(57)【要約】ＬＥＤのアレイを制御するための集積回路が、少なくとも一つの信号増幅器、信号処理手段、発光ダイオードのアレイを駆動するためのドライバ手段、少なくとも一つのスイッチ、及び集積回路を制御するための制御手段を含んでいる。集積回路はシリコン・オン・インシュレータ技術を使用して形成されると共にＬＥＤのアレイから選択的に遮蔽される。シリコン・オン・インシュレータ技術で組み込まれた駆動電子回路により、改善された白色光生成がもたらされる。
2005522866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードのアレイを制御するための集積回路であって、
−少なくとも一つの信号増幅器と、
−前記増幅器の出力部に結合される信号処理手段と、
−前記発光ダイオードのアレイを駆動するための前記信号処理手段の前記出力部に結合されるドライバ手段と、
−前記ドライバ手段に結合される少なくとも一つのスイッチと、
−前記集積回路を制御するための前記ドライバ手段、前記信号処理手段、又は前記増幅器から構成されるグループの一つに結合される制御手段と
を有し、
−シリコン・オン・インシュレータを有すると共に前記発光ダイオードのアレイから選択的に遮蔽される
集積回路。
【請求項２】
コーティング層によって前記発光ダイオードのアレイから選択的に遮蔽される請求項１に記載の集積回路。
【請求項３】
前記コーティング層がメタル層である請求項２に記載の集積回路。
【請求項４】
前記メタル層が不透明である請求項３に記載の集積回路。
【請求項５】
前記メタル層がアルミニウムである請求項３に記載の集積回路。
【請求項６】
前記コーティング層が前記集積回路の周辺の絶縁分離領域に更にコンタクトする請求項２に記載の集積回路。
【請求項７】
前記集積回路から前記発光ダイオードのアレイの端子に交差する少なくとも一つのメタルが能動回路に対する露光を最小化する請求項１に記載の集積回路。
【請求項８】
前記集積回路から前記発光ダイオードのアレイの端子に交差する少なくとも一つのメタルが、前記集積回路に対するコンタクトにより囲まれる曲線構成体を有する前記メタルコーティング層によって、能動回路に対する露光を最小化する請求項３に記載の集積回路。
【請求項９】
前記メタルコーティング層が第二のメタルコーティング層でコートされる請求項８に記載の集積回路。
【請求項１０】
−複数の色の各々における少なくとも一つの発光ダイオードを有する発光ダイオードのアレイと、
−少なくとも一つの感光素子と、
−少なくとも一つの信号増幅器と、
−前記信号増幅器に結合される信号処理手段と、
−前記発光ダイオードのアレイを駆動するための前記信号処理手段に結合されるドライバ手段と、
−前記ドライバ手段に結合される少なくとも一つのスイッチと、
−前記集積回路を制御するための前記ドライバ手段、前記信号処理手段、又は前記増幅器から構成されるグループの一つに結合される制御手段と
を有し、
−シリコン・オン・インシュレータを有すると共に前記発光ダイオードのアレイから選択的に遮蔽される
前記ＬＥＤのアレイを制御するための集積回路と
を有する照明装置。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの感光素子が前記発光ダイオードのアレイに露出させられる請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記少なくとも一つの感光素子が少なくとも一つの光検出器を更に有する請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記少なくとも一つの感光素子が前記発光ダイオードのアレイにおける少なくとも一つの発光ダイオードのほぼ近傍にもたらされる請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記少なくとも一つの感光素子が前記シリコン・オン・インシュレータに組み込まれる請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１５】
発光ダイオードのアレイを制御するための集積回路を製造する方法であって、
−前記発光ダイオードのアレイのための駆動電子回路を単一のシリコン・オン・インシ
ュレータ集積回路に組み込ませるステップと、
−前記駆動電子回路を選択的に遮蔽するステップと、
−前記集積回路上に前記発光ダイオードのアレイを実装するステップと
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ））のアレイを備える照明装置、及び更に特には所望の色バランス（ｃｏｌｏｒ  ｂａｌａｎｃｅ）（色度（ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ））を維持するために個々のコンポーネントを調整するための制御システムを備える白色発光照明装置（ｗｈｉｔｅ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌｕｍｉｎａｉｒｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは、広く様々な用途に対する照明源（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ）としてますます重要になってきている。汎用照明（ｇｅｎｅｒａｌ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）及び多くの特定用途に対して、白色光を生成するためにＬＥＤの三つの色（すなわち赤、緑、及び青）を混合する（組み合わせる）（ｍｉｘ）ことが必要となる。これを実現する一つの方法は、赤、緑、及び青色ＬＥＤ発光を適切な知られている光学装置及び駆動電子回路と組み合わせることにある。
