Светоизлучающее устройство и адаптивная система фар дальнего света
Изобретение относится к светоизлучающему устройству и адаптивной системе фар дальнего света. Светоизлучающее устройство включает в себя подложку, имеющую первую основную поверхность; множество первых схем соединений, которые сформированы на первой основной поверхности и простираются в первом направлении; множество вторых схем соединений, которые сформированы на первой основной поверхности, простираются во втором направлении и сегментированы в каждой второй схеме соединений; и множество светоизлучающих элементов, оснащенных первым электродом и вторым электродом, расположенными на одной и той же лицевой стороне полупроводниковой сложенной слоями структуры, причем множество светоизлучающих элементов расположены вдоль второго направления, при этом первый электрод подсоединен напротив первой схемы соединений, второй электрод имеет первую соединительную часть и вторую соединительную часть, которая связана с первой соединительной частью, и первая соединительная часть и вторая соединительная часть подсоединены напротив второй схемы соединений и шунтируют по меньшей мере две из сегментированных вторых схем соединений во втором направлении. Изобретение обеспечивает формирование светоизлучающего устройства и адаптивной системы фар дальнего света, с которыми возможно индивидуальное включение и выключение с полной реализацией эффективности светоизлучающих элементов. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 20 ил.
ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Данная заявка испрашивает приоритет согласно патентной заявке Японии № 2014-222249, поданной 31 октября 2014 года, и № 2015-187821, поданной 25 сентября 2015 года. Содержание патентных заявок Японии №№ 2014-222249 и 2015-187821 полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к светоизлучающему устройству и адаптивной системе фар дальнего света.
Предшествующий уровень техники
Что касается светоизлучающего устройства со светоизлучающими диодами (LED) или другими подобными светоизлучающими элементами, то множество светоизлучающих элементов монтируют на изолированной подложке, на которой уже сформирована матричная схема соединений. В результате добиваются высокой яркости, и в последние годы такие устройства используются как автомобильные источники света и тому подобное.
Однако в случае формирования матричной схемы соединений на подложке, особенно для того, чтобы индивидуально включать и выключать каждый из множества светоизлучающих элементов, требуется многослойная схема соединений, приводя к сложной конфигурации, что требует сложного процесса изготовления и повышенных производственных затрат. Также это приводит к увеличению размера подложки, препятствуя миниатюризации светоизлучающего устройства.
В прошлом в качестве многослойной схемы соединений или монтажной платы с внутренним слоем был использован продукт зажатия, прикрепления, или присоединения иным способом тонко-пленочного шаблона схемы соединений к сырой пленке из оксида алюминия или другой подобной керамики с последующим обжигом, как например, в JP 2009-135535 A. Однако для источника света, в котором требуется высокая плотность монтажа для достижения высокой яркости, такой как для автомобильного источника света, ширина, шаг и тому подобные параметры шаблона схемы соединений необходимо микроминиатюризировать; а уменьшение размерной точности шаблона схемы соединений, вызванное усадкой, сопровождающей обжиг керамики, затрудняет проектирование схемы соединений матричной платы.
Также, хотя и уже предложены различные виды матричных схем соединений для светоизлучающих устройств, например, в JP 2009-302542 A, необходимо сконструировать светоизлучающее устройство, которое бы соответствовало шаблону схемы соединений монтажной платы, чтобы адекватным образом гарантировать эффективность отдельных светоизлучающих элементов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является обеспечение светоизлучающего устройства и адаптивной системы фар дальнего света, с которыми возможно индивидуальное включение и выключение с полной реализацией эффективности светоизлучающих элементов.
Светоизлучающее устройство согласно настоящему изобретению включает в себя: подложку, имеющую первую основную поверхность; множество первых схем соединений, которые сформированы на первой основной поверхности и простираются в первом направлении; множество вторых схем соединений, которые сформированы на первой основной поверхности, простираются во втором направлении и сегментированы в каждой второй схеме соединений; и множество светоизлучающих элементов, оснащенных первым электродом и вторым электродом, расположенными на одной и той же лицевой стороне полупроводниковой сложенной слоями структуры. Множество светоизлучающих элементов расположены вдоль второго направления, причем первый электрод подсоединен напротив первой схемы соединения, второй электрод имеет первую соединительную часть и вторую соединительную часть, которая связана с первой соединительной частью. Первая соединительная часть и вторая соединительная часть подсоединены напротив второй схемы соединений и шунтируют по меньшей мере два из сегментированных вторых схем соединений во втором направлении.
