(57)【要約】【課題】信頼性が高く且つ低コスト化が可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光色の異なる複数個のＬＥＤチップ１ａ〜１ｄから放射される光を検出する１つの光検出素子４が設けられ各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄからの光の混色光が取り出されるパッケージ（図示せず）と、各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄへの給電路に挿入されたスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｄと、光検出素子４の出力に基づいて各スイッチング素子Ｑａ〜ＱｄをＰＷＭ制御することで各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄの光出力を各別に調節する制御部１０とを備える。制御部１０は、全てのＬＥＤチップ１ａ〜１ｄが点灯する混色期間Ｔａと光検出素子４によるモニタリング対象となる１個のＬＥＤチップみが点灯するモニタリング用期間Ｔｕとが時系列的に交互に現われモニタリング対象として点灯するＬＥＤチップが順次切り替わるように各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｄへ与えるＰＷＭ信号を生成する。【選択図】      図１
2009206186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光色の異なる複数個のＬＥＤチップが実装されるとともに各ＬＥＤチップから放射される光を検出する１つの光検出素子が設けられてなり各ＬＥＤチップからの光の混色光が取り出されるパッケージと、各ＬＥＤチップそれぞれへの給電路に挿入されたスイッチング素子と、光検出素子の出力に基づいて各スイッチング素子それぞれをＰＷＭ制御することで各ＬＥＤチップの光出力を各別に調節する制御部とを備え、制御部は、全てのＬＥＤチップが点灯する混色期間と光検出素子によるモニタリング対象となる１個のＬＥＤチップのみが点灯するモニタリング用期間とが時系列的に交互に現われモニタリング対象として点灯するＬＥＤチップが順次切り替わるように各スイッチング素子それぞれへ与えるＰＷＭ信号を生成することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
制御部は、少なくとも混色期間とモニタリング用期間とを含む単位期間においてモニタリング対象のＬＥＤチップの点灯開始タイミングを他のＬＥＤチップの点灯開始タイミングよりも早くすることでモニタリング用期間が周期的に現われるように各ＰＷＭ信号を生成することを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光色の異なる複数個のＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）を用いた発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図４および図５に示すように、発光色の異なる４個のＬＥＤチップ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが実装されるとともに各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄから放射される光を１対１で各別に検出するフォトダイオードからなる４つの光検出素子４が設けられてなり各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄからの光の混色光が取り出されるパッケージ２’を備えた発光装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
上述のパッケージ２’は、各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄが収納される収納凹所２ｂが一表面に形成され各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄが実装される実装基板２ａと、実装基板２ａの上記一表面側で収納凹所２ｂを閉塞する形で配設された透光性部材３とで構成されており、収納凹所２ｂ内が各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄを封止した透光性封止材（例えば、シリコーン樹脂など）からなる封止部５により充実されている。
【０００４】
