(57)【要約】【課題】集合化の必要性を無くすか減じた単一チップのＬＥＤランプを提供する。【解決手段】ＬＥＤランプのチップは、上面１３と、所定の屈折率ｎs を有する活性領域１０を備え、互いに積層されたｎ導電型半導体層６並びにｐ導電型半導体層７を有する。これら半導体層は、前記屈折率ｎs よりも少なくとも２０％小さい屈折率ｎb を有する透明の基板５上に設けられており、また、前記チップは、互いに離間した複数の発光素子を形成するように前記半導体層の少なくとも１つに夫々形成され、中に導電性のトラック１６を有する複数の発光溝を有する。さらに、これら発光素子の少なくとも２つは、一体となって駆動するように互いに接続されている。【選択図】図３
2014220542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を発生する高電力ＬＥＤランプであって、
ｎ導電型層と、このｎ導電型層の大部分の上に重ねられたｐ導電型層と、を有するＬＥＤ半導体構造と、
第１及び第２のターミナルと、
前記ＬＥＤ半導体構造の上面に設けられた複数の離間された金属製の導電体と、を具備し、
前記金属製の導電体の各々は、前記ｎ導電型層の関連する下側部分を励起させるためのものであり、
前記関連する下側部分は、前記金属製の導電体の対向側にあり、前記ＬＥＤ半導体構造の隣接している複数の光発生部分と電気的に共通しており、
前記複数の離間された金属製の導電体の少なくとも１つは、前記第１のターミナルに金属接続されており、
１対の前記金属製の導電体は、前記層に対して垂直な方向から見たとき、前記ＬＥＤ半導体構造の光発生部分によって離間されており、
前記複数の離間された金属製の導電体の少なくとも２つの各々に対して、前記金属製の導電体の対向側にあり、前記ＬＥＤ半導体構造の隣接している複数の光発生部分のｐ導電型層のいくつかの部分が、このｐ導電型層の上にある金属によって互いに接続されており、この互いに接続している金属は、前記第２のターミナルに金属接続されていると共に、
前記ｐ導電型層を貫通している開口を有し、
この開口の側壁に配置された絶縁体が設けられており、
前記絶縁体上にあり、かつ前記ｎ導電型層と接触している前記開口内に金属が設けられている、
高電力ＬＥＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射カップ内に装着されるＬＥＤチップと収束レンズとを代表的に使用する単一チップのＬＥＤランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなＬＥＤランプは、一般的に低い入力電力（パワー）、代表的に４０ないし１５０ミリワットで駆動される。長期に渡って、１ワット以上で動作する高電力ＬＥＤランプが必要とされているが、この要求は果されていない。このために、高電力ＬＥＤランプを必要としている設計者は、互いに直列もしくは並列に接続され、単一のランプユニットとして一緒に収容された複数の単一チップのＬＥＤランプを集合化して使用しなければならなかった。しかし、このような集合化は、幾つかの一般の単一チップのＬＥＤランプを製造し、これらを単一のユニット内に収容し、これらを接続し、かつ、最終ユニットをテストしなければならないので、このような集合化を無くすことができれば、かなりのコストの削減が計れる。
【０００３】
このような高電力ＬＥＤランプは、一般に、直射日光で動作されなければならず、かくして高出力ランプが必要な野外ディスプレイ、車両燈、並びに交通燈に例えば使用される。現在、交差点で使用するためのＬＥＤ交通燈は、各ランプユニットに対して１００個以上の通常のＬＥＤランプを必要としている。
【０００４】
１個の交通ランプユニット（交通燈）に必要なＬＥＤランプの数を減じることが望まれている。また、野外ディスプレイで広く使用されている、透明な収束レンズを備えた従来の単一チップのＬＥＤランプは、不均一な光を射出するという別の欠点がある。この不均一は、ダーク領域としてランプから射出される、チップの上面に配置されたボンディングパットにより、部分的である。このようなボンディングパットの代表的な幅は、チップの幅の約３０ないし４０％であり、これは、ＬＥＤレンズがチップの上面に対して焦点が合っていない場合に、投射光の良好な均一性を妨げるのに充分な大きさである。高品質のイメージディスプレイのために、ランプの明白な輝度を５％以内にすることが望まれている。そして、これを達成するためには、ボンディングパットにより生じる不均一性を減じることが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、集合化の必要性を無くすか減じた単一チップのＬＥＤランプを提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、チップの夫々の部分から射出する光が、強度が等しくなるように調節されるように構成された単一チップのＬＥＤランプを提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる他の目的は、レンズ付ランプから射出される光の均一性を改良するように、チップのサイズに対するボンディングパットのサイズが減じられる単一チップのＬＥＤランプを提供することである。
