが好ましい。従って、両者は、同じ金属材料からなる層、つまり、同じ金属又は合金の単層又は積層によって形成されたものであることが好ましい。例えば、マスクパターンを利用して組成の同じ金属層によって同時に形成されたものであることが好ましい。
基板の第1主面には、上述した第1配線及び第2配線のそれぞれを、基板の端部方向に引き出すための引き回し用の配線、コネクタ等の電子部品と接続させるためのパッド電極等をさらに含んでいてもよい。このような引き回し用の配線等によって、例えば、基板に搭載されるコネクタ等の電子部品等を介して外部電源との接続を可能にする。パッド電極は、引き回し用の配線よりも幅広に形成されることが好ましい。
このような構成の駆動基板では、単層の基板上に、マトリクス配線が1層構造で形成することができる。よって、配線の幅、長さ、間隔等を自在に変更することにより、複数の発光素子を高密度で搭載することができる。特に、いわゆるマトリクス配線を多層構造で形成する必要がないために、その厚み又はサイズをより小型にすることができる。また、このような駆動基板を製造する工程は非常に簡便であるために、製造コストの上昇を抑えることができるのみならず、基板の収縮を回避して、高精度の駆動基板を得ることができる。さらに、単層構造であることにより、高密度で発光素子が配置されても、発光素子の発熱に起因する熱が基板内部に籠ることなく、その表裏面から速やかに放出され、放熱性がより一層良好となる。また、基板の裏面側に配線を形成する必要がないため、ヒートシンク等の金属部材を基板の裏面に密着させることができる。これにより、放熱効果を高めることができる。
また、このような駆動基板では、特に、第2配線が第1配線によって分断されているために、そのままの状態では、複数の第2配線同士は電気的に非接続である。しかし、後述するように、分断された第2配線間を跨ぐように発光素子を搭載することによって、分断された第2配線を連結することができる。よって、電気的に導通した第2配線が複数本、第1配線に対となるように配置されることになる。その結果、複数の発光素子を互いに独立して駆動制御し得る駆動基板とすることができる。
(発光素子)
発光素子としては、発光ダイオードを用いるのが好ましい。
発光素子は、例えば、基板上に、InN、AlN、GaN、InGaN、AlGaN、InGaAlN等の窒化物半導体、III−V族化合物半導体、II−VI族化合物半導体等、種々の半導体によって、第1導電層、発光層及び第2導電層を含む半導体積層構造が形成され、さらに第1電極及び第2電極が形成されたものが挙げられる。発光素子の基板としては、サファイア等の絶縁性基板、SiC、Si、GaN、GaAs等の導電性基板等が挙げられる。ただし、例えば半導体層の積層後にこれらの基板を剥離する等して、最終的には、発光素子がこれら基板を有していなくてもよい。
(第1電極及び第2電極)
第1電極及び第2電極は、それぞれ、第1導電層及び第2導電層に接続されているが、通常、第1電極は、第1導電層上に積層された発光層及び第2導電層の一部が除去されて露出した第1導電層上に接続され、第2電極は、第2導電型半導体層上に接続され、第1電極及び第2電極とが、積層構造の同一面側に配置されているものが好ましい。また、第1導電層はn型、第2導電層はp型であることがより好ましい。
第1電極及び第2電極は、通常、平面視において、発光素子の内側に配置されている。第1電極及び第2電極の位置及び大きさは特に限定されるものではなく、上述した駆動基板の第1配線及び第2配線に確実に接続し得る位置及び大きさに調整することが好ましい。
例えば、第1電極は発光素子の中央部分に配置されており、第2電極は、第1電極を囲むように配置されていることが好ましい。第1電極と接続される第1配線は、分断された第2配線に挟まれて配置されるため、第1電極は、第1配線と同等又はそれよりも細い幅であることが好ましい。なお、第1電極は、第2導電層の表面において複数配置されていてもよい。
通常、第2電極は、第2導電層に電流を面内均一に拡散するために、第2導電層の上面のほぼ全面を覆う全面電極を有し、全面電極の上に、その上面が第2配線と接続するための接続部となるパッド電極を有する。全面電極は、第2導電層と電気的に良好に接続できるオーミック電極であることが好ましい。全面電極は、通常、第1電極形成領域以外の半導体積層構造の上面の全面に形成されるため、パッド電極が形成される部位以外を絶縁性の保護膜等で被覆することが好ましい。接続部は、複数、例えば、第1接続部と第2接続部とを有することが好ましく、さらに1以上の接続部を有していてもよい。これら接続部は、全面電極によって電気的に繋がっている。第2電極の第1接続部及び第2接続部等の幅は、第2配線に相当する幅とすることが好ましい。これらは同じ幅又は異なる幅を有していてもよい。
このように、第2電極が、複数の第2配線と、互いに繋がった接続部によって接続されることにより、分断された第2配線を、発光素子の第2電極によって繋げることができるため、シンプルなパターンによって、つまり、基板の配線を多層配線とすることなく、マトリクス配線を実現することができる。加えて、分断された第2配線は、発光素子における半導体積層体に加え第2電極を用いて通電させることができるために、導通抵抗を低減させることができる。よって、発光素子点灯時の発熱を低減させ、発光装置の信頼性を高めることができる。
第2電極は、発光素子を駆動基板に実装する際に、第1配線と対向する領域を有していてもよい。この場合、第2電極と第1配線とが接触しないように、間隙を有して配置されていればよい。あるいは、上述したように、第1配線と対向する領域における第2電極の表面又は第2電極と対向する領域における第1配線の表面に、絶縁性の保護膜を形成してもよい。これによって短絡を確実に防止することができる。
ここで、絶縁性の保護膜としては、特に限定されるものではなく、例えば、Si、Al、Nb、Zr、Tiなどの酸化物、窒化物又はフッ化物の単層膜又は多層膜が挙げられる。膜厚は、適宜調整することができる。