【０００３】
米国特許第ＵＳ２００１／００３２９８５  Ａ１号公報は、赤色、緑色、及び青色の各々における複数のＬＥＤを含むＬＥＤのアレイを有するＬＥＤ照明装置を開示している。各々の色に対するＬＥＤは、並列に配線され、光感度（ｌｉｇｈｔ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）のためにＬＥＤアレイからずらしてもたらされている（ｄｉｓｐｌａｃｅ）駆動電子回路及び別個の電源（ｐｏｗｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ）を備える。組立品の色度は少なくとも一つの光感度デバイスを使用して測定され、手動又は自動の何れかで制御（すなわち校正（ｃａｌｉｂｒａｔｅ））され得る。
【０００４】
ＬＥＤによる照明装置の魅力的な特徴は、照明源の小型性及び数十ミクロン又はそれより小さなオーダとなり得る小さな光点（ｌｉｇｈｔ  ｓｐｏｔ）サイズにある。これにより、標準の光コンポーネント（すなわちレンズ、反射板（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）等）によって生成される光を制御（ｍａｎｅｕｖｅｒ）する高度の柔軟性が可能になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在のＬＥＤアレイは、光感度のためにＬＥＤアレイからずらしてもたらされている駆動電子回路を使用する。これにより、製造費用が増大させられると共にＬＥＤアレイの小型性及び性能が制限される。これらの制限が想定される場合、ＬＥＤアレイの駆動電子回路を単一の集積回路に組み込むことが所望されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はシリコン・オン・インシュレータ技術で製造される組み込み駆動電子回路を含んでおり、それによって改善された白色光生成がもたらされる。
【０００７】
本発明の一つの態様において、ＬＥＤのアレイを制御するための集積回路が、少なくとも一つの信号増幅器、信号処理手段、発光ダイオードのアレイを駆動するためのドライバ手段、少なくとも一つのスイッチ、及び集積回路を制御するための制御手段を含んでいる。この態様において、集積回路はシリコン・オン・インシュレータ技術を使用して形成されると共にＬＥＤのアレイから選択的に遮蔽（シールド（ｓｈｉｅｌｄ））される。
【０００８】
一つの実施例において、集積回路はコーティング層（被覆層（ｃｏａｔｉｎｇ  ｌａｙｅｒ））によって発光ダイオードのアレイから選択的に遮蔽される。
【０００９】
いくつかの他の実施例において、コーティング層はメタルの層となる。メタルは光を通さなくてもよい（ｏｐａｑｕｅ）。メタルはアルミニウムであってもよい。
【００１０】
他の実施例において、コーティング層は集積回路周辺の絶縁分離領域にコンタクトする。
【００１１】
他の実施例において、集積回路からＬＥＤのアレイの端子に交差する少なくとも一つのメタルが能動回路（ａｃｔｉｖｅ  ｃｉｒｃｕｉｔ）に対する露光（ｌｉｇｈｔ  ｅｘｐｏｓｕｒｅ）を最小化する。
【００１２】
一つの実施例において、集積回路からＬＥＤのアレイの端子に交差する少なくとも一つのメタルが、集積回路に対するコンタクトによって囲まれている曲線構成体（ｍｅａｎｄｅｒ  ｌｉｎｅ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）となるメタルコーティング層によって能動回路に対する露光を最小化する。他の実施例において、メタルコーティング層が第二のメタルコーティング層で覆われる（コートされる）。
【００１３】
本発明の一つの態様において、照明装置が、複数の色の各々における少なくとも一つのＬＥＤ、少なくとも一つの感光素子（ｌｉｇｈｔ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）、及びＬＥＤのアレイを制御するための集積回路を有するＬＥＤのアレイを含んでいる。集積回路は、少なくとも一つの信号増幅器、信号処理手段、発光ダイオードのアレイを駆動するためのドライバ手段、少なくとも一つのスイッチ、及び集積回路を制御するための制御手段を含んでいる。集積回路は、シリコン・オン・インシュレータも含んでおり、発光ダイオードのアレイから選択的に遮蔽される。更に、少なくとも一つの感光素子はＬＥＤのアレイに露出させられる。
【００１４】
一つの実施例において、少なくとも一つの感光素子は少なくとも一つの光検出器（ｐｈｏｔｏ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）も更に有している。他の実施例において、少なくとも一つの光検出器がＬＥＤのアレイにおける少なくとも一つのＬＥＤのほぼ近傍にもたらされている。
【００１５】