【０００８】
本発明のさらなる他の目的は、短絡により欠陥となったチップの射光部分が自動的に電力を節約させるように構成された単一チップのＬＥＤランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係われば、ＬＥＤランプに適したＬＥＤ光源は、上面と、基板と、これら上面と基板との間に設けられ、上面の平面に平行に延びた光ガイドのコアを形成する複数の半導体層とを有するＬＥＤチップを具備する。このチップは、前記複数の半導体層の少なくとも１つの中に延びた発光側面を備えた少なくとも１つのキャビティを有する。このチップは、コア内を案内された光をトップ光に変換する。本発明の他の態様に係われば、コア内を案内された光バックル・プレート、前記半導体層と平行な反射体の助けで取り出される。本発明のさらなる態様に係われば、ｎ導電型半導体層に接続された金属製のトラックがランプの効率を高めるように設けられている。
【００１０】
本発明のさらなる態様に係われば、ＬＥＤ光源は、三角形の上面を備えた少なくとも２つの発光素子を有し、これら発光素子は、溝により分離されている。
【００１１】
本発明のさらなる態様に係われば、５〜２５ワットの入力パワーを有し得る単一チップのＬＥＤランプは、上面と、基板と、これら上面と基板との間に設けられ、上面の平面に平行に延びた光ガイドのコアを形成する複数の半導体層とを有するＬＥＤチップを具備する。このチップは、少なくとも１つの溝を有し、また、チップの活性領域から熱を逃がすヒートシンクがチップの上面に取着されている。
【００１２】
本発明のさらなる態様に係われば、ＬＥＤ光源は、ヒューズが夫々設けられ、互いに独立して付勢される複数の発光素子を有するＬＥＤチップを具備する。これは、製造の間の、使用可能なＬＥＤチップの歩留を良くする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係わるＬＥＤ光源を示す側面図である。
【図２】図１に示すＬＥＤチップの上面図である。
【図３】チップの一部の断面図である。
【図４】中央凸条を有する溝の断面図である。
【図５】本発明の異なる実施の形態の光源を示す図である。
【図６】（ａ）は、矩形の発光上面を備えたＬＥＤ素子の光路を説明するための図であり、（ｂ）は、三角形の発光上面を備えたＬＥＤ素子の光路を説明するための図である。
【図７】（ａ）は、下方の半導体層と反射トラックとの接続部を示す図であり、（ｂ）は図７（ａ）のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【図８】図２並びに５に示すチップのための反射カップを示す図である。
【図９】チップの上面にヒートシンクを備えた本発明の実施の形態のランプを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明において、“トップ光”は、チップの上面を通過することによりＬＥＤチップから外に射出される光を意味する。また、チップの“上面”は、チップの基板から最も離れたチップの面を意味する。キャビティの上面、側壁並びに下壁は、上面の一部としては考慮されていない。さらに、“レンズ”は、収束レンズを意味する。また、“ガイド光”は、光ガイド内で繰り返し反射されることにより伝播される光を意味する。そして、“高電力ＬＥＤランプ”は、チップの入力電力規格が１５０ミリワット以上のＬＥＤチップを使用するＬＥＤランプを意味する。
【００１５】
図１ないし図３は、本発明の一実施の形態に係る改良されたＬＥＤ光源を示す。この光源１は、反射ボウル（ハウジング）の一部を構成し得る金属支持体３上に装着されたＬＥＤチップ２を有する。このチップ２は、透明の誘電材のカバー４により覆われている。図３は、図２に示すチップ２の部分４０のＴ−Ｔ線に沿う断面図である。
【００１６】