第1電極及び第2電極は、例えば、Al、Ag、Au、Pt、Pd、Rh、Ni、W、Mo、Cr、Ti等の金属又はこれらの合金、ITO等の酸化物導電性材料の単層膜又は積層膜によって形成することができる。膜厚は、当該分野で用いられる膜の膜厚のいずれでもよい。
この全面電極は発光層にて発光した光を光取出面に向けて反射させる反射層としても機能する。従って、この全面電極は少なくとも発光層で発光する光の波長に対して良好な反射率を有するもので形成するのが好ましい。そのような全面電極は、例えば、光の反射率の高いAg又はその合金からなる単層膜であることが好ましい。また、全面電極は、前記Ag又はその合金の膜が最下層に存在する、Ni及び/又はTi等からなる膜との多層膜であってもよい。
全面電極としてAgを用いる場合、全面電極を覆うカバー電極を設けることが好ましい。カバー電極は、全面電極と同様に第2導電層の全面に電流を拡散する。加えて、カバー電極は、全面電極の上面及び側面を被覆して、全面電極を遮蔽して、全面電極と第2電極との接触を防止している。これによって、カバー電極は、全面電極の材料、特にAgのマイグレーションを防止するためのバリア層として機能する。カバー電極は、例えば、Ti、Au、W、Al及びCu等からなる群より選択される少なくとも一つの金属又はその合金から形成することができる。カバー電極は、単層膜又は多層膜であってよい。具体的には、カバー電極は、AlCu合金又はAlCuSi合金等の単層膜又はそのような膜を含む多層膜であってよい。全面電極とカバー電極はそれぞれ、スパッタリング又は蒸着などにより形成することができる。
第1電極と第2電極とは、接続する半導体層の表面位置が異なるために、それらの表面は、通常段差を有する。しかし、第1電極と第2電極の厚みを制御することにより又はこれら第1電極と第2電極との上にパッド電極、導電性の単層膜又は積層膜等を配置することにより、略同一面を形成するように、つまり、その表面が同じ高さに位置するように形成されていることが好ましい。このような構成とすることにより、発光装置の駆動基板への実装を、短絡することなく確実に実行することができる。
発光素子は、通常、駆動基板に発光素子の絶縁性基板側を接合する、いわゆるフェイスアップ実装されてもよいが、フリップチップ実装されることが好ましい。このような実装において、例えば、錫−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀系、金−錫系などの半田、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト、バンプ(印刷バンプ、スタッドバンプ、めっきバンプなど)、異方性導電材、低融点金属などのろう材等から選択される接合部材を用いることが好ましい。
発光素子をフリップチップ実装する場合、第1電極及び/又は第2電極は、スタッドバンプ又は半田ボールを介して第1配線及び/又は第2配線と接続されていることが好ましい。特に、第2電極がスタッドバンプを介して第2配線と接続されていることが好ましい。第2電極は分断された第2配線間を跨ぐ金属部材として機能するため、第1配線と電気的に非接続とされる一方で、少なくとも2点で第2配線と接続される必要がある。そのため、第2配線を分断するように配置される第1配線とは接触しないように、濡れ広がらず、かつ一定の高さを維持できるような部材で接続されることが好ましいからである。ここで、スタッドバンプとは、電極に圧着された圧着ボール上に一定長さ(高さ)のワイヤ(スタッド)を有するものを意味し、通常、スタッドバンプは、ワイヤボンディング装置又はバンプボンディング装置によって形成することができる。このようにして接続された発光素子は、電極と配線との接合を強くするために、上述した接合部材を介在させることが好ましい。
半田ボールは、コアとコアの外側とにコアの融点よりも融点の低い被覆部を有するものが好ましい。半田ボールでリフロー実装する際に、コアの形状が維持できるものであればよい。具体的には、Cuを主成分とするコアを有し、被覆部としてAuとSi、Ge、Snの内少なくとも1種類以上を含む合金を用いることが好ましい。また、コアを取り囲んで所定の下地膜、その上にSn系の被膜を有するものがさらに好ましい。下地膜としては、Ni、Ni−B、Ni−P等を用いることができる。ここで、Sn系皮膜は、Sn系合金の一層の被膜であってもよいし、Snと他の合金成分やSn合金の多層被膜であってもよい。Snと他の合金成分やSn合金との多層被膜とする場合は、駆動基板の配線上にCuコアボールのバンプを形成するためのリフロー工程において、Snと他の合金成分又はSn合金とが溶融し、均一な合金層を形成する。
コアの成分は、Cuが主成分(つまり、Cuの含有率が50質量%以上)であることが好ましい。特に、Cu含有率99質量%以上のボール又はCuとZn、Sn、P、Ni、Au、Mo、Wの内の1種以上との合金のボールである場合は、熱伝導性及び電気伝導性に優れるため好ましい。
なお、接合部材の濡れ広がりを防止するために、上述したように、第1配線及び/又は第2配線の表面を部分的にレーザーで除去し、露出した第1配線及び/又は第2配線の表面を酸化物とすることが好ましい。これにより、パンプ等で接合する場合においても、接合部材の位置及び/又は形状の安定性を確保することができる。
