(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オプトエレクトロニクス素子において、
支持体（１）を有しており、該支持体（１）上には少なくとも一つの第１の発光半導体チップ（１１）と、逆並列に接続されている第１の光吸収半導体チップ（１２）と、少なくとも一つの第２の発光半導体チップ（２１）と、逆並列に接続されている第２の光吸収半導体チップ（２２）とが配置されており、
各発光半導体チップ（１１，２１）の光（１４，２４）は、前記両光吸収半導体チップ（１２，２２）の内の、該各発光半導体チップ（１１，２１）と接続されていない方の少なくとも一つの光吸収半導体チップに入射するように、前記半導体チップ（１１，１２，２１，２２）は前記支持体（１）上に配置されており、
前記光吸収半導体チップ（１２，２２）は保護ダイオードとして形成されていることを特徴とする、オプトエレクトロニクス素子。
【請求項２】
少なくとも一つの前記光吸収半導体チップ（１２，２２）はシリコンダイオード又はＧａＡｓダイオードである、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項３】
制御装置（２）を有しており、該制御装置（２）は、
第１の測定ステップにおいて、前記第１の発光半導体チップ（１１）を測定電流（１３）で動作させ、前記光吸収半導体チップの内の、前記第１の発光半導体チップ（１１）と接続されていない光吸収半導体チップ（２２）の第１の光電流（１５）を測定し、
第２の測定ステップにおいて、前記第２の発光半導体チップ（２１）を測定電流（２３）で動作させ、前記光吸収半導体チップの内の、前記第２の発光半導体チップ（２１）と接続されていない光吸収半導体チップ（１２）の第２の光電流（２５）を測定する、
ように構成されている、請求項１又は２に記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項４】
前記制御装置（２）は、前記第１の光電流（１５）及び前記第２の光電流（２５）を記憶されている目標値と比較し、前記第１の光電流（１５）及び前記第２の光電流（２５）と前記目標値との差それぞれから、前記発光半導体チップ（１１，２１）を動作させるための第１の動作電流（１６）及び第２の動作電流（２６）を求めるように構成されている、請求項３に記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項５】
前記支持体（１）は凹部（１０）を備えているケーシングを有しており、前記凹部（１０）内に前記半導体チップ（１１，１２，２１，２２）が配置されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項６】
前記凹部（１０）は反射性に形成されている、請求項５に記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項７】
少なくとも一つの第３の発光半導体チップ（３１）が、逆並列に接続されており、且つ、保護ダイオードとして形成されている第３の半導体チップ（３２）と共に前記支持体（１）上に配置されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項８】
動作時に、前記第３の発光半導体チップ（３１）の光（３４）が少なくとも前記第１の光吸収半導体チップ（１２）又は前記第２の光吸収半導体チップ（２２）に入射する、請求項７に記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項９】
保護ダイオードとして形成されている前記第３の半導体チップ（３２）は光を吸収する、請求項７又は８に記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項１０】
前記発光半導体チップ（１１，２１，３１）の内の少なくとも一つは波長変換素子を有しており、該波長変換素子は、前記発光半導体チップ（１１，２１，３１）から放射された一次光の少なくとも一部を該一次光とは異なる二次光に変換する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項１１】
前記発光半導体チップ（１１，２１，３１）は相互に異なる色の光を放射する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス素子の動作方法において、
第１の測定ステップにおいて、前記第１の発光半導体チップ（１１）を測定電流（１３）で動作させ、前記第１の発光半導体チップ（１１）の光（１４）が入射し、且つ、前記第１の発光半導体チップ（１１）と接続されていない光吸収半導体チップ（２２）の第１の光電流（１５）を測定し、
第２の測定ステップにおいて、前記第２の発光半導体チップ（２１）を測定電流（２３）で動作させ、前記第２の発光半導体チップ（２１）の光（２４）が入射し、且つ、前記第２の発光半導体チップ（２１）と接続されていない光吸収半導体チップ（１２）の第２の光電流（２５）を測定し、
前記第１の光電流（１５）と第１の目標値との差から第１の動作電流（１６）を求め、
前記第２の光電流（２５）と第２の目標値との差から第２の動作電流（２６）を求め、
続いて、前記第１の発光半導体チップ（１１）を前記第１の動作電流（１６）で動作させ、且つ、前記第２の発光半導体チップ（２１）を前記第２の動作電流（２６）で動作させることを特徴とする、オプトエレクトロニクス素子の動作方法。
