(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ回路であって、当該ＬＥＤ回路は：
複数のＬＥＤパッケージと；
ＬＥＤ制御回路のセットを含むとともに個々のＬＥＤ制御回路に通じる少なくとも１つの制御線を有する集積回路であって、各ＬＥＤ制御回路が、前記集積回路の各領域に形成されている、集積回路と；を有しており、
各ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤと前記ＬＥＤ制御回路との電気的接続が行われるように、それぞれのＬＥＤ制御回路の上で接合しており、前記ＬＥＤ制御回路は、ＬＥＤ制御回路のストリングを規定する直線に沿って配置されるように、互いに直列配置で電気的に接続されており、
各ＬＥＤ制御回路は、ＬＥＤパッケージの直下で並列配置されるトランジスタを含んでおり、少なくとも１つの制御線は、トランジスタのゲート線を含んでおり、ＬＥＤ制御回路のストリングの両端部には、電力線の接続パッドが含まれ、
前記ストリングは、直線に沿って配置されており、前記各制御線は、各ＬＥＤ制御回路から前記ストリングの方向と直交する方向の一方の側に延びており、次に前記ストリングの方向に沿って制御回路のストリングのいずれか一方の端部に延びている、
ＬＥＤ回路。
【請求項２】
各ＬＥＤパッケージは、トランジスタのソース及びドレインに接続される２つの端子を含む、
請求項１に記載のＬＥＤ回路。
【請求項３】
前記制御線の半分は、制御回路のストリングの一端に延びており、前記制御線の他の半分は、制御回路のストリングの他端に延びている、
請求項１に記載のＬＥＤ回路。
【請求項４】
請求項１又は３に記載される複数のＬＥＤ回路を含むＬＥＤ回路構成であって、異なる回路の電力線の接続パッドは、各端部においてＬＥＤ制御回路のストリングと電力線の接続パッドとの直列接続を形成するために、互いに接続されている、
ＬＥＤ回路構成。
【請求項５】
前記ＬＥＤ回路が、横並びに配置されている、
請求項４に記載のＬＥＤ回路構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば関連する回路に接続されたディスクリート(discrete)ＬＥＤパッケージとして形成された、ＬＥＤ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々なＬＥＤパッケージが知られている。例えば、適当な基板上に直接的にはんだ付けするようなウェハレベル・チップスケール・ＬＥＤパッケージが知られている。このようなパッケージは、典型的に、ダイオードのｐｎ接合部への２つの接点を有している。ＬＥＤパッケージは、例えばＥＳＤダイオードや制御トランジスタ等のＬＥＤ用の制御回路を担持する基板に取り付けることができる。
【０００３】
一例として、ＬＥＤダイは、シリコン基板上に取り付けることができ、この基板は、埋め込まれたＥＳＤ保護ダイオードを含む。基板の上面上の接点によって、ＬＥＤダイ端子との電気的接続を行い、この基板は、同じ上面上に、つまりＬＥＤダイが取り付けられる領域の外側に、外部接点をさらに有する。
【０００４】
また、ＥＳＤ保護に加えて、ＬＥＤを制御トランジスタに関連付けることによって、ＬＥＤのストリングを駆動し且つ制御することが可能になることが知られている。例えば、直列に配置された複数のＬＥＤは、各ＬＥＤに対して並列に個々のＦＥＴトランジスタを接続することによって、個別に制御することができる。トランジスタのスイッチを閉じることによって、対応するＬＥＤが短絡され、スイッチがオフにされる。
【０００５】
ＬＥＤ及び関連する制御装置についてのコスト効率の良い且つコンパクトなパッケージングの解決策の必要性が依然として存在している。
米国特許出願公開第２００２／０６４０３２号は、基板に取り付けられたＬＥＤチップのマトリックスと、ＬＥＤチップに隣接して取り付けられたドライバ装置とを開示する。米国特許出願公開第２０１２／００１８７４５号は、少なくとも照明装置を含む集積式照明装置と、集積回路を含む制御装置と、これら照明装置及び制御装置を電気的に接続するために使用されるコネクタとを開示する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、独立請求項に規定される装置が提供される。
【０００７】