本開示の発光装置では、発光素子は、上述した駆動基板の第1配線上であって、その第1配線の両側において、それぞれ離間して配置された少なくとも2つ(第2配線が分岐している場合には、2以上でもよい)の第2配線上に搭載される。そして、第1配線上で第1電極と接続され、第2配線上で第2電極とそれぞれ接続される。発光素子は、第2方向に沿って2以上配置されていることが好ましく、第1方向及び第2方向に沿ってそれぞれ2以上配置されていることがより好ましい。これによって、第1配線及び第2配線は、その交差する部位に対応する部位において、発光素子によって第2方向に列状に、あるいは第1方向及び第2方向に、例えば、マトリクス状に、それぞれ電気的に導通することとなる。これによって、各発光素子を独立して駆動制御することができる。よって、任意の数、任意の位置の発光素子のみを選択して点灯又は消灯させることができる。また、任意の発光素子においてのみ、電力の大小の制御が可能となり、発光装置内で明暗を与えることができる。特に、上述したように、発光素子の第2電極が、分断された2以上の第2配線と接続されることにより、分断された第2配線の接続を半導体積層体と第2電極とで行うことにより導通抵抗を低減することができる。
そして、このような任意の発光素子の点滅が自在に制御することが可能となる発光装置を得ることができるため、後述するように、いわゆる配光可変ヘッドランプとして、配光可変ヘッドランプシステムにおいて有効に利用することが可能となる。
(反射部材)
駆動基板上に実装された複数の発光素子は、それぞれ、発光素子周囲に反射部材が形成されていることが好ましい。反射部材は、各発光素子の側面と接触して配置されていることが好ましい。反射部材は、基板と発光素子との間、第1電極と第1配線及び第2電極と第2配線との接続部を取り囲んで配置されていることが好ましい。反射部材は、いくつかの発光素子ごとに又は発光素子ごとに配置してもよいが、全ての発光素子に対して一体的に成形されたものが好ましい。これにより、発光素子から照射される光の全てを、光取り出し面側(発光素子の上面又は下面)から効率的に取り出すことができる。また、これにより発光領域と発光しない領域との明暗境界が鮮明となり、いわゆる見切りのよい発光状態とすることができる。
反射部材を構成する反射材料は、発光素子から出射された光等を効率よく反射させることができる材料が好ましく、そのピーク波長において80%以上、さらに90%以上反射させることができる材料がより好ましい。また、絶縁性の材料であることが好ましい。
反射材料としては、特に限定されるものではないが、光を反射し得る材料、例えば、SiO2、TiO2、ZrO2、BaSO4、MgO、ZnO等の粒子を用いることが好ましい。これらの材料は単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。通常、これらの材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂など、具体的には、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物;エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物;ハイブリッドシリコーン樹脂;ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物;ポリフタルアミド(PPA);ポリカーボネート樹脂;ポリフェニレンサルファイド(PPS);液晶ポリマー(LCP);ABS樹脂;フェノール樹脂;アクリル樹脂;PBT樹脂等の樹脂に混合されて用いられる。
反射部材は、例えば1μm〜100μm程度の厚みとすることが好ましい。反射部材は、特に、反射部材の上面が、発光素子の上面を被覆せずに、発光素子の上面と略一致または発光素子の上面よりも上に配置されるように形成することが好ましい。これによって、発光素子の光が横方向に漏れることを防止することができる。また、発光層を含む半導体層の側面から出射される比較的強い光を反射部材で遮断することができ、色ムラを低減することができる。また、反射率を高めるために、上述した反射材料を反射部材の全重量に対して40wt%以上含有させることが好ましい。
(波長変換層)
波長変換層は、発光素子からの光を、異なる波長に変換させるものであり、発光装置において、発光素子の光取り出し面側に配置されていることが好ましい。波長変換層としては、例えば、蛍光体や量子ドットを用いることができる。
波長変換層として、蛍光体層を形成する蛍光体としては、例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体、サイアロン系蛍光体が挙げられる。より具体的には、(A)Eu賦活されたα又はβサイアロン型蛍光体、各種アルカリ土類金属窒化シリケート蛍光体、(B)Eu等のランタノイド系の元素、Mn等の遷移金属系の元素により主に賦活される、アルカリ土類金属ハロゲンアパタイト、アルカリ土類のハロシリケート、アルカリ土類金属シリケート、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン、アルカリ土類金属アルミン酸塩、アルカリ土類金属ケイ酸塩、アルカリ土類金属硫化物、アルカリ土類金属チオガレート、アルカリ土類金属窒化ケイ素、ゲルマン酸塩等の蛍光体、(C)Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される、希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩、又は(D)Eu等のランタノイド系元素で主に賦活される、有機又は有機錯体等の蛍光体が挙げられる。
量子ドットとしては、半導体材料、例えば、II−VI族、III−V族、I−III−VI族半導体、具体的には、ZnS、CdS、CdSe、InAgS2、InCuS2、コアシェル型のCdSxSe1-x/ZnS、GaP等のナノサイズの高分散粒子が挙げられる。InP、InAs、InAsP、InGaP、ZnTe、ZnSeTe、ZnSnP、ZnSnP2であってもよい。
蛍光体層は、通常、発光素子を駆動基板上に実装する前後において、発光素子と略同様又は若干大きなサイズ及び形状で、発光素子の上面に配置される。
