JP2007165831A

JP2007165831A - バイパススイッチを備える発光半導体装置

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Publication number: JP2007165831A
Application number: JP2006175283A
Authority: JP
Inventors: Rong-Tsung Lin; 榮宗林; Hsing-Fu Liu; 興富劉
Original assignee: Macroblock Inc
Current assignee: Macroblock Inc
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2007-06-28
Also published as: TWI307970B; KR100866722B1; KR20070062895A; TW200723560A; US20070131945A1

Abstract

【課題】ＬＥＤユニットが開路状態になった場合でも通電を保持できる、バイパススイッチを備える発光半導体装置を提供する。
【解決手段】本発明による発光半導体装置１は電流が供給される二つのターミナル２、３、少なくとも一つのＬＥＤユニット４およびバイパス機能を備えるスイッチ７を備える。ＬＥＤユニット４の電極５、６およびバイパス機能を備えるスイッチ７がターミナル２、３に接続され、任意のＬＥＤユニット４の二つのターミナル２、３間が開路状態となった場合でも、バイパス機能を備えるスイッチ７によって通電を維持させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイパス機能を備える発光半導体装置に関する。

従来の発光半導体装置の直列または並列のＬＥＤにおいて、開路または短絡によってＬＥＤは点灯しなくなる。開路の場合には、開路に直列接続されたすべてのＬＥＤの回路が機能しなくなる。短絡の場合には、一つまたはそれ以上のＬＥＤが点灯しなくなる。そこで、上述の欠点を解決するために本発明はバイパススイッチを備える発光半導体装置を提供する。

特開２０００−２３１３６３号公報

本発明の目的は、開路の場合には、開路に直列接続されたすべてのＬＥＤの回路が機能しなくなり、短絡の場合には、一つまたはそれ以上のＬＥＤが点灯しなくなるという問題点を鑑みてなされたもので、バイパス機能を有するスイッチを備えることによって、ＬＥＤが開路状態となってもバイパス回路に電流を流すことができ、その他の正常に運転するＬＥＤは開路および発光しないＬＥＤの影響を受けることなく正常に運転することができる発光半導体装置を提供することにある。

上述の目的を解決するために、本発明はバイパススイッチを備える発光半導体装置であって、第１のターミナル、第２のターミナル、少なくとも一つのＬＥＤユニットおよびバイパス機能を有するスイッチを備える。ＬＥＤユニットは、それぞれ一つまたは複数のＬＥＤ素子から構成され、第１の電極および第２の電極を備え、それぞれ第１のターミナルおよび第２のターミナルに接続される。バイパス機能を備えるスイッチは、第１の電極および第２の電極を備え、それぞれ発光半導体装置の第１のターミナルおよび第２のターミナルに接続される。

ＬＥＤユニットに正常な電流が流されて発光しているとき、バイパス機能を備えるスイッチはオフ状態で電流は流れない。ＬＥＤユニットが開路状態で発光しないとき、バイパス機能を備えるスイッチがオン状態となり、電流が流れる。それによって発光半導体装置の第１のターミナルおよび第２のターミナルは通電状態が保持される。
本発明は、さらに幾つかの装置および電源から構成される直列または並列の回路を含むものであり、具体的には以下のとおりである。

請求項１の発明は、バイパス機能を備える発光半導体装置であって、第１のターミナル、第２のターミナル、少なくとも一つのＬＥＤユニットおよびバイパス機能を有するスイッチを備え、前記ＬＥＤユニットは、一つまたは複数のＬＥＤ素子から構成され、第１の電極および第２の電極を備え、それぞれ前記第１のターミナルおよび前記第２のターミナルに接続され、前記バイパス機能を備えるスイッチは、第１の電極および第２の電極を備え、それぞれ前記発光半導体装置の第１のターミナルおよび第２のターミナルに接続され、前記第１のターミナルおよび第２のターミナルに電流が流されて前記ＬＥＤユニットが発光しているとき、前記バイパス機能を備えるスイッチはオフ状態で電流は流れず、前記ＬＥＤユニットが開路状態のとき、前記バイパス機能を備えるスイッチはオン状態で電流を流すことを特徴とする発光半導体装置である。
請求項２の発明は、前記第１のターミナルおよび第２のターミナルは、ワイヤボンディング方式およびＳＭＴによって基台上に実装されることを特徴とする請求項１記載の発光半導体装置である。
請求項３の発明は、ＬＥＤユニットは第１の信号を生成して開路状態の前記バイパス機能を備えるスイッチの第１の電極および第２の電極に送信し、前記第１の信号が所定の電圧よりも低い場合、前記バイパス機能を備えるスイッチはオフ状態のままであり、前記第１の信号が所定の電圧と同一またはそれ以上の場合、前記バイパススイッチはオン状態となることを特徴とする請求項１記載の発光半導体装置である。