【請求項１３】
前記第１の測定ステップにおいて、前記第１の光電流（１５）を前記第２の光吸収半導体チップ（２２）によって形成し、
前記第２の測定ステップにおいて、前記第２の光電流（２５）を前記第１の光吸収半導体チップ（１２）によって形成し、
第３の測定ステップにおいて、第３の光電流を形成する前記第２の光吸収半導体チップ（２２）に入射する光（３４）を形成するために、第３の発光半導体チップ（３１）を測定電流（３３）で動作させ、なお、前記オプトエレクトロニクス素子には、前記第３の発光半導体チップ（３１）が、逆並列に接続されており、且つ保護ダイオードとして形成されている半導体チップと共に設けられており、
前記第１の動作電流（１６）及び前記第２の動作電流（２６）を求める他に、前記第３の光電流と第３の目標値との差から前記第３の発光半導体チップ（３１）を動作させるための第３の動作電流を求める、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の測定ステップにおいて、前記第１の光電流を前記第２の光吸収半導体チップ（２２）によって形成し、
前記第２の測定ステップにおいて、前記第２の光電流を第３の光吸収半導体チップ（３２）によって形成し、なお、前記オプトエレクトロニクス素子には、第３の発光半導体チップ（３１）が、逆並列に接続されており、且つ保護ダイオードとして形成されている第３の光吸収半導体チップ（３２）と共に設けられており、
第３の測定ステップにおいて、第３の光電流を形成する前記第１の光吸収半導体チップ（１２）に入射する光（３４）を形成するために、前記第３の発光半導体チップ（３１）を測定電流（３３）で動作させ、
前記第１の動作電流（１６）及び前記第２の動作電流（２６）を求める他に、前記第３の光電流と第３の目標値との差から前記第３の発光半導体チップ（３１）を動作させるための第３の動作電流を求める、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも一つの第１の発光半導体チップ（１１）及び逆並列に接続されている第１の光吸収半導体チップ（１２）が配置されている支持体（１）を備えているオプトエレクトロニクス素子の動作方法において、
前記第１の光吸収半導体チップ（１２）が周囲光センサ及び保護ダイオードとして実施されており、
前記第１の光吸収半導体チップ（１２）は前記オプトエレクトロニクス素子に入射する周囲光（４）によって光電流（４５）を形成し、
前記少なくとも一つの第１の発光半導体チップ（１１）は、前記光電流（４５）に関する最小値を下回ると動作を開始することを特徴とする、オプトエレクトロニクス素子の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、ドイツ連邦共和国特許出願第10 2011 015 408.6号の優先権を主張するものであり、その開示内容は参照により本願に含まれるものとする。
【０００２】
本発明は、オプトエレクトロニクス素子及びオプトエレクトロニクス素子の動作方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
例えば発光ダイオードのような電子コンポーネントを保護するために複数の保護ダイオードが使用され、それらの保護ダイオードは、発光ダイオードと接続されており、また、例えば静電放電（ＥＳＤ：「electrostatic discharges」）に基づく電流パルス又は電圧パルスが発生した場合には、それらの発光ダイオードを保護する。従って、その種の保護ダイオードは、通常の場合ＥＳＤ保護ダイオードとも称される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
所定の実施の形態の少なくとも一つの課題は、発光半導体チップを備えているオプトエレクトロニクス素子を提供することである。所定の実施の形態の別の課題は、オプトエレクトロニクス素子の動作方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
それらの課題は、以下に記載する対象及び方法によって解決される。この対象及び方法の有利な実施の形態及び発展形態は従属請求項に記載されており、更には以下の説明及び図面から明らかになる。
【０００６】
少なくとも一つの実施の形態によれば、オプトエレクトロニクス素子は少なくとも一つの発光半導体チップを有している。更に、オプトエレクトロニクス素子は、複数の発光半導体チップを有することもできる。少なくとも一つの発光半導体チップ又は複数の発光半導体チップを、特に、エピタキシャル成長された複数の半導体層列として形成することができるか、又は、少なくとも一つの発光半導体チップ又は複数の発光半導体チップがエピタキシャル成長された半導体層列をそれぞれ一つずつ有することができる。半導体層列は、ヒ化物化合物半導体材料、リン化物化合物半導体材料及び／又は窒化物化合物半導体材料を有することができ、それらの材料は組成及び層構造に関して、所望の放射光に応じて形成されている。発光半導体チップは特に、紫外線放射から赤外線放射の波長領域にある光を放射することに適している。
【０００７】
一つの別の実施の形態によれば、少なくとも一つの発光半導体チップは、発光半導体チップから放射された一次光の少なくとも一部をその一次光とは異なる二次光に変換する波長変換素子を有している。波長変換素子を、色素層、色素小プレート又は色素含有エンベロープの形態で、発光半導体チップの半導体層列の後段に配置することができる。