前記チップ２は、上にｎ導電型の半導体層６が形成された透明ベース（基板）５を有する。このｎ導電型の半導体層６の上にはｐ導電型の半導体層７が形成されている。これら半導体層６，７は、夫々５ミクロン以下の厚さを有し得る。また、これら半導体層６，７は、半導体８として一緒に称されている。これら基礎のｎ導電型並びにｐ導電型の半導体層６，７は、チップの機能を高めるか、製造を容易にするような、図示しない補助層を含み得る。例えば、ｐ導電型の半導体層７は、この半導体層の導電性を良くするように、この層の上面に薄く光を通す金層を有し得る。また、ｎ導電型層は、チップ２のｎ導電型領域内の電気的接続を高めるための低抵抗半導体層を有し得る。活性領域１０は、光発生を高めるか、発生される光の色を決定する薄い層の活性領域を含み得る。側面２５までのチップ２の上面全体は、チップ２の２つの主面の１つを構成している。また、基板５の下面８０は、チップ２の他の主面を構成している。反射体９が基板５の下面８０に設けられている。この反射体９は、銀もしくはアルミニウムのミラーコーティングで良い。
【００１７】
前記透明なカバー４の材料は、１．２５よりも、好ましくは、１．４よりも大きい屈折率ｎc を有する。さらに、この屈折率ｎc は、半導体８の屈折率ｎs よりも小さい。また、この屈折率ｎc は、ｎs がｎc よりも２０％以上、好ましくは３０％以上大きく、好ましくは設定されている。
【００１８】
前記透明の基板５は、半導体８の屈折率ｎs よりも少なくとも２０％、好ましくは３０％以上小さい屈折率ｎb を有する材料で形成されている。かくして、基板５並びにカバー４と共に半導体８が、平坦（plane）な光ガイドとして機能し、光がコアとしての半導体８内を案内されるように、構成されている。
【００１９】
前記ｎ導電型層６には、この層の下面のコンタクトにより、ボンデングパッドのターミナル１１が電気的に接続されている。また、前記ｐ導電型層７には、この層の下面のコンタクトにより、ボンデングパッドのターミナル１２が電気的に接続されている。チップ２の上面１３には、例えば、エッチングにより、細長いキャビティ、即ち、溝（トレンチ）１４が形成されている。この溝１４の断面Ｔ−Ｔは、図３に示されている。この溝１４は、ｎ導電型層６内に位置し、チップの上面１３に平行な底部１５を有する。この底部１５に接続されるように、かくして、ｎ導電型層６に電気的に接続されるように、金もしくは他の低抵抗金属で形成された導電性のトラック１６が設けられている。緑色もしくは青色の光を発生するチップのためには、トラック１６の上面は、緑色もしくは青色の光に対して反射性の優れた金属、例えば、アルミニウム、で形成されることが好ましい。
【００２０】
前記溝１４内には、半導体の屈折率よりも８０％以下の屈折率ｎt を有する透明な誘電体材１７が充填されている。この誘電材料１７は、好ましくは、エポキシ樹脂のような合成樹脂である。また、この誘電体材１７は、前記透明のカバー４の材料と同じでも、また別でも良い。全ての導電性のトラック１６は、互いに、また、ボンデングパッドのターミナル１１に金属により接続されている。かくして、埋め込まれたｎ導電型層内の点１８からの電流は、この点１８とターミナル１１との間のｎ導電型層の全長に渡って流れることによりのみの代わりに、点１８の近くの導電トラック１６を通ってターミナル１１に流れる。
【００２１】
前記導電トラック１６によって、ボンデングパッドのターミナル１１と符号１８で示すようなｎ導電型層の如何なる点との間の電圧降下は減じられる。これは、チップのルーメン／ワット効率を高める。さらに、電流の分布、かくしてチップの上面からの発生される光はより均一となる。
【００２２】
前記導電トラック１６は、曲がりくねったトラックを含む。かくして、例えば、導電性トラック１６ａ，１６ｂは、一緒になって曲がりくねったトラック、即ち、その方向が変わるトラックを構成している。これら導電トラック１６は、複数のトラックを一緒に結合するノード点５０を有する。各トラック１６の幅は、５〜２０μｍで良く、また、厚さは０．５μｍ以上で良い。また、これらトラック１６は、パッド１１を形成するために使用されるのと同じ製造工程によるか、類似した製造工程により形成され得る。
【００２３】
図２にのみ示すように、導電性のトラック１９が、前記ｐ導電型層７に結合、かくしてｐ導電型層７に電気的に接続されている。これらトラック１９は、金もしくは他の金属で形成され得る。全てのトラック１９は、互いに、また、ボンデングパッドターミナル１２に、金属接続されている。かくして、ボンデングパッドターミナル１２に供給された電流は、ｐ導電型層のみを通る代わりに、トラック１９を主に通って、ターミナル１２から離れたｐ導電型層７内の点２１に達する。これら導電性のトラック１９は、複数のトラックを一緒に接続するノード点２２を有する。また、これらトラック１９は、パッド１２を形成するために使用されるのと同じ製造工程によるか、類似した製造工程により形成され得る。これらトラック１９のネットワークは、曲がりくねったトラックを含む。