蛍光体層は、貼着法、電着法、静電塗装法、スパッタリング法、蒸着法、ポッティング法、印刷法、スプレー法等を用いて形成することができる。貼着法は、蛍光体層を均一に含むシート又は板状体を貼り付けることによって簡便に形成することができる。電着法、静電塗装法、スパッタリング法、蒸着法は、発光素子及び基体上全体に、蛍光体層を、バインダーを用いずに付着させることができる。蛍光体層を付着した後で、バインダーとなる樹脂等を含浸させてもよい。ポッティング法、印刷法、スプレー法は、透光性部材中に分散させた蛍光体を用いることによって、選択的に蛍光体を付着させることが可能である。ここでの透光性部材は、発光素子のピーク波長の60%以上、70%以上、80%以上を透過し得る材料によって形成することができ、上述した熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等から適宜選択することができる。
蛍光体層の厚みは、その製造方法、例えば、蛍光体粒子の堆積条件、時間により適宜調整することができる。例えば、0.01μm〜100μm程度が好ましい。蛍光体層は、略均一な厚みで形成されていることが好ましい。
上述したように、反射部材が形成される場合には、発光素子の側面と同様に、蛍光体層の側面をも反射部材が被覆していることが好ましい。これにより、隣接する発光素子の点滅にかかわらず、点灯した発光素子の光を、光取り出し面から確実に取り出すことができる。蛍光体層の側面は、厚み方向及び外周において、その全てが反射部材に被覆されていることが好ましい。これにより、上述した効果をより効率的に発揮させることができる。
駆動基板上には、上述した引き回し用の配線等の配置に対応して、さらにコネクタ等の電子部品等が搭載されていてもよい。また、保護素子が搭載されていることが好ましい。
〔配光可変ヘッドランプシステム〕
配光可変ヘッドランプシステムとは、車両が、ヘッドランプのハイビームで走行中に、対向車又は前走車等の前方車両あるいは前方に対向する人が出現した際に、車載カメラで前方車両又は人の位置を検知し、その位置のみを遮光し、他の位置はハイビームで照射するヘッドランプシステムである。前方車両又は人の位置に合わせて、ヘッドライトの照射エリアのうち、遮光するエリアを自動的に調整し、前方車両のドライバ又は人に眩しさを与えることを回避することができる。その一方、ドライバは常にハイビーム走行に近い視界を確保することができ、歩行者、道路標識、遠方の道路形状等が見やすくなり、安全運転に寄与することができる。
このシステムは、上述した発光装置と、前方車両又は人等の位置を認識する車載カメラと、遮光すべきエリアと配光パターンを判断する電子制御装置とを備える。このような構成を備えることにより、上述した発光装置が、車載カメラ、電子制御装置等との相関的な作用によって、任意の位置を遮光又は照射する制御を、個々の発光素子の点滅によって実現することができる配光可変ヘッドランプとしての役割を果たすことができる。
従って、従来、車両用前照灯装置において、必要であった、レンズの移動、灯体のスイブル用の駆動装置(ACT)等を用いることなく、発光素子の点滅のみで同様の制御が可能となる。
発光装置は、通常、車両の左右それぞれに配置された車両用の一対の配光可変ヘッドランプとして機能する。各発光装置は、上述したように、複数の発光素子を備える。発光装置は、発光素子のほかに、投影レンズ、反射鏡、それらを収容する灯体等を備えていてもよい。
車載カメラは、車両前方の画像を撮影し、撮影結果を電子制御装置に送信する。
電子制御装置は、通常、CPU、RAM、ROM及びI/O等を含むマイクロコンピュータで構成されている。ROMには、配光制御を行うためのプログラム等が記憶されている。RAMは、CPUが各種演算等を行う際のワークエリアとして使用される。
電子制御装置は、車載カメラに接続されており、車載カメラから送信された画像から、前方車両(対向車、先行車、人)及びその他の路上物、区画線等を検出し、それらの属性、位置等、配光制御に必要なデータを算出する。算出されたデータに基づいて、電子制御装置は、その走行場面に対応した配光パターンを決定する。
そして、電子制御装置は、その配光パターンを実現するために必要な発光装置の制御量を決定する。ここで、制御量は、例えば、遮光領域の位置及び範囲等であり、この制御量に基づいて、発光装置における各発光素子の制御内容(点消灯、投入電力など)を決定する。
電子制御装置は、通常、ドライバを介して、発光装置に接続されている。よって、決定された制御内容は、ドライバによって発光装置に送られ、発光装置における特定の発光素子の点燈及び消灯が制御される。
以下に本開示の駆動基板、発光装置及び配光可変ヘッドランプシステムの実施形態を、図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態1
(駆動基板)
この実施形態における発光装置90で用いられる駆動基板10は、図1Aに示すように、基板13と、第1配線11及び第2配線12とを備える。
基板13は、窒化アルミニウムによる単層構造によって構成されている。例えば、そのサイズは、10mm×10mmであり、厚みは0.5mmである。
第1配線11及び第2配線12は、基板13の第1主面13aにおいて、基板13側からTiW/Cu/Ni/Auの積層構造により形成されている。TiW及びCu膜は、それぞれ、基板13上にマスクを用いたスパッタ法によって、それぞれ0.1μm、0.1μmの厚みで形成され、その表面にNi及びAu膜が、めっきによって、それぞれ1.27μm、1.5μmの厚みで形成されて構成されている。
第1配線11は、例えば、基板13の第1主面13aをxy平面とした場合、矢印で示したように第1方向として、x軸方向に4本延長して配置されている。例えば、第1配線11の幅Qは100μmであり、その長さは3mmである。隣接する第1配線11との間隔は、500μmである。