ここにおいて、実装基板２ａは、シリコン基板２０ａを用いて形成され各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄが実装されるベース基板２０と、シリコン基板４０ａを用いて形成され光取出窓４１が形成されるとともに各光検出素子４が形成された光検出素子形成基板４０と、シリコン基板３０ａを用いて形成されてなり光取出窓４１に連通する開口窓３１が形成されベース基板２０と光検出素子形成基板４０との間に介在する配光用基板３０とで構成されており、各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄはベース基板２０に形成された貫通孔配線２４を介して外部接続用電極２７ａ，２７ａと電気的に接続され、各光検出素子４は配光用基板３０に形成された貫通孔配線３４およびベース基板２０に形成された貫通孔配線２４を介して外部接続用電極２７ｂ，２７ｂと電気的に接続されている。
【０００５】
ところで、上述のパッケージ２’は、上述のように、光検出素子形成基板４０に各発光色のＬＥＤチップ１ａ〜１ｄそれぞれから放射された光を各別に検出する４つの光検出素子４が設けられており、４つの光検出素子４と互いに発光色の異なる４つのＬＥＤチップ１ａ〜１ｄとを１対１で対応させるために、ベース基板２０と配光用基板３０とで囲まれた内部空間を各発光色のＬＥＤチップ１ａ〜１ｄそれぞれの収納空間に区画し各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄそれぞれから放射された光が２つ以上の光検出素子４の受光面へ入射するのを阻止する十字状の遮光部３９が、配光用基板３０に連続一体に形成されている。
【０００６】
上述の発光装置では、パッケージ２’を実装する回路基板を設けて、当該回路基板に、各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄを駆動する駆動回路と、各光検出素子４により検出される光強度がそれぞれの目標値に保たれるように駆動回路から各発光色のＬＥＤチップ１ａ〜１ｄに流れる電流をフィードバック制御する制御回路とを設けることにより、各光検出素子４それぞれの出力に基づいて各発光色のＬＥＤチップ１ａ〜１ｄの光出力を各別に制御することができ、各発光色ごとのＬＥＤチップ１ａ〜１ｄの光出力の経時変化の違いなどによらず混色光（ここでは、白色光）の光色や色温度の精度を向上することができ、信頼性が向上する。
【特許文献１】特開２００７−２９４８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図４および図５に示した構成のパッケージ２’と、上記駆動回路と、上記制御回路とを備えた発光装置では、パッケージ２’に複数の光検出素子４を設けるとともに遮光部３９を設ける必要があり、パッケージ２’の構造が煩雑になり、パッケージ２’の小型化が制限されるとともにコストが高くなってしまう。また、遮光部３９での光損失も発生し外部への光取出し効率が低下してしまう。
【０００８】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、信頼性が高く且つ低コスト化が可能な発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、発光色の異なる複数個のＬＥＤチップが実装されるとともに各ＬＥＤチップから放射される光を検出する１つの光検出素子が設けられてなり各ＬＥＤチップからの光の混色光が取り出されるパッケージと、各ＬＥＤチップそれぞれへの給電路に挿入されたスイッチング素子と、光検出素子の出力に基づいて各スイッチング素子それぞれをＰＷＭ制御することで各ＬＥＤチップの光出力を各別に調節する制御部とを備え、制御部は、全てのＬＥＤチップが点灯する混色期間と光検出素子によるモニタリング対象となる１個のＬＥＤチップのみが点灯するモニタリング用期間とが時系列的に交互に現われモニタリング対象として点灯するＬＥＤチップが順次切り替わるように各スイッチング素子それぞれへ与えるＰＷＭ信号を生成することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、制御部が、全てのＬＥＤチップが点灯する混色期間と光検出素子によるモニタリング対象となる１個のＬＥＤチップのみが点灯するモニタリング用期間とが時系列的に交互に現われモニタリング対象として点灯するＬＥＤチップが順次切り替わるように各スイッチング素子それぞれへ与えるＰＷＭ信号を生成するので、パッケージに１つの光検出素子を設けるだけで各発光色のＬＥＤチップそれぞれの光を精度良く検出することができるとともに混色光の光色や色温度の精度を向上することができるから、信頼性が高く且つ低コスト化が可能になる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御部は、少なくとも混色期間とモニタリング用期間とを含む単位期間においてモニタリング対象のＬＥＤチップの点灯開始タイミングを他のＬＥＤチップの点灯開始タイミングよりも早くすることでモニタリング用期間が周期的に現われるように各ＰＷＭ信号を生成することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、前記制御部において前記光検出素子の出力を入力するタイミング制御が容易になり、より信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明では、信頼性が高く且つ低コスト化が可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本実施形態の発光装置について図１〜図３に基づいて説明する。