【００２４】
導電性のトラック１９により、ボンデングパッドターミナル１２と符号２１で示すようなｐ導電型層上の如何なる点との間の電圧降下は減じられる。これは、チップのルーメン／ワット効率を高める。さらに、電流の分布、かくしてチップの上面からの発生される光はより均一となる。これらトラック１９は、１〜５０μｍ、もしくはこれ以上の幅で良く、また、０．２〜２μｍ厚さで良い。このような狭い幅により、光源２のイメージが収束レンズにより投影されたときに、トラック１９により生じるダークラインは消える。ｐ導電型層は、これが全面に薄く光を通す金層を有するようになっていれば、ｐ導電型層にトラック１９を設けることにより、前記金層の厚さは、減じられ、この金層をより多くの光が透過することができ、かくして、ｐ導電型層への低抵抗接続を維持しながら、チップの上面からの射出光を増すことができる。
【００２５】
点２３でのチップ内に発生される光線は、多くの方向のうちの如何なる１つの方向を有し得る。光線の方向がチップの上面１３に直交もしくはほぼ直交していれば、トップ光２４としてチップをでる。また、光線の方向がチップの上面１３に平行もしくはほぼ平行であれば、この光は、側方の出口面に達するまで、光ガイドコアとして機能する半導体８内を進む。図１ないし３に示す構造においては、チップ２の４つの外側面２５と、溝１４により形成された幾つかの補助側面２６とがある。これら補助側面２６により、光が、半導体層６，７内を横方向に進んで、全てが外側面２５に向かうことがなく、チップから逃げることを可能にしている。カバー４とベース５との間に捕獲された側方の光は、これが逃げる前に、半導体８内の比較的短い距離を進むので、弱まることが減じられる。このような低光減衰は、大きく明るいＬＥＤチップを形成することを可能にする。前記導電性のトラック１６，１９は、電気的ロスを少なくし、また、大きく明るいＬＥＤチップを形成することを可能にする。
【００２６】
チップ２から射出される光は、図３に示された種々の光線により表される。各溝の側面２６は、この側面に交わる上面１３の部分に対して鈍角２７をなし、かつ光を射出する。この鈍角２７は、９５ないし１３０度が好ましく、さらに、１１０ないし１２０度がより好ましい。この側面２６は、湾曲した断面でも良い。この場合、角度２７は、側面の高さの半分以上の側面に対して正接をなす面と上面との間で計られる。
【００２７】
前記溝１４の深さは、半導体８内の光の大部分が溝に達して溝の側面２６から逃げることが可能なように、半導体８の厚さの５０％以上であることが好ましい。金属製のトラック１６の下のｎ導電型層の部分の厚さは、トラック１６とｎ導電型の半導体の溝１４の側面との間の電気的接続を良好に維持するように、ｎ導電型層の全厚さの５％以上であることが好ましい。
【００２８】
半導体活性領域１０で発生される光線２８，２９の光路が図３に示されている。半導体８の屈折率ｎs は、カバー４の材料の屈折率ｎc よりも大きく、かつ、溝の側面２６はチップの上面１３に対して鈍角をなしているので、この側面２６に入射する水平光線２８は、これが側面２６を通過するのに従って、屈折により下方に偏向される。そして、この光線２８は、反射体（トラック）１６により上方に反射され、溝１４の開口３３を通過する。このように溝の側面を通る水平光線だけではなく、光線３１のように、小さい入射角で側面２６に入射する半導体８内での複数回内部屈折により案内された光線もまた、側面を通る。
【００２９】
半導体８とベース５との間の界面３０に４５度の入射角Φi で入射する光線２９は、図示するように、界面３０で、そして再び界面１３で全反射される。そして、層４，８，５の前述した光ガイド特性により、横方向に伝播される。この界面３０での光線２９の全反射は、前記入射角Φi が界面３０での全内面反射のための臨界角Φcsb よりも大きいので、生じる。この反射された光線２９は、４５度で上面１３に入射し、そして、再び全反射される。この全反射は、上面１３への光線２９の入射角が半導体８とカバー４の材料との間の界面に対する臨界角Φcsc よりも大きいので、生じる。そして、光線２９は、溝の側面２６に入射する。光線２９は、この側面２６で再び全反射される。この光線２９の全反射は、これの入射角が半導体８と溝内の誘電材料１７との間の界面に対する臨界角Φcstよりも大きいので、生じる。溝の側面２６で反射により偏向された後に、界面３０を通って半導体８を出る。光線２９は、これが界面３０に対する臨界角Φcsbよりも小さい入射角で界面３０に入射するので、半導体８から射出される。そして、この光線２９は、反射体９により上方に反射され、トップ光線２９Ｔとして、チップの上面１３から射出される。