第2配線12は、矢印で示したように第2方向としてy軸方向に沿って、4本の第1配線11の対となるように4本に相当する数で配置されている(12x、12y、12z、12w)。ただし、y軸方向に沿って配置された第2配線12は、第1配線11の間に3つ、第1配線11の先端及びこれと異なる他端側において2つに、それぞれ離間されて配置されている。また、1つの第2配線12は、他端側において2つに分岐している。よって、第1配線11の間及び第1配線11の先端側で、第2配線12の2つが隣接して配置されている。第2配線12の幅Mは540μmであり、第2配線12の分岐した1本の幅N1、N2は220μmであり、分岐して隣接した第2配線12の間隔は100μmであり、その長さは480μmである。
このように、第2配線12は、第1配線11によって分断されているために、駆動基板10の状態では、第2配線12はそれぞれが電気的に接続されない。しかし、分断された第2配線12を、後述する発光素子を搭載することによって連結することにより、電気的に導通した第2配線12が複数本、ここでは、4本、第1配線11に対となるように配置される。これによって、複数の発光素子を互いに独立して駆動制御し得る駆動基板とすることができる。
第1配線11及び第2配線12は、先端とは異なる他端側において、引き回し配線11a、12aにそれぞれ接続されており、引き回し配線11a、12aは、駆動基板10の端部に配置されるコネクタ用のパッド電極11b、12bまで延長している。
このような構成の駆動基板10は、単層の基板13上に、マトリクス配線が1層構造で形成することができるために、配線の幅、長さ、間隔等を自在に変更することにより、複数の発光素子を高密度で搭載することができる。特に、マトリクス配線を多層構造で形成する必要がないために、その厚み又はサイズをより小型にすることができる。また、単層構造であることにより、高密度で発光素子が配置されても、発光素子の発熱に起因する熱が基板内部に籠ることなく、その表裏面から速やかに放出され、放熱性をより一層良好にすることができる。
このような駆動基板を製造する工程は非常に簡便であるために、製造コストの上昇を抑えることができる。さらに、基板等の膨張及び収縮を回避して、高精度の駆動基板を得ることができる。
(発光装置)
この実施形態の発光装置90は、図2C及び図2Dに示すように、上述した駆動基板10の上に、図1Bに示すように、16個の発光素子14が搭載されて構成されている。
発光素子14は、例えば、図1D、1E及び1Fに示すように、サファイア基板S上に第1導電層、発光層及び第2導電層を含む半導体積層体SCが積層され、この半導体積層体SCの同一面側に第1電極15及び第2電極16が形成されている。
第1電極15及び第2電極16は、図1Cに示すように、平面視において、発光素子14の内側に配置されている。例えば、第1電極15は、発光素子14の一辺の1/4〜1/3程度の直径を有する円形状であり、発光素子14の中央に配置されている。この第1電極15を取り囲むように、発光素子14とほぼ等しいか若干小さい外形形状で、第2電極16が配置されている。
第1電極15と第2電極16とは、接続する半導体層の表面位置が異なるために、それら電極が形成される半導体層の表面は、本来、段差を有する。しかし、第1電極と第2電極との厚みあるいは第1電極と第2電極に接続される外部接続用の電極など、導電性の単層膜又は積層膜の厚みを制御することにより、第1電極15と第2電極16の表面がほぼ同一平面を形成するように、つまり、その表面が同じ高さに位置するように形成されている。
このような発光素子14を駆動基板10上に搭載する場合、発光素子14は、フリップチップ実装される。本実施形態において第1電極15は、Auを材料とするスタッドバンプを介して第1配線11と接続されており、第2電極16は、Auを材料とするスタッドバンプを介して第2配線12と接続されている。
接合部材として、例えばAuSn等の半田材により第2電極16と第2配線12を接続する場合は、第2電極16の形状に沿って半田材が濡れ広がる。図1Bおよび図1Cに示すように、第1配線11の一部は、発光素子14の第2電極16と対向している。そのため、このような接合部材を用いる場合には、第1配線11の第2電極16との対向領域において、例えばSiO2からなる保護膜を形成することで、第1配線11と第2電極との短絡を防止する。AuSn等の半田材以外のものを用いる場合(例えばバンプを用いる場合)であっても、保護膜を形成することが好ましい。
具体的には、図1Dから図1Fに示すように、第2電極16の表面において、少なくとも2つ、接続部16a、16b、例えば、4つの接続部16a、16b、16c、16dを露出するとともに、第1電極15も露出するように、保護膜19を形成することが好ましい。
発光素子14は、中央に配置された第1電極15が、第1配線11の両側に離間した配置された2つ(分岐している場合には、一方側にそれぞれ2つ)の第2配線12のx軸方向の中央に配置するように、接合部材によって固定される。また、第1電極15を取り囲んで配置する第2電極16の両側が、それぞれ、2つの第2配線12上に配置するように、接合部材によって固定される。これによって、第2配線12は、交差せずに互いに離間されている部位において、発光素子14によって、y方向にそれぞれ電気的に導通することとなる。
そのため、各発光素子を独立して駆動制御することができる。その結果、任意の位置の発光素子のみを、任意の数、選択して点灯又は消灯させることができる。また、任意の発光素子においてのみ、電力の大小の制御が可能となり、発光装置内で明暗を与えることができる。
加えて、第2電極16が、複数の接続部16a〜16dによって分断された第2配線12にそれぞれ接続されていることにより、第2方向の導通は第2電極を介することで導通抵抗を低減させることができる。
発光素子14には、駆動基板10とは反対面に、それぞれ、波長変換層17として蛍光体層が配置されている。波長変換層17は、発光素子14と略同じ大きさ及び形状である。波長変換層17は、YAGを含有するガラスによって形成されており、その厚み全面にわたって均一であり、100μmである。