【０００８】
一つの別の実施の形態によれば、複数の発光半導体チップが相互に異なる光を放射し、それによりオプトエレクトロニクス素子は、複数の発光ダイオードチップから放射されたそれぞれの光が重畳された形態の混色光を放射することができる。例えば、発光半導体チップは青色光、赤色光並びに緑色光を放射することができるので、それによりオプトエレクトロニクス素子は、個々の発光素子の選択された輝度に応じて、異なる色の形態の混色光及び／又は白色光を放射することができる。更には、例えば発光半導体素子が、その発光半導体チップから放射された青色の一次光を、黄色及び／又は緑色及び赤色の二次光に変換する波長変換素子を有することもでき、それにより、この発光半導体チップは動作時に白色光を放射する。別の発光半導体チップは赤色光を放射することができ、それによってオプトエレクトロニクス素子に関して、高い演色指数を有する白色混色光を達成することができる。オプトエレクトロニクス素子から放射される光の所望の色に応じて、このオプトエレクトロニクス素子は、多色の光及び／又は同色の光を放射する複数の半導体素子の別の組み合わせも有することができる。相互に相対的なそれぞれの輝度の調整によって、オプトエレクトロニクス素子の混色光を調整することができる、及び／又は、有利には経年劣化に起因する色ドリフトに対して事後的な制御を行なうこともできる。
【０００９】
一つの別の実施の形態によれば、オプトエレクトロニクス素子は少なくとも一つの光吸収半導体チップを有している。更に、オプトエレクトロニクス素子は、複数の光吸収半導体チップを有することもできる。少なくとも一つの光吸収半導体チップ又は複数の光吸収半導体チップは特に、保護ダイオードとしても、即ち例えばＥＳＤ保護ダイオードとしても形成されている。このことは光吸収半導体チップが、以下ではＥＳＤパルスとも称する電圧パルス又は電流パルスを誘導できるようにするためには十分に低い順電圧を有することを意味している。そのような電圧パルス又は電流パルスは、発光半導体チップに対して場合によっては損害を与える可能性がある。そのようにして適切に選択された降伏電圧によって、既に僅かなＥＳＤパルス（しかしながらそれにもかかわらず発光半導体チップにとって損害を与える可能性がある）を効果的に誘導できることを保証することができる。
【００１０】
一つの別の実施の形態によれば、少なくとも一つの光吸収半導体チップがシリコンダイオードである。特にこのシリコンダイオードは、０．６ボルト以上１．２ボルト以下の範囲の順電圧を有することができる。更には、シリコンダイオードとして実施されている光吸収半導体チップは、可視のスペクトル領域から赤外線スペクトル領域までの光を吸収し、電気的な光電流に変換することに適している。これによってその種の光吸収半導体チップは、有利には可視の波長領域から赤外線の波長領域にある光を検出するため、また輝度を測定するためにも使用することができる。更には、オプトエレクトロニクス素子の複数の光吸収半導体チップ又は全ての光吸収半導体チップをシリコンダイオードとして実施することができる。択一的又は付加的に、一つ又は複数の光吸収半導体チップをＧａＡｓダイオードとして実施することができ、それらのＧａＡｓダイオードは特に、例えば赤色光及び赤外線光の長波長の光を検出することに適していると考えられる。更には、光を吸収し、また保護ダイオードとして適している他の材料も考えられる。
【００１１】
一つの別の実施の形態によれば、複数の半導体チップ、即ち、複数の発光半導体チップ及び複数の光吸収半導体チップが一つの支持体上に配置されている。支持体を例えば回路基板、例えばリードフレームの形態の金属支持体、セラミック支持体、プラスチック支持体又はそれらの組み合わせから形成することができる。例えば、支持体をケーシングとして、特にプラスチックケーシングとして実施することもできる。ケーシングは例えば、半導体チップが配置されている凹部を有することができる。電気的な接触接続のために、支持体はリードフレーム、導体路及び／又は接続面を有することができ、それらによって半導体チップを電気的及び／又は機械的に接触接続させることができる。特に、凹部を反射性に形成することができ、即ち、凹部は例えば反射性の側面及び／又は反射性の底面を有することができ、それらの面の上に半導体チップが実装されており、その結果、発光半導体チップから放射された光をオプトエレクトロニクス素子から均一に放出することができる。
【００１２】
一つの別の実施の形態によれば、支持体上の半導体チップを被覆エレメント及び／又は少なくとも一つの光学素子によって覆うことができる。被覆エレメントを例えば、モールド又は蓋の形態で半導体チップの上に配置することができる。支持体が半導体チップの配置されている凹部を備えているケーシングを有している場合には、特に凹部をモールドで充填することができる。更には、半導体チップの後段に、レンズ及び／又は光学拡散体の形態の光学素子、例えば散乱板を配置し、オプトエレクトロニクス素子の放射特性を適合させることができる。
【００１３】
一つの別の実施の形態によれば、支持体上に、少なくとも一つの第１の発光半導体チップと、この第１の半導体チップに逆並列に接続されている第１の光吸収半導体チップとが配置されている。
【００１４】
一つの別の実施の形態によれば、支持体上に、少なくとも一つの第２の発光半導体チップと、この第２の半導体チップに逆並列に接続されている第２の光吸収半導体チップとが配置されている。
【００１５】