Дополнительно, адаптивная система фар дальнего света включает в себя вышеупомянутое светоизлучающее устройство, бортовую камеру, которая распознает положение впереди идущего транспортного средства; и электронный блок управления, который определяет шаблон светораспределения и область, подлежащую затенению.
Настоящее изобретение может обеспечить светоизлучающее устройство, с которым достигается меньший размер с простой структурой и возможность индивидуального включения и выключения при достижении достаточной эффективности светоизлучающих элементов.
Дополнительно, светоизлучающее устройство можно использовать для обеспечения высокоэффективной адаптивной системы фар дальнего света.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1А - упрощенный вид в плане подложки возбуждения в варианте осуществления раскрытого здесь светоизлучающего устройства;
фиг. 1В - упрощенный вид в плане подложки возбуждения по фиг. 1А, на которую вмонтированы светоизлучающие элементы;
фиг. 1С - упрощенный вид в плане светоизлучающего элемента, показывающий схему размещения электродов светоизлучающих элементов, установленных на подложке возбуждения по фиг. 1А;
фиг. 1D - упрощенный вид в плане светоизлучающего элемента, показывающий другую схему размещения электродов светоизлучающих элементов, установленных на подложке возбуждения по фиг. 1А;
фиг. 1Е - поперечное сечение по линии А-А’ на фиг. 1D;
фиг. 1F - поперечное сечение по линии В-В’ на фиг. 1G;
фиг. 1G - матричная схема, с использованием подложки возбуждения, на которой установлены светоизлучающие элементы;
фиг. 2А - упрощенное поперечное сечение (вырез по линии А-А’ на фиг. 1А) этапов изготовления раскрытого здесь светоизлучающего устройства;
фиг. 2В - упрощенное поперечное сечение этапов изготовления для светоизлучающего устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2С - упрощенное поперечное сечение этапов изготовления для светоизлучающего устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2D - упрощенный вид в плане светоизлучающего устройства по фиг. 2С;
фиг. 3А - упрощенный вид в плане, показывающий пример подложки возбуждения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 3В - упрощенный вид в плане подложки возбуждения по фиг. 3А, на которой установлены светоизлучающие элементы;
фиг. 4А - упрощенный вид в плане, показывающий пример подложки возбуждения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4В - упрощенный вид в плане подложки возбуждения по фиг. 4А, на которой установлены светоизлучающие элементы;
фиг. 4С - упрощенный вид в плане светоизлучающего элемента, показывающий схему расположения электродов светоизлучающих элементов, установленных на подложке возбуждения по фиг. 4А.
фиг. 5А - упрощенный вид в плане, показывающий пример подложки возбуждения согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5В - упрощенный вид в плане подложки возбуждения по фиг. 5А, на которой установлены светоизлучающие элементы;
фиг. 6А - блок-схема электрической конфигурации адаптивной системы фар дальнего света согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и
фиг. 6В - блок-схема последовательности операций управления в адаптивной системе фар дальнего света согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Размеры и взаимосвязи компоновки компонентов на каждом из чертежей иногда показаны в увеличенном виде для облегчения объяснения. Дополнительно, в нижеследующем описании одинаковые обозначения или ссылочные позиции в принципе могут обозначать одинаковые или подобные компоненты, повторные описания которых соответственно опущены.
Светоизлучающее устройство
Светоизлучающее устройство по данному варианту осуществления имеет подложку возбуждения, которая включает в себя подложку, имеющую первую основную поверхность, множество первых схем соединений, которые простираются в первом направлении, и множество вторых схем соединений, которые сформированы на первой основной поверхности, простираются во втором направлении и сегментированы на их схемах размещения, а также множество светоизлучающих элементов, которые смонтированы на этой подложке возбуждения и оснащены первым электродом и вторым электродом, расположенными на одной и той же лицевой стороне полупроводниковой сложенной слоями структуры.
Подложка возбуждения
Подложка
Подложка имеет первую основную поверхность. Предпочтительно, подложка также имеет вторую основную поверхность в качестве основной поверхности на противоположной стороне по отношению к первой основной поверхности. Первая основная поверхность и/или вторая основная поверхность предпочтительно должны быть плоскими. Предпочтительно, форма подложки представляет собой, например, прямоугольную плоскую плату.
