AlInGaN素材の高出力多重チップ発光ダイオード
実質的に透明な基板を有し、細長い形状を画定する縦横比を有する発光ダイオードチップが、高効率及び高輝度を提供する。形成方法及びその動作方法もまた開示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、おおむね、発光ダイオード(LED)並びにその製造及び動作方法に関する。より詳細には、本発明は、出力特性の向上を提供する改善されたデザインを有するLEDに関する。さらにより詳細には、本発明は、最適化された反射性のカップ状パッケージ内に構成された、高効率の細長いチップを複数備える高出力AlInGaN素材のLEDアセンブリに関する。
【背景技術】
【0002】
表示器として使用される発光ダイオード(LED)はよく知られている。LEDは、家電製品においてこの目的で広く使用されてきた。例えば、赤色LEDは、一般に、ラジオ、テレビ、ビデオレコーダ(VCR)及びそれらと同種の装置に電源が印加されていることを表示するために使用される。
【0003】
そのような現代のLEDは、それらの意図した目的に一般に適していることを証明してきているが、それら現代のLEDの全体的な有用性及び望ましさを損なう本質的な欠乏を備えている。例えば、そのような現代のLEDの出力は、時に望まれるほど大きくない。これが、全般照明、例えば間接照明(ambient lighting)の提供といったいくつかの用途において現代のLEDが機能する能力を制限する。現代の高出力LEDでさえも、上記目的のための十分な照明を提供しない。
【0004】
現代のLEDもまた、望まれるほど効率的ではなく、それゆえに、全般照明へのそれらの使用を魅力的でなくしている。現代の高出力LEDでさえ、標準的なLEDほど効率的ではなく、それゆえに、高出力LEDを、いくつかの用途に対していっそう魅力的でないものにしている。
【0005】
不十分な出力に関する現代のLEDの制限を克服するための試みは、望ましい照明を提供するために一組にされた複数のLEDの使用を含む。しかしながら、複数のLEDの使用は望まれるより高価であり、照明装置の寸法又は体積を本質的に増大させ、いくつかの用途には適さないものにする。
【0006】
AlInGaN素材のLEDは、伝統的な白熱灯及び蛍光灯の置き換えに適した固体光源としてのその高い潜在能力により、近年大きな注目を集めている。まだ望まれるほど効率的ではないが、現代のLEDの効率はこの10年で大きく改善されており、現在、一般のタングステンランプよりも高効率である。
【0007】
LEDは単色の光を生成する。従って、通常は白色光が望まれる全般照明への用途にはLEDは概して適さない。しかしながら、AlInGaN素材の青色LEDと黄色の燐光体とを組み合わせることにより、白色光が生成される。この取り組みは、現在、白色LEDの製造において広く行われている。
【0008】
それでも、白色LEDは、全般照明よりも液晶表示装置(LCD)のバックライト製品に幅広く使用されている。これは、性能的な要件によるものよりも、AlInGaN素材LEDの製造費用によるものである。最終的には、費用と性能との両方の最適化が必要とされるため、LEDは、伝統的な光源とは競合的であり得る。
【0009】
LEDに関する一つの問題点は、LEDの効率は、素子自体の内部に発生する熱により不利に作用し得ることである。これが、LEDの駆動に用いられ得る電力の総量を制限し、これにより、発生され得る光の総量が入力される電力にほぼ比例するため、LEDからの光の最大出力の制限という結果となる。
【0010】
熱により引き起こされる効率の低減の基本的な理由は、LEDダイ(die)における温度上昇によるものである。より高い動作温度は、光出力の効率を低減させるだけでなく、LEDの寿命をも実質的に減少させる。LEDにおける熱生成が避けられないため、科学者達は、放熱度の割合を改善することにより温度上昇を減少させようと試みている。これは、ヒートシンクを素子の活性領域の近辺に配置し、ヒートシンクに高い熱伝導率の素材を選択することにより達成され得る。
【0011】
もう一つの取り組みは、外部接触熱への接触領域と総熱容量との両方を増大させるより大きな素子寸法を用いることである。同量の生成熱に対して、大きな素子は、小さな素子と比較してより冷えたままであり、それにより、高い入力電力での動作を容易にするであろう。もちろん、入力電力が高くなると、光出力は増大するであろう。このように、より大きなLEDチップについては、一つの大きな素子が幾つかの小さな素子を置き換えるため、単一の素子から供給され得る総出力は増大し、費用削減が期待される。
【0012】
ここで図1を参照すると、サファイア上に形成されたAlInGaN素材LEDの単純化された概略図が示されている。サファイア上に形成されたAlInGaN素材LEDに最も一般的に用いられる素子寸法は、約300×300ミクロンである。素子は、通常20〜30ミリアンペア及び3.5ボルトで動作される。現代のLEDのいくつかのデザインは異なる形状を成し得るが、縁の寸法はほぼ似通っており、即ち、現代のLEDの2辺間の縦横比はおよそ1である。これは主に従来のLEDパッケージの寸法によるものであり、カップ状の凹部は、その中にLEDチップを据え付けて配置され、円形又は四角形で約400ミクロンの寸法である。
【0013】
ここで図2を参照すると、現代の大きい寸法(高出力)のLEDチップの単純化された概略図が示されている。近年、そのような大きい寸法のAlInGaN素材LEDチップが容易に入手可能となっている。これら大きい寸法のチップの寸法は、約1000×1000ミクロンである。通常、大きいチップの実際の素子領域(接続パッド及び食刻された凹部を除く)は、小さい現代のLEDと同等の電流密度以下で操作するように設計及び最適化されており、単位面積あたりの熱生成割合は、どちらの例においてもほぼ同じである。一般に、大きい寸法のチップは、約250〜350ミリアンペア及び3.5ボルトで動作される。
【0014】
大きい寸法の素子を設計する際には、電流クラウディング(crowding)の最小化が起こるように、素子内でどのように電流が拡散するかに特別な注意が払われる必要がある。チップ寸法にあわせて水平抵抗が増大するため、また、電流は垂直に伝導する前には遠く水平方向に伝導しない傾向にあるため、そのような電流クラウディングが起こる。これが起こる際、水平方向の電流の全てが実質的に均一に分布されることを保証するために、電気接点の十分な分布が提供されることが必要とされる。実施においては、図2に示された、インターディジタルフィンガーパターン(inter−digital finger pattern)が用いられる。
【0015】
大きい寸法の素子は、素子あたりの出力をより多く供給し得るが、大きい寸法の素子に関連した光の取り出しの問題がある。光がLED内で生成される際に、LEDと外部媒体との間の界面に衝突する角度に依存して、いくつかの光はチップから容易に射出するが、いくつかの光は射出しない。外部媒体の光の屈折率がLED素材の屈折率より小さく、入射角が臨界角より大きい場合、LED内部の光は反射してLEDへと戻るであろう。そして、反射光は出口を発見するまで又は吸収されるまでLED内部を反射する。光の強度はバルク(bulk)材中での吸収により減衰する。
【0016】
より多くの光がLED内部を伝達し、LED素材の屈折率がより大きくなると、より少ない光が射出するであろう。従って、LEDのいかなる光伝達層においても、光が射出し得る前の反射回数及び総伝達距離を最小化することが望ましい。
【0017】
ここで図3Aを参照すると、素子寸法が増大するにつれて、光はより反射する傾向があり、それによって、光は素子から射出する前により長い距離を伝達し、その結果、光損失が増大する。図3Bに示すように、小さい寸法の素子内では、光はより少ない回数反射し、それによって、より短い距離を伝達する。これは、GaAsやAlInGaP(赤外線及び赤色〜琥珀色用)等の他のLED素材と比較した時に、AlInGaNとサファイアとの両方が相対的に高い屈折率を有するため、サファイア上に形成されたAlInGaN素材LEDにとっては特に深刻な問題点である。AlInGaN及びサファイアの高い屈折率のため、光の大部分がこれら2つの領域内を実際に伝達して側面から射出する。それゆえに、素子の水平方向の寸法が、AlInGaN素材LEDについての重要な考慮すべき事項となる。
【0018】
この問題に対しての一つの解決方法は、チップを上下逆さまに据え付け、エピタキシャル層側面への鏡面コーティングの提供を含み、そこから出力される光を基板側面へ向け直す(redirect)ことである。サファイアの屈折率(n=1.7)がAlInGaNの屈折率(n=2.5)より低いため、サファイアは、AlInGaN素材LEDと媒体(大抵のエポキシ、n=1.5)との間の屈折率の調和を提供する。エピタキシャル層側面の鏡面コーティングは、光を基板へ向けて反射する。この設計は、光がそこから射出するより良い経路を提供する。実施においては、光の効率は、上下反転していない大きい寸法のLEDの効率の2倍である。しかしながら、チップと最終パッケージとの間にサブマウントが必要とされるだけではなく、チップのコンタクトパッドとサブマウントとの間の適切な電気的な接触を保証する精密な位置合わせ(Alignment)も必要とされるために、この素子の制作費用は高い。これまでに、そのような製造工程が高い歩留まりとなり得る証拠は無い。
【0019】
図2に示される素子において、光の取り出しに関する2つの問題点がある。反射せずに素子から射出する光の他にも、残りの光は、基本的に、出口を見つける前にエピタキシャル層領域及び基板領域内を伝達する。ほとんどの光は素子の側面から射出する。基板領域内を伝達する光は、図3Aを参照して説明した上記と同じ問題を被る。即ち、バルク吸収及び界面吸収により光が減衰する。これは両方向、即ち、フィンガーパターンに平行及び垂直な方向に当てはまる。
【0020】
エピタキシャル層内を伝達している光について、大きい寸法による光損失は、フィンガーパターンに平行な方向に沿ってのみ生じる。光が2つの側面に衝突する前にフィンガーパターンに垂直に伝達する距離はずっと短いため、光は、他のより長い方向と比較してより少ない損失で比較的簡単に射出する。
【0021】
しかしながら、一つの側面から射出する光は、金属のフィンガーパターンに衝突して、それによって吸収され得る。不幸にも、金又は金を基にした合金等の最も一般的に用いられる金属は、青色スペクトルの光を容易に吸収する。
【0022】
実施においては、図1及び図2に図示されたように、1000×1000ミクロンの素子の光の取り出し効率は、上記に詳細に説明した問題点により、300×300ミクロンの素子の光の取り出し効率のわずか1/3である。このために、1000×1000ミクロンのチップの素子面積は、300×300ミクロンのチップの10倍以上であるけれども、出力はわずか約3〜4倍である。
【0023】
それなりに制限された範囲で、従来技術は、不十分な照明及び乏しい効率の問題について理解してきましたが、現在まで、提案された解決方法は、満足する解決方法の提供において効果がなかった。それゆえに、高い光出力及び高効率のLEDを提供することが望ましい。より詳細には、現代のLEDに関する、高輝度及び高出力を提供する、より広い活性表面を有するLEDの提供が望ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0024】
文法上の流動性のために、機能的な説明を用いて装置及び方法が記述されてきた又はされるであろう一方、米国特許法第112条(35 USC 112)の下で明確に記載されていない限り、特許請求の範囲は、「方法」もしくは「ステップ」の構成により何ら必要な制限を受けて解釈されないが、裁判上の均等論の下で特許請求の範囲により提供される意味及び定義と等価なものの全ての範囲で認容され、特許請求の範囲が米国特許法第112条の下で明確に記載されている場合、米国特許法第112条の下での最大限の法定の等価な特許請求の範囲として認容されることが明確に理解されるべきである。
【0025】
本発明は、特に従来技術に係る上記欠点に取り組んでそれを解決するものである。より詳細には、本発明は、実質的に透明な基板及び細長い形状を画定する縦横比を備えて、高効率及び高輝度を提供する発光ダイオードチップ及びその製造方法を含む。
【0026】
本発明の他の利点と同様に、これら発光ダイオードチップ及びその製造方法は、以下の説明及び図面からより明確となる。本発明の趣旨から逸脱しない限り、特許請求の範囲内において、図示及び説明された詳細な構造中の変更がなされ得ることが理解される。
【0027】
以下の図面を参照することにより、本発明はより視覚化され得る。ここで、同様の構成要素には、同様の符号が参照される。
【0028】
本発明及びその様々な実施の形態は、特許請求の範囲で定められた発明の図示された例として提供される以下の好ましい実施の形態の詳細な説明を参照することによりさらに良く理解され得る。特許請求の範囲により定められた発明の範囲が以下に記述される図示された実施の形態より広いことは、明確に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
本発明の趣旨及び技術的範囲を逸脱しない限り、当業者により多くの変更及び修正がなされ得る。それゆえに、図示された実施の形態は例示の目的でのみ述べられたものであり、特許請求の範囲により定められた発明を制限するものとして取り扱われるべきではないことが理解されなければならない。例えば、請求項の構成要件が以下において正確なコンビネーションで述べられているという事実にも関わらず、発明が、当初、特許請求の範囲にコンビネーションとして記載されていなくても上記に開示されている構成要件のより少ない、より多い、若しくは異なる他のコンビネーションを含むことが明白に理解されなければならない。