本発明の他の態様において、ＬＥＤのアレイを制御するための集積回路を製造する方法が、ＬＥＤのアレイのための駆動電子回路を単一のシリコン・オン・インシュレータ集積回路に組み込ませ、駆動電子回路を選択的に遮蔽し、集積回路上にＬＥＤのアレイを実装（ｍｏｕｎｔ）するステップを含んでいる。
【００１６】
本発明により、以下の記載、図面、及び請求項から明らかとなる多くの利点が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、電子回路を駆動するための構成体を示している。当該電子回路は、白色光を生成し得る赤・緑・青色（Ｒｅｄ−Ｇｒｅｅｎ−Ｂｌｕｅ（ＲＧＢ））ＬＥＤアレイを駆動する。ＬＥＤアレイ４、５、及び６は、色混合（ｃｏｌｏｒ  ｍｉｘｉｎｇ）のために知られている技術を通じて白色光を生成する。フォトダイオード１０は、ＲＧＢアレイ４、５、及び６によって生成される白色光バランスを測定し、信号増幅器１によって増幅されている信号を送信する。アレイにおける色の各々が別個にモニタ（監視（ｍｏｎｉｔｏｒ））される多重フォトダイオードも使用され得る。信号は、信号処理手段２によって処理され、それからドライバ手段３に中継（ｒｅｌａｙ）される。信号増幅器１は、制御手段１１から受信される信号を増幅する。ドライバ手段３は、高電流及び高電圧スイッチ７、８、及び９を制御することによって色バランスを調整する。この構成体において各々の色のＬＥＤは、並列に配線されると共に、ＬＥＤアレイの近傍にもたらされる駆動電子回路及び単一の電源を備える。
【００１８】
上記構成体は、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）による集積回路上に実現される。ＬＥＤアレイ４、５、及び６は、図２に示されているように、集積回路上に実装され得る。駆動電子回路２５のコンポーネントは、フォトン露出（ｐｈｏｔｏｎ  ｅｘｐｏｓｕｒｅ）に対して感度の高い回路を形成するため、選択的に遮蔽されなければならない。駆動電子回路２５は、シリコン２１の少なくとも一つの層でコーティングされている絶縁分離基板（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）２０上に位置される。駆動電子回路２５は、ＳＯＩ  ＩＣを形成する知られている方法を使用して形成される。ＬＥＤアレイ４、５、及び６から駆動電子回路２５を選択的に遮蔽するために、メタル層カバー部（ｍｅｔａｌ  ｌａｙｅｒ  ｃｏｖｅｒｉｎｇ）２２がそれらをカバーする。ＬＥＤアレイ４、５、及び６は、メタル層２２を例えばグランド電極として利用するドライバ電子回路２５上に直接実装され得る。
【００１９】
図３は、図２に示されているように、メタル層の下、並びにＬＥＤアレイ４、５、及び６の間に位置されるドライバ電子回路３０上に実装されるＬＥＤアレイ４、５、及び６に対するレイアウトの上面図（トップビュー（ｔｏｐ−ｖｉｅｗ））である。フォトダイオード３１、３２、及び３３は、ＬＥＤアレイ４、５、及び６におけるＬＥＤの近傍の範囲内に個々に位置される。フォトダイオード３１、３２、及び３３は各々のＬＥＤの光出力を測定するために使用され、その後ドライバ電子回路３０はＬＥＤアレイ４、５、及び６の色バランスを調整する。この構成体により、フォトダイオード３１、３２、及び３３が、自身の出力を測定するためにＬＥＤに露出され得る一方で、ＬＥＤアレイ４、５、及び６によって発せられる光に対する露出からドライバ電子回路３０は保護されるという利点がもたらされる。この構成体によって、従来技術で現在存在する構成体のうち、ドライバ電子回路及びＬＥＤアレイの最も小型（例えばより高い実装密度（ｐａｃｋｉｎｇ  ｄｅｎｓｉｔｙ））の構成体が可能になる。この構成体によって、フォトダイオード３１、３２、及び３３が、ＬＥＤアレイ４、５、及び６における各々のＬＥＤの近傍に位置され得る。このことにより、例えばアレイにおける他の二つのＬＥＤの、光検出器に対する影響を最小化することによって色バランスをとるための、より正確な制御及びより優れた出力測定が可能になる（例えば光検出器３１はＬＥＤ４及び５からの発光によってほとんど影響されず、それ故にＬＥＤ６からの出力のより正確な測定をもたらす）。更なる光検出器（図示略）が、ＬＥＤアレイ４、５、及び６と駆動回路３０とから分離させられ、光検出器３１、３２、及び３３は、ＬＥＤアレイ４、５、及び６の純白色出力（ｔｒｕｅ  ｗｈｉｔｅｎｅｓｓ  ｏｕｔｐｕｔ）を校正することを補助するためにも使用され得る。
【００２０】
駆動回路からＬＥＤ端子に交差するメタルは、能動ドライバ回路にクリープ（潜動）する光を最小化するように設計され得る。図４は、コンタクト４２によって囲われる曲線メタル配線４０を示している。ＬＥＤアレイ４、５、及び６が上にもたらされる第二のメタル層が図４の全領域をカバーする。
【００２１】
先行する例は例示的であり、請求項の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】赤・緑・青色ＬＥＤを備える白色光生成駆動電子回路の回路図である。
【図２】駆動電子回路をカバーするメタル層を備えるＩＣにおける駆動電子回路を示している。
【図３】本発明によるＬＥＤアレイの実施例を示している。
【図４】コンタクトによって囲われている曲線メタル配線を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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