Толщина и размер подложки могут соответственно согласовываться в соответствии с размером, количеством и т.д. светоизлучающих элементов, подлежащих монтажу. Например, толщина подложки может составлять примерно от 0,05 до 10 мм, с предпочтением примерно от 0,1 до 1 мм. Например, размер может составлять примерно от 50×50 мм до 100×100 мм.
Подложка может быть сформирована из материала с изолирующими свойствами, примеры таковых включают в себя окись алюминия, нитрид алюминия и другие подобные керамические подложки, стеклянные подложки, подложки из эпоксидного стеклопластика, подложки из бакелизованной бумаги, подложки на основе бумаги и эпоксидной смолы, подложки из стеклокомпозита, подложки из низкотемпературной керамики (LTCC), подложки из термопластичной смолы, подложки из термоактивной смолы и другой подобной смолы. Из них предпочтительной является керамическая подложка, причем подложка, выполненная из нитрида алюминия, более предпочтительна с точки зрения рассеяния тепла. Также предпочтительно, чтобы теплопроводность составляла по меньшей мере 170 Вт/м⋅К.
Предпочтительно, подложка имеет однослойную структуру, причем особенно предпочтительной является керамическая подложка с однослойной структурой. Однако в процессе изготовления могут быть сложены два или более слоев, и в конце концов интегрированы чтобы образовать подложку.
При использовании керамической подложки, она может быть изготовлена методом совместного обжига, но предпочтение следует отдать методу пост-обжига, чтобы получить подложку с повышенной размерной точностью. Пост-обжиг является методом, при котором схема соединения формируются на керамической плате, которая уже была подвергнута обжигу. Когда схема соединений формируется пост-обжигом, может быть сформирован миниатюрный шаблон путем электролитического осаждения, напыления, вакуумного осаждения из паровой фазы или т.п., включая применение метода отслаивания с использованием шаблона маски, посредством технологии фотолитографии.
Первые схемы соединений и вторые схемы соединений
Первые и вторые схемы соединений формируются на первой основной поверхности подложки.
Первые и вторые схемы соединений, например, электрически подсоединены к светоизлучающим элементам и внешнему источнику питания и используются для подачи напряжения от внешнего источника питания на светоизлучающие элементы. Как обсуждается ниже, первые схемы соединений подсоединены к первым электродам светоизлучающих элементов, а вторые схемы соединений подсоединены ко вторым электродам светоизлучающих элементов. Первые схемы соединений и вторые схемы соединений могут соответствовать либо аноду, либо катоду, но предпочтительно, первые схемы соединений соответствуют катоду, а вторые схемы соединений соответствуют аноду.
На первой основной поверхности подложки имеется множество независимых первых схем соединений, расположенных простирающимися в первом направлении. Здесь «первым направлением» может быть любое направление, например, им может быть направление, соответствующее оси x в двух измерениях (такое, как направление по прямой). Концепция простирания в первом электроде не ограничена простиранием по прямой (таким образом, как 11 на фиг. 1А и 21 на фиг 3А), а также охватывает простирание к первому направлению в ступенчатой форме (41 на фиг. 5А), кривой форме или их комбинации. Пока одна первая схема соединений простирается первом направлении первая схема соединений может частично разветвляться (разветвляться на две, на три (31 на фиг. 4А) и т.д.) или может иметь часть, которая частично разветвляется. Предпочтительно, чтобы разветвленные первые схемы соединений были смежными друг относительно друга и простирались по существу параллельно.
Вторые схемы соединений простираются во втором направлении на первой основной поверхности подложки, причем они сегментированы (таким образом, как 22x… на фиг. 3А), и предпочтительно множество этих вторых схем соединений расположены независимо друг от друга (таким образом, как 22x, 22y и 22z на фиг. 3А, 32x, 32y и 32z на фиг. 4А и 42x, 42y и 42z на фиг. 5А). Это второе направление здесь может быть любым направлением, пока оно пересекает первые схемы соединений, простирающиеся в первом направлении. Предпочтительно, чтобы угол этого пересечения был перпендикулярным направлением (таким как, направление столбцов, соответствующее оси y). Однако, используемый здесь термин «перпендикулярный» подразумевает возможность отклонения порядка ±10°. Также концепция расположения вдоль второго направления не ограничивается расположением по прямой линии, а также распространяется на расположение по ступенчатой линии, кривой или комбинации этих форм, когда такая линия простирается ко второму направлению.