【0030】
本明細書中において本発明及びその様々な実施の形態の表現に使用されている言葉は、それらの普通に定義されている意味だけではなく、本明細書中の特別な定義により、普通に定義されている意味の範囲を超えた構造、材料、若しくは行為を含んで理解される。従って、構成要件が、本明細書中の文脈において一つ以上の意味を含んで理解され得る場合、請求項におけるその構成要件の使用は、明細書及びその言葉自身により支持される、一般的な全ての可能な意味として理解されなければならない。
【0031】
それゆえに、上記特許請求の範囲の言葉若しくは構成要件の定義は、文字通りに述べられる構成要件のコンビネーションだけではなく、実質的に同じ結果を得る実質的に同じ方法において実質的に同じ機能を発揮する全ての等価な構造、材料若しくは行為をも含んで本明細書において定義される。それゆえに、この意味において、請求項中の任意の一つの構成要件について、2又はそれ以上の構成要件の等価な置き換えがなされ得る、若しくは、単一の構成要件が請求項中の2又はそれ以上の構成要件に置き換えられ得ることが予期される。構成要件は、正確なコンビネーションで作用するように表現され、当初はそのように特許請求され得るけれども、請求項に記載されたコンビネーション中の1又はそれ以上の構成要件が、いくつかの場合においてはコンビネーションから削除され得、また、請求項に記載されたコンビネーションが、サブコンビネーション又はサブコンビネーションのバリエーションに向けられ得ることが、明白に理解されるべきである。
【0032】
当業者から見た、現在知られているもしくは後に発明される、請求項に記載された内容からの実質的でない変更が、特許請求の範囲内で等価であることが明確に検討される。それゆえに、現在若しくは後に当技術分野における熟練者に知られる明らかな置き換えは、定義された構成要件の範囲内にあると定められる。
【0033】
従って、特許請求の範囲は、以下に詳細に図示及び記載された内容、等価な概念、明らかに置き換えられ得るもの、及び発明の概念に必要不可欠なものを含んで理解されるべきである。
【0034】
従って、添付の図面に関連して以下で述べられる詳細な説明は、本発明の現在の好ましい実施の形態の説明として解釈され、現在の発明が構成され利用され得る場面における形式のみを代表して解釈されない。詳細な説明は、図示された実施の形態に関連する機能並びに本発明を構成及び動作する工程の手順を述べる。しかしながら、同一若しくは等価の機能が、本発明の趣旨をも含んで解釈される異なる実施の形態により達成され得ることが理解されるべきである。
【0035】
一態様によると、本発明は、発光ダイオード(LED)チップの製造方法であって、細長い形状を画定する縦横比を有する実質的に透明な基板を形成するステップを含む発光ダイオードチップの製造方法を含む。より詳細には、本発明は、発光ダイオードチップの形成方法であって、実質的に透明な基板を提供するステップと、前記基板の上に少なくとも1つの活性領域を形成するステップと、縦横比が約1.5:1より大きい活性領域を有する少なくとも1つの発光ダイオードチップを形成するために前記基板を切除、例えばダイシング(dicing)するステップとを含む高出力発光ダイオードチップの形成方法を含む。
【0036】
好ましくは、前記活性領域の前記縦横比は約2:1より大きい。好ましくは、前記活性領域の前記縦横比は約1.5:1と約10:1との間である。好ましくは、前記活性領域の前記縦横比は約4:1である。好ましくは、その幅は約250ミクロンであり、その長さは約1000ミクロンである。
【0037】
しかしながら、活性領域の様々な等価な細長い構造も同様に適していることは、当業者には明白である。例えば活性領域は、互いにより複雑な構成を画定して一体に形成される、複数の細長い構造により、代わりに画定されてもよい。細長い構造から形成されるそのような複雑な構成の一例は十字型である。もう一つの例は、共通の中心点から放射状に広がる、ワゴンホイール(wagon wheel)のスポークのような複数のスポークであり、概して星印の外観を提供する。
【0038】
好ましくは、前記活性領域は、約3ボルトと約3.5ボルトとの間、及び約60ミリアンペアと約90ミリアンペアとの間で動作するように構成されている。しかしながら、特に、AlINGaN以外の素材により活性領域が画定される場合において、様々な他の動作パラメータも同様に適していることは、当技術分野における熟練者には明白である。
【0039】
場合によると、前記活性領域は、互いに電気的に導通して回路網を画定し、前記回路網は、発光ダイオードチップ中を、所定の値より大きい電流が流れることなしに、前記回路網内部の電圧が最大化される傾向を有する。回路網内の電圧を最大化することにより、出力伝達効率が望ましく高められる。
【0040】
好ましくは、1つの発光ダイオード素子は前記基板のそれぞれの上に形成され、前記活性領域は前記基板のそれぞれの上部表面全体を実質的に覆う。しかしながら、この代わりに、複数の細長い活性領域は、共通基板の上に形成されてもよい。この例においては、活性領域は基板を完全には覆わない。
【0041】
例えば、細長い活性領域のアレイは、単一の基板の上部表面に食刻される。更に別の例として、十字型もしくは放射状のスポーク模様の活性領域が基板の上部表面に形成されてもよい。これら2つの例においては、活性領域は、基板の表面全体を実質的に覆わない。例えば、放射状のスポーク間の領域は覆われない。
【0042】
好ましくは、前記基板は、サファイア、スピネル、ガラス、ZnO、SiC、MgO、GaN、AlN、及びAlGaNを含む群から選択される素材を備えている。しかしながら、基板及び/又は活性領域についての他の素材も同様に適していることは、当業者には明白である。
【0043】
一態様によると、本発明の方法は、前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層(前記上部LED層とは反対の型)を形成するステップと、前記上部LED層の上に上部コンタクトフィンガーを形成するステップと、前記下部LED層の上に下部コンタクトフィンガーを形成するステップと、前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜を形成するステップとを含む。好ましくは、前記反射膜は、前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に形成される。
【0044】
前記反射膜は、誘電性の反射膜若しくは金属反射膜のどちらか一方を備えてもよい。前記反射膜が金属反射膜を備える場合、好ましくは、透明絶縁層は、前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に、前記活性領域から前記反射膜を電気的に絶縁するために形成される。
【0045】
一態様によると、本発明は、細長い形状を画定する縦横比を有する実質的に透明な基板を備える発光ダイオードチップを含む。より詳細には、本発明は、実質的に透明な基板と、前記基板の上に形成された活性領域とを備え、前記活性領域の縦横比が約1.5:1より大きい高出力発光ダイオードチップを含む。
【0046】
一態様によると、本発明は、前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて配置されて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜を備える高出力発光ダイオードチップを含む。
【0047】
一態様によると、本発明は、パッケージと、前記パッケージ内に配置された、少なくとも1つの発光ダイオードチップとを備える高出力発光ダイオードランプを含む。
【0048】
好ましくは、前記パッケージは、4つの反射性側壁及び反射性底面を備える。好ましくは、前記パッケージは、矩形を画定する。好ましくは、前記パッケージは、正方形を画定する。しかしながら、これらの代わりに、パッケージはその他の望まれる形状を画定し得ることは、当業者には明白である。例えば、パッケージは代わりに円形になり得る。
【0049】
好ましくは、前記高出力発光ダイオードランプは、複数の発光ダイオードチップを備える。前記発光ダイオードチップは、互いに電気的に直列に、互いに電気的に並列に、若しくは直列及び並列のいくつかのコンビネーションで互いに電気的に接続され得る。例えば、4つの発光ダイオードを備える高出力発光ダイオードランプにおいて、発光ダイオードのペアは、それぞれ互いに並列に接続され、2つのペア(グループ化されたペアのそれぞれ)は互いに直列に接続されてもよい。
【0050】
好ましくは、前記パッケージは、本発明の高出力発光ダイオードランプを照明製品に組み込んでいる製造者が、発光ダイオードの望ましい電気的な構成(直列、並列、若しくは直列及び並列のコンビネーション)を容易に選択することができるように構成されている。例えば、そのような選択は、高出力発光ダイオードランプのパッドに選択される導電体を接続することにより、スイッチの位置を選択することにより、ジャンパーを付加又は移動することにより、ジャンパーを焼き切る又は除去することにより、若しくは他の任意の望ましい方法により行われてもよい。
【0051】
好ましくは、前記高出力発光ダイオードランプは、4つの発光ダイオードチップを備える。好ましくは、前記4つの発光ダイオードチップは、おおむね正方形を画定するように構成される。
【0052】
場合によると、前記発光ダイオードチップは、おおむね線形のアレイを画定するように構成されてもよい。あるいは、前記発光ダイオードは、正方形の外観を画定するように端と端とをつないで配置されてもよい。
【0053】
好ましくは、前記パッケージは、内部に反射コーティングを有する少なくとも1つの凹部を有する凹型パッケージを備える。好ましくは、前記パッケージは、それぞれの内部に反射コーティングを有する複数の凹部を有する凹型パッケージを備え、少なくとも1つの発光ダイオードがそれぞれの凹部内に配置される。例えば、前記パッケージは、それぞれの内部に反射コーティングを有する4つの凹部を有する凹型パッケージを備え、1つの発光ダイオードが4つのそれぞれの凹部内に配置されてもよい。
【0054】
本発明の一態様によると、前記パッケージがそれぞれの内部に形成された反射コーティングを有する4つの細長い凹部を有する凹型パッケージを備え、1つの発光ダイオードがそれぞれの細長い凹部内に配置される。
【0055】
本発明の一態様によると、照明装置は、電源と、前記電源と電気的に導通する少なくとも1つの高出力発光ダイオードランプとを備える。例えば、電源は、少なくとも1つの電池、壁面ソケットと接続するように構成されたプラグ、若しくはAC電源と、前記AC電源からのAC電流を発光ダイオードの動作に適したDC電源へ変換するための接続されたDC電源とを備えてもよい。
【0056】
従って、本発明は現代のLEDチップに関連する問題(例えば、乏しい効率及び不十分な輝度)を緩和するLEDチップのデザインを提供する。チップは、近接する2辺間に高い縦横比を有し、光が長い寸法の側面から簡単に射出することができることで、素子の輝度を実質的に増大させることができる。LEDチップの細長い構成もまた熱放散を高め、素子の光出力をさらに増大させ、加えて効率を改善する、高い電流レベルでの動作を可能にする。
【0057】
本発明は、現在の好ましい実施の形態を示す図1〜図6Bに図示される。
【0058】
ここで図1を参照すると、透明サファイア基板の上部表面に形成された、現代の標準的な300×300ミクロンのAlInGaN素材LEDが図示されている。この現代の素子は、透明サファイア基板11、基板11の上部表面に形成された複数のAlInGaNエピタキシャル層12、AlInGaNエピタキシャル層12により画定された活性領域13、上位層のエピタキシャル層12に形成された、上部又はP接続パッド(bond pad)14、下位層のエピタキシャル層12に形成された、下部又はN接続パッド15、及びP電流拡散層16を備える。
【0059】
ここで図2を参照すると、透明サファイア基板の上部表面に形成された、現代の高出力1000×1000ミクロンのAlInGaN素材LEDが図示されている。この高出力LEDは、図1に示す標準的なLEDよりもより高輝度のLEDの提供を試みるものである。その大きな寸法のため、活性層を通じて電流を拡散させるためのインターディジットコンタクトフィンガー(interdigit contact finger)26,27が用いられる。この大きな現代の素子は、透明サファイア基板21、基板21の上部表面に形成された複数のAlInGaNエピタキシャル層22、AlInGaNエピタキシャル層22により画定された活性領域23、上位層のエピタキシャル層22に形成された、上部又はPフィンガー相互接続器(finger interconnect)24、下位層のエピタキシャル層22に形成された、下部又はNフィンガー相互接続器25を備える。上部又はPコンタクトフィンガー26はPフィンガー相互接続器24から伸長し、同様に、下部又はNコンタクトフィンガー27はNフィンガー相互接続器25から伸長する。
【0060】
ここで図1及び図2を参照すると、現代のチップ寸法が300×300ミクロン(図1)から1000×1000ミクロン(図2)へ増大すると、光出力効率は約60%〜70%に減少する。即ち、高出力LEDは増大された輝度を提供するけれども、それは、効率を犠牲にすることによりそうなっている。
【0061】