請求項４の発明は、前記バイパス機能を備えるスイッチは、集積回路から構成され、電圧検知回路およびスイッチ回路を備え、前記電圧検知回路は、アノード、カソードおよびゲート端を備え、前記アノードおよびカソードはそれぞれ前記バイパス機能を備えるスイッチの第１の電極および第２の電極に接続され、前記スイッチ回路は、アノード、カソードおよびゲート端を備え、前記アノードおよびカソードはそれぞれ前記バイパス機能を備えるスイッチの第１の電極および第２の電極に接続され、前記ゲート端は電圧検知回路のゲート端に接続され、前記電圧検知回路は、電圧変化を検知して第２の信号を生成し、前記第２の信号は前記電圧検知回路のゲート端から前記スイッチ回路のゲート端を駆動し、前記スイッチ回路を起動させて前記スイッチ回路をオン状態にすることを特徴とする請求項１記載の発光半導体装置である。

請求項５の発明は、前記スイッチ回路は、スイッチ回路のアノードとカソードとにそれぞれ接続されたＰアノードおよびＮカソードを有するＰＮＰＮサイリスタから構成されることを特徴とする請求項４記載の発光半導体装置である。
請求項６の発明は、前記スイッチ回路は、第１のバイポーラ接合トランジスタおよび第２のバイポーラ接合トランジスタから構成され、前記第１のバイポーラ接合トランジスタは、第１のエミッタ端、第１のベース端および第１のコレクタ端を備え、前記第２のバイポーラ接合トランジスタは、第２のエミッタ端、第２のベース端および第２のコレクタ端を備え、前記第１のエミッタ端および第２のエミッタ端はそれぞれ前記スイッチ回路のアノードとカソードとに接続され、前記第１のベース端は前記第２のコレクタ端に接続され、前記第１のコレクタ端は前記第２のベース端に接続されることを特徴とする請求項４記載の発光半導体装置である。

請求項７の発明は、前記スイッチ回路は、第１のＭＯＳＦＥＴおよび第２のＭＯＳＦＥＴから構成され、前記第１のＭＯＳＦＥＴは、第１のソース端、第１のゲート端および第１のドレイン端を備え、前記第２のＭＯＳＦＥＴは、第２のソース端、第２のゲート端および第２のドレイン端を備え、
前記第１のソース端および第２のソース端はそれぞれ前記スイッチ回路のアノードおよびカソードに接続され、
前記第１のゲート端は前記第２のドレイン端に接続され、
前記第１のドレイン端は前記第２のゲート端に接続されることを特徴とする請求項４記載の発光半導体装置。

請求項８の発明は、前記スイッチ回路は、バイポーラ接合トランジスタおよびＭＯＳＦＥＴから構成され、前記バイポーラ接合トランジスタはエミッタ端、ベース端およびコレクタ端を備え、前記ＭＯＳＦＥＴはソース端、ゲート端およびドレイン端を備え、前記エミッタ端またはソース端は前記スイッチ回路のアノードまたはカソードに接続され、前記ベース端は前記ドレイン端に接続され、前記コレクタ端は前記ゲート端に接続されることを特徴とする請求項４記載の発光半導体装置である。
請求項９の発明は、複数の請求項１に示す発光半導体装置と電源とが直列回路または並列回路を形成することを特徴とする発光半導体機器である。

本発明によれば、ＬＥＤユニットに正常な電流が流されて発光しているとき、バイパス機能を備えるスイッチはオフ状態で電流は流れない。ＬＥＤユニットが開路状態で発光しないとき、電子信号が生成されてバイパス機能を備えるスイッチの第１の電極および第２の電極へと伝送され、バイパス機能を備えるスイッチがオン状態となり、電流が流れる。それによって発光半導体装置の第１のターミナルおよび第２のターミナルは通電状態が保持される。