一つの別の実施の形態によれば、上述したような光吸収半導体チップが保護ダイオードとして形成されており、それにより、発光半導体チップは逆並列の接続によって上述のようにＥＳＤパルスから保護されている。
【００１６】
一つの別の実施の形態によれば、発光半導体チップの光が、複数の光吸収半導体チップの内の、その発光半導体チップと接続されていない光吸収半導体チップに入射するように支持体上に半導体チップが配置されている。このことは例えば、第１の発光半導体チップの光が第２の光吸収半導体チップに入射することを意味していると考えられる。更にはこのことは、第２の発光半導体チップの光が第１の光吸収半導体チップに入射することを意味していると考えられる。これによって、光吸収半導体チップを発光半導体チップから放射された光の検出又は測定のために使用することができる。
【００１７】
複数の発光半導体チップを有しているオプトエレクトロニクス素子では、異なる材料及び／又は異なる応答特性に起因する発光半導体チップの異なる経年劣化によって、オプトエレクトロニクス素子から放射される混合光のシフト又は変化が生じる可能性がある。可能な限り不変の色印象及び発光印象並びに、オプトエレクトロニクス素子の寿命全体にわたり、放射される混合光の可能な限り一定の輝度を達成するために、所定の時点、例えば所定の間隔を空けて、色及び輝度の補償調整を行い、その際に、発光半導体チップからその都度放射される光の輝度の変化を測定できることは有利である。その種の測定された変化に基づき、発光半導体チップに関する動作パラメータを適合させることができ、それにより有利には、達成されるべき混合光を再び放射することができる。これによって、オプトエレクトロニクス素子の寿命の間、その寿命補正及び温度補正のための規則的な補償調整を実現することができる。このことは、その種の補償調整が付加的な外部のフォトセンサによって実施される公知の照明用途とは異なり、本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス素子では、素子内に設けられているコンポーネント、即ち、光吸収半導体チップによって実現され、光吸収半導体チップはそれと同時に、発光半導体チップのための保護ダイオードとしても実施されている。これによって、従来技術のように付加的なフォトセンサは必要なくなり、また公知の照明用途と比較すると、本発明によるオプトエレクトロニクス素子を有利には小さい構造で実現することができる。特に、光吸収半導体チップは二重の機能を有しているので、公知の用途と比較すると半導体チップの数は少なくて済む。
【００１８】
一つの別の実施の形態によれば、オプトエレクトロニクス素子の動作方法では、第１の測定ステップにおいて、第１の発光半導体チップが測定電流で動作し、その際に、第１の発光半導体チップと接続されていない、オプトエレクトロニクス素子の光吸収半導体チップに光が入射する。光吸収半導体チップに入射する光は、光吸収半導体チップにおいて第１の光電流を形成し、この光電流が測定される。第２の測定ステップにおいては、第２の発光半導体チップが測定電流で動作し、それによって、第２の発光半導体チップと接続されていない、光吸収半導体チップに光が入射する。入射した光によって光吸収半導体チップにおいて形成された第２の光電流が同様に測定される。第１の光電流と第１の目標値との差から、第１の発光半導体チップのための第１の動作電流が求められる。第２の光電流と対応する第２の目標値との差から、第２の発光半導体チップのための第２の動作電流が求められる。続けて、第１の発光半導体チップが第１の動作電流で動作され、また第２の発光半導体チップが第２の動作電流で動作される。
【００１９】
光電流と目標値とのそれぞれの差の決定及びそれぞれの動作電流の算出を、例えば相応の算出エレクトロニクス及び／又は制御エレクトロニクスによって実施することができ、例えば、算出エレクトロニクス及び／又は制御エレクトロニクスに格納されている比較値を使用しても実施することができる。それぞれ測定された光電流と所属の目標値との差が最小になるまで、特に有利には０になるまで、測定電流を初期値から連続的に又は段階的に増分又は減分することも可能である。差が最小のときの測定電流は所要動作電流に相当する。
【００２０】
一つの別の実施の形態によれば、第１の目標値及び／又は第２の目標値は、オプトエレクトロニクス素子の実際の動作開始前に決定される。目標値は、使用される各光吸収半導体チップにおける光電流に対応させることができ、その光電流は所望の動作時に、又は発光半導体チップの所望の動作輝度において形成される。従って、測定電流を例えば発光半導体チップの本来の動作電流に対応させることができる。これに択一的に、動作電流から偏差している可能性がある所定の測定電流を個々の測定に使用し、そこから目標値を決定することも可能である。目標値の決定時に、例えば外部のフォトセンサを使用することもでき、そのフォトセンサを用いて発光半導体チップの所望の輝度を調整することができる。
【００２１】
光電流を検出するための個々の測定ステップでは、その都度常に、ただ一つの発光半導体チップしか発光しない。各光電流の検出を、短い時間間隔で、例えば１秒よりも短い間隔で、有利には数十ミリ秒の間隔で行うことができ、それにより、オプトエレクトロニクス素子を実際にスイッチオンする前に、外部の観察者によって、個々の発光半導体チップの短時間の明滅が認識される可能性がある。
【００２２】