ここで図3A及び図3Bを参照すると、チップ寸法の増大に伴う光出力効率のこの減少は、素子から射出する前に光が伝達する平均の経路距離の増大によるものである。例えば、活性層若しくは基板といったLEDのあらゆる層を伝達する光は、一般的に、素子から射出する前に数回反射されるに違いない。もちろん、LEDが大きくなると経路が長くなり、層内及び隣接する層間の界面の両方において光を吸収する機会がより多く存在する。従って、図3Bに示される(例えば、小さなチップを通じる)短い経路に沿って伝達する光と比較して、図3Aに示される(例えば、大きなチップを通じる)長い経路に沿って伝達する光は、平均的により減衰されるであろう。
【0062】
ここで図4を参照すると、本発明に係る細長い形状を有するLEDが示される。本発明は、透明サファイア基板41、基板41の上部表面に形成された複数のAlInGaNエピタキシャル層42、AlInGaNエピタキシャル層42により画定された活性領域43、上位層のエピタキシャル層42に形成された、上部又はP接続パッド44、下位層のエピタキシャル層42に形成された、下部又はN接続パッド15、P接続パッド44から伸長するPコンタクトフィンガー46、及びN接続パッド45から伸長するNコンタクトフィンガー47を備える。
【0063】
場合によると、反射コーティング48がエピタキシャル層42の上に形成される(即ち、活性領域43の表面に形成される)。あるいは、反射コーティングはNコンタクトフィンガー47の上に形成されても良く、若しくはそうでなく、エピタキシャル層42とNコンタクトフィンガー47との中間に形成されてもよい。反射膜は、エピタキシャル層43からの光をエピタキシャル層43へ向けて反射し返し、それにより、反射光はNコンタクトフィンガー47から離れる。この方法で、反射光は、(近隣のNコンタクトフィンガー47よりもむしろ)いくつかの他の場所でエピタキシャル層43から射出し、(Nコンタクトフィンガー47に吸収されるよりもむしろ)LEDの明るさに寄与する。
【0064】
反射膜48は誘電性の反射膜、若しくは金属反射膜のどちらであってもよい。金属反射膜が用いられる場合、反射膜48を通じて流れる望ましくない電流を防止するために、反射膜48とエピタキシャル層42との中間のエピタキシャル層42の上に、絶縁層49が形成される。
【0065】
本発明によると、チップ寸法、即ち、活性領域の寸法及び基板の寸法を減少させる(即ち、細長い形状を画定する)ことにより、光の損失をかなり減少させることができる。Nコンタクトフィンガー47による望ましくない光の吸収を避けるために、段丘(mesa)の一方の側面上に反射コーティング又は反射膜を備えることにより、光損失のさらなる減少がもたらされ得る。
【0066】
現代のLEDに関する素子の総面積もまた減少されるので、出力容量を増大させるために、複数のLEDが用いられ得る。本発明の実施の形態に係る250×1000ミクロンの素子の例示的な一例が図4に示されている。本発明の他の寸法及び構成も同様に適切であることは、当業者には明白である。
【0067】
本発明の動作中において、現代の素子と同じ電流密度を維持するために、好ましくは、本発明は3.0〜3.5ボルト及び60〜90ミリアンペアで動作するように構成される(本発明の活性領域は、現代の1000×1000ミクロンの素子の活性領域の約25%であるため)。現代の1000×1000ミクロンの素子と同等の光出力を提供するために、単一のパッケージ内に4つの250×1000ミクロンの素子のセットが組み込まれ得る。
【0068】
ここで図5A〜図6Bを参照すると、本発明の2種類のパッケージ構成が示されている。点光源をアレイ状に配置することにより、点光源は、任意の形状の平面を構成するのに便利である球面状の光パターンを生成するため、多くの用途においては点光源が好まれている。そのような点光源を提供するために、球面状の光パターンを提供するいくつかの細長いチップが、場合によると単一パッケージ内に配置され得る。
【0069】
図5A及び図6Aのパッケージ例の両方が、4つの250×1000ミクロンのチップを使用する。それぞれのチップは、側面方向の光を上方へ個々に方向付けるよう設計された反射性のカップ内に配置される。
【0070】
図5A及び図5Bに示されているパッケージは、チューブパン(tube pan)若しくはブントパン(bundt pan)風の、上部に伸長するセンターピース(centerpiece)52を有する単一の凹型カップ51である。凹部56は、複数の、例えば4つの個々のLEDチップ57a〜57dを収容するのに適している。センターピース52を含むパッケージの内部側壁53及び底面54は反射性であり、LEDにより提供される光の総量を増大させる。
【0071】
図6A及び図6Bに示されているパッケージは、複数の分離された凹部が内部に形成された多重凹型カップ61である。それぞれの凹部は個々のLEDチップ67a〜67dを収容するように構成されている。内部側壁63及び底面64を含むそれぞれの凹部66a〜66dの内面は反射性である。
【0072】
それぞれのチップ67a〜67dについての個々の反射性凹部66a〜66d無しでは、チップからの側面方向の光は、近くのチップ側面から再び内部へ入り込み得るため、個々の反射性凹部は有利に働く。
【0073】
ここで図7を参照すると、本発明の実施の形態に係る、光収束コーティング又は反射器71の後方に配置された高出力LEDパッケージ72を備える懐中電灯の概略断面図を示している。電池75への電気結線73は、ばね電気接点76、導電体77、及びスイッチ74と共同して、現代の慣例に従った懐中電灯の動作を容易にしている。この懐中電灯の例示的な実施の形態によると、LEDは3つの電池により4.5ボルトで駆動される。しかしながら、懐中電灯の様々な他の構成も同様に適切であることは、当業者には明白であろう。実際、本発明は、様々な異なる携帯用(電池駆動)照明器具においてその用途を見つけ得る。
【0074】
図5A〜図6Bに示された配置の付加的な利点は、上記したように、チップを直列、並列、若しくは両方のコンビネーションで接続することにより、パッケージ全体の動作電圧及び動作電流が容易に変更され得ることである。例えば、4つの素子全てが直列に接続される場合、動作パラメータは12〜14ボルト及び60〜90ミリアンペアとなる。それらが並列に接続される場合、動作条件は3〜3.5ボルト及び240〜360ミリアンペアとなる。2つの素子が並列で2つの素子が直列に接続される場合、動作パラメータは6〜7ボルト及び120〜180ミリアンペアとなる。電力系統の応用例においては異なる要求が存在するため、この柔軟性は、回路設計者にとっては便利である。通常、電力分配網又は局所的な電力供給における電力損失を緩和するために、低電圧及び高電流よりも高電圧及び低電流が望まれる。以下で示される、LEDの異なった電気的な接続例が、図8A、図8B、及び図8Cに示される。
【0075】
ここで図8Aを参照すると、図5AのLEDが互いに電気的に直列に接続されている。LEDのこの構成は、高電圧及び低電流で動作する。例えば、この構成で動作される本発明のLEDは、14ボルト及び90ミリアンペアで動作し得る。
【0076】
ここで図8Bを参照すると、図5AのLEDの2つのペアが互いに電気的に並列に接続されて、2×2構成を提供している。例えば、この構成で動作される本発明のLEDは、7ボルト及び180ミリアンペアで動作し得る。
【0077】
ここで図8Cを参照すると、図5AのLEDが互いに電気的に並列に接続されている。例えば、この構成で動作される本発明のLEDは、3.5ボルト及び360ミリアンペアで動作し得る。
【0078】
本発明の利点は、細長い形状と細長いチップの側面の反射コーティングとの両方による優れた光出力効率を含む。本発明は、現代のLEDと比較して優れた光出力効率を有し、ほぼ球面状の光パターンを生成するパワーLED素子の組立部品及びパッケージを提供する。さらに、本発明は、応用例の要求に対してデザインを最適化する回路設計者の能力を促進するために、パッケージ化されたパワーLEDにおける、動作電圧及び動作電流の柔軟性を提供する。
【0079】
本明細書中に記載され、図面に示された、例示的なAlInGaN素材の高出力多重チップ発光ダイオード(LED)の様々な態様は、現在の本発明の好ましい実施の形態のみを表すことが理解される。実際、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で、上記実施の形態に様々な修正及び変更が成され得る。例えば、普通の若しくは分割された基板の上部表面における、活性領域の様々な異なる形状及び構成が予期される。細長い構造及び/又は構造の一部分の幅広い態様の提供により、等価の構造、形状及び構成が形成され得ることは、当業者には明白である。従って、細長い形状を画定する活性領域の全体が必要ではなく、むしろいくつかの部分、若しくは、単一又はそれ以上の細長い形状を画定する活性領域の一部分若しくは複数の部分が必要である。
【0080】
即ち、これら及び他の修正及び変更は、当業者には明白であり、本発明を様々な異なる用途における使用に適用するために実現され得る。
【図面の簡単な説明】
【0081】
【図1】透明サファイア基板の上部表面に形成された現代の典型的な標準の(300×300ミクロン)AlInGaN素材LEDの概略図である。
【図2】インターディジタルコンタクトフィンガーを示している高出力(1000×1000ミクロン)AlInGaN素材LEDの概略図である。
【図3A】最終的に低い屈折率材料(例えば空気)の内部へ射出するまで、高い屈折率材料(例えばサファイア基板もしくはエピタキシャルLED層)に沿って長い経路を伝達する光を示す側面図である。
【図3B】最終的に低い屈折率材料(例えば空気)の内部へ射出するまで、高い屈折率材料(例えばサファイア基板もしくはエピタキシャルLED層)に沿って短い経路を伝達する光を示す側面図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る、高い縦横比を有し、一方の側面の表面に形成された反射コーティングを備える細長いパワーLEDの斜視図である。
【図5A】パッケージの内部表面に形成された反射コーティングを備える凹型パッケージ内部に配置された、4つの250×1000ミクロンのLEDの例示的な配置を示す平面図である。
【図5B】図5Aに示す、凹型パッケージ内部に配置された、4つの250×1000ミクロンのLEDの例示的な配置の、線5Bに沿った断面図である。
【図6A】パッケージの内部表面に形成された反射コーティングを備える凹型パッケージ内部に配置された、4つの250×1000ミクロンのLEDの別の例示的な配置を示す平面図である。
【図6B】図6Aに示す、凹型パッケージ内部に配置された、4つの250×1000ミクロンのLEDの例示的な配置の、線6Bに沿った断面図である。
【図7】本発明の実施の形態に係る懐中電灯の概略断面図である。
【図8A】互いに電気的に直列に接続されたLEDを示す、図5Aに示す凹型パッケージ内部に配置された4つのLEDの例示的な配置である。
【図8B】互いに電気的に並列に接続された2つのLEDのペアを示す、図5Aに示す凹型パッケージ内部に配置された4つのLEDの例示的な配置である。
【図8C】互いに電気的に並列に接続された全ての4つのLEDを示す、図6Aに示す凹型パッケージ内部に配置された4つのLEDの例示的な配置である。
【技術分野】
【0001】
本発明は、おおむね、発光ダイオード(LED)並びにその製造及び動作方法に関する。より詳細には、本発明は、出力特性の向上を提供する改善されたデザインを有するLEDに関する。さらにより詳細には、本発明は、最適化された反射性のカップ状パッケージ内に構成された、高効率の細長いチップを複数備える高出力AlInGaN素材のLEDアセンブリに関する。
【背景技術】
【0002】
表示器として使用される発光ダイオード(LED)はよく知られている。LEDは、家電製品においてこの目的で広く使用されてきた。例えば、赤色LEDは、一般に、ラジオ、テレビ、ビデオレコーダ(VCR)及びそれらと同種の装置に電源が印加されていることを表示するために使用される。
【0003】
そのような現代のLEDは、それらの意図した目的に一般に適していることを証明してきているが、それら現代のLEDの全体的な有用性及び望ましさを損なう本質的な欠乏を備えている。例えば、そのような現代のLEDの出力は、時に望まれるほど大きくない。これが、全般照明、例えば間接照明(ambient lighting)の提供といったいくつかの用途において現代のLEDが機能する能力を制限する。現代の高出力LEDでさえも、上記目的のための十分な照明を提供しない。
【0004】
現代のLEDもまた、望まれるほど効率的ではなく、それゆえに、全般照明へのそれらの使用を魅力的でなくしている。現代の高出力LEDでさえ、標準的なLEDほど効率的ではなく、それゆえに、高出力LEDを、いくつかの用途に対していっそう魅力的でないものにしている。
【0005】
不十分な出力に関する現代のLEDの制限を克服するための試みは、望ましい照明を提供するために一組にされた複数のLEDの使用を含む。しかしながら、複数のLEDの使用は望まれるより高価であり、照明装置の寸法又は体積を本質的に増大させ、いくつかの用途には適さないものにする。
【0006】
AlInGaN素材のLEDは、伝統的な白熱灯及び蛍光灯の置き換えに適した固体光源としてのその高い潜在能力により、近年大きな注目を集めている。まだ望まれるほど効率的ではないが、現代のLEDの効率はこの10年で大きく改善されており、現在、一般のタングステンランプよりも高効率である。
【0007】
LEDは単色の光を生成する。従って、通常は白色光が望まれる全般照明への用途にはLEDは概して適さない。しかしながら、AlInGaN素材の青色LEDと黄色の燐光体とを組み合わせることにより、白色光が生成される。この取り組みは、現在、白色LEDの製造において広く行われている。