【００３０】
実施例 
カバー材４と溝内の誘電材料１７とは、１．５、即ち、ｎc ＝ｎt ＝１．５の屈折率を有するエポキシ樹脂である。 
ベース（基板）５は、約１．７、即ち、ｎb ＝１．７の屈折率を有するサファイアである。
半導体は、屈折率ｎs ＝３を有する。 
鈍角２７は、角度Φ27＝１００°である。 
かくして、 
Φcsc ＝ｓｉｎ-1ｎc ／ｎs ＝ｓｉｎ-1０．５＝３０° 
Φcst ＝ｓｉｎ-1ｎt ／ｎs ＝ｓｉｎ-1０．５＝３０° 
Φcsb ＝ｓｉｎ-1ｎb ／ｎs ＝ｓｉｎ-1１．７／３＝ｓｉｎ-1０．５６７ ＝３４．５° 
側面２６により偏向された後の界面３０への光線２９の入射角は、４５°−２（Φ27−９０°）＝２５°に等しく、これは、Φcsb よりも小さい。Φ27が１１０°と大きくなれば、光線２９の界面３０への入射角は５°と小さくなる。
【００３１】
ｎ導電型層６とｐ導電型層７とが異なる屈折率を有する場合には、ｎs の値は、これら異なる屈折率の大きい方と等しくなるように設定される。
【００３２】
側面２６に入射するまでは、光線２９は、光ガイドのコア内で案内されて進む。そして、案内された光線２９は、トップ光線２９Ｔに変換される。この光線２９Ｔは、ｐ導電型層７並びに上面１３を通った光である。金属製の支持体３の上面は、基板５に反射コーティング９が設けられていない場合には、基板５の底面での光の反射に対して信頼性をもたらす。
【００３３】
図２に示す構成は、夫々がトップ光を射出し、２つの溝１４に続く少なくとも１つの隅部を有し、少なくとも１つの電気導電性のトラック１９を有する９個の素子領域Ｅ１ないしＥ９からなっている。そして、溝１４が隣接し対をなす素子領域Ｅ間に延びている。各隣接し対をなす素子領域の上面１３から射出されるトップ光２４は、これら素子領域間の溝から射出される溝光と一緒になる。チップは、大きく、例えば、１０００μｍ以上の幅とされ得、９個以上の素子領域を有し得る。パッド１１，１２は、夫々、約１５０μｍ以下の長さの正方形に形成され得る。各素子領域の幅は、溝１４の幅Ｋよりも数倍大きく形成され得る。例えば、素子領域Ｅ５の幅は、３００μｍに、そしてＫは１５μｍに形成され得る。溝の幅Ｋは、活性領域からの光の波長よりも好ましくは数倍長くされ得、好ましくは、溝１４の深さの２倍よりも長くされ得る。対をなす素子領域間の導電性のトラック１６は、トラック相互の低抵抗の接続を果す。
【００３４】
溝に充填された前記透明な誘電材料１７は、１．２５ないし２．５の屈折率ｎt を有し得る。この屈折率ｎt の値は、側面２６を通る光の透過に影響する。即ち、この屈折率ｎt
が大きくなるのに従って、側面２６の内面での臨界角Φcstも大きくなる。かくして、この臨界角が大きくなるのに従って、より多くの光が側面２６を透過することができる。溝１４は、図４に示すように、溝の長さ方向に延びた中心凸条３２を有し得る。トラック１６は、凸条３２を覆っている。光線２８は、凸条が形成されたトラック１６により２度反射されるように示されている。
【００３５】
図５は、本発明の他の実施の形態を示す。この構造は、矩形の発光素子（素子領域）の代わりに三角形の発光素子領域を使用し、２セットの発光素子が直列に接続されている点が、図２に示す構造と異なる。チップ３６は、１６個の三角形の発光素子ＴＥ１ないしＴＥ１６を有する。これら素子ＴＥ１ないしＴＥ８は、互いに並列に接続されている。また、素子ＴＥ９ないしＴＥ１６も、互いに並列に接続されている。図示していないが、導電性のトラック１９の下の、これらトラックが溝１４を横切る領域には、絶縁体が配置され、また、導電性のトラック２０の全体の下方には、図示していない絶縁体が配設されている。前記素子領域Ｔ１ないしＴ８のｎ導電型層は、他の前記素子領域Ｔ９ないしＴ１６のｎ導電型層と分離されている。この分離は、一方のセットの素子領域Ｔ１ないしＴ８と、他方のセットの素子領域Ｔ９ないしＴ１６との間に、下面がｎ導電型層内ではなく、基板５内に位置するように充分に深い溝１１４を形成することにより達成され得る。これら溝１１４中は、図示するような導電性のトラック１６が設けられるか、設けられなくても良い。
【００３６】