Используемый здесь термин «множество» означает, что множество вторых схем соединений расположено так, что они создают пары с множеством первых схем соединений. Также, когда вторые схемы соединений простираются вдоль второго направления, они обычно пересекают первые схемы соединений в одном или более местах, но в этих местах, соответствующих этим точкам пересечения, вторые схемы соединений расположены, не пересекаясь с первыми схемами соединений, но будучи отделенными от первых схем соединений. Другими словами, поскольку вторые схемы соединений сегментированы и расположены в местоположениях, соответствующих местам пересечения с первыми схемами соединений, это также может означать, что одна из вторых схем соединений, которая образует пару с одной из первых схем соединений, составлена множеством сегментированных частей (сегментированных участков вторых схем соединений). Пока одна из вторых схем соединений расположена вдоль второго направления, вторые схемы соединений могут быть расположены параллельно и смежно друг относительно друга, так чтобы соответствовать разветвлению на две (12 на фиг. 1А), разветвлением на три и т.д. Также они могут быть частями, которые частично разветвлены.
Предпочтительно, внешние периферии первых схем соединений и вторых схем соединений скомпонованы в регулярном шаблоне по направлениям столбца и ряда для создания, например, квадратной формы, прямоугольной формы, ромбовидной формы или т.п.
Первые и вторые схемы соединений могут быть сформированы из материалов, которые проводят электричество, таких как однослойная пленка или сложенная слоями пленка из золота (Au), серебра (Ag), меди (Cu), вольфрама (W), никеля (Ni) или другого подобного металла или сплава. Толщина первых и вторых схем соединений может каждая иметь ту же самую толщину или может отличаться по толщине. Общая толщина первых схем соединений и вторых схем соединений составляет примерно, например, от 1 до 100 мкм.
В случае формирования первых схем соединений и/или вторых схем соединений с помощью сложенной слоями пленки, первые схемы соединений и/или вторые схемы соединений могут иметь частично разные структуры в направлении толщины или в плоскости. Например, часть поверхности первых схем соединений или вторых схем соединений удаляется посредством лазерной подгонки, и экспонированная поверхность первых схем соединений или вторых схем соединений, полученная таким образом, может превратиться в оксид. Более конкретно, в случае когда формируются первые схемы соединений со сложенной слоями структурой TiW/Cu/Ni/Au, Au пленка может быть удалена с помощью лазерной подгонки, чтобы экспонировать Ni и экспонированная поверхность из Ni может окислиться.
Ширину и интервалы для первых и вторых схем соединений можно соответствующим образом регулировать, для получения размера, количества, плотности, яркости и т.д. светоизлучающих элементов, монтируемых на подложке возбуждения. Например, предпочтительно, ширина первых схем соединений составляет, примерно, по меньшей мере от одной пятой до менее половины длины одной стороны светоизлучающего элемента. В случае, когда две или более первых схем соединений компонуются для каждого светоизлучающего элемента, их скомбинированная ширина может находиться примерно в этом диапазоне. Предпочтительно, ширина вторых схем соединений больше одной пятой, но не больше примерно половины длины одной стороны светоизлучающего элемента. В случае, когда две или более вторых схем соединений скомпоновано для каждого светоизлучающего элемента, их скомбинированная ширина моет находиться примерно в этом диапазоне. Особенно предпочтительно, чтобы вторые схемы соединений были шире, чем первые схемы соединений. Здесь термин «шире» означает, что длина вторых схем соединений в первом направлении (М на фиг. 1А) или в случае, когда вторые схемы соединений разветвляются, скомбинированная ширина ветвей (N1+N2 на фиг. 1А) больше, чем длина первых схем соединений во втором направлении (Q на фиг. 1А). Это также означает, что в случае когда первые схемы соединений разветвляются, ширина вторых схем соединений (М на фиг. 4А) больше, чем скомбинированная длина ветвей первых схем соединений во втором направлении (P1+P2+P3 на фиг. 4А).
Выполнение вторых схем соединений с шириной, превышающей ширину первых схем соединений, позволяет эффективно отводить тепло более широкими вторыми схемами соединений, создаваемое в светоизлучающем слое во время излучения. То есть, область в светоизлучающем элементе (обсуждаемом ниже), в которой имеется второй проводящий слой, подсоединенный через второй электрод, представляет собой область, в которой имеется светоизлучающий слой, и в котором во время излучения генерируется тепло. Таким образом, когда это тепло отводится сначала вторым проводящим слоем, затем вторым электродом, а затем вторыми схемами соединений, можно обеспечить более эффективное рассеяние тепла, если вторые схемы соединений более широкие.