本発明の好適な発光半導体装置の実施例を、図面を参照して説明する。
図１、２は本発明の実施例による発光半導体装置１を示し、第１のターミナル２、第２のターミナル３、少なくとも一つのＬＥＤユニット４およびバイパス機能を備えるスイッチ７を備える。
ＬＥＤユニット４は、それぞれ一つまたは複数のＬＥＤ素子１０から構成され、第１の電極５および第２の電極６を備え、それぞれ発光半導体装置１の第１のターミナル２および第２のターミナル３に接続される。正常な状態では、第１のターミナル２および第２のターミナル３に電流が流されることによって、ＬＥＤユニット４は電気的に接続され、ＬＥＤ素子は発光する。しかし、ＬＥＤユニット４が開路状態の場合は発光しない。

バイパス機能を備えるスイッチ７は、集積回路から構成され、第１の電極８および第２の電極９を備え、それぞれ発光半導体装置１の第１のターミナル２および第２のターミナル３に接続される。図３に示すように、スイッチ７は電圧検知回路１１およびスイッチ回路１２を備える。
この場合のスイッチ７とＬＤＥユニットとの関係を図４と図５で説明すると、図５に示すように、スイッチ７はオフ状態のときには電流Ｉが流れないが、図４に示すように、第１の電極８および第２の電極９からの第１の信号Ｉを受信してオン状態になったとき、電流が流れる。この第１の信号はＬＥＤユニット４に関係する回路がオン状態で電圧が所定の電圧と同一か、それより高い場合生成される。
図４に示す前記の動作は、信号Ｉを受信してオン状態になったとき、ＬＥＤユニット４とスイッチ７とが接続され、スイッチ７による一般的な接触によって制御される。

図３における電圧検知回路１１は、アノード、カソードおよびゲート端を備え、アノードおよびカソードはそれぞれバイパス機能を備えるスイッチ７の第１の電極８および第２の電極９に接続される。スイッチ回路１２は、アノード、カソードおよびゲート端を備え、アノードおよびカソードはそれぞれバイパス機能を備えるスイッチ７の第１の電極８および第２の電極９に接続される。電圧検知回路１１とスイッチ回路１２のゲート端はお互いに接続される。
電圧検知回路１１は、電圧変化を検知して第２の信号を生成し、第２の信号は電圧検知回路１１のゲート端からスイッチ回路１２のゲート端を駆動し、スイッチ回路１２を起動してスイッチ回路１２をオン状態にする。

本発明において使用される前述のスイッチ回路１２の設計について４種の実施例の電子スイッチの具体例を下記に示す。

第１種の電子スイッチであるスイッチ回路１２は、ＰＮＰＮサイリスタを用いたもので、スイッチ回路１２としてアノードとカソードとにそれぞれ接続されたＰアノードおよびＮカソードを有するＰＮＰＮサイリスタから構成される。

第２種の電子スイッチであるスイッチ回路１２は、二つのバイポーラ接合トランジスタ（Bipolar Junction Transistor）から構成される。スイッチ回路１２として、第１のバイポーラ接合トランジスタは、第１のエミッタ端、第１のベース端および第１のコレクタ端を備え、第２のバイポーラ接合トランジスタは、第２のエミッタ端、第２のベース端および第２のコレクタ端を備える。第１のエミッタ端および第２のエミッタ端はスイッチ回路のアノードおよびカソードにそれぞれ接続される。第１のベース端は第２のコレクタ端に接続される。第１のコレクタ端は第２のベース端に接続される。

第３種の電子スイッチであるスイッチ回路１２は、二つのＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）から構成される。スイッチ回路１２として、第１のＭＯＳＦＥＴは、第１のソース端、第１のゲート端および第１のドレイン端を備え、第２のＭＯＳＦＥＴは、第２のソース端、第２のゲート端および第２のドレイン端を備える。第１のソース端および第２のソース端はスイッチ回路のアノードおよびカソードにそれぞれ接続される。第１のゲート端は第２のドレイン端に接続される。第１のドレイン端は第２のゲート端に接続される。

第４種の電子スイッチであるスイッチ回路１２は、スイッチ回路１２として、バイポーラ接合トランジスタおよびＭＯＳＦＥＴから構成される。バイポーラ接合トランジスタはエミッタ端、ベース端およびコレクタ端を備え、ＭＯＳＦＥＴはソース端、ゲート端およびドレイン端を備える。エミッタ端およびソース端はアノード（またはカソード）およびカソード（またはアノード）に接続される。ベース端はドレイン端に接続される。コレクタ端はゲート端に接続される。