ｐ導電型層のためのターミナル１２に供給される電流は、導電性のトラック１９により、素子領域Ｔ９ないしＴ１６のｐ導電型層に供給され、また、これら素子領域Ｔ９ないしＴ１６の導電性のトラック１６からの電流は、導電性のトラック２０を通って、素子領域Ｔ１ないしＴ８のｐ導電型層と接触した導電性のトラック１９に流れる。一方、素子領域Ｔ１ないしＴ８の導電性のトラックからの電流は、ｎ導電型層のターミナル１１に流れる。このチップ３６は、第１のセットの光発生素子（互いに並列に接続されたＴＥ９ないしＴＥ１６）と、このセットに直列に接続された、第２のセットの光発生素子（互いに並列に接続されたＴＥ１ないしＴＥ８）とを有する。溝からの光の射出は、図３，４を参照して前述したようになされ得る。
【００３７】
矩形に代わって三角形の素子を使用することにより、光の射出をさらに高めることができる。このことは以下に説明される。図６（ａ）は、エポキシ樹脂３７に埋め込まれ、一般の（矩形の）トップ光射出面（発光上面）を有するＬＥＤ素子を平面で示す。このエポキシ樹脂３７は、素子の半導体の１／２の屈折率を有し、この結果、臨界角は３０度であると想定する。点３９の所から射出され、素子の上面に平行な光線３８は、入射角Φi ＝４５°で素子の側面に入射する。この結果、この光線３８は、連続して全内面反射され、図示するように素子から射出されることができない。この図６（ａ）と比較して、図６（ｂ）は、エポキシ樹脂３７に埋め込まれ、チップ３６内のもののように三角形の上面を有するＬＥＤ素子を平面で示す。この素子は、３つの側面４１，４２，４３を有する。一方の側面４１は、他方の側面４２に対して、４５°の鋭角で傾斜している。また、別の側面４３は、一方の側面４１に対して、４５°の鋭角で傾斜している。点３９から出発する光線４４は、側面４１に、４５°で入射しても、内面反射の後に素子から射出される。これは、内面反射の後に、ゼロの入射角で側面４２に入射するからである。また、光線４５，４６は、側面に４５°で入射し、図示するように、やがて射出される。かくして、三角形の上面を有する素子は、矩形の上面を有する素子よりも半導体からの光の取り出しがより効率的である。
【００３８】
図５に示す構造において、素子ＴＥ１ないしＴＥ１６は、夫々、個々に選定された調節要素（adjuster）を有する。これら調節要素のうち２の調節要素Ａ３，Ａ５のみが示されている。各調節要素は、その下でｐ導電型層と接触している。調節要素の面積は、チップ上のその位置とは無関係に他の要素と同じ輝度を有するように選定されている。かくして、例えば、調節要素Ａ５は、調節要素Ａ３よりも大きい。かくして、トラック１９とｐ導電型層との間の直列抵抗は、素子ＴＥ３に対するよりも素子ＴＥ５に対する方が小さい。異なる調節要素のサイズを適当に選定することにより、全ての素子は、素子に印加される電圧が正確に同じでなくても、また、素子の幾つかが３つではなく、２つの関連した溝内のトラック１６を有していても、同じような光を射出することができる。調節要素による調節として異なって、トラック１９の幅が、マッチングを達成するように素子ごとに変えられ得る。要素を異ならせることによる、即ち、トラック１９の幅を変えることによるマッチングは、図に示す素子Ｅ１ないしＥ９に対してもなされ得る。±３％より良いチップの光の均一性は、各レンズ付きランプから射出される光に均一性を与えるように、ビデオディスプレイに使用されるレンズ付きランプにとって望ましい。
【００３９】
複数の最終の光源ユニットへの共通の基板のウエハから始める、図２ないし図５に示すチップに基づく光源ユニットの製造は、基礎のウエハの底面に、反射体９のための反射層を設ける工程と、ウエハの上面に半導体層を形成する工程と、化学的エッチングもしくは他の方法により半導体に溝１４（図５の場合には符号１１４で示す）を形成する工程と、これら溝中に導電性のトラック１６を形成する工程と、トラック１９が横切るであろう溝の少なくとも部分で溝１４を絶縁する工程と、図５の場合には、導電性のトラック２０に絶縁体を設ける工程と、導電性のトラック１９を形成する工程と、ウエハをダイシングして夫々別々のチップとする工程と、１．２５以上の屈折率を有する透明な誘電材料で溝を充填すると共に各チップの上面並びに側面を覆う工程とを、この順序で有する。
【００４０】
前に説明した構成での溝１４は、界面３０が、溝の底面１５と接触しているトラック１６の部分の上面の上方に位置するように、ベース５内の延長させ得る。この場合、トラック１６は、溝により分離されたｎ導電型層の２つの領域に夫々接続された側部の両方に接触タブ１６ｔを有し得る。図７（ａ）並びに（ｂ）は、ｎ導電型層６の狭い台地部６ｐと電気的に接触するようにトラック１６から延びた接触タブ１６ｔを示す。各素子Ｅ１ないし９もしくはＴＥ１ないしＴＥ１６の各々は、要素に電気的に接続された幾つかの接触タブ１６ｔを有し得る。
【００４１】