一態様によれば、ＬＥＤ回路が提供される。このＬＥＤ回路は、複数のＬＥＤ集積回路パッケージと、ＬＥＤ制御回路のセットを含むとともに個々のＬＥＤ制御回路に通じる少なくとも１つの制御線を有する集積回路であって、各ＬＥＤ制御回路が、ＬＥＤ回路の各領域に形成されている、集積回路と、を有しており、各ＬＥＤパッケージは、ＬＥＤとＬＥＤ制御回路との電気的接続が行われるように、それぞれのＬＥＤ制御回路の上で結合しており、ＬＥＤ制御回路は、ＬＥＤ制御回路のストリングを規定するように、集積回路によって互いに電気的に接続されている。
【０００８】
この配置によって、よりコンパクトな設計が可能となり、必要に応じてＬＥＤをより近接させた状態で離間させることができるように、関連する制御回路の上面上にＬＥＤパッケージが提供される。
【０００９】
各ＬＥＤ制御回路は、トランジスタを含むことができ、少なくとも１つの制御線は、トランジスタのゲート線を含むことができる。こうして、この制御線は、ゲート電流のみを流せばよいため、細い線にすることができ、制御線を、コンパクトに配置することもできる。
【００１０】
トランジスタは、バイパス経路をＬＥＤに提供するように、ＬＥＤと並列に配置することができる。これは、直列配置のＬＥＤのストリングについて、個々のＬＥＤをオフにすることを可能にするという利点を有する。当然ながら、直列配置のトランジスタは、並列配置のＬＥＤのセットの場合に、各ＬＥＤについて使用することもできる。
【００１１】
各ＬＥＤパッケージは、（並列スイッチの例では、）トランジスタのソース及びドレインに接続された２つの端子を含むことができる。
ＬＥＤ制御回路のストリングの両端部は、電力線接続パッドを含むことができる。こうして、このストリングは、ＬＥＤの直列配置を含むことができる。ストリングは、好ましくは、直線に沿って配置されており、制御線は、各ＬＥＤ制御回路から一方の側に延びており、次に、ストリング・ラインの方向に沿って制御回路のストリングのいずれか一方の端部に延びている。これは、それら制御回路が別々のデバイスとして形成される場合に、制御回路を容易に一緒にタイル貼り付け(tiled)することを可能にする。
【００１２】
制御線の半分は、制御回路のストリングの一端に延びており、制御線の他の半分は、制御回路のストリングの他端に延びている。これは、全体の幅を最小限に抑えることができることを意味する。
【００１３】
本発明は、ＬＥＤ回路構成も提供する。ＬＥＤ回路構成は、本発明の複数のＬＥＤ回路を含んでおり、異なる回路の電力線接続パッドが、各端部においてＬＥＤ制御回路のストリングと電力線の接続パッドとの直列接続を形成するために、一緒に接続される。
【００１４】
これは、回路が互いにデイジーチェーン(daisy  chained)接続された状態で、複数のＬＥＤ回路についてタイル貼付けアプローチを提供し、例えば、単一の電流源によって電力供給することができる。ＬＥＤ回路は、横並びに配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】サブマウント上に取り付けられた公知のＬＥＤパッケージを示す図である。
【図２】各ＬＥＤのストリングにスイッチを提供するような公知の回路を示す図である。
【図３】図２の回路を実装するための公知の方法を示す図である。
【図４】本発明のＬＥＤ回路に使用される制御回路を示す図である。
【図５】本発明のＬＥＤ回路の一例を示す図である。
【図６】ＬＥＤパッケージと回路との間でどの様に接続が形成されるかを示す図である。
【図７】本発明の回路構成の一例の分解図である。
【図８】ＬＥＤパッケージが回路に接続された状態の図７の構成を示す図である。
【図９】回路構成を形成するための回路同士の間の電気的接続をより明確に示す図である。
【図１０】アレイを単一の回路として形成できることを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。
全ての図面は、概略的なものであり、必ずしも縮尺通りに描かれておらず、概して本発明を説明するために必要な部品のみを示しており、他の部品は、省略されるか、又は単に示唆される。
【００１７】
本発明は、ＬＥＤ集積回路を含むＬＥＤ回路を提供するものであり、各ＬＥＤ集積回路は、それぞれのＬＥＤ制御回路の上に取り付けられている。ＬＥＤ制御回路は、ＬＥＤ制御回路のストリングを規定するために、互いに電気的に接続されており、各ＬＥＤ制御回路は、ＬＥＤ集積回路に通じる少なくとも１つの制御線を有する。これによって、ＬＥＤの個々の制御部を備えた複数のＬＥＤのコンパクトな回路が提供される。
【００１８】
図１は、公知のＬＥＤパッケージを示している。ＬＥＤ１０は、例えばはんだボールにより、シリコン・サブマウント１２上に取り付けられたディスクリート・パッケージとして形成されている。ＬＥＤパッケージへの接続は、はんだボールを介して行われ、サブマウントからの外部接続は、ワイヤボンド１４によって行われる。図１に概略的に示されるように、サブマウント１２は、ＥＳＤ保護ダイオードのペアを実装することができる。こうして、追加部品を各ＬＥＤに関連付ける１つの理由は、ＥＳＤ保護を提供することである。