本発明の実施例による発光半導体装置１は下記のように通電される。

（１）図４に示すように、ＬＥＤユニット４が開路状態で発光しないとき、電流はＬＥＤユニット４を流れない。それと同時に、バイパス機能を備えるスイッチ７部分はオン状態となり、電流はバイパス機能を備えるスイッチ７を流れる。

（２）図５に示すように、ＬＥＤユニット４に正常な電流が流されているとき、ＬＥＤユニット４は通電されて発光する。バイパス機能を備えるスイッチ７部分はオフ状態であり、バイパス機能を備えるスイッチ７には電流は流れない。

図６は、本発明の実施例の回路のワイヤボンディングを表す模式図である。図に示すように、ＬＥＤユニット４の第１の電極５およびバイパス機能を備えるスイッチ７の第１の電極８は発光半導体装置１の第１のターミナル２に接続される。ＬＥＤユニット４の第２の電極６およびバイパス機能を備えるスイッチ７の第２の電極９は発光半導体装置１の第２のターミナル３に接続される。

発光半導体装置１の第１のターミナル２および第２のターミナル３は、ワイヤボンディング（Wire Bonding）方式およびＳＭＴ（Surface Mount Technology）によって基台上に実装される。

図７は、本発明の実施例を直列接続した状態を示す模式図である。図に示すように、第１の発光半導体装置１の第２のターミナル３は直列に第２の発光半導体装置１’の第１のターミナル２に接続される。第１の発光半導体装置１の第１のターミナル２と第２の発光半導体装置１’の第２のターミナル３とはそれぞれ電源１３と接続され回路を形成する。

図８は、本発明の実施例を並列接続した状態を示す模式図である。図に示すように、第１の発光半導体装置１の第１のターミナル２は並列に第２の発光半導体装置１’の第１のターミナル２に接続される。第１の発光半導体装置１の第２のターミナル３は並列に第２の発光半導体装置１’の第２のターミナル３に接続される。並列接続された第１の発光半導体装置１と第２の発光半導体装置１’とに電源１３が接続される。

このように、各実施例によれば、ＬＥＤユニットに正常な電流が流されて発光しているとき、バイパス機能を備えるスイッチはオフ状態で電流は流れないが、ＬＥＤユニットが開路状態で発光しないとき、電子信号が生成されてバイパス機能を備えるスイッチの第１の電極および第２の電極へと伝送され、バイパス機能を備えるスイッチがオン状態となり、バイパススイッチによって発光半導体装置１と電源１３とは直列または並列の回路を形成でき、常に電流が流される。それによって発光半導体装置の第１のターミナルおよび第２のターミナルは通電状態が保持される。
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、上記実施例に限定されないことは勿論である。

（ａ）は、本発明による発光半導体装置を示す模式図で、（ｂ）は、本発明による発光半導体装置を示す回路図である。本発明のＬＥＤユニットを示す模式図である。本発明のバイパス機能を備えるスイッチを示す模式図である。本発明の回路がオン状態における電流の流れを示す回路図である。本発明の回路がオフ状態における電流の流れを示す回路図である。本発明の回路のワイヤボンディングを表す模式図である。本発明を直列接続した状態を示す模式図である。本発明を並列接続した状態を示す模式図である。

符号の説明

１、１’発光半導体装置
２発光半導体装置の第１のターミナル
３発光半導体装置の第２のターミナル
４ＬＥＤユニット
５ＬＥＤユニットの第１の電極
６ＬＥＤユニットの第２の電極
７バイパス機能を備えるスイッチ
８バイパス機能を備えるスイッチの第１の電極
９バイパス機能を備えるスイッチの第２の電極
１０ＬＥＤ素子
１１電圧検知回路
１２スイッチ回路(電子スイッチ)
１３電源