【0008】
それでも、白色LEDは、全般照明よりも液晶表示装置(LCD)のバックライト製品に幅広く使用されている。これは、性能的な要件によるものよりも、AlInGaN素材LEDの製造費用によるものである。最終的には、費用と性能との両方の最適化が必要とされるため、LEDは、伝統的な光源とは競合的であり得る。
【0009】
LEDに関する一つの問題点は、LEDの効率は、素子自体の内部に発生する熱により不利に作用し得ることである。これが、LEDの駆動に用いられ得る電力の総量を制限し、これにより、発生され得る光の総量が入力される電力にほぼ比例するため、LEDからの光の最大出力の制限という結果となる。
【0010】
熱により引き起こされる効率の低減の基本的な理由は、LEDダイ(die)における温度上昇によるものである。より高い動作温度は、光出力の効率を低減させるだけでなく、LEDの寿命をも実質的に減少させる。LEDにおける熱生成が避けられないため、科学者達は、放熱度の割合を改善することにより温度上昇を減少させようと試みている。これは、ヒートシンクを素子の活性領域の近辺に配置し、ヒートシンクに高い熱伝導率の素材を選択することにより達成され得る。
【0011】
もう一つの取り組みは、外部接触熱への接触領域と総熱容量との両方を増大させるより大きな素子寸法を用いることである。同量の生成熱に対して、大きな素子は、小さな素子と比較してより冷えたままであり、それにより、高い入力電力での動作を容易にするであろう。もちろん、入力電力が高くなると、光出力は増大するであろう。このように、より大きなLEDチップについては、一つの大きな素子が幾つかの小さな素子を置き換えるため、単一の素子から供給され得る総出力は増大し、費用削減が期待される。
【0012】
ここで図1を参照すると、サファイア上に形成されたAlInGaN素材LEDの単純化された概略図が示されている。サファイア上に形成されたAlInGaN素材LEDに最も一般的に用いられる素子寸法は、約300×300ミクロンである。素子は、通常20〜30ミリアンペア及び3.5ボルトで動作される。現代のLEDのいくつかのデザインは異なる形状を成し得るが、縁の寸法はほぼ似通っており、即ち、現代のLEDの2辺間の縦横比はおよそ1である。これは主に従来のLEDパッケージの寸法によるものであり、カップ状の凹部は、その中にLEDチップを据え付けて配置され、円形又は四角形で約400ミクロンの寸法である。
【0013】
ここで図2を参照すると、現代の大きい寸法(高出力)のLEDチップの単純化された概略図が示されている。近年、そのような大きい寸法のAlInGaN素材LEDチップが容易に入手可能となっている。これら大きい寸法のチップの寸法は、約1000×1000ミクロンである。通常、大きいチップの実際の素子領域(接続パッド及び食刻された凹部を除く)は、小さい現代のLEDと同等の電流密度以下で操作するように設計及び最適化されており、単位面積あたりの熱生成割合は、どちらの例においてもほぼ同じである。一般に、大きい寸法のチップは、約250〜350ミリアンペア及び3.5ボルトで動作される。
【0014】
大きい寸法の素子を設計する際には、電流クラウディング(crowding)の最小化が起こるように、素子内でどのように電流が拡散するかに特別な注意が払われる必要がある。チップ寸法にあわせて水平抵抗が増大するため、また、電流は垂直に伝導する前には遠く水平方向に伝導しない傾向にあるため、そのような電流クラウディングが起こる。これが起こる際、水平方向の電流の全てが実質的に均一に分布されることを保証するために、電気接点の十分な分布が提供されることが必要とされる。実施においては、図2に示された、インターディジタルフィンガーパターン(inter−digital finger pattern)が用いられる。
【0015】
大きい寸法の素子は、素子あたりの出力をより多く供給し得るが、大きい寸法の素子に関連した光の取り出しの問題がある。光がLED内で生成される際に、LEDと外部媒体との間の界面に衝突する角度に依存して、いくつかの光はチップから容易に射出するが、いくつかの光は射出しない。外部媒体の光の屈折率がLED素材の屈折率より小さく、入射角が臨界角より大きい場合、LED内部の光は反射してLEDへと戻るであろう。そして、反射光は出口を発見するまで又は吸収されるまでLED内部を反射する。光の強度はバルク(bulk)材中での吸収により減衰する。
【0016】
より多くの光がLED内部を伝達し、LED素材の屈折率がより大きくなると、より少ない光が射出するであろう。従って、LEDのいかなる光伝達層においても、光が射出し得る前の反射回数及び総伝達距離を最小化することが望ましい。
【0017】
ここで図3Aを参照すると、素子寸法が増大するにつれて、光はより反射する傾向があり、それによって、光は素子から射出する前により長い距離を伝達し、その結果、光損失が増大する。図3Bに示すように、小さい寸法の素子内では、光はより少ない回数反射し、それによって、より短い距離を伝達する。これは、GaAsやAlInGaP(赤外線及び赤色〜琥珀色用)等の他のLED素材と比較した時に、AlInGaNとサファイアとの両方が相対的に高い屈折率を有するため、サファイア上に形成されたAlInGaN素材LEDにとっては特に深刻な問題点である。AlInGaN及びサファイアの高い屈折率のため、光の大部分がこれら2つの領域内を実際に伝達して側面から射出する。それゆえに、素子の水平方向の寸法が、AlInGaN素材LEDについての重要な考慮すべき事項となる。
【0018】
この問題に対しての一つの解決方法は、チップを上下逆さまに据え付け、エピタキシャル層側面への鏡面コーティングの提供を含み、そこから出力される光を基板側面へ向け直す(redirect)ことである。サファイアの屈折率(n=1.7)がAlInGaNの屈折率(n=2.5)より低いため、サファイアは、AlInGaN素材LEDと媒体(大抵のエポキシ、n=1.5)との間の屈折率の調和を提供する。エピタキシャル層側面の鏡面コーティングは、光を基板へ向けて反射する。この設計は、光がそこから射出するより良い経路を提供する。実施においては、光の効率は、上下反転していない大きい寸法のLEDの効率の2倍である。しかしながら、チップと最終パッケージとの間にサブマウントが必要とされるだけではなく、チップのコンタクトパッドとサブマウントとの間の適切な電気的な接触を保証する精密な位置合わせ(Alignment)も必要とされるために、この素子の制作費用は高い。これまでに、そのような製造工程が高い歩留まりとなり得る証拠は無い。
【0019】
図2に示される素子において、光の取り出しに関する2つの問題点がある。反射せずに素子から射出する光の他にも、残りの光は、基本的に、出口を見つける前にエピタキシャル層領域及び基板領域内を伝達する。ほとんどの光は素子の側面から射出する。基板領域内を伝達する光は、図3Aを参照して説明した上記と同じ問題を被る。即ち、バルク吸収及び界面吸収により光が減衰する。これは両方向、即ち、フィンガーパターンに平行及び垂直な方向に当てはまる。
【0020】
エピタキシャル層内を伝達している光について、大きい寸法による光損失は、フィンガーパターンに平行な方向に沿ってのみ生じる。光が2つの側面に衝突する前にフィンガーパターンに垂直に伝達する距離はずっと短いため、光は、他のより長い方向と比較してより少ない損失で比較的簡単に射出する。
【0021】
しかしながら、一つの側面から射出する光は、金属のフィンガーパターンに衝突して、それによって吸収され得る。不幸にも、金又は金を基にした合金等の最も一般的に用いられる金属は、青色スペクトルの光を容易に吸収する。
【0022】
実施においては、図1及び図2に図示されたように、1000×1000ミクロンの素子の光の取り出し効率は、上記に詳細に説明した問題点により、300×300ミクロンの素子の光の取り出し効率のわずか1/3である。このために、1000×1000ミクロンのチップの素子面積は、300×300ミクロンのチップの10倍以上であるけれども、出力はわずか約3〜4倍である。
【0023】
それなりに制限された範囲で、従来技術は、不十分な照明及び乏しい効率の問題について理解してきましたが、現在まで、提案された解決方法は、満足する解決方法の提供において効果がなかった。それゆえに、高い光出力及び高効率のLEDを提供することが望ましい。より詳細には、現代のLEDに関する、高輝度及び高出力を提供する、より広い活性表面を有するLEDの提供が望ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0024】
文法上の流動性のために、機能的な説明を用いて装置及び方法が記述されてきた又はされるであろう一方、米国特許法第112条(35 USC 112)の下で明確に記載されていない限り、特許請求の範囲は、「方法」もしくは「ステップ」の構成により何ら必要な制限を受けて解釈されないが、裁判上の均等論の下で特許請求の範囲により提供される意味及び定義と等価なものの全ての範囲で認容され、特許請求の範囲が米国特許法第112条の下で明確に記載されている場合、米国特許法第112条の下での最大限の法定の等価な特許請求の範囲として認容されることが明確に理解されるべきである。
【0025】
本発明は、特に従来技術に係る上記欠点に取り組んでそれを解決するものである。より詳細には、本発明は、実質的に透明な基板及び細長い形状を画定する縦横比を備えて、高効率及び高輝度を提供する発光ダイオードチップ及びその製造方法を含む。
【0026】
本発明の他の利点と同様に、これら発光ダイオードチップ及びその製造方法は、以下の説明及び図面からより明確となる。本発明の趣旨から逸脱しない限り、特許請求の範囲内において、図示及び説明された詳細な構造中の変更がなされ得ることが理解される。
【0027】
以下の図面を参照することにより、本発明はより視覚化され得る。ここで、同様の構成要素には、同様の符号が参照される。
【0028】
本発明及びその様々な実施の形態は、特許請求の範囲で定められた発明の図示された例として提供される以下の好ましい実施の形態の詳細な説明を参照することによりさらに良く理解され得る。特許請求の範囲により定められた発明の範囲が以下に記述される図示された実施の形態より広いことは、明確に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
本発明の趣旨及び技術的範囲を逸脱しない限り、当業者により多くの変更及び修正がなされ得る。それゆえに、図示された実施の形態は例示の目的でのみ述べられたものであり、特許請求の範囲により定められた発明を制限するものとして取り扱われるべきではないことが理解されなければならない。例えば、請求項の構成要件が以下において正確なコンビネーションで述べられているという事実にも関わらず、発明が、当初、特許請求の範囲にコンビネーションとして記載されていなくても上記に開示されている構成要件のより少ない、より多い、若しくは異なる他のコンビネーションを含むことが明白に理解されなければならない。
【0030】
本明細書中において本発明及びその様々な実施の形態の表現に使用されている言葉は、それらの普通に定義されている意味だけではなく、本明細書中の特別な定義により、普通に定義されている意味の範囲を超えた構造、材料、若しくは行為を含んで理解される。従って、構成要件が、本明細書中の文脈において一つ以上の意味を含んで理解され得る場合、請求項におけるその構成要件の使用は、明細書及びその言葉自身により支持される、一般的な全ての可能な意味として理解されなければならない。
【0031】
それゆえに、上記特許請求の範囲の言葉若しくは構成要件の定義は、文字通りに述べられる構成要件のコンビネーションだけではなく、実質的に同じ結果を得る実質的に同じ方法において実質的に同じ機能を発揮する全ての等価な構造、材料若しくは行為をも含んで本明細書において定義される。それゆえに、この意味において、請求項中の任意の一つの構成要件について、2又はそれ以上の構成要件の等価な置き換えがなされ得る、若しくは、単一の構成要件が請求項中の2又はそれ以上の構成要件に置き換えられ得ることが予期される。構成要件は、正確なコンビネーションで作用するように表現され、当初はそのように特許請求され得るけれども、請求項に記載されたコンビネーション中の1又はそれ以上の構成要件が、いくつかの場合においてはコンビネーションから削除され得、また、請求項に記載されたコンビネーションが、サブコンビネーション又はサブコンビネーションのバリエーションに向けられ得ることが、明白に理解されるべきである。
【0032】
当業者から見た、現在知られているもしくは後に発明される、請求項に記載された内容からの実質的でない変更が、特許請求の範囲内で等価であることが明確に検討される。それゆえに、現在若しくは後に当技術分野における熟練者に知られる明らかな置き換えは、定義された構成要件の範囲内にあると定められる。
【0033】
従って、特許請求の範囲は、以下に詳細に図示及び記載された内容、等価な概念、明らかに置き換えられ得るもの、及び発明の概念に必要不可欠なものを含んで理解されるべきである。
【0034】
従って、添付の図面に関連して以下で述べられる詳細な説明は、本発明の現在の好ましい実施の形態の説明として解釈され、現在の発明が構成され利用され得る場面における形式のみを代表して解釈されない。詳細な説明は、図示された実施の形態に関連する機能並びに本発明を構成及び動作する工程の手順を述べる。しかしながら、同一若しくは等価の機能が、本発明の趣旨をも含んで解釈される異なる実施の形態により達成され得ることが理解されるべきである。