Первые схемы соединений и вторые схемы соединений расположены отдельно друг от друга на первой основной поверхности подложки. Другими словами, они не расположены трехмерно, а вместо этого предпочтительно сформированы тем же самым слоем. Поэтому, предпочтительно, и те и те формируются из одного и того же металлического материала, а именно, одним слоем или сложенным слоями слоем из того же металла или сплава. Например, они предпочтительно формируются в одно и то же время металлическими слоями одного и того же состава, с использованием шаблона маски.
Первая основная поверхность подложки может дополнительно включать в себя электроды с плоской контактной площадкой для соединения с электронными частями, такими как соединители, схемы маршрутизации для ведения вышеупомянутых первых схем соединений и вторых схем соединений в направлении конца подложки. С такими схемами маршрутизации и т.д. может быть создано, например, электрическое соединение с внешним источником питания через соединители и другие подобные электронные части, смонтированные на подложке. Предпочтительно, электроды с плоской контактной площадкой формируются шире, чем схемы маршрутизации.
При использовании подложки возбуждения сконфигурированной таким образом, матричная схема соединений может быть сформирована в однослойной структуре на однослойной подложке. Таким образом, множество светоизлучающих элементов можно смонтировать с высокой плотностью, варьируя ширину, длину, интервалы и т.д. схем соединений по желанию. В особенности, поскольку нет необходимости формирования так называемой матричной схемы соединений с мультислойной структурой, она может быть выполнена более тонкой и меньшего размера. Также, поскольку этапы, включенные в процесс изготовления подложки возбуждения, чрезвычайно просты, это помогает не только предотвратить увеличение производственных затрат, но также избежать усадки подложки, что дает возможность получить подложку возбуждения с высокой точностью. Кроме того, поскольку используется однослойная структура, даже в том случае, когда светоизлучающие элементы размещены с высокой плотностью, тепло, обусловленное генерацией тепла светоизлучающими элементами, не будет задерживаться внутри подложки, а вместо этого будет быстро выпускаться через переднюю и заднюю стороны подложки, так что рассеяние тепла даже улучшается.
Также при использовании указанной подложки возбуждения, особенно поскольку каждая из вторых схем соединений сегментирована первыми схемами соединениями, в этом состоянии множество вторых схем соединений электрически не соединены друг с другом. Однако, как обсуждается ниже, в случае, когда светоизлучающие элементы смонтированы так, чтобы они шунтировали сегментированные вторые схемы соединений, эти сегментированные схемы соединений могут быть связаны друг с другом. Таким образом, множество электрически соединенных вторых схем соединений расположены попарно с первыми схемами соединений. В результате можно получить подложку возбуждения, в которой можно обеспечить независимое управление возбуждением каждого из множества светоизлучающих элементов.
Светоизлучающие элементы
В качестве светоизлучающих элементов предпочтительно использовать светоизлучающие диоды. Светоизлучающие элементы имеют, например, полупроводниковую сложенную слоями структуру, включающую в себя первый проводящий слой, светоизлучающий слой и второй проводящий слой, сформированные посредством любого из различных полупроводников, таких как InN, AlN, GaN, InGaN, AlGaN, InGaAlN и других подобных нитридных полупроводников, компаундных полупроводников III-V групп, компаундных полупроводников II-VI групп и т.д., на подложке; а также формируются первый электрод и второй электрод. Примеры подложки светоизлучающих элементов включают в себя сапфировые подложки и другие подобные изолирующие подложки, а также подложки из SiC, кремния, GaN, GaAs и другие подобные проводящие подложки. Однако, в конце концов, светоизлучающие элементы не обязательно должны иметь указанные подложки, то есть подложка может быть удалена после сложения слоями полупроводникового слоя.
Первый электрод и второй электрод
Первый электрод и второй электрод соединены с первым проводящим слоем и вторым проводящим слоем соответственно, но обычно предпочтительно, чтобы в случае соединения первого электрода на первом проводящем слое, экспонированном путем удаления части второго проводящего слоя и светоизлучающего слоя, наложенного слоем поверх первого проводящего слоя, второй электрод подсоединяется на втором слое полупроводника проводящего типа, причем первый электрод и второй электрод располагаются на одной и той же лицевой стороне сложенной слоями структуры. Первый проводящий слой предпочтительно n-типа, а второй проводящий слой p-типа.