【００１５】
本実施形態の発光装置は、発光色の異なる複数個（本実施形態では、４個）のＬＥＤチップ１ａ〜１ｄが実装されるとともに各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄから放射される光を検出する１つの光検出素子４が設けられてなり各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄからの光の混色光が取り出されるパッケージ２（図２および図３参照）と、各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄそれぞれへの給電路に挿入されたＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｄと、光検出素子４の出力に基づいて各スイッチング素子Ｑａ〜ＱｄそれぞれをＰＷＭ制御することで各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄの光出力を各別に調節する制御部１０とを備えている。
【００１６】
以下では、まずパッケージ２について説明した後、制御部１０について説明する。
【００１７】
パッケージ２は、図２および図３に示すように、各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄが収納される収納凹所２ｂが一表面に形成され各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄが実装される実装基板２ａと、実装基板２ａの上記一表面側で収納凹所２ｂを閉塞する形で配設された透光性部材３とで構成されており、収納凹所２ｂ内が各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄを封止した透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなど）からなる封止部５により充実されている。なお、透光性部材３は、必ずしも設ける必要はなく、また、透光性部材３の代わりに、レンズなどの光学部材を設けてもよい。
【００１８】
上述の４個のＬＥＤチップ１ａ〜１ｄとしては、それぞれ、青色光を放射するＬＥＤチップ１ａ、緑色光を放射するＬＥＤチップ１ｂ、黄色光を放射するＬＥＤチップ１ｃ、赤色光を放射するＬＥＤチップ１ｄを採用しており、青色光と緑色光と黄色光と赤色光の混色光として白色光を得ることができる。ただし、各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄの発光色は特に限定するものではなく、所望の混色光に応じて適宜選択すればよい。
【００１９】
また、実装基板２ａは、各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄが一表面側に実装される矩形板状のベース基板２０と、ベース基板２０の上記一表面側に対向配置され円形状の光取出窓４１が形成されるとともに光検出素子４が形成された光検出素子形成基板４０と、ベース基板２０と光検出素子形成基板４０との間に介在し光取出窓４１に連通する矩形状の開口窓３１が形成された配光用基板３０とで構成されている。ここで、実装基板２ａは、光検出素子形成基板４０において配光用基板３０の開口窓３１上に張り出した部位が、実装基板２ａの上記一表面側において収納凹所２ｂの周部から内方へ突出した庇状の突出部２ｃを構成しており、当該突出部２ｃに光検出素子４が形成されている。なお、光取出窓４１の開口形状は円形状に限らず、例えば、矩形状でもよい。
【００２０】
ここにおいて、ベース基板２０、配光用基板３０および光検出素子形成基板４０の外周形状は矩形状であり、配光用基板３０および光検出素子形成基板４０はベース基板２０と同じ外形寸法に形成されている。また、光検出素子形成基板４０の厚み寸法はベース基板２０および配光用基板３０の厚み寸法に比べて小さく設定されている。
【００２１】
上述のベース基板２０、配光用基板３０および光検出素子形成基板４０は、それぞれ、導電形がｎ形で主表面が（１００）面のシリコン基板２０ａ，３０ａ，４０ａを用いて形成してあり、配光用基板３０の開口窓３１の内側面は、アルカリ系溶液（例えば、ＴＭＡＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液など）を用いた異方性エッチングにより形成された（１１１）面により構成されており（つまり、配光用基板３０は、開口窓３１の開口面積がベース基板２０から離れるにつれて徐々に大きくなっており）、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄから側方へ放射された光を前方（突出部２ｃ側）へ反射するミラーを構成している。