【0035】
一態様によると、本発明は、発光ダイオード(LED)チップの製造方法であって、細長い形状を画定する縦横比を有する実質的に透明な基板を形成するステップを含む発光ダイオードチップの製造方法を含む。より詳細には、本発明は、発光ダイオードチップの形成方法であって、実質的に透明な基板を提供するステップと、前記基板の上に少なくとも1つの活性領域を形成するステップと、縦横比が約1.5:1より大きい活性領域を有する少なくとも1つの発光ダイオードチップを形成するために前記基板を切除、例えばダイシング(dicing)するステップとを含む高出力発光ダイオードチップの形成方法を含む。
【0036】
好ましくは、前記活性領域の前記縦横比は約2:1より大きい。好ましくは、前記活性領域の前記縦横比は約1.5:1と約10:1との間である。好ましくは、前記活性領域の前記縦横比は約4:1である。好ましくは、その幅は約250ミクロンであり、その長さは約1000ミクロンである。
【0037】
しかしながら、活性領域の様々な等価な細長い構造も同様に適していることは、当業者には明白である。例えば活性領域は、互いにより複雑な構成を画定して一体に形成される、複数の細長い構造により、代わりに画定されてもよい。細長い構造から形成されるそのような複雑な構成の一例は十字型である。もう一つの例は、共通の中心点から放射状に広がる、ワゴンホイール(wagon wheel)のスポークのような複数のスポークであり、概して星印の外観を提供する。
【0038】
好ましくは、前記活性領域は、約3ボルトと約3.5ボルトとの間、及び約60ミリアンペアと約90ミリアンペアとの間で動作するように構成されている。しかしながら、特に、AlINGaN以外の素材により活性領域が画定される場合において、様々な他の動作パラメータも同様に適していることは、当技術分野における熟練者には明白である。
【0039】
場合によると、前記活性領域は、互いに電気的に導通して回路網を画定し、前記回路網は、発光ダイオードチップ中を、所定の値より大きい電流が流れることなしに、前記回路網内部の電圧が最大化される傾向を有する。回路網内の電圧を最大化することにより、出力伝達効率が望ましく高められる。
【0040】
好ましくは、1つの発光ダイオード素子は前記基板のそれぞれの上に形成され、前記活性領域は前記基板のそれぞれの上部表面全体を実質的に覆う。しかしながら、この代わりに、複数の細長い活性領域は、共通基板の上に形成されてもよい。この例においては、活性領域は基板を完全には覆わない。
【0041】
例えば、細長い活性領域のアレイは、単一の基板の上部表面に食刻される。更に別の例として、十字型もしくは放射状のスポーク模様の活性領域が基板の上部表面に形成されてもよい。これら2つの例においては、活性領域は、基板の表面全体を実質的に覆わない。例えば、放射状のスポーク間の領域は覆われない。
【0042】
好ましくは、前記基板は、サファイア、スピネル、ガラス、ZnO、SiC、MgO、GaN、AlN、及びAlGaNを含む群から選択される素材を備えている。しかしながら、基板及び/又は活性領域についての他の素材も同様に適していることは、当業者には明白である。
【0043】
一態様によると、本発明の方法は、前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層(前記上部LED層とは反対の型)を形成するステップと、前記上部LED層の上に上部コンタクトフィンガーを形成するステップと、前記下部LED層の上に下部コンタクトフィンガーを形成するステップと、前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜を形成するステップとを含む。好ましくは、前記反射膜は、前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に形成される。
【0044】
前記反射膜は、誘電性の反射膜若しくは金属反射膜のどちらか一方を備えてもよい。前記反射膜が金属反射膜を備える場合、好ましくは、透明絶縁層は、前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に、前記活性領域から前記反射膜を電気的に絶縁するために形成される。
【0045】
一態様によると、本発明は、細長い形状を画定する縦横比を有する実質的に透明な基板を備える発光ダイオードチップを含む。より詳細には、本発明は、実質的に透明な基板と、前記基板の上に形成された活性領域とを備え、前記活性領域の縦横比が約1.5:1より大きい高出力発光ダイオードチップを含む。
【0046】
一態様によると、本発明は、前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて配置されて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜を備える高出力発光ダイオードチップを含む。
【0047】
一態様によると、本発明は、パッケージと、前記パッケージ内に配置された、少なくとも1つの発光ダイオードチップとを備える高出力発光ダイオードランプを含む。
【0048】
好ましくは、前記パッケージは、4つの反射性側壁及び反射性底面を備える。好ましくは、前記パッケージは、矩形を画定する。好ましくは、前記パッケージは、正方形を画定する。しかしながら、これらの代わりに、パッケージはその他の望まれる形状を画定し得ることは、当業者には明白である。例えば、パッケージは代わりに円形になり得る。
【0049】
好ましくは、前記高出力発光ダイオードランプは、複数の発光ダイオードチップを備える。前記発光ダイオードチップは、互いに電気的に直列に、互いに電気的に並列に、若しくは直列及び並列のいくつかのコンビネーションで互いに電気的に接続され得る。例えば、4つの発光ダイオードを備える高出力発光ダイオードランプにおいて、発光ダイオードのペアは、それぞれ互いに並列に接続され、2つのペア(グループ化されたペアのそれぞれ)は互いに直列に接続されてもよい。
【0050】
好ましくは、前記パッケージは、本発明の高出力発光ダイオードランプを照明製品に組み込んでいる製造者が、発光ダイオードの望ましい電気的な構成(直列、並列、若しくは直列及び並列のコンビネーション)を容易に選択することができるように構成されている。例えば、そのような選択は、高出力発光ダイオードランプのパッドに選択される導電体を接続することにより、スイッチの位置を選択することにより、ジャンパーを付加又は移動することにより、ジャンパーを焼き切る又は除去することにより、若しくは他の任意の望ましい方法により行われてもよい。
【0051】
好ましくは、前記高出力発光ダイオードランプは、4つの発光ダイオードチップを備える。好ましくは、前記4つの発光ダイオードチップは、おおむね正方形を画定するように構成される。
【0052】
場合によると、前記発光ダイオードチップは、おおむね線形のアレイを画定するように構成されてもよい。あるいは、前記発光ダイオードは、正方形の外観を画定するように端と端とをつないで配置されてもよい。
【0053】
好ましくは、前記パッケージは、内部に反射コーティングを有する少なくとも1つの凹部を有する凹型パッケージを備える。好ましくは、前記パッケージは、それぞれの内部に反射コーティングを有する複数の凹部を有する凹型パッケージを備え、少なくとも1つの発光ダイオードがそれぞれの凹部内に配置される。例えば、前記パッケージは、それぞれの内部に反射コーティングを有する4つの凹部を有する凹型パッケージを備え、1つの発光ダイオードが4つのそれぞれの凹部内に配置されてもよい。
【0054】
本発明の一態様によると、前記パッケージがそれぞれの内部に形成された反射コーティングを有する4つの細長い凹部を有する凹型パッケージを備え、1つの発光ダイオードがそれぞれの細長い凹部内に配置される。
【0055】
本発明の一態様によると、照明装置は、電源と、前記電源と電気的に導通する少なくとも1つの高出力発光ダイオードランプとを備える。例えば、電源は、少なくとも1つの電池、壁面ソケットと接続するように構成されたプラグ、若しくはAC電源と、前記AC電源からのAC電流を発光ダイオードの動作に適したDC電源へ変換するための接続されたDC電源とを備えてもよい。
【0056】
従って、本発明は現代のLEDチップに関連する問題(例えば、乏しい効率及び不十分な輝度)を緩和するLEDチップのデザインを提供する。チップは、近接する2辺間に高い縦横比を有し、光が長い寸法の側面から簡単に射出することができることで、素子の輝度を実質的に増大させることができる。LEDチップの細長い構成もまた熱放散を高め、素子の光出力をさらに増大させ、加えて効率を改善する、高い電流レベルでの動作を可能にする。
【0057】
本発明は、現在の好ましい実施の形態を示す図1〜図6Bに図示される。
【0058】
ここで図1を参照すると、透明サファイア基板の上部表面に形成された、現代の標準的な300×300ミクロンのAlInGaN素材LEDが図示されている。この現代の素子は、透明サファイア基板11、基板11の上部表面に形成された複数のAlInGaNエピタキシャル層12、AlInGaNエピタキシャル層12により画定された活性領域13、上位層のエピタキシャル層12に形成された、上部又はP接続パッド(bond pad)14、下位層のエピタキシャル層12に形成された、下部又はN接続パッド15、及びP電流拡散層16を備える。
【0059】
ここで図2を参照すると、透明サファイア基板の上部表面に形成された、現代の高出力1000×1000ミクロンのAlInGaN素材LEDが図示されている。この高出力LEDは、図1に示す標準的なLEDよりもより高輝度のLEDの提供を試みるものである。その大きな寸法のため、活性層を通じて電流を拡散させるためのインターディジットコンタクトフィンガー(interdigit contact finger)26,27が用いられる。この大きな現代の素子は、透明サファイア基板21、基板21の上部表面に形成された複数のAlInGaNエピタキシャル層22、AlInGaNエピタキシャル層22により画定された活性領域23、上位層のエピタキシャル層22に形成された、上部又はPフィンガー相互接続器(finger interconnect)24、下位層のエピタキシャル層22に形成された、下部又はNフィンガー相互接続器25を備える。上部又はPコンタクトフィンガー26はPフィンガー相互接続器24から伸長し、同様に、下部又はNコンタクトフィンガー27はNフィンガー相互接続器25から伸長する。
【0060】
ここで図1及び図2を参照すると、現代のチップ寸法が300×300ミクロン(図1)から1000×1000ミクロン(図2)へ増大すると、光出力効率は約60%〜70%に減少する。即ち、高出力LEDは増大された輝度を提供するけれども、それは、効率を犠牲にすることによりそうなっている。
【0061】
ここで図3A及び図3Bを参照すると、チップ寸法の増大に伴う光出力効率のこの減少は、素子から射出する前に光が伝達する平均の経路距離の増大によるものである。例えば、活性層若しくは基板といったLEDのあらゆる層を伝達する光は、一般的に、素子から射出する前に数回反射されるに違いない。もちろん、LEDが大きくなると経路が長くなり、層内及び隣接する層間の界面の両方において光を吸収する機会がより多く存在する。従って、図3Bに示される(例えば、小さなチップを通じる)短い経路に沿って伝達する光と比較して、図3Aに示される(例えば、大きなチップを通じる)長い経路に沿って伝達する光は、平均的により減衰されるであろう。
【0062】
ここで図4を参照すると、本発明に係る細長い形状を有するLEDが示される。本発明は、透明サファイア基板41、基板41の上部表面に形成された複数のAlInGaNエピタキシャル層42、AlInGaNエピタキシャル層42により画定された活性領域43、上位層のエピタキシャル層42に形成された、上部又はP接続パッド44、下位層のエピタキシャル層42に形成された、下部又はN接続パッド15、P接続パッド44から伸長するPコンタクトフィンガー46、及びN接続パッド45から伸長するNコンタクトフィンガー47を備える。
【0063】
場合によると、反射コーティング48がエピタキシャル層42の上に形成される(即ち、活性領域43の表面に形成される)。あるいは、反射コーティングはNコンタクトフィンガー47の上に形成されても良く、若しくはそうでなく、エピタキシャル層42とNコンタクトフィンガー47との中間に形成されてもよい。反射膜は、エピタキシャル層43からの光をエピタキシャル層43へ向けて反射し返し、それにより、反射光はNコンタクトフィンガー47から離れる。この方法で、反射光は、(近隣のNコンタクトフィンガー47よりもむしろ)いくつかの他の場所でエピタキシャル層43から射出し、(Nコンタクトフィンガー47に吸収されるよりもむしろ)LEDの明るさに寄与する。
【0064】
反射膜48は誘電性の反射膜、若しくは金属反射膜のどちらであってもよい。金属反射膜が用いられる場合、反射膜48を通じて流れる望ましくない電流を防止するために、反射膜48とエピタキシャル層42との中間のエピタキシャル層42の上に、絶縁層49が形成される。
【0065】
本発明によると、チップ寸法、即ち、活性領域の寸法及び基板の寸法を減少させる(即ち、細長い形状を画定する)ことにより、光の損失をかなり減少させることができる。Nコンタクトフィンガー47による望ましくない光の吸収を避けるために、段丘(mesa)の一方の側面上に反射コーティング又は反射膜を備えることにより、光損失のさらなる減少がもたらされ得る。
【0066】