駆動基板10上に実装された16個の発光素子14は、それぞれ、発光素子14の全側面に、さらに、発光素子14と駆動基板10との間に接する反射部材18が一体として形成されている。
反射部材18は、TiO2を30重量%含有するシリコーン樹脂によって形成されている。反射部材18の大きさは、2.5×2.5mm、厚みが0.25mm程度である。
反射部材18は、波長変換層17の全側面をも被覆しており、その上面は、波長変換層の上面に一致する。これにより、隣接する発光素子の点滅にかかわらず、点灯した発光素子の光を、光取り出し面から確実に取り出すことができる。
このような構成の発光装置90は、図1Gに示すように、その回路は、発光素子の搭載によって、マトリクス回路を完成させる構成となるため、任意の数で、任意の発光素子の点滅を自在に制御することができる。
上述した発光装置は、以下のように製造することができる。
まず、図2Aに示すように、駆動基板10及び発光素子14をそれぞれ準備する。
発光素子14は、4×4のマトリクス状に、スタッドバンプを介して搭載する。発光素子14の間隔は、例えば、100μmとする。
次に、図2Bに示すように、発光素子14の上に、それぞれ、波長変換層17を載置する。波長変換層17は、例えば、透光性の接着剤を用いて発光素子14に固定する。
その後、図2Cに示すように、16個の発光素子14を、反射部材18によって一体的に被覆する。反射部材18は、例えば、上下金型を用いたモールド法によって形成する。発光素子14の全側面及び発光素子14と基板13との間は、いずれも反射部材18で被覆され、反射部材18の上面を、波長変換層の上面と一致させる。
変形例1:駆動基板
この変形例における駆動基板20は、図3Aに示すように、基板13と、第1配線21及び第2配線22とを備える。第1配線21及び第2配線22とは、3×3でマトリクス状に発光素子を配置するために、それぞれx軸方向及びy軸方向に延長して配置されている。
第1配線21は、第1配線21x、21y、21zに示すように、x軸方向に3本、互いに平行に延長して配置されている。
第2配線22は、y軸方向に沿って、第2配線22x、22y、22zに示すように、3本の第1配線21の対となるように3本に相当する数で配置されている。ただし、y軸方向に沿って配置された第2配線22x、22y、22zは、第1配線21の間に2つに、第1配線21の先端において1つに、これと異なる他端側において1つに、それぞれ4つに離間されて配置されている。
第2配線22の幅Mは540μmであり、その長さは480μmである。第1配線21の幅Qは100μmである。
これらの構成以外は、実質的に実施の形態1の駆動基板と同様の構成を有する。
図3Bに示すように、このような駆動基板20上に、発光素子14は、中央に配置された第1電極が、第1配線21の両側に離間した配置された2つの第2配線22のx軸方向の中央に配置するように、接合部材によって固定される。また、第1電極を取り囲んで配置する第2電極の両側が、それぞれ、2つの第2配線22上に配置するように、接合部材によって固定される。
これによって、第1配線21及び第2配線22は、その交差するが互いに離間されている部位において、発光素子14によって、第x方向及びy方向に、それぞれ低抵抗な状態で電気的に導通することとなる。よって、実質的に実施の形態1の駆動基板と同様の効果を有する。
実施の形態2
(駆動基板)
この実施形態における駆動基板30は、図4Aに示すように、基板13と、第1配線31及び第2配線32とを備える。第1配線31及び第2配線32とは、3×3でマトリクス状に発光素子を配置するために、それぞれx軸方向及びy軸方向に配置されている。
第1配線31は、x軸方向に3本延長して配置されている。ただし、1つの第1配線31は、3つに分岐している。
第2配線32は、y軸方向に沿って、第2配線32x、32y、32zに示すように、3本に相当する第1配線31の対となるように3本に相当する数で配置されている。ただし、y軸方向に沿って配置された第2配線32は、第1配線31の間に2つに、第1配線31の先端において1つに、これと異なる他端側において1つに、それぞれ4つに離間されて配置されている。
これらの構成以外は、実質的に実施の形態1の駆動基板と同様の構成を有する。
(発光素子)
この実施形態の発光装置においては、図4Cに示すように、発光素子24は、サファイア基板S上に第1導電層、発光層及び第2導電層を含む半導体積層体SCが積層され、この半導体積層体SCの同一面側に第1電極15及び第2電極16が形成されている。
第1電極15は、上述した駆動基板の第1配線のパターンに相当するように、平面視において、発光素子24の内側で3つ、互いに平行に配置されている。この第1電極15の幅は70μm程度、長さは420μm程度である。第2電極16は、これら第1電極15に対して平行に、それらの上下に、それぞれ4つずつ、接続部16a〜16gが配置されている。
これらの構成以外は、実質的に実施の形態1の発光装置と同様の構成を有する。
図4Bに示すように、このような駆動基板30上に、発光素子14は、中央に配置された第1電極が、第1配線31の両側に離間した配置された2つの第2配線32のx軸方向の中央に配置するように、接合部材によって固定される。また、第1電極を取り囲んで配置する第2電極の両側が、それぞれ、2つの第2配線32上に配置するように、接合部材によって固定される。
これによって、第1配線31及び第2配線32は、その交差せずに互いに離間されている部位において、発光素子14により、第x方向及びy方向に、それぞれ低抵抗な状態で電気的に導通することとなる。よって、実質的に実施の形態1の駆動基板と同様の効果を有する。
変形性2:駆動基板
この変形例における駆動基板40は、図5Aに示すように、基板13と、第1配線41及び第2配線42とを備える。第1配線41及び第2配線42とは、3×3でマトリクス状に発光素子を配置するために、それぞれx軸方向(階段状)及びy軸方向に配置されている。