一つの別の実施の形態によれば、オプトエレクトロニクス素子は制御装置を有しており、この制御装置によって測定ステップ及び動作電流の算出を実施することができる。特に、制御装置は第１の測定ステップにおいて、第１の発光半導体チップを測定電流で動作させ、複数の光吸収半導体チップの内の、第１の発光半導体チップと接続されていない光吸収半導体チップの第１の光電流を測定することができる。また制御装置は第２の測定ステップにおいて、第２の発光半導体チップを測定電流で駆動させ、複数の光吸収半導体チップの内の、第２の発光半導体チップと接続されていない光吸収半導体チップの第２の光電流を測定することができる。
【００２３】
一つの別の実施の形態によれば、制御装置は上述のように、第１の光電流及び第２の光電流を、記憶されているそれぞれの目標値と比較する。第１の光電流及び第２の光電流とそれぞれの目標値との各差から、制御装置は、発光半導体チップを動作させるための第１の動作電流及び第２の動作電流を求めることができる。制御装置は更に、発光半導体チップを連続的に動作させるための第１の動作電流及び第２の動作電流を提供することができる。
【００２４】
一つの別の実施の形態によれば、制御装置はアナログ式及び／又はディジタル式の電子コンポーネント、例えば一つ又は複数のＩＣチップを有しており、それらを用いて光電流の検出、目標値との比較及び／又は動作電流の供給を実現することができる。
【００２５】
制御装置を付加的な素子の形態、例えばドライバ回路の形態で提供することができ、そこにおいて支持体を半導体チップに接続することができる。その種の外部の制御装置の代わりに、制御装置を支持体内又は支持体上に配置することができ、例えば、半導体チップも配置されている回路基板又はケーシングとして実施されている支持体に相応に実装する形で配置することができる。
【００２６】
一つの別の実施の形態によれば、オプトエレクトロニクス素子は少なくとも一つの第３の発光半導体チップを有しており、この第３の発光半導体チップは、逆並列に接続されており、また保護ダイオードとして形成されている第３の半導体チップと共に支持体上に配置されている。第３の発光半導体チップは、第１の発光半導体チップ及び第２の発光半導体チップと関連させて上記において説明したような特徴を有することができる。
【００２７】
特に、第３の発光半導体チップは、動作時に光が少なくとも第１の光吸収半導体チップ又は第２の光吸収半導体チップに入射するように支持体上に配置されている。従って、第１の光吸収半導体チップ又は第２の光吸収半導体チップは第３の測定ステップにおいて、第３の発光半導体チップに測定電流を供給した際の第３の光電流を求めるための上述の方法に使用することができ、その第３の光電流から、目標値との比較によって、第３の発光半導体チップの後続の連続動作のための第３の動作電流を求めることができる。
【００２８】
一つの別の実施の形態によれば、保護ダイオードとして形成されている第３の半導体チップが光吸収半導体チップ及び保護ダイオードとして形成されている。特に、第３の発光半導体チップを第３の光吸収半導体チップに逆並列に接続することができ、そのような第３の光吸収半導体チップを例えば第１の光電流及び／又は第２の光電流を求めるための上述の方法に使用することができる。
【００２９】
一つの別の実施の形態によれば、少なくとも一つ又は複数の発光半導体チップが支持体上に配置されている。少なくとも一つの別の発光半導体チップを保護ダイオード無しで支持体上に配置することもできる。少なくとも一つの別の発光半導体チップの動作電流を光吸収半導体チップによって上述の方法ステップに従い求めることができ、その光吸収半導体チップは例えば第１の光吸収半導体チップを用いて別の発光半導体チップと接続されている。
【００３０】
一つの別の実施の形態によれば、少なくとも三つ又はそれ以上の発光半導体チップが、それに並列に接続されており、また保護ダイオードとして実施されているそれぞれ一つの半導体チップと共に支持体上に配置されており、保護ダイオードとして実施されている複数の半導体チップの内の少なくとも二つの半導体チップが光吸収半導体チップとして実施されている。
【００３１】
一つの別の実施の形態によれば、オプトエレクトロニクス素子の少なくとも一つの光吸収半導体チップが周囲光センサとして動作する。このために、光吸収半導体チップは、オプトエレクトロニクス素子、また殊に光吸収半導体チップに入射する周囲光を、例えば制御装置によって測定される光電流へと変換する。この光電流が例えば制御装置によって測定される。
【００３２】
一つの別の実施の形態によれば、少なくとも一つの第１の発光半導体チップと、それに逆並列に接続されている第１の光吸収半導体チップとが配置されている支持体を備えているオプトエレクトロニクス素子の動作のための方法において、第１の光吸収半導体チップが周囲光センサ及び保護ダイオードとして実施されており、オプトエレクトロニクス素子に入射する周囲光によって光電流を形成する。光電流に関する最小値を下回ったときに第１の発光半導体チップが動作を開始する。
【００３３】
一つの別の実施の形態によれば、更に、制御装置に最小周囲光輝度に対応する最小光電流が格納されている。周囲光輝度が相応の最小値よりも小さい場合、従って光電流も相応の最小値よりも小さい場合には、制御装置が支持体上の少なくとも一つ又は複数の発光半導体チップの動作を開始させることができる。従って、例えば、オプトエレクトロニクス素子は薄明かり時に自動的に、少なくとも一つ又は複数の発光半導体チップの動作を開始させることができる。少なくとも二つの発光半導体チップが設けられている場合には、それに逆並列に接続されている各光吸収半導体チップを用いて、発光半導体チップの各動作電流を決定するための上述の測定ステップを実施することができ、これは発光半導体チップが連続動作モードで動作する前に行われる。