ここで説明された種々の構造において、反射体１６は、これが側面２６の各々の一部もしくは全部を覆うように幅が延ばされ得る。この場合、溝は、ｐ導電型層とｎ導電型層とのショートサーキット（短絡）を防ぐように、各側面２６の少なくとも一部を覆い透明な誘電材料を有するように構成され得る。また、種々の構成において、溝１４は、１もしくは複数のステップを含むような形状に側面を形成することが可能である。
【００４２】
図８は、本発明の他の実施の形態を示す。図２もしくは図５に示す形態のチップ５１は金属製の反射カップ５２内に配置され、エポキシ樹脂４に埋設されている。このエポキシ樹脂４の上面（図示せず）は、レンズとして形成されている。また、このカップ５２は、チップの上面に対して角度ｗでチップ５１の上面の中心領域から射出された光線５３がカップにより反射されるように、深く成形され得る。前記角度ｗは、３０度よりも大きく、好ましくは、４０もしくは４５度よりも大きい。
【００４３】
図９は、さらなる実施の形態を概略的に示す。この光源６０は、前述した図２もしくは図５に示すものと同じか類似の構成を好ましくは有するが、基板５上に反射体９が設けられていないチップ６１を有する。このチップ６１は、５ｍｍの幅を有し、また、多くの素子と、２ないし２５の入力ワットとを有し得る。図９の構造において、トラック１６は、狭い幅（好ましくは０．５Ｋ以下）か、図９に示すようにＫとほぼ同じ広い幅を好ましくは有する。透明の絶縁体６５は２つの側面の各々を覆っている。トラック１６は絶縁体６５の各々を覆っている。かくして、側面７６の全体は、ｐ導電型層７並びに活性領域１０から電気的に絶縁された金属反射体を有している。２つの側面７６は、上面１３に対して鈍角で交わっている。高熱導伝性と高光学的反射特性とを有し、アルミニウムで形成されたヒートシンク６２が、チップ６１上に装着されている。このヒートシンク６２は、チップの上面１３から熱を導く、一体的に形成されたスペーサ部６４を有する。このヒートシンク６２は５ｍｍもしくはそれ以上の厚さで良く、また、このヒートシンク６２を冷却する、図示しない大型のヒートシンクに熱的に接続されている。チップのｐ導電型層のターミナル１２は、ボンディングワイヤー６５により、アルミニウムのヒートシンク６２を介して、ランプのｐ導電型層用のターミナル６６に接続されている。また、チップのｎ導電型層のターミナル１１は、ボンディングワイヤー６７により、ランプのｐ導電型層用のターミナル６８に接続されている。このターミナル６８は、絶縁体６９により支持されている。ヒートシンク６２には開口６３ａ，６３ｂが形成されており、これら開口を介して、前記ワイヤー６５，６７をボンディングするようにチップのターミナルにアクセスすることが可能となっている。これらワイヤー６５，６７のボンディングの後に、エポキシ樹脂によりワイヤー６５，６７を保護すると共に、上面１３を覆うように、エポキシ樹脂が開口中に注入される。このようなエポキシ樹脂により上面１３を覆うことにより、案内される光のための完全な反射が与えられ、チップ６１からのトップ光の射出を高めることができる。上面から射出されたトップ光は、ヒートシンク６２の下面により反射されて、チップ中に戻され、基板５の外に出る。前記スペーサ部６４の下面７７は、上面１３のほとんどの部分がエポキシ樹脂で覆われるように小さくすることができる。かくして、上面１３と下面７７との間の界面により案内される光の反射のほとんどは、１００％の全内面反射となる。下面７７で生じる内面反射のために、光エネルギーの割合は、各反射において失う。前記スペーサ部６４は、半導体接合１０の適当な冷却を果たすように、多いのが良い。また、これらスペーサ部６４と、チップの上面１３との間のターミナル接続は、ヒートシンク６２をチップ６１上に圧接する前に、適当な熱導伝性化合物をスペーサ部６４の下面にコーティングすることにより、良好となる。エポキシ樹脂７０は、開口６３ａ，６３ｂをエポキシ樹脂で充填する方法とは別に、ヒートシンク６２をチップ上に圧接する前に、例えば、パッド印刷により、上面１３上に配置され得る。
【００４４】
２５ワットのチップは、２５６個の発光素子を有し得る。完全な特性の発光素子を得ることは本質的ではない。製品品質が、このうちの２〜３の素子が発光しないような場合でも、ランプは、高い強度の光を射出する機能を有するであろう。
【００４５】