第1配線41は、x軸方向に階段状に3本延長して配置されている。
第2配線42は、y軸方向に沿って、第2配線42x、42y、42zに示すように、3本の第1配線41の対となるように3本に相当する数で配置されている。ただし、y軸方向に沿って配置された第2配線42は、第1配線41の間に2つに、第1配線41の先端において1つに、これと異なる他端側において1つに、それぞれ4つに離間されて配置されている。なお、3本の第2配線42は、第1配線41の各段に対応して、それぞれy軸方向にシフトして配置されている。
これらの構成以外は、実質的に実施の形態1の駆動基板と同様の構成を有する。
図5Bに示すように、このような駆動基板40上に、発光素子14は、中央に配置された第1電極が、第1配線41の両側に離間した配置された2つの第2配線42のx軸方向の中央に配置するように、接合部材によって固定される。また、第1電極を取り囲んで配置する第2電極の両側が、それぞれ、2つの第2配線42上に配置するように、接合部材によって固定される。
これによって、第1配線21及び第2配線42は、その交差せずに互いに離間されている部位において、発光素子14によって、第x方向及びy方向に、それぞれ低抵抗な状態で電気的に導通することとなる。よって、実質的に実施の形態1の駆動基板と同様の効果を有する。
実施の形態6:配光可変ヘッドランプシステム
この実施形態の配光可変ヘッドランプシステム50は、図6Aに示すように、実施形態2における発光装置を配光可変ヘッドランプ51として備え、さらに、前方車両の位置を認識する車載カメラ52と、遮光すべきエリアと配光パターンを判断する電子制御装置54とを備える。
発光装置は、車両の左右それぞれに配置された車両用の一対の配光可変ヘッドランプ51として機能する。発光装置は、発光素子のほかに、投影レンズ及びそれらを収容する灯体を備えている。
車載カメラ52は、車両前方の画像を撮影し、ドライバ53を介して、撮影結果を電子制御装置54に送信する。
電子制御装置54は、通常、CPU、RAM、ROM及びI/O等を含むマイクロコンピュータで構成されている。ROMには、配光制御を行うためのプログラム等が記憶されている。RAMは、CPUが各種演算等を行う際のワークエリアとして使用される。
(制御フロー)
このように構成される配光可変ヘッドランプシステム50は、図6Bに示すように制御することができる。
まず、車載カメラ52は、車両前方から、必要なデータを取得する(S10)。データは、例えば、車両前方の画像、車速、車間距離、走路の形状、配光パターン等のデータである。取得したデータは、電子制御装置54に送信される。
電子制御装置54は、取得したデータに基づいてデータ処理を行う(S20)。データ処理により、車両前方の物体の属性(信号灯、照明灯等)、車両等の属性(対向車、先行車、人)、車速、車間距離、物体の輝度、道路形状(車線幅、直線路)等が算出される。
次に、電子制御装置54は、算出されたデータに基づいて、適切な配光パターンを決定する(S30)。選択される制御配光パターンは、例えば、ハイビーム用配光パターン、車速が速い場合は集光配光パターン、車速が低い場合は拡散配光パターン、対向車両が検出された場合にはロービーム用配光パターン等である。
電子制御装置54は、決定された配光パターンに応じて、配光可変ヘッドランプ51における各発光素子の点消灯及び/又は投入電力の制御量を決定する(S40)。
電子制御装置54は、決定した制御量をドライバ用データに変換し、ドライバ53を通して、配光可変ヘッドランプ51の駆動を制御する(S50)。つまり、配光可変ヘッドランプ51における任意の数、任意の位置の発光素子を、個別に点燈又は消灯させ、所望の配光パターンを実現する。
これらの一連のフローが所定時間間隔で繰り返される。
この実施形態の配光可変ヘッドランプシステムによれば、車両が、例えば、ヘッドランプのハイビームで走行中に、対向車又は前走車等の前方車両あるいは前方に対向する人が出現した場合、車載カメラで前方車両又は人の位置を検知し、その位置のみを遮光し、他の位置はハイビームで照射することができる。つまり、前方車両又は人の位置に合わせて、ヘッドライトの照射エリアのうち、遮光するエリアを自動的に調整し、前方車両のドライバ又は人に眩しさを与えることを回避することができる。その一方、ドライバは常にハイビーム走行に近い視界を確保することができ、歩行者、道路標識、遠方の道路形状等が見やすくなり、安全運転に寄与することができる。
本開示の駆動基板は、種々の電気素子、例えば、半導体素子、発光素子等を搭載するために利用することができる。また、これを用いた発光装置は、個々の発光素子における動作、点滅等を実行することができる。この発光装置を用いることにより、遮光すべきエリアと配光パターンを発光素子単位で制御することができる配光可変ヘッドランプシステムとして利用することができる。
10、20、30、40 駆動基板
11、11x、11y、11z、11w、21、31、41 第1配線
11a、12a、21a、22a、31a、32a、41a、42a 引き回し配線
11b、12b、21b、22b、31b、32b、41b、42b パッド電極
12、12x、12y、12z、12w、22、22x、22y、22z、32、32x、32y、32z、42、42x、42y、42z 第2配線
13 基板
13a 第1主面
14、24 発光素子
15 第1電極
16 第2電極
16a〜16h 接続部
17 波長変換層
18 反射部材
19 保護膜
50 配光可変ヘッドランプシステム
51 配光可変ヘッドランプ
52 車載カメラ
53 ドライバ
54 電子制御装置
90 発光装置
S サファイア基板
SC 半導体積層体

Claims (13)

  1. 第1主面を有する基板と、
    前記第1主面に形成され、第1方向に延長する複数の第1配線と、