【００３４】
一つの別の実施の形態によれば、オプトエレクトロニクス素子は表示装置として、例えば自動車のような交通手段において使用される。交通手段のスタート時に、即ち、自動車の始動時に、動作電流を求めるための上述の方法を実施することができ、それによりオプトエレクトロニクス素子の本来の動作の前に、オプトエレクトロニクス素子が所望の光特性で動作することを交通手段の利用中に保証することができる。これとは異なり、本明細書において説明する、動作電流を求めるための方法が、交通手段の始動が所定の回数に達したときにのみ実施されることも考えられる。
【００３５】
一つの別の実施の形態によれば、本明細書において説明する複数のオプトエレクトロニクス素子は、ディスプレイ、例えばフルカラービデオウォールのような表示装置において使用される。その場合においても、個々のオプトエレクトロニクス素子はその放射光に関して、若しくは、個々の発光半導体チップから放射される光に関して、動作開始前にその都度、又は、動作開始の回数が所定回数に達する度にその都度、輝度のドリフトの形の経年劣化に関して検査される。これによって、本明細書において説明する複数のオプトエレクトロニクス素子を使用する際に、全てのオプトエレクトロニクス素子を可能な限り所望の光特性で動作できることを保証することができ、それにより、例えばディスプレイの表示面にわたる輝度変動及び／又は色差の形の光学的な不均一性を低減することができるか、又はそれどころか完全に阻止することができる。
【００３６】
以下では、図面に示した複数の実施の形態を参照しながら本発明の更なる利点、有利な実施形態及び発展形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】一つの実施例によるオプトエレクトロニクス素子の概略図を示す。
【図２Ａ】別の実施例によるオプトエレクトロニクス素子の動作方法の概略図を示す。
【図２Ｂ】別の実施例によるオプトエレクトロニクス素子の動作方法の概略図を示す。
【図２Ｃ】別の実施例によるオプトエレクトロニクス素子の動作方法の概略図を示す。
【図３】別の実施例による複数のオプトエレクトロニクス素子の概略図を示す。
【図４】別の実施例による複数のオプトエレクトロニクス素子の概略図を示す。
【図５】別の実施例によるオプトエレクトロニクス素子の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
実施例及び図面において、同一の素子又は同様に作用する素子にはそれぞれ同一の参照符号を付してある。図示されている構成要素及びそれらの相互のサイズ比は、基本的に縮尺通りに示されたものではなく、むしろ個々の構成要素、例えば層、構成部分、素子及び領域はより見やすくするため、及び／又は、より良い理解のために過度に厚く又は大きく描かれている場合もある。
【００３９】
図１には、一つの実施例によるオプトエレクトロニクス素子が示されており、このオプトエレクトロニクス素子は支持体１を有している。支持体１は図示されている実施例においては凹部１０を備えているケーシングとして形成されている。このために、支持体１はケーシングを形成するプラスチックを有している。更に、支持体１はリードフレーム、導体路及び／又は端子面の形態の電気的なコンタクトを有することができる（図示せず）。
【００４０】
支持体１上には、特に図示されている実施例においては、ケーシングの凹部１０内に、第１の発光半導体チップ１１と、この第１の発光半導体チップ１１に逆並列に接続されている第１の光吸収半導体チップ１２が配置されている。更に、第２の発光半導体チップ２１が、この第２の発光半導体チップ２１に逆並列に接続されている第２の光吸収半導体チップ２２と共に配置されている。光吸収半導体チップ１２，２２は保護ダイオードとして、特にＥＳＤ保護ダイオードとして実施されており、それらの保護ダイオードは、それぞれ自身と接続されている発光半導体チップ１１，２１を電圧ピーク、例えばＥＳＤパルスから保護する。このために、光吸収半導体チップ１２，２２は図示されている実施例において、０．６ボルトから１．２ボルトの範囲の順電圧を有しているシリコンダイオードとして実施されている。この実施例の代わりに、一方又は両方の光吸収半導体チップ１２，２２をＧａＡｓダイオードとしても、又は、適切な光吸収材料及び必要な保護機能を満たす材料を含んでいる他のダイオードとしても実施することもできる。
【００４１】
発光半導体チップ１１，２１を、冒頭部で述べたように半導体層列の形態で実施することができ、また例えば、発光半導体チップ１１，２１は異なる色の光を放射することができ、それによりオプトエレクトロニクス素子は発光半導体チップ１１，２１から放射される光度に応じた混色光を放射することができる。凹部１０は図示されている実施例において反射性に形成されており、それにより、動作時に発光半導体チップ１１，２１によって形成される光をオプトエレクトロニクス素子から均一に放出することができる。
【００４２】
半導体チップ１１，１２，２１，２２は、各発光半導体チップ１１，２１の光が、光吸収半導体チップ１２，２２の内の、それらの各発光半導体チップ１１，２１が接続されていない方の少なくとも一つの光吸収半導体チップに入射するように支持体１上に配置されている。この実施例において、このことは特に、第１の発光半導体チップ１１の光が第２の光吸収半導体チップ２２に入射し、その一方で第２の発光半導体チップ２１の光が第１の光吸収半導体チップ１２に入射することを意味している。