現代のLEDに関する素子の総面積もまた減少されるので、出力容量を増大させるために、複数のLEDが用いられ得る。本発明の実施の形態に係る250×1000ミクロンの素子の例示的な一例が図4に示されている。本発明の他の寸法及び構成も同様に適切であることは、当業者には明白である。
【0067】
本発明の動作中において、現代の素子と同じ電流密度を維持するために、好ましくは、本発明は3.0〜3.5ボルト及び60〜90ミリアンペアで動作するように構成される(本発明の活性領域は、現代の1000×1000ミクロンの素子の活性領域の約25%であるため)。現代の1000×1000ミクロンの素子と同等の光出力を提供するために、単一のパッケージ内に4つの250×1000ミクロンの素子のセットが組み込まれ得る。
【0068】
ここで図5A〜図6Bを参照すると、本発明の2種類のパッケージ構成が示されている。点光源をアレイ状に配置することにより、点光源は、任意の形状の平面を構成するのに便利である球面状の光パターンを生成するため、多くの用途においては点光源が好まれている。そのような点光源を提供するために、球面状の光パターンを提供するいくつかの細長いチップが、場合によると単一パッケージ内に配置され得る。
【0069】
図5A及び図6Aのパッケージ例の両方が、4つの250×1000ミクロンのチップを使用する。それぞれのチップは、側面方向の光を上方へ個々に方向付けるよう設計された反射性のカップ内に配置される。
【0070】
図5A及び図5Bに示されているパッケージは、チューブパン(tube pan)若しくはブントパン(bundt pan)風の、上部に伸長するセンターピース(centerpiece)52を有する単一の凹型カップ51である。凹部56は、複数の、例えば4つの個々のLEDチップ57a〜57dを収容するのに適している。センターピース52を含むパッケージの内部側壁53及び底面54は反射性であり、LEDにより提供される光の総量を増大させる。
【0071】
図6A及び図6Bに示されているパッケージは、複数の分離された凹部が内部に形成された多重凹型カップ61である。それぞれの凹部は個々のLEDチップ67a〜67dを収容するように構成されている。内部側壁63及び底面64を含むそれぞれの凹部66a〜66dの内面は反射性である。
【0072】
それぞれのチップ67a〜67dについての個々の反射性凹部66a〜66d無しでは、チップからの側面方向の光は、近くのチップ側面から再び内部へ入り込み得るため、個々の反射性凹部は有利に働く。
【0073】
ここで図7を参照すると、本発明の実施の形態に係る、光収束コーティング又は反射器71の後方に配置された高出力LEDパッケージ72を備える懐中電灯の概略断面図を示している。電池75への電気結線73は、ばね電気接点76、導電体77、及びスイッチ74と共同して、現代の慣例に従った懐中電灯の動作を容易にしている。この懐中電灯の例示的な実施の形態によると、LEDは3つの電池により4.5ボルトで駆動される。しかしながら、懐中電灯の様々な他の構成も同様に適切であることは、当業者には明白であろう。実際、本発明は、様々な異なる携帯用(電池駆動)照明器具においてその用途を見つけ得る。
【0074】
図5A〜図6Bに示された配置の付加的な利点は、上記したように、チップを直列、並列、若しくは両方のコンビネーションで接続することにより、パッケージ全体の動作電圧及び動作電流が容易に変更され得ることである。例えば、4つの素子全てが直列に接続される場合、動作パラメータは12〜14ボルト及び60〜90ミリアンペアとなる。それらが並列に接続される場合、動作条件は3〜3.5ボルト及び240〜360ミリアンペアとなる。2つの素子が並列で2つの素子が直列に接続される場合、動作パラメータは6〜7ボルト及び120〜180ミリアンペアとなる。電力系統の応用例においては異なる要求が存在するため、この柔軟性は、回路設計者にとっては便利である。通常、電力分配網又は局所的な電力供給における電力損失を緩和するために、低電圧及び高電流よりも高電圧及び低電流が望まれる。以下で示される、LEDの異なった電気的な接続例が、図8A、図8B、及び図8Cに示される。
【0075】
ここで図8Aを参照すると、図5AのLEDが互いに電気的に直列に接続されている。LEDのこの構成は、高電圧及び低電流で動作する。例えば、この構成で動作される本発明のLEDは、14ボルト及び90ミリアンペアで動作し得る。
【0076】
ここで図8Bを参照すると、図5AのLEDの2つのペアが互いに電気的に並列に接続されて、2×2構成を提供している。例えば、この構成で動作される本発明のLEDは、7ボルト及び180ミリアンペアで動作し得る。
【0077】
ここで図8Cを参照すると、図5AのLEDが互いに電気的に並列に接続されている。例えば、この構成で動作される本発明のLEDは、3.5ボルト及び360ミリアンペアで動作し得る。
【0078】
本発明の利点は、細長い形状と細長いチップの側面の反射コーティングとの両方による優れた光出力効率を含む。本発明は、現代のLEDと比較して優れた光出力効率を有し、ほぼ球面状の光パターンを生成するパワーLED素子の組立部品及びパッケージを提供する。さらに、本発明は、応用例の要求に対してデザインを最適化する回路設計者の能力を促進するために、パッケージ化されたパワーLEDにおける、動作電圧及び動作電流の柔軟性を提供する。
【0079】
本明細書中に記載され、図面に示された、例示的なAlInGaN素材の高出力多重チップ発光ダイオード(LED)の様々な態様は、現在の本発明の好ましい実施の形態のみを表すことが理解される。実際、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で、上記実施の形態に様々な修正及び変更が成され得る。例えば、普通の若しくは分割された基板の上部表面における、活性領域の様々な異なる形状及び構成が予期される。細長い構造及び/又は構造の一部分の幅広い態様の提供により、等価の構造、形状及び構成が形成され得ることは、当業者には明白である。従って、細長い形状を画定する活性領域の全体が必要ではなく、むしろいくつかの部分、若しくは、単一又はそれ以上の細長い形状を画定する活性領域の一部分若しくは複数の部分が必要である。
【0080】
即ち、これら及び他の修正及び変更は、当業者には明白であり、本発明を様々な異なる用途における使用に適用するために実現され得る。
【図面の簡単な説明】
【0081】
【図1】透明サファイア基板の上部表面に形成された現代の典型的な標準の(300×300ミクロン)AlInGaN素材LEDの概略図である。
【図2】インターディジタルコンタクトフィンガーを示している高出力(1000×1000ミクロン)AlInGaN素材LEDの概略図である。
【図3A】最終的に低い屈折率材料(例えば空気)の内部へ射出するまで、高い屈折率材料(例えばサファイア基板もしくはエピタキシャルLED層)に沿って長い経路を伝達する光を示す側面図である。
【図3B】最終的に低い屈折率材料(例えば空気)の内部へ射出するまで、高い屈折率材料(例えばサファイア基板もしくはエピタキシャルLED層)に沿って短い経路を伝達する光を示す側面図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る、高い縦横比を有し、一方の側面の表面に形成された反射コーティングを備える細長いパワーLEDの斜視図である。
【図5A】パッケージの内部表面に形成された反射コーティングを備える凹型パッケージ内部に配置された、4つの250×1000ミクロンのLEDの例示的な配置を示す平面図である。
【図5B】図5Aに示す、凹型パッケージ内部に配置された、4つの250×1000ミクロンのLEDの例示的な配置の、線5Bに沿った断面図である。
【図6A】パッケージの内部表面に形成された反射コーティングを備える凹型パッケージ内部に配置された、4つの250×1000ミクロンのLEDの別の例示的な配置を示す平面図である。
【図6B】図6Aに示す、凹型パッケージ内部に配置された、4つの250×1000ミクロンのLEDの例示的な配置の、線6Bに沿った断面図である。
【図7】本発明の実施の形態に係る懐中電灯の概略断面図である。
【図8A】互いに電気的に直列に接続されたLEDを示す、図5Aに示す凹型パッケージ内部に配置された4つのLEDの例示的な配置である。
【図8B】互いに電気的に並列に接続された2つのLEDのペアを示す、図5Aに示す凹型パッケージ内部に配置された4つのLEDの例示的な配置である。
【図8C】互いに電気的に並列に接続された全ての4つのLEDを示す、図6Aに示す凹型パッケージ内部に配置された4つのLEDの例示的な配置である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光ダイオードチップの製造方法であって、
細長い形状を画定する縦横比を有する実質的に透明な基板を形成するステップを含む方法。
【請求項2】
発光ダイオードチップの形成方法であって、
実質的に透明な基板を提供するステップと、
前記基板の上に少なくとも1つの活性領域を形成するステップと、
縦横比が約1.5:1より大きい活性領域を有する少なくとも1つの発光ダイオードチップを形成するために前記基板を切除するステップとを含む方法。
【請求項3】
前記活性領域の前記縦横比が約2:1より大きい請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記活性領域の前記縦横比が約1.5:1と約10:1との間である請求項2に記載の方法。
【請求項5】
前記活性領域の前記縦横比が約4:1である請求項2に記載の方法。
【請求項6】
その幅が約250ミクロンであり、その長さが約1000ミクロンである請求項2に記載の方法。
【請求項7】
その幅が約200ミクロンであり、その長さが約400ミクロンである請求項2に記載の方法。
【請求項8】
前記活性領域が、約3ボルトと約3.5ボルトとの間、及び約10アンペア/cm2と90アンペア/cm2との間で動作するように構成されている請求項2に記載の方法。
【請求項9】
1つの発光ダイオード素子が前記基板の上に形成されている請求項2に記載の方法。
【請求項10】
前記活性領域が前記基板の上を実質的に覆う請求項2に記載の方法。
【請求項11】
前記基板が、サファイア、スピネル、ガラス、ZnO、SiC、MgO、GaN、AlN、及びAlGaNを含む群から選択される素材からなる請求項2に記載の方法。
【請求項12】
前記活性領域がAlInGaNを有する請求項2に記載の方法。
【請求項13】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層を形成するステップと、
前記上部LED層の上に上部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記下部LED層の上に下部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜を形成するステップとを更に含む請求項2に記載の方法。
【請求項14】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層を形成するステップと、
前記上部LED層の上に上部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記下部LED層の上に下部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜を形成するステップとを更に含む請求項2に記載の方法。
【請求項15】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層を形成するステップと、
前記上部LED層の上に上部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記下部LED層の上に下部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に透明絶縁層を形成するステップと、
前記透明絶縁層の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜を形成するステップとを更に含む請求項2に記載の方法。
【請求項16】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層を形成するステップと、
前記上部LED層の上に上部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記下部LED層の上に下部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された、誘電体で形成された反射膜を形成するステップとを更に含む請求項2に記載の方法。
【請求項17】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層を形成するステップと、
前記上部LED層の上に上部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記下部LED層の上に下部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に透明絶縁層を形成するステップと、
前記透明絶縁層の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された、金属で形成された反射膜を形成するステップとを更に含む請求項2に記載の方法。
【請求項18】
細長い形状を画定する縦横比を有する実質的に透明な基板を備える発光ダイオードチップ。
【請求項19】
実質的に透明な基板と、
前記基板の上に形成された活性領域とを備え、
前記活性領域の縦横比が約1.5:1より大きい発光ダイオードチップ。