    前記第1主面に形成され、第2方向に延長し、分断されて配置される複数の第2配線と、
    半導体積層構造の同一面側に配置された第1電極及び第2電極を備える複数の発光素子とを備え、
    前記第1電極は、前記第1配線と対向して接続しており、
    前記第2電極は、第1接続部と、前記第1接続部と前記第2電極によって繋がった第2接続部とを有し、前記第2配線と対向し
    記第1接続部及び前記第2接続部が、前記第2方向に分断された少なくとも2つの第2配線間を跨いで、それぞれ該第2配線に接続しており、
    前記複数の発光素子は、前記第2方向に沿って配置されている発光装置。
  2. 第1主面を有する基板と、
    前記第1主面に形成され、第1方向に延長する複数の第1配線と、
    前記第1主面に形成され、第2方向に延長し、分断されて配置される複数の第2配線と、
    半導体積層構造の同一面側に配置されたn側電極である第1電極及びp側電極である第2電極を備える複数の発光素子とを備え、
    前記第1電極は、前記第1配線と対向して接続しており、
    前記第2電極は、第1接続部と、第2接続部とを有して、前記第2配線と対向し、
    前記第1接続部及び前記第2接続部が、前記第2方向に分断された少なくとも2つの第2配線間を跨いで、それぞれ該第2配線に接続しており、
    前記複数の発光素子は、前記第2方向に沿って配置されている発光装置。
  3. 前記第1電極と前記第1配線又は前記第2電極と前記第2配線とが、スタッドバンプ又は半田ボールにより接続されている請求項1又は2に記載の発光装置。
  4. 前記第2電極は、前記第1電極を囲むように配置され、前記第1電極及び第2電極の上面が同一平面を形成する請求項1〜3のいずれか1つに記載の発光装置。
  5. 前記第1配線は、前記第2電極と対向して配置される領域を有しており、前記領域の前記第1配線の表面又は前記第2電極の表面に絶縁性の保護膜が形成されている請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  6. 前記複数の発光素子間に、前記発光素子の側面と接して反射部材が形成されている請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  7. 前記発光装置は、前記複数の発光素子が独立駆動制御型である請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  8. 前記第1配線と第2配線とは、同じ金属材料によって形成されている請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  9. 前記基板は、単層のセラミックスである請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  10. 前記第1配線と第2配線とは、行列方向に規則的に配列されている請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  11. 前記第1配線又は第2配線は、部分的に分岐している請求項1〜10のいずれか1つに記載の発光装置。
  12. 前記第2配線は、前記第1配線よりも幅広である請求項1〜11のいずれか1つに記載の発光装置。
  13. 請求項1〜12のいずれか1つに記載の発光装置と、
    前方車両の位置を認識する車載カメラと、
    遮光すべきエリアと配光パターンを判断する電子制御装置とを備える配光可変ヘッドランプシステム。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62215289A (ja) * 1986-03-17 1987-09-21 タキロン株式会社 ドツトマトリクス発光表示体
US7622743B2 (en) * 2003-11-04 2009-11-24 Panasonic Corporation Semiconductor light emitting device, lighting module, lighting apparatus, and manufacturing method of semiconductor light emitting device
KR101506264B1 (ko) * 2008-06-13 2015-03-30 삼성전자주식회사 발광 소자, 발광 장치 및 상기 발광 소자의 제조 방법
DE102009006184A1 (de) * 2009-01-27 2010-07-29 Vishay Electronic Gmbh Beleuchtungseinheit
JP4780203B2 (ja) * 2009-02-10 2011-09-28 日亜化学工業株式会社 半導体発光装置
JP5326705B2 (ja) * 2009-03-17 2013-10-30 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP5333382B2 (ja) * 2010-08-27 2013-11-06 豊田合成株式会社 発光素子
JP5886584B2 (ja) * 2010-11-05 2016-03-16 ローム株式会社 半導体発光装置
JP2012169189A (ja) * 2011-02-15 2012-09-06 Koito Mfg Co Ltd 発光モジュールおよび車両用灯具
JP2012165016A (ja) * 2012-04-27 2012-08-30 Sanyo Electric Co Ltd 発光装置
JP2013251144A (ja) * 2012-05-31 2013-12-12 Toshiba Lighting & Technology Corp 発光モジュール及び照明装置

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