Claims

バイパス機能を備える発光半導体装置であって、
第１のターミナル、第２のターミナル、少なくとも一つのＬＥＤユニットおよびバイパス機能を有するスイッチを備え、
前記ＬＥＤユニットは、一つまたは複数のＬＥＤ素子から構成され、第１の電極および第２の電極を備え、それぞれ前記第１のターミナルおよび前記第２のターミナルに接続され、
前記バイパス機能を備えるスイッチは、第１の電極および第２の電極を備え、それぞれ前記発光半導体装置の第１のターミナルおよび第２のターミナルに接続され、
前記第１のターミナルおよび第２のターミナルに電流が流されて前記ＬＥＤユニットが発光しているとき、前記バイパス機能を備えるスイッチはオフ状態で電流は流れず、前記ＬＥＤユニットが開路状態のとき、前記バイパス機能を備えるスイッチはオン状態で電流を流すことを特徴とする発光半導体装置。
前記第１のターミナルおよび第２のターミナルは、ワイヤボンディング方式およびＳＭＴによって基台上に実装されることを特徴とする請求項１記載の発光半導体装置。
ＬＥＤユニットは第１の信号を生成して開路状態の前記バイパス機能を備えるスイッチの第１の電極および第２の電極に送信し、前記第１の信号が所定の電圧よりも低い場合、前記バイパス機能を備えるスイッチはオフ状態のままであり、前記第１の信号が所定の電圧と同一またはそれ以上の場合、前記バイパススイッチはオン状態となることを特徴とする請求項１記載の発光半導体装置。
前記バイパス機能を備えるスイッチは、集積回路から構成され、
電圧検知回路およびスイッチ回路を備え、
前記電圧検知回路は、アノード、カソードおよびゲート端を備え、前記アノードおよびカソードはそれぞれ前記バイパス機能を備えるスイッチの第１の電極および第２の電極に接続され、
前記スイッチ回路は、アノード、カソードおよびゲート端を備え、前記アノードおよびカソードはそれぞれ前記バイパス機能を備えるスイッチの第１の電極および第２の電極に接続され、前記ゲート端は電圧検知回路のゲート端に接続され、
前記電圧検知回路は、電圧変化を検知して第２の信号を生成し、前記第２の信号は前記電圧検知回路のゲート端から前記スイッチ回路のゲート端を駆動し、前記スイッチ回路を起動させて前記スイッチ回路をオン状態にすることを特徴とする請求項１記載の発光半導体装置。
前記スイッチ回路は、スイッチ回路のアノードとカソードとにそれぞれ接続されたＰアノードおよびＮカソードを有するＰＮＰＮサイリスタから構成されることを特徴とする請求項４記載の発光半導体装置。
前記スイッチ回路は、第１のバイポーラ接合トランジスタおよび第２のバイポーラ接合トランジスタから構成され、前記第１のバイポーラ接合トランジスタは、第１のエミッタ端、第１のベース端および第１のコレクタ端を備え、前記第２のバイポーラ接合トランジスタは、第２のエミッタ端、第２のベース端および第２のコレクタ端を備え、
前記第１のエミッタ端および第２のエミッタ端はそれぞれ前記スイッチ回路のアノードとカソードとに接続され、
前記第１のベース端は前記第２のコレクタ端に接続され、
前記第１のコレクタ端は前記第２のベース端に接続されることを特徴とする請求項４記載の発光半導体装置。
前記スイッチ回路は、第１のＭＯＳＦＥＴおよび第２のＭＯＳＦＥＴから構成され、前記第１のＭＯＳＦＥＴは、第１のソース端、第１のゲート端および第１のドレイン端を備え、前記第２のＭＯＳＦＥＴは、第２のソース端、第２のゲート端および第２のドレイン端を備え、
前記第１のソース端および第２のソース端はそれぞれ前記スイッチ回路のアノードおよびカソードに接続され、
前記第１のゲート端は前記第２のドレイン端に接続され、
前記第１のドレイン端は前記第２のゲート端に接続されることを特徴とする請求項４記載の発光半導体装置。
前記スイッチ回路は、バイポーラ接合トランジスタおよびＭＯＳＦＥＴから構成され、前記バイポーラ接合トランジスタはエミッタ端、ベース端およびコレクタ端を備え、前記ＭＯＳＦＥＴはソース端、ゲート端およびドレイン端を備え、
前記エミッタ端またはソース端は前記スイッチ回路のアノードまたはカソードに接続され、
前記ベース端は前記ドレイン端に接続され、
前記コレクタ端は前記ゲート端に接続されることを特徴とする請求項４記載の発光半導体装置。
複数の請求項１に示す発光半導体装置と電源とが直列回路または並列回路を形成することを特徴とする発光半導体機器。