【００２２】
ベース基板２０は、シリコン基板２０ａの一表面側（図２（ａ）における上面側）に、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄの両電極それぞれと電気的に接続される２つ１組の導体パターン２５ａ，２５ａが４組形成されるとともに、配光用基板３０に形成された２つの貫通孔配線３４，３４を介して光検出素子４と電気的に接続される２つ導体パターン２５ｂ，２５ｂが形成されており、各導体パターン２５ａ，２５ａ，２５ｂ，２５ｂとシリコン基板２０ａの他表面側（図２（ａ）における下面側）に形成された各外部接続用電極２７ａ，２７ａ，２７ｂ，２７ｂとがそれぞれ貫通孔配線２４を介して電気的に接続されている。また、ベース基板２０は、シリコン基板２０ａの上記一表面側に、配光用基板３０と接合するための接合用金属層２９も形成されている。
【００２３】
本実施形態におけるＬＥＤチップ１ａ〜１ｄは、結晶成長用基板として導電性基板を用い厚み方向の両面に電極（図示せず）が形成された可視光ＬＥＤチップである。そこで、ベース基板２０は、各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄが電気的に接続される２つの導体パターン２５ａ，２５ａのうちの一方の導体パターン２５ａを、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄがダイボンディングされる矩形状のダイパッド部２５ａａと、ダイパッド部２５ａａに連続一体に形成され貫通孔配線２４との接続部位となる引き出し配線部２５ａｂとで構成してある。要するに、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄは、上記一方の導体パターン２５ａのダイパッド部２５ａａにダイボンディングされており、ダイパッド部２５ａａ側の電極がダイパッド部２５ａａに接合されて電気的に接続され、光取り出し面側の電極がボンディングワイヤ１４を介して他方の導体パターン２５ａと電気的に接続されている。
【００２４】
また、ベース基板２０は、シリコン基板２０ａの上記他表面側における各ダイパッド部２５ａａそれぞれの投影領域に、シリコン基板２０ａよりも熱伝導率の高い金属材料からなる矩形状の放熱用パッド部２８が形成されており、シリコン基板２０ａの厚み方向において重なるダイパッド部２５ａａと放熱用パッド部２８とがシリコン基板２０ａよりも熱伝導率の高い金属材料（例えば、Ｃｕなど）からなる複数の円柱状のサーマルビア２６を介して熱的に結合されており、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄで発生した熱が各サーマルビア２６および放熱用パッド部２８を介して放熱されるようになっている。
【００２５】
ところで、ベース基板２０は、シリコン基板２０ａに、上述の各貫通孔配線２４それぞれが内側に形成される複数の貫通孔２２ａと、上述の各サーマルビア２６それぞれが内側に形成される複数の貫通孔２２ｂとが厚み方向に貫設され、シリコン基板２０ａの上記一表面および上記他表面と各貫通孔２２ａ，２２ｂの内面とに跨って熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜２３が形成されており、各導体パターン２５ａ，２５ａ，２５ｂ，２５ｂ、接合用金属層２９、各外部接続用電極２７ａ，２７ａ，２７ｂ，２７ｂ、各放熱用パッド部２８、各貫通孔配線２４および各サーマルビア２６がシリコン基板２０ａと電気的に絶縁されている。
【００２６】
ここにおいて、各導体パターン２５ａ，２５ａ，２５ｂ，２５ｂ、接合用金属層２９、各外部接続用電極２７ａ，２７ａ，２７ｂ，２７ｂ、各放熱用パッド部２８は、絶縁膜２３上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されており、シリコン基板２０ａの上記一表面側の各導体パターン２５ａ，２５ａ，２５ｂ，２５ｂ、接合用金属層２９が同時に形成され、シリコン基板２０ａの上記他表面側の各外部接続用電極２７ａ，２７ａ，２７ｂ，２７ｂ、各放熱用パッド部２８が同時に形成されている。なお、本実施形態では、絶縁膜２３上のＴｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。また、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Ａｕ膜と絶縁膜２３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、貫通孔配線２４およびサーマルビア２６の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ｎｉ、Ａｌなどを採用してもよい。