【００１９】
追加部品を各ＬＥＤに関連付ける別の理由は、スイッチング機能を提供することである。図２は、ＬＥＤストリングの各ＬＥＤ、つまりＬＥＤ１からＬＥＤ４に並列スイッチＭ１からＭ４を提供するような公知の回路を示している。スイッチをオンにすることにより、個々のＬＥＤがオフにされるようにバイパス経路が設けられる。
【００２０】
図３は、図２の回路を実装する公知の方法を示している。多数のディスクリートＬＥＤパッケージ３０が、ＰＣＢ３２のトラックの上方に取り付けられている。２つのトラック３１が、２つの電力線に接続される。個々のＬＥＤパッケージ３０同士の間の追加のトラックによって、ＬＥＤパッケージ同士の間に直列接続が提供される。さらに、トラックは、トランジスタ３４に接続され、ＰＣＢ上にも取り付けられている。トランジスタは、それらトランジスタのゲートに接続する制御線３６を形成するようなＰＣＢトラックを有している。図３は、１つのＬＥＤパッケージを分解した形態でも示している。この配置は、かなりの量のスペースを占める。
【００２１】
本発明は、ＬＥＤパッケージがそれぞれの制御回路の上に取り付けられた状態で、各ＬＥＤ用のトランジスタ等の制御回路を担持するような基板に取り付けられたディスクリートＬＥＤパッケージを提供する。
【００２２】
図４は、本発明のＬＥＤ回路に使用される制御回路を示している。制御回路４０は、ＬＥＤ制御回路４２のセットを含む集積回路として形成されており、各ＬＥＤ制御回路は、制御回路のそれぞれの領域に形成されている。この例では、各集積回路は、単一のトランジスタを含むことができる。制御線４４は、各ＬＥＤ制御回路に通じており、トランジスタのゲートに接続される。
【００２３】
図５の分解図に示されるように、ＬＥＤパッケージ５０は、ＬＥＤと制御回路との電気的接続が行われるように、それぞれのＬＥＤ制御回路４２の上で接合されている。
典型的には単一ダイの取付け方法に使用されるような超音波接合等の従来のウェーハボンディングを用いることができる。導電性接着剤等の冷温相互接続方法を含むような他のウェーハボンディング手法も用いることができる。
【００２４】
この目的のために、トランジスタ回路４２の上部には、ソース及びドレインに接続するための２つの接触パッドがあり、ＬＥＤパッケージの底部には、ＬＥＤのアノード及びカソード（すなわち、ｐ−接合及びｎ−接合）に接続するための２つの接触パッドがある。複数の制御回路４２は、ＬＥＤ制御回路のストリングを規定するために、集積回路によって互いに電気的に接続されている。
【００２５】
一例では、トランジスタは、ＬＥＤと並列配置であり、ストリングは、図２に示される回路を規定するために、直列接続される。しかしながら、トランジスタは、代わりに、ＬＥＤと直列配置とすることができ、ストリングは、制御回路の並列バンクを規定することができる。
ＬＥＤ制御回路のストリングの両端部は、電力線接続パッドを有する。
【００２６】
図４及び図５に示されるように、制御回路のストリングは、直線に沿って配置されている。制御線４４は、各ＬＥＤの制御回路から（すなわち、ストリング・ラインの方向に対して垂直な方向から）一方の側に延びており、次に、ストリング・ラインの方向に沿って制御回路のストリングのいずれか一方の端部に延びている。制御線は、それら制御線がゲート電流を流すのみなので、薄くすることができ、これは、回路の幅をかなり大きくする必要がないことを意味する。図示の例では、制御線４４の半分は、制御回路のストリングの一方の端部に延びており、制御線の他の半分は、制御回路のストリングの他方の端部に延びている。これは、必要な横方向のスペースを最小限に制限するように多数の横並びの制御線が維持されることを意味する。制御線は、当然ながら、全てを一端に延ばすこともできる。
【００２７】
外部接続が行われるような、制御回路のストリングの両端部は、電力線及びコントローラに接続されており、このコントローラは、制御信号を制御線４４に供給する。
【００２８】
図６は、ＬＥＤパッケージ５０と回路４２との間で接続がどの様に行われているかについて示しており、ＬＥＤパッケージのベースにアノード端子及びカソード端子５２ａ，５２ｂを示している。それらアノード端子及びカソード端子は、集積回路の上の上部接点５４ａ，５４ｂによってソース端子及びドレイン端子に接続される。上部品には、単一のＬＥＤパッケージ及びその回路が示されており、そして下部品には、それぞれ関連するＬＥＤパッケージを含む一連の回路が示されている。複数の回路は、一連の回路を形成するように互いに電気的に接続されている。