【００４３】
更には、発光半導体チップ１１，２１及び光吸収半導体チップ１２，２２の上方に、別の光学コンポーネント、例えばモールドを凹部１０内に配置することができる、及び／又は、例えばレンズ又は光学拡散体、例えば散乱板又は散乱モールドのような光学コンポーネントを配置することができる。
【００４４】
図２Ａから図２Ｃと関連させて、図１によるオプトエレクトロニクス素子の動作方法を説明する。これに関して、オプトエレクトロニクス素子は更に制御装置２を有しており、この制御装置２は、以下において説明する測定電流及び動作電流を供給し、また光電流を測定するために構成されている。制御装置２は図示されている実施例において外部制御装置として実施されており、この制御装置２には半導体チップ１１，１２，２１，２２を備えている支持体１を接続することができる。電気的な接続は矢印１３，１５，２３，２５，１６及び２６によって表されている。この実施例の代わりに、制御装置２を支持体１に集積することもできる。
【００４５】
オプトエレクトロニクス素子本来の動作前に、第１の測定ステップにおいて第１の発光半導体チップ１１が動作される。このために制御装置２は、第１の発光半導体チップ１１を動作させるための測定電流１３を供給する。第１の発光半導体チップ１１から放射される全体の光の一部に対応する、第１の発光半導体チップ１１から放射された光１４は、第２の光吸収半導体チップ２２に入射する。その際、第２の発光半導体チップ２１は動作していないので、それにより、第２の発光半導体チップを本来駆動させることができる接続部を介して、光１４によって第２の光吸収半導体チップ２２において形成される第１の光電流１５を測定することができる。第１の光電流１５は、制御装置２に記憶されている目標値と比較され、それによって経年劣化による欠陥、例えば第１の発光半導体チップ１１の輝度の低下を測定電流１３において確認することができる。第１の光電流１５と対応する目標値との差から、制御装置２は第１の動作電流１６を上記の冒頭部で述べたように求めることができる。
【００４６】
図２Ｂによる更なる第２の測定ステップにおいては、第１の発光半導体チップ１１がスイッチオフされ、第２の発光半導体チップ２１が測定電流２３で動作される。それによって、図２Ｂにおいて参照番号２４で表されている、第２の発光半導体チップ２１から放射された光の一部が第１の光吸収半導体チップ１２に入射し、それにより第２の光電流２５が形成される。第２の光電流２５が制御装置２によって測定される。第２の光電流２５が、制御装置２に記憶されている、対応する目標値と比較されることによって、第２の動作電流２６を求めることができる。
【００４７】
そのようにして求められた動作電流１６及び２６は続いて、図２Ｃに示されているようなオプトエレクトロニクス素子の連続動作に関して、発光半導体チップ１１，２１の動作のために制御装置２から供給される。光吸収半導体チップ１２，２２はこの連続動作において、発光半導体チップ１１，２１を保護するための保護ダイオードとして機能する。
【００４８】
図３には、オプトエレクトロニクス素子の別の実施例が示されており、この実施例は、上記の実施例による第１の発光半導体チップ１１、第２の発光半導体チップ１２、第１の光吸収半導体チップ２１及び第２の光吸収半導体チップ２２の他に、第３の発光半導体チップ３１を有しており、この第３の発光半導体チップは、逆並列に接続されており、また保護ダイオードとして形成されている第３の半導体チップ３２と接続されている。上記の実施例と関連させて説明したように、また下記において説明するように、連続的に実施される測定ステップは図３では分かりやすくするために共通して示されている。
【００４９】
第１の発光半導体チップ１１及び第２の発光半導体チップ２１の動作電流を求めるために、発光半導体チップ１１，２１は上記の実施例と関連させて説明したように、連続的に測定電流１３，２３が供給され、それによって第１の光電流又は第２の光電流をそれぞれ制御装置２（図示せず）によって測定することができる。
【００５０】
第３の発光半導体チップ３１のための第３の動作電流の決定に続いて、第３の発光半導体チップ３１に測定電流３３が印加される。その間、第１の発光半導体チップ１１及び第２の発光半導体チップ２１は動作しない。第３の発光半導体チップ３１から放射された光３４は第２の光吸収半導体チップ２２に入射し、それによって第２の光吸収半導体チップ２２は第３の光電流（図示せず）を形成する。第３の光電流は制御装置２によって対応する目標値と比較され、それによって、上述のようにして、第３の発光半導体チップ３１のための第３の動作電流を求めることができる。保護ダイオードとして形成されている第３の半導体チップ３２はこの場合、必ずしも光吸収半導体チップとして実施されている必要はない。それによって、この実施例においては、光吸収半導体チップは二つだけしか必要とされない。
【００５１】
更に、付加的な発光半導体チップが設けられていても良く、それらの発光半導体チップそれぞれの動作電流を発光半導体チップ１１，２１，３１に関して説明したやり方に応じて決定することができる。例えば、第１の光吸収半導体チップ１２及び第２の光吸収半導体チップ２２だけが光を吸収するものであれば十分であり、別の発光半導体チップのための保護ダイオードとして設けられている別の半導体チップが光を吸収する必要はない。
【００５２】