【請求項20】
前記活性領域の前記縦横比が約2:1より大きい請求項19に記載の素子。
【請求項21】
前記活性領域の前記縦横比が約1.5:1と約10:1との間である請求項19に記載の素子。
【請求項22】
前記活性領域の前記縦横比が約4:1である請求項19に記載の素子。
【請求項23】
その幅が約250ミクロンであり、その長さが約1000ミクロンである請求項19に記載の素子。
【請求項24】
前記活性領域が、約3ボルトと約3.5ボルトとの間、及び約60ミリアンペアと90ミリアンペアとの間で動作するように構成されている請求項19に記載の素子。
【請求項25】
1つの発光ダイオード素子が前記基板の上に形成されている請求項19に記載の素子。
【請求項26】
前記活性領域が前記基板の表面を実質的に覆う請求項19に記載の素子。
【請求項27】
前記基板が、サファイア、スピネル、ZnO、SiC、MgO、GaN、AlN、及びAlGaNを含む群から選択される素材からなる請求項19に記載の素子。
【請求項28】
前記活性領域がAlInGaNを有する請求項19に記載の素子。
【請求項29】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層と、
前記上部LED層の上に形成された上部コンタクトフィンガーと、
前記下部LED層の上に形成された下部コンタクトフィンガーと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて配置されて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜とを更に備える請求項19に記載の素子。
【請求項30】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層と、
前記上部LED層の上に形成された上部コンタクトフィンガーと、
前記下部LED層の上に形成された下部コンタクトフィンガーと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて形成された、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜とを更に備える請求項19に記載の素子。
【請求項31】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層と、
前記上部LED層の上に形成された上部コンタクトフィンガーと、
前記下部LED層の上に形成された下部コンタクトフィンガーと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に形成された透明絶縁層と、
前記透明絶縁層の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて形成された、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜とを更に備える請求項19に記載の素子。
【請求項32】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層と、
前記上部LED層の上に形成された上部コンタクトフィンガーと、
前記下部LED層の上に形成された下部コンタクトフィンガーと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて形成された、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された、誘電体で形成された反射膜とを更に備える請求項19に記載の素子。
【請求項33】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層と、
前記上部LED層の上に形成された上部コンタクトフィンガーと、
前記下部LED層の上に形成された下部コンタクトフィンガーと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に形成された透明絶縁層と、
前記透明絶縁層の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて形成された、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された、金属で形成された反射膜とを更に備える請求項19に記載の素子。
【請求項34】
実質的に透明な基板と、
前記基板の上に形成された活性領域と、
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層と、
前記上部LED層の上に形成された上部コンタクトフィンガーと、
前記下部LED層の上に形成された下部コンタクトフィンガーと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて配置されて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜とを備える発光ダイオードチップ。
【請求項35】
パッケージと、
前記パッケージ内に配置された、少なくとも1つの発光ダイオードチップとを備え、該発光ダイオードが、
実質的に透明な基板と、
前記基板の上に形成された活性領域とを備え、
前記活性領域の縦横比が約1.5:1より大きい発光ダイオードランプ。
【請求項36】
前記パッケージが、4つの反射性側壁及び反射性底面を備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項37】
前記パッケージが、矩形を画定する請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項38】
前記パッケージが、正方形を画定する請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項39】
前記発光ダイオードチップが、複数の発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項40】
前記発光ダイオードチップが、互いに電気的に直列に接続された複数の発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項41】
前記発光ダイオードチップが、互いに電気的に並列に接続された複数の発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項42】
前記発光ダイオードチップが、直列及び並列のコンビネーションで互いに電気的に接続された複数の発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項43】
前記発光ダイオードチップが、4つの発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項44】
前記発光ダイオードチップが、おおむね正方形を画定する4つの発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項45】
前記発光ダイオードチップが、おおむね線形のアレイを画定する4つの発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項46】
前記発光ダイオードチップが、互いに電気的に直列に接続された4つの発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項47】
前記発光ダイオードチップが、互いに電気的に並列に接続された4つの発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項48】
前記発光ダイオードチップが、直列及び並列のコンビネーションで互いに電気的に接続された4つの発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項49】
前記発光ダイオードチップが、互いに電気的に導通して回路網を画定する複数の発光ダイオードチップを備え、
前記回路網が、発光ダイオードチップ中を、所定の値より大きい電流が流れることなしに、前記回路網内部の電圧が最大化される傾向を有する請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項50】
前記パッケージが、内部に反射コーティングを有する少なくとも1つの凹部を有する凹型パッケージを備え、前記発光ダイオードが前記凹部内に配置される請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項51】
前記パッケージが、それぞれの内部に反射コーティングを有する複数の凹部を有する凹型パッケージを備え、少なくとも1つの発光ダイオードがそれぞれの凹部内に配置される請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項52】
前記パッケージが、それぞれの内部に反射コーティングを有する4つの凹部を有する凹型パッケージを備え、1つの発光ダイオードがそれぞれの凹部内に配置される請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項53】
前記パッケージが、それぞれの内部に反射コーティングを有する4つの細長い凹部を有する凹型パッケージを備え、1つの発光ダイオードがそれぞれの細長い凹部内に配置される請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項54】
電源と、
前記電源と電気的に導通する発光ダイオードランプとを備え、該発光ダイオードランプが、
パッケージと、
前記パッケージ内に配置された、少なくとも1つの発光ダイオードチップとを備え、該発光ダイオードが、
実質的に透明な基板と、
前記基板の上に形成された活性領域とを備え、
前記活性領域の縦横比が約1.5:1より大きい照明装置。
【請求項55】
前記電源が、少なくとも1つの電池を備える請求項54に記載の照明装置。
【請求項56】
前記電源が、壁面ソケットと接続するように構成されたプラグを備える請求項54に記載の照明装置。
【請求項57】
前記電源がAC電源を備え、
前記AC電源からのAC電流を発光ダイオードの動作に適したDC電源へ変換するための接続されたDC電源を更に備える請求項54に記載の照明装置。
【請求項1】
発光ダイオードチップの製造方法であって、
細長い形状を画定する縦横比を有する実質的に透明な基板を形成するステップを含む方法。
【請求項2】
発光ダイオードチップの形成方法であって、
実質的に透明な基板を提供するステップと、
前記基板の上に少なくとも1つの活性領域を形成するステップと、
縦横比が約1.5:1より大きい活性領域を有する少なくとも1つの発光ダイオードチップを形成するために前記基板を切除するステップとを含む方法。
【請求項3】
前記活性領域の前記縦横比が約2:1より大きい請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記活性領域の前記縦横比が約1.5:1と約10:1との間である請求項2に記載の方法。
【請求項5】
前記活性領域の前記縦横比が約4:1である請求項2に記載の方法。
【請求項6】
その幅が約250ミクロンであり、その長さが約1000ミクロンである請求項2に記載の方法。
【請求項7】
その幅が約200ミクロンであり、その長さが約400ミクロンである請求項2に記載の方法。
【請求項8】
前記活性領域が、約3ボルトと約3.5ボルトとの間、及び約10アンペア/cm2と90アンペア/cm2との間で動作するように構成されている請求項2に記載の方法。
【請求項9】
1つの発光ダイオード素子が前記基板の上に形成されている請求項2に記載の方法。
【請求項10】
前記活性領域が前記基板の上を実質的に覆う請求項2に記載の方法。
【請求項11】
前記基板が、サファイア、スピネル、ガラス、ZnO、SiC、MgO、GaN、AlN、及びAlGaNを含む群から選択される素材からなる請求項2に記載の方法。
【請求項12】
前記活性領域がAlInGaNを有する請求項2に記載の方法。
【請求項13】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層を形成するステップと、
前記上部LED層の上に上部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記下部LED層の上に下部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜を形成するステップとを更に含む請求項2に記載の方法。
【請求項14】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層を形成するステップと、
前記上部LED層の上に上部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記下部LED層の上に下部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜を形成するステップとを更に含む請求項2に記載の方法。
【請求項15】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層を形成するステップと、
前記上部LED層の上に上部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記下部LED層の上に下部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に透明絶縁層を形成するステップと、