【００２７】
配光用基板３０は、シリコン基板３０ａの一表面側（図２（ａ）における下面側）に、ベース基板２０の２つの導体パターン２５ｂ，２５ｂと接合されて電気的に接続される２つの導体パターン（図示せず）が形成されるとともに、ベース基板２０の接合用金属層２９と接合される接合用金属層３６が形成されている。また、配光用基板３０は、シリコン基板３０ａの他表面側（図２（ａ）における上面側）に、貫通孔配線３４，３４を介して上記一表面側の２つの導体パターンと電気的に接続される２つの導体パターン３７，３７が形成されるとともに、光検出素子形成基板４０と接合するための接合用金属層３８が形成されている。なお、配光用基板３０は、開口窓３１の内側面にＬＥＤチップ１ａ〜１ｄから放射される光に対する反射率の高い金属材料からなる反射膜などを設けてもよい。
【００２８】
また、配光用基板３０は、上述の２つの貫通孔配線３４それぞれが内側に形成される２つの貫通孔３２がシリコン基板３０ａの厚み方向に貫設され、シリコン基板３０ａの上記一表面および上記他表面と各貫通孔３２の内面とに跨って熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜３３が形成されており、上記一表面側の各導体パターンおよび上記他表面側の各導体パターン３７，３７および各接合用金属層３６，３８がシリコン基板３０ａと電気的に絶縁されている。ここにおいて、上記一表面側の各導体パターンおよび上記他表面側の各導体パターン３７，３７および各接合用金属層３６，３８は、絶縁膜３３上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されており、シリコン基板３０ａの上記一表面側の各導体パターンおよび接合用金属層３６が同時に形成され、シリコン基板３０ａの上記他表面側の各導体パターン３７，３７および接合用金属層３８が同時に形成されている。なお、本実施形態では、絶縁膜３３上のＴｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Ａｕ膜と絶縁膜３３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。また、貫通孔配線３４の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ｎｉ、Ａｌなどを採用してもよい。
【００２９】
光検出素子形成基板４０は、シリコン基板４０ａの一表面側（図２（ａ）における下面側）に、配光用基板３０の２つの導体パターン３７，３７と接合されて電気的に接続される２つの導体パターン（図示せず）が形成されるとともに、配光用基板３０の接合用金属層３８と接合される接合用金属層４８が形成されている。ここにおいて、光検出素子形成基板４０の光検出素子４は、ｎ形のシリコン基板４０ａにｐ形領域４ａを形成することにより形成されたフォトダイオードからなり、光検出素子形成基板４０に形成された２つの導体パターンの一方の導体パターンがフォトダイオードのｐ形領域４ａに電気的に接続され、他方の導体パターンがｎ形領域（シリコン基板４０ａの一部）ｂに電気的に接続されている。本実施形態におけるパッケージ２は、実装基板２ａの平面視における外周形状が正方形状であって、収納凹所２ｂの開口形状が正方形状であり、光検出素子形成基板４０は、光取出窓４１の開口形状が円形状であり、実装基板２ａの収納凹所２ｂの投影領域へ張り出した突出部２ｃにｐ形領域４ａが形成されている。
【００３０】
ここで、光検出素子４を構成するフォトダイオードのｐ形領域４ａは、光検出素子形成基板４０の円形状の光取出窓４１を取り囲むように形成されており（光取出窓４１の周部において収納凹所２ｂに臨む表面側に受光面が形成されており）、図２（ｂ）から分かるように実装基板２ａへの投影視において全てのＬＥＤチップ１ａ〜１ｄを取り囲むように形成されている。
【００３１】
また、光検出素子形成基板４０は、シリコン基板４０ａの上記一表面側にシリコン酸化膜からなる絶縁膜４３が形成されており、当該絶縁膜４３がフォトダイオードの反射防止膜を兼ねている。また、光検出素子形成基板４０は、上記一方の導体パターンが、絶縁膜４３に形成した第１のコンタクトホール（図示せず）を通してｐ形領域４ａと電気的に接続され、上記他方の導体パターンが絶縁膜４３に形成した第２のコンタクトホール（図示せず）を通してｎ形領域４ｂと電気的に接続されている。ここにおいて、各導体パターンおよび接合用金属層４８は、絶縁膜４３上に形成されたＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上に形成されたＡｕ膜との積層膜により構成されており、同時に形成してある。なお、本実施形態では、絶縁膜４３上のＴｉ膜の膜厚を１５〜５０ｎｍ、Ｔｉ膜上のＡｕ膜の膜厚を５００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。ここにおいて、各Ａｕ膜の材料は、純金に限らず不純物を添加したものでもよい。また、各Ａｕ膜と絶縁膜４３との間に密着性改善用の密着層としてＴｉ膜を介在させてあるが、密着層の材料はＴｉに限らず、例えば、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。