図４には、第１の発光半導体チップ１１、第２の発光半導体チップ２１及び第３の発光半導体チップ３１を備えているオプトエレクトロニクス素子の別の実施例が示されており、この実施例では、第３の発光半導体チップ３１が保護ダイオードとして形成されている第３の光吸収半導体チップ３２と逆並列に接続されている。図３において既に説明したように、図４には順次実施される測定ステップが共通して示されている。
【００５３】
上記の実施例と関連させて既に説明したように、第１の測定ステップにおいては、第１の光電流を第１の発光半導体チップ１１の動作時に第２の光吸収半導体チップ２２によって形成することができる。後続の測定ステップにおいては、第２の光電流を第２の発光半導体チップ２１の動作時に第３の光吸収半導体チップ３２によって形成することができ、また更に後続の測定ステップにおいては、第３の光電流を第３の発光半導体チップ３１の動作時に第１の光吸収半導体チップによって形成することができる。各発光半導体チップ１１，２１，３１には、前述の測定電流での光電流をそれぞれ決定するために使用される光吸収半導体チップ１２，２２，３２が一つずつ対応付けられているので、光吸収半導体チップ１２，２２，３２を例えば、それぞれに対応付けられている光吸収半導体チップ１１，２１，３１の放射スペクトルに関して最適化させることができる。更には、発光半導体チップ１１，２１，３１の光がそれぞれ、光電流を測定するために使用される光吸収半導体チップ１２，２２，３２に入射すれば十分であるので、それによって支持体１上の半導体チップ１１，１２，２１，２２，３１，３２の配置構成についての大きな自由度を得ることができる。
【００５４】
図示されている実施例において設けられている半導体チップ１１，１２，２１，２２，３１，３２に付加的に、それらの半導体チップ１１，１２，２１，２２，３１，３２と同様に動作することができる更に別の発光半導体チップ及び光吸収半導体チップを支持体上に配置することができる。
【００５５】
図５には、オプトエレクトロニクス素子の別の実施例が示されており、このオプトエレクトロニクス素子は支持体１上に第１の発光半導体チップ１１及びこの第１の発光半導体チップに逆並列に接続されている第１の光吸収半導体チップ１２を有しており、支持体１は例えば上述の実施例と同様に凹部１０を備えているケーシングとして形成されている。第１の光吸収半導体チップ１２は上述の実施例と同様に保護ダイオードとして形成されている。
【００５６】
更に、第１の光吸収半導体チップ１２は第１の発光半導体チップ１１が動作していないときには周囲光センサとして動作する。このことは、オプトエレクトロニクス素子、特に第１の光吸収半導体チップ１２に入射する周囲光４に依存して、また特に、その周囲光４の輝度に依存して、第１の光吸収半導体チップ１２が光電流４５を形成し、この光電流４５が制御装置２によって監視されることを意味している。周囲光４の輝度が所定の最小値を下回り、従って第１の光吸収半導体チップ１２の光電流４５も制御装置２に格納されている最小光電流値を下回る場合には、図５に示唆されているように、第１の発光半導体チップ１１が、制御装置２によるこの第１の発光半導体チップ１１のための動作電流１６の供給でもって動作を開始する。
【００５７】
更に、図５に示されているオプトエレクトロニクス素子は、上述の実施例と同様に、更に別の発光半導体チップ及び更に別の光吸収半導体チップを有することができる。
【００５８】
また更には、例えば、図１から図４と関連させて説明したオプトエレクトロニクス素子の内の一つの光吸収半導体チップ１２，２２，３２を、図５と関連させて説明したような周囲光センサとして実施し、また動作させることができる。周囲光センサとして実施されている光吸収半導体チップは、オプトエレクトロニクス半導体素子の周囲の輝度を監視し、その周囲の輝度が最小周囲輝度を下回ると動作を開始する。更には、オプトエレクトロニクス素子の連続動作の前に、発光半導体チップの動作電流を求めるための、図２Ａから図４と関連させて説明した測定ステップを実施することができる。
【００５９】
図示した実施例におけるオプトエレクトロニクス素子は、特に、フルカラービデオウォールのようなディスプレイに適しており、そこでは、各オプトエレクトロニクス素子を一つの画素を表すために使用することができる。更に、オプトエレクトロニクス素子は特に有利には、例えば、輝度及び放射される色の特性が均一に維持されることが要求される、自動車における表示装置の照明にも適している。従って、それぞれの動作電流を決定するための上記において説明した方法を、その種のフルカラービデオウォール又は自動車の起動過程の度に実施することができるか、又は、起動過程が所定回数行われた後にその都度実施することもでき、それによりオプトエレクトロニクス素子の寿命全体にわたり可能な限り均一な照明特性を実現することができる。
【００６０】
本発明は実施例に基づく上記の説明によってそれらの実施例に限定されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴並びにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の各組み合わせが含まれ、このことはそのような組み合わせ自体が特許請求の範囲又は実施例に明示的には記載されていないにしても当てはまる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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