図２を参照して、素子Ｅ２，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ９の各々は、素子を励起するｐ導電型層用の個々の導電性トラック１９を有する。全ての素子が個々の導電性のトラックを有する構成のように配線を変更することが可能である。この場合、各ｐ導電型層用の個々の導電性トラックは、素子への電流が所定のファクター、例えば、２．５だけ素子のための意図した電流を越えたときに、焼き切れるように配置された、素子Ｅ６のために示されたヒューズ７１のようなヒューズを有し得る。このような手段により、電力がチップに与えられたときに、チップ内の短絡した素子は、自動的に分離される。また、図５に示す三角形のチップは、素子の各々の個々のヒューズを与えるように再度配設された配線を有し得る。
【００４６】
２５６個の素子のランプは、夫々のブロックが、夫々ヒューズを備えた互いに並列に接続された１６個の素子からなる１６個のブロックとして配線され得る。このような構成においては、製造もしくはサービスのときの素子の欠陥は、動作の外に他の素子をもたらさない。例えば、各ブロックにおいて、４個の任意の素子がオープン回路である場合には、ランプはまだ機能するであろう。７５％のみでの良い素子の歩留で、ランプは、欠陥素子を有さないランプの光の約７５％を与える。
【００４７】
上述した種々の構成において、半導体層６，７並びに活性領域１０は、夫々、ガリウム、インジウム、アルミニウムの２もしくはそれ以上の窒化物、もしくは、これら成分の１つのみの窒化物で形成され得る。また、基板はサファイアで形成され得る。
【００４８】
ここで説明した種々の技術は、互いに積層もしくは並べられた複数の異なり色用の活性領域を有するチップを使用するランプに適用可能である。
【００４９】
ここで述べた光源の構造は、チップの対角線よりも長い直径の収束レンズを備えたランプに使用され得る。
【００５０】
［付記］
付記（１）：
上面と、所定の屈折率ｎs を有する活性領域を備えた複数の半導体層とを有するチップを具備し、前記半導体層は、前記屈折率ｎs よりも少なくとも２０％小さい屈折率ｎb を有する透明のベース上に設けられており、また、前記チップは、互いに離間した複数の発光素子を形成するように前記半導体層の少なくとも１つに夫々形成された複数の発光溝を有し、さらに、これら発光素子の少なくとも２つは、一体となって駆動するように互いに接続されているＬＥＤランプ。
【００５１】
付記（２）：
前記各溝は、前記上面と９５度以上の角度をなし、光が前記ベースに入射するように案内される光を反射する側面を有する付記（１）のＬＥＤランプ。
【００５２】
付記（３）：
前記各溝は前記複数の半導体層の総厚さの９５％以下の深さで半導体層中に延びている付記（１）もしくは（２）のＬＥＤランプ。
【００５３】
付記（４）：
前記各溝は、この溝に沿って延びた金属反射体を有する付記（１）ないし（３）のいずれか１のＬＥＤランプ。
【００５４】
付記（５）：
前記金属反射体は、前記複数の半導体層の１つと電気的に接続されている付記（４）のＬＥＤランプ。
【００５５】
付記（６）：
前記上面上にヒートシンクをさらに具備する付記（１）ないし（５）のいずれか１のＬＥＤランプ。
【００５６】
付記（７）：
前記上面上に複数のスペーサをさらに具備する付記（６）のＬＥＤランプ。
【００５７】
付記（８）：
鋭角で互いに傾斜された２つのエッジを備えた上面を夫々有する複数の発光素子と、上面間に形成された溝とを具備し、各溝は少なくとも１つの発光側面を有する、ＬＥＤチップ。
【００５８】
付記（９）：
三角形の上面を有する複数の発光素子を具備する付記（８）のＬＥＤチップ。
【００５９】
付記（１０）：
前記発光素子の少なくとも２つは、一緒に発光するように電気的に接続されている付記（９）のＬＥＤチップ。
【００６０】
付記（１１）：
前記上面は光を射出する付記（８）ないし（１０）のいずれか１のＬＥＤチップ。
【００６１】
付記（１２）：
複数の光発生素子を具備し、各光発生素子は、この素子を励起するための導電体を有し、この導電体は夫々の光発生素子に固有のヒューズを有する、ＬＥＤランプ。
【００６２】
付記（１３）：
前記複数の光発生素子は互いに並列に接続されている付記（１２）のＬＥＤランプ。
【００６３】
付記（１４）：
前記複数の光発生素子は、複数のセットに分けられ、各セットの光発生素子は並列に互いに接続され、またセット相互は直列に接続されている付記（１２）のＬＥＤランプ。
【符号の説明】
【００６４】
１…ＬＥＤ光源、２…ＬＥＤチップ、５…透明ベース（基板）、６…ｎ導電型の半導体層、７…ｐ導電型の半導体層、９…発射体、１０…活性領域、１３…発光上面、１４…溝（トレンチ）、１６，１９…導電性のトラック、１７…誘電材料、２６…補助側面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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