【００３２】
また、上述の透光性部材３は、透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなど）からなる透光性基板を用いて形成してある。ここで、透光性部材３は、実装基板２ａと同じ外周形状の矩形板状に形成されており、実装基板２ａ側とは反対の光取り出し面に、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄから放射された光の全反射を抑制する微細凹凸構造が形成されている。ここにおいて、透光性部材３の光取り出し面に形成する微細凹凸構造は、多数の微細な凹部が２次元周期構造を有するように形成されている。なお、上述の微細凹凸構造は、例えば、レーザ加工技術やエッチング技術やインプリントリソグラフィ技術などを利用して形成すればよい。また、微細凹凸構造の周期は、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄの発光ピーク波長の１／４〜１００倍程度の範囲で適宜設定すればよい。
【００３３】
上述のパッケージ２の形成にあたっては、光検出素子４、絶縁膜４３、各導体パターン、および接合用金属層４８が形成され且つ光取出窓４１が形成されていないシリコン基板４０ａと配光用基板３０とを接合する第１の接合工程を行った後、シリコン基板４０ａを所望の厚みまで研磨する研磨工程を行い、その後、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のドライエッチング装置などを用いてシリコン基板４０ａに光取出窓４１を形成する光取出窓形成工程を行うことで光検出素子形成基板４０を完成させてから、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄが搭載され各ボンディングワイヤ１４の結線が行われたベース基板２０（つまり、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄが実装されたベース基板２０）と配光用基板３０とを接合する第２の接合工程を行うことにより実装基板２ａを完成させ、続いて、実装基板２ａの収納凹所２ｂ内に透光性材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなど）を充填して封止部５を形成する封止部形成工程、封止部形成工程の後で実装基板２ａと透光性部材３とを接合する第３の接合工程を行うようにすればよい。ここにおいて、第１の接合工程、第２の接合工程では、接合前に互いの接合表面へアルゴンのプラズマ若しくはイオンビーム若しくは原子ビームを真空中で照射して各接合表面の清浄化・活性化を行ってから、接合表面同士を接触させ、常温下で直接接合する常温接合法を採用しているが、常温接合法に限らず、ＡｕＳｎや半田などの低融点共晶材料を用いた接合法を採用してもよい。
【００３４】
上述の第１の接合工程では、シリコン基板４０ａの接合用金属層４８と配光用基板３０の接合用金属層３８とが接合されるとともに、シリコン基板４０ａの導体パターンと配光用基板３０の導体パターン３７，３７とが接合され電気的に接続される。ここで、シリコン基板４０ａの導体パターンと配光用基板３０の導体パターン３７，３７との接合部位は、貫通孔配線３４に重なる領域からずらしてあるので、前者の導体パターンと後者の導体パターン３７，３７との互いの接合面の平坦度を高めることができ、特に常温接合法により接合する際の接合歩留まりを高めることができるとともに接合信頼性を高めることができる。また、上述の第２の接合工程では、ベース基板２０の接合用金属層２９と配光用基板３０の接合用金属層３６とが接合されるとともに、ベース基板２０の導体パターン２５ｂ，２５ｂと配光用基板３０の導体パターンとが接合され電気的に接続される。ここで、ベース基板２０の導体パターン２５ｂ，２５ｂと配光用基板３０の導体パターンとの接合部位は、貫通孔配線２４に重なる領域および貫通孔配線３４に重なる領域からずらしてあるので、前者の導体パターン２５ｂ，２５ｂと後者の導体パターンとの互いの接合面の平坦度を高めることができ、特に常温接合法により接合する際の接合歩留まりを高めることができるとともに接合信頼性を高めることができる。
【００３５】