前記透明絶縁層の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜を形成するステップとを更に含む請求項2に記載の方法。
【請求項16】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層を形成するステップと、
前記上部LED層の上に上部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記下部LED層の上に下部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された、誘電体で形成された反射膜を形成するステップとを更に含む請求項2に記載の方法。
【請求項17】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層を形成するステップと、
前記上部LED層の上に上部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記下部LED層の上に下部コンタクトフィンガーを形成するステップと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に透明絶縁層を形成するステップと、
前記透明絶縁層の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された、金属で形成された反射膜を形成するステップとを更に含む請求項2に記載の方法。
【請求項18】
細長い形状を画定する縦横比を有する実質的に透明な基板を備える発光ダイオードチップ。
【請求項19】
実質的に透明な基板と、
前記基板の上に形成された活性領域とを備え、
前記活性領域の縦横比が約1.5:1より大きい発光ダイオードチップ。
【請求項20】
前記活性領域の前記縦横比が約2:1より大きい請求項19に記載の素子。
【請求項21】
前記活性領域の前記縦横比が約1.5:1と約10:1との間である請求項19に記載の素子。
【請求項22】
前記活性領域の前記縦横比が約4:1である請求項19に記載の素子。
【請求項23】
その幅が約250ミクロンであり、その長さが約1000ミクロンである請求項19に記載の素子。
【請求項24】
前記活性領域が、約3ボルトと約3.5ボルトとの間、及び約60ミリアンペアと90ミリアンペアとの間で動作するように構成されている請求項19に記載の素子。
【請求項25】
1つの発光ダイオード素子が前記基板の上に形成されている請求項19に記載の素子。
【請求項26】
前記活性領域が前記基板の表面を実質的に覆う請求項19に記載の素子。
【請求項27】
前記基板が、サファイア、スピネル、ZnO、SiC、MgO、GaN、AlN、及びAlGaNを含む群から選択される素材からなる請求項19に記載の素子。
【請求項28】
前記活性領域がAlInGaNを有する請求項19に記載の素子。
【請求項29】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層と、
前記上部LED層の上に形成された上部コンタクトフィンガーと、
前記下部LED層の上に形成された下部コンタクトフィンガーと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて配置されて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜とを更に備える請求項19に記載の素子。
【請求項30】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層と、
前記上部LED層の上に形成された上部コンタクトフィンガーと、
前記下部LED層の上に形成された下部コンタクトフィンガーと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて形成された、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜とを更に備える請求項19に記載の素子。
【請求項31】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層と、
前記上部LED層の上に形成された上部コンタクトフィンガーと、
前記下部LED層の上に形成された下部コンタクトフィンガーと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に形成された透明絶縁層と、
前記透明絶縁層の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて形成された、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜とを更に備える請求項19に記載の素子。
【請求項32】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層と、
前記上部LED層の上に形成された上部コンタクトフィンガーと、
前記下部LED層の上に形成された下部コンタクトフィンガーと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて形成された、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された、誘電体で形成された反射膜とを更に備える請求項19に記載の素子。
【請求項33】
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層と、
前記上部LED層の上に形成された上部コンタクトフィンガーと、
前記下部LED層の上に形成された下部コンタクトフィンガーと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間の前記活性領域の上に形成された透明絶縁層と、
前記透明絶縁層の上に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて形成された、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された、金属で形成された反射膜とを更に備える請求項19に記載の素子。
【請求項34】
実質的に透明な基板と、
前記基板の上に形成された活性領域と、
前記活性領域を共同して画定する上部LED層及び下部LED層と、
前記上部LED層の上に形成された上部コンタクトフィンガーと、
前記下部LED層の上に形成された下部コンタクトフィンガーと、
前記活性領域と前記下部コンタクトフィンガーとの中間に、前記下部コンタクトフィンガーから離れて配置されて、前記活性領域からの光を前記下部コンタクトフィンガーへ向けて反射し、前記発光ダイオードチップの輝度を増大させるように構成された反射膜とを備える発光ダイオードチップ。
【請求項35】
パッケージと、
前記パッケージ内に配置された、少なくとも1つの発光ダイオードチップとを備え、該発光ダイオードが、
実質的に透明な基板と、
前記基板の上に形成された活性領域とを備え、
前記活性領域の縦横比が約1.5:1より大きい発光ダイオードランプ。
【請求項36】
前記パッケージが、4つの反射性側壁及び反射性底面を備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項37】
前記パッケージが、矩形を画定する請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項38】
前記パッケージが、正方形を画定する請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項39】
前記発光ダイオードチップが、複数の発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項40】
前記発光ダイオードチップが、互いに電気的に直列に接続された複数の発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項41】
前記発光ダイオードチップが、互いに電気的に並列に接続された複数の発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項42】
前記発光ダイオードチップが、直列及び並列のコンビネーションで互いに電気的に接続された複数の発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項43】
前記発光ダイオードチップが、4つの発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項44】
前記発光ダイオードチップが、おおむね正方形を画定する4つの発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項45】
前記発光ダイオードチップが、おおむね線形のアレイを画定する4つの発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項46】
前記発光ダイオードチップが、互いに電気的に直列に接続された4つの発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項47】
前記発光ダイオードチップが、互いに電気的に並列に接続された4つの発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項48】
前記発光ダイオードチップが、直列及び並列のコンビネーションで互いに電気的に接続された4つの発光ダイオードチップを備える請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項49】
前記発光ダイオードチップが、互いに電気的に導通して回路網を画定する複数の発光ダイオードチップを備え、
前記回路網が、発光ダイオードチップ中を、所定の値より大きい電流が流れることなしに、前記回路網内部の電圧が最大化される傾向を有する請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項50】
前記パッケージが、内部に反射コーティングを有する少なくとも1つの凹部を有する凹型パッケージを備え、前記発光ダイオードが前記凹部内に配置される請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項51】
前記パッケージが、それぞれの内部に反射コーティングを有する複数の凹部を有する凹型パッケージを備え、少なくとも1つの発光ダイオードがそれぞれの凹部内に配置される請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項52】
前記パッケージが、それぞれの内部に反射コーティングを有する4つの凹部を有する凹型パッケージを備え、1つの発光ダイオードがそれぞれの凹部内に配置される請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項53】
前記パッケージが、それぞれの内部に反射コーティングを有する4つの細長い凹部を有する凹型パッケージを備え、1つの発光ダイオードがそれぞれの細長い凹部内に配置される請求項35に記載の発光ダイオードランプ。
【請求項54】
電源と、
前記電源と電気的に導通する発光ダイオードランプとを備え、該発光ダイオードランプが、
パッケージと、
前記パッケージ内に配置された、少なくとも1つの発光ダイオードチップとを備え、該発光ダイオードが、
実質的に透明な基板と、
前記基板の上に形成された活性領域とを備え、
前記活性領域の縦横比が約1.5:1より大きい照明装置。
【請求項55】
前記電源が、少なくとも1つの電池を備える請求項54に記載の照明装置。
【請求項56】
前記電源が、壁面ソケットと接続するように構成されたプラグを備える請求項54に記載の照明装置。
【請求項57】
前記電源がAC電源を備え、
前記AC電源からのAC電流を発光ダイオードの動作に適したDC電源へ変換するための接続されたDC電源を更に備える請求項54に記載の照明装置。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【公表番号】特表2007−502548(P2007−502548A)
【公表日】平成19年2月8日(2007.2.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−533006(P2006−533006)
【出願日】平成16年5月11日(2004.5.11)
【国際出願番号】PCT/US2004/014919
【国際公開番号】WO2004/102632
【国際公開日】平成16年11月25日(2004.11.25)
【出願人】(505410689)ブリッジラックス インコーポレイテッド (19)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成19年2月8日(2007.2.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年5月11日(2004.5.11)
【国際出願番号】PCT/US2004/014919
【国際公開番号】WO2004/102632
【国際公開日】平成16年11月25日(2004.11.25)
【出願人】(505410689)ブリッジラックス インコーポレイテッド (19)
【Fターム(参考)】
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