【００２９】
図７は、本発明の回路構成の一例の分解図を示している。複数のＬＥＤ回路４０が、制御回路及びＬＥＤパッケージのアレイを規定するために、横並びに設けられている。このアレイは、複数の回路から形成することができ、さもなければ、全ての制御回路は、１つの回路として形成することができる。アレイの２つの対向する縁部は、電源接続及び制御接続を提供するために使用され、別個の回路が使用される場合に、（以下に説明するように）回路同士の間に相互接続を提供するために使用される。
【００３０】
従って、本発明は、例えば一般的にｎ×ｍのアレイの、マトリックスアレイの形態の回路構成に適用することができる。ここで、ｎ及びｍは、２以上である。
【００３１】
図７は、分解図を示しており、図８は、ＬＥＤパッケージが回路に接続された状態の図７の配置を示している。
別個の回路が使用される場合に、それら別個の回路は、各端部においてＬＥＤ制御回路のストリングと電力線の接続パッドとの直列接続を形成するために一緒に接続されている。図９は、回路ストリングの直列接続の両端において電力線接触パッド９０ａ，９０ｂを含むような配置を示しており、接続ブリッジ９２が、回路構成を形成するために、回路同士の間に設けられていることを示している。
【００３２】
上述したように、アレイは、１つの回路として形成された全ての制御回路で形成することができる。完全を期すために、一例を図１０に示している。この例は、図８に対応しているが、複数の回路４０が、単一の回路４０’によって置き換えられている。
上記の例では、並列スイッチが、各ＬＥＤに追加される。当然ながら、選択されたＬＥＤを絶縁するために、直列スイッチを、ＬＥＤの並列セットと同じように追加することもできる。
【００３３】
この回路は、単一のトランジスタとして示されている。当然ながら、より複雑な回路を、第２の基板に設けることができる。例えば、ＥＳＤダイオードを、パッケージだけでなくトランジスタにも統合することができる。さらに、より複雑なトランジスタ制御回路は、例えば局所的な調光制御のために、それぞれのパッケージに実装することができる。
【００３４】
本発明は、概してＬＥＤパッケージを形成するために用いることができる。特に興味深いパッケージには、個々のＬＥＤの制御を必要とするＬＥＤアレイ用のパッケージがある。具体的には、自動車用途において、動的ＬＥＤマトリクス・アレイは、光方向の動的な制御を提供することが知られている。
【００３５】
本発明は、ＬＥＤの直下に、各ＬＥＤパッケージ用のスイッチを提供する。これによって、コンパクトなドライバの設計を可能にされ、ＬＥＤストリングの制御が簡素化される。
【００３６】
ＬＥＤパッケージ及び集積回路を形成するために使用されるプロセスは、それらプロセスがありふれているので、詳細に記載していない。実際には、任意のダイオード技術及び任意のトランジスタ技術を使用することができる。また、様々な材料の様々な基板を使用することができ、それら様々な材料が独立して形成されるような製造プロセスを使用することができる。
【００３７】
上記の例では、電力線接続及び制御線接続は、制御回路の一連のアレイの２つの対向する縁部にある。必要に応じて、全ての接続が、代わりに、１つの縁部のみを経由することができる。
【００３８】
開示された実施形態に対する他の変形形態は、図面、明細書の開示、及び添付の特許請求の範囲を検討することによって特許請求の範囲に記載された発明を実施する際に当業者によって理解され且つ実現することができる。請求項において、「備える、有する、含む(comprising)」という用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの(a,  an)」は、複数を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用することができないことを示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、特許請求の範囲を限定するものとして解釈すべきではない。
【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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【図１０】
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