また、上述のパッケージ２の製造にあたっては、上述の各シリコン基板２０ａ，３０ａ，４０ａとして、それぞれベース基板２０、配光用基板３０、光検出素子形成基板４０を多数形成可能なシリコンウェハを用いるとともに、上述の透光性基板として透光性部材３を多数形成可能なウェハ状のもの（透光性ウェハ）を用い、上述の第１の接合工程、研磨工程、光取出窓形成工程、第２の接合工程、封止部形成工程、第３の接合工程などの各工程をウェハレベルで行うことでウェハレベルパッケージ構造体を形成してから、ダイシング工程によりパッケージ２のサイズに分割されている。したがって、ベース基板２０と配光用基板３０と光検出素子形成基板４０と透光性部材３とが同じ外形サイズとなり、小型のパッケージ２を実現できるとともに、製造が容易になる。
【００３６】
以下、上述の制御部１０について説明する。
【００３７】
制御部１０は、上述のように、光検出素子４の出力に基づいて各スイッチング素子Ｑａ〜ＱｄそれぞれをＰＷＭ制御することで各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄの光出力を各別に調節するものであり、各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｄそれぞれへ図１（ｂ）に示すようなＰＷＭ信号を与える。
【００３８】
ここにおいて、制御部１０は、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成されており、全てのＬＥＤチップ１ａ〜１ｄが点灯する混色期間Ｔａと光検出素子４によるモニタリング対象となる１個のＬＥＤチップ（全てのＬＥＤチップ１ａ〜１ｄのうちの１個）のみが点灯するモニタリング用期間Ｔｕとが時系列的に交互に現われモニタリング対象として点灯するＬＥＤチップが順次切り替わるように各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｄそれぞれへ与えるＰＷＭ信号を生成する。なお、各ＰＷＭ信号の周波数は、人が光の点滅を感じないように１００Ｈｚ以上に設定することが望ましい。
【００３９】
より具体的には、制御部１０は、少なくとも混色期間Ｔａとモニタリング用期間Ｔｕとを含む単位期間Ｔ１においてモニタリング対象のＬＥＤチップ（全てのＬＥＤチップ１ａ〜１ｄのうちの１個）の点灯開始タイミング（ＰＷＭ信号におけるオン期間の立ち上がりのタイミング）を他のＬＥＤチップの点灯開始タイミングよりも早くすることでモニタリング用期間Ｔｕが周期的に現われるように各ＰＷＭ信号を生成するようになっている。ここで、制御部１０は、各モニタリング用期間Ｔｕにおいて図１（ｂ）中に上向きの矢印で示したタイミングで光検出素子４の出力を入力し、光検出素子４の出力があらかじめ各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄそれぞれに対応付けて１対１で設定された各別の目標値に保たれるようにＰＷＭ信号のオンデューティをフィードバック制御する（オンデューティをフィードバック制御する際には、オン期間の立ち下りのタイミングを変化させることでオンデューティを変化させる）。ここで、上述の単位期間Ｔ１は、モニタリング用期間Ｔｕと混色期間Ｔａとの他に、全てのＬＥＤチップ１ａ〜１ｄが消灯している消灯期間なども含んでいる。なお、上述の単位期間Ｔ１においては、混色期間Ｔａとモニタリング用期間Ｔｕとのうちモニタリング用期間Ｔｕを混色期間Ｔａよりも先に設定してあるが、混色期間Ｔａの後にモニタリング用期間Ｔｕを設定するようにしてもよい。
【００４０】
上述の図１（ｂ）に示した例では、制御部１０は、青色光（Ｂ）を放射するＬＥＤチップ１ａ、緑色光（Ｇ）を放射するＬＥＤチップ１ｂ、黄色光（Ａ）を放射するＬＥＤチップ１ｃ、赤色光（Ｒ）を放射するＬＥＤチップ１ｄ、ＬＥＤチップ１ａ、ＬＥＤチップ１ｂ、ＬＥＤチップ１ｃ、・・・の順でモニタリング対象のＬＥＤチップが順次切り替わるように各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｄそれぞれへ与えるＰＷＭ信号を生成しているが、モニタリング対象とするＬＥＤチップの順序は特に限定するものではない。
【００４１】
また、モニタリング対象とするＬＥＤチップを複数の単位期間Ｔ１に亘って同じものとしてもよく、例えば、ＬＥＤチップ１ａ、ＬＥＤチップ１ａ、ＬＥＤチップ１ｂ、ＬＥＤチップ１ｂ、ＬＥＤチップ１ｃ、ＬＥＤチップ１ｃ、ＬＥＤチップ１ｄ、ＬＥＤチップ１ｄ、ＬＥＤチップ１ａ、ＬＥＤチップ１ａ、ＬＥＤチップ１ｂ、ＬＥＤチップ１ｂ、・・・の順でモニタリング対象のＬＥＤチップが順次切り替わるように各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｄそれぞれへ与えるＰＷＭ信号を生成するようにしもよく、この場合には、制御部１０において、同じモニタリング対象のＬＥＤチップに関する光検出素子４からの複数の入力の平均値を求める演算を行い、当該平均値と上記目標値とを比較してオンデューティをフィードバック制御するようにしてもよい。
【００４２】
なお、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄの光出力に関しては、現状では〔青色光を放射するＬＥＤチップ１ａ〕＞〔赤色光を放射するＬＥＤチップ１ｄ〕＞〔黄色光を放射するＬＥＤチップ１ｃ〕＞〔緑色光を放射するＬＥＤチップ１ｂ〕となっており、初期状態において各ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄそれぞれに対応するスイッチング素子Ｑａ〜Ｑｄへ与えるＰＷＭ信号のオンデューティに関しては、図１（ｂ）から分かるように、〔ＬＥＤチップ１ａに対応するスイッチング素子Ｑａ〕＜〔ＬＥＤチップ１ｄに対応するスイッチング素子Ｑｄ〕＜〔ＬＥＤチップ１ｃに対応するスイッチング素子Ｑｃ〕＜〔ＬＥＤチップ１ｂに対応するスイッチング素子Ｑｂ〕となっている。ただし、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄとして光出力が同じものが用意できる場合には、各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｄへ与えるＰＷＭ信号のオンデューティを同じに設定してもよい。
【００４３】
以上説明した本実施形態の発光装置では、制御部１０が、上述のように、全てのＬＥＤチップ１ａ〜１ｄが点灯する混色期間Ｔａと光検出素子４によるモニタリング対象となる１個のＬＥＤチップのみが点灯するモニタリング用期間Ｔｕとが時系列的に交互に現われモニタリング対象として点灯するＬＥＤチップが順次切り替わるように各スイッチング素子Ｑａ〜Ｑｄそれぞれへ与えるＰＷＭ信号を生成するので、パッケージ２に１つの光検出素子４を設けるだけで各発光色のＬＥＤチップ１ａ〜１ｄそれぞれの光を精度良く検出することができるとともに混色光の光色や色温度の精度を向上することができるから、信頼性が高く且つ低コスト化が可能になる。また、本実施形態の発光装置では、図４および図５に示した従来の発光装置のパッケージ２’における遮光部３９を設ける必要がなく、隣り合うＬＥＤチップ１ａ〜１ｄ間の距離を短くすることができて、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄをより狭い範囲内に配置することが可能になり、色むらの発生を抑制できるとともに、混色光の光色や色温度の精度を向上することができる。また、上述の遮光部３９に起因した光損失がなくなるので、外部への光取出し効率の向上も可能となる。
【００４４】
また、本実施形態の発光装置によれば、制御部１０が、少なくとも混色期間Ｔａとモニタリング用期間Ｔｕとを含む単位期間Ｔ１においてモニタリング対象のＬＥＤチップの点灯開始タイミングを他のＬＥＤチップの点灯開始タイミングよりも早くすることでモニタリング用期間が周期的に現われるように各ＰＷＭ信号を生成するので、制御部１０において光検出素子４の出力を入力するタイミング制御が容易になり、より信頼性が向上する。
【００４５】
ところで、上述の発光装置は、制御部１０が、パッケージ２を実装する回路基板に設けてあるが、半導体製造技術を利用してパッケージ２に制御部１０を形成するようにしてもよい。また、上述の発光装置では、各スイッチング素子Ｑａ〜ＱｄをＭＯＳＦＥＴにより構成してあるが、ＭＯＳＦＥＴに限らず、例えば、バイポーラトランジスタにより構成してもよい。
【００４６】
なお、上述の実施形態では、ベース基板２０、配光用基板３０、光検出素子形成基板４０それぞれをシリコン基板２０ａ，３０ａ，４０ａを用いて形成してあるが、シリコン基板２０ａ，３０ａ，４０ａに限らず、半導体基板であればよく、例えば、シリコンカーバイド基板（ＳｉＣ基板）を用いて形成してもよい。また、ＬＥＤチップ１ａ〜１ｄとしては、例えば、結晶成長用基板の主表面側に発光部などをエピタキシャル成長した後に発光部を支持する導電性基板（例えば、Ｓｉ基板など）を発光部に固着してから、結晶成長用基板などを除去したものを用いてもよい。また、パッケージ２に実装するＬＥＤチップの数や発光色は特に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施形態の発光装置を示し、（ａ）は概略回路図、（ｂ）は動作説明図である。
【図２】同上の発光装置のパッケージを示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略平面図である。
【図３】同上の発光装置のパッケージの概略分解斜視図である。
【図４】従来例を示す発光装置のパッケージの概略断面図である。
【図５】同上の発光装置のパッケージの概略分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ａ〜１ｄ  ＬＥＤチップ
２  パッケージ
４  光検出素子
１０  制御部
Ｑａ〜Ｑｄ  スイッチング素子
Ｔ１  単位期間
Ｔａ  混色期間
Ｔｕ  モニタリング用期間
【図１】
2009206186.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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