Первый электрод и второй электрод обычно расположены внутри светоизлучающих элементов на виде в плане. Положение и размер первого и второго электродов предпочтительно регулируется из соображений обеспечения надежного соединения с первым соединением и вторым соединением подложки возбуждения.
Например, первый электрод предпочтительно расположен в центральной части светоизлучающего элемента, а второй электрод расположен таким образом, чтобы он окружал первый электрод. Первая схема соединений, подсоединенная к первому электроду, расположена, охватывая с двух сторон сегментированную вторую схему соединений, так что первый электрод предпочтительно имеет ширину, такую же или меньшую ширины первой схемы соединения. Множество первых электродов также может располагаться на поверхности второго проводящего слоя.
Второй электрод обычно имеет широкоохватный электрод, покрывающий фактически всю поверхность второго проводящего слоя, чтобы ток равномерно распределялся в плоскости до второго проводящего слоя, и электрод с плоской контактной площадкой, чья верхняя поверхность является соединительным участком для подсоединения второй схемы соединений, и формируется на широкоохватном электроде. Широкоохватный электрод предпочтительно является омическим электродом, который может обеспечить хорошее электрическое соединение со вторым проводящим слоем. Широкоохватный электрод обычно формируется на всей поверхности полупроводниковой сложенной слоями структуры, отличной от области, где сформирован первый электрод, так что вся поверхность, отличная от участка, где сформирован электрод с плоской контактной площадкой, предпочтительно покрывается изолирующей защитной пленкой или т.п. Предпочтительно, чтобы было множество соединительных участков, таких как первый соединительный участок и второй соединительный участок и возможно наличие дополнительно одной или нескольких других соединительных участков. Эти соединительные участки электрически связаны с широкоохватным электродом. Ширина первого соединительного участка и второго соединительного участка второго электрода предпочтительно соответствует ширине второй схемы соединений. Эти участки могут все иметь одинаковую ширину, но могут иметь разную ширину.
Поскольку, таким образом, второй электрод соединен с множеством вторых схем соединений взаимосвязанными соединительными участками, сегментированные вторые схемы соединений могут быть связаны вторым электродом светоизлучающих элементов, так что шаблон схемы соединений может быть сделан боле миниатюрным, и матричная схема соединений могут быть выполнены с помощью простого шаблона, то есть, без использования мультислойной схемы соединений подложки схемы соединений. Вдобавок, ток может проходить через сегментированную вторую схему соединений, используя второй электрод, вдобавок к внутренней части полупроводниковой сложенной слоями структуры, так что может быть уменьшено проводящее сопротивление при подаче тока. Это позволяет уменьшить тепло, генерируемое во время свечения светоизлучающего элемента, в результате чего может быть повышена надежность светоизлучающего устройства.
Второй электрод может иметь область, противолежащую первой схеме соединений при монтаже светоизлучающих элементов на подложку возбуждения. В этом случае может быть зазор, такой что второй электрод и первый электрод не будут контактировать. В качестве альтернативы, как обсуждалось выше, на поверхности первой схемы соединений в области напротив второго электрода или на поверхности второго электрода в области напротив первой схемы соединений может быть сформирована изолирующая защитная пленка. Это надежно предотвращает короткое замыкание.
Примеры изолирующей защитной пленки включают в себя оксиды, нитриды и фториды кремния, алюминия, ниобия, циркония, титана и т.п., либо в виде однослойной пленки, либо мультислойной пленки. Толщина пленки может регулироваться, если это необходимо.
Первый электрод и второй электрод могут быть сформированы, например, из алюминия, серебра, золота, платины, палладия, родия, никеля, вольфрама, молибдена, хрома, титана или другого подобного металла или их сплава, либо ITO или другого подобного оксидного проводящего материала, либо в виде однослойной пленки, либо мультислойной пленки. Толщина пленки может быть любой, которая используется в данной области.
Широкоохватный электрод также выполняет функцию отражательного слоя, который отражает свет, излучаемый светоизлучающим слоем в направлении поверхности выводящей свет. Таким образом, этот широкоохватный электрод предпочтительно формируется таким образом, чтобы он имел хорошую отражательную способность для длины волны, по меньшей мере, света, излучаемого светоизлучающим слоем. Широкоохватный электрод предпочтительно представляет собой, например, однослойную пленку, состоящей из серебра или серебряного сплава с высокой оптической отражательной способностью. Широкоохватный электрод также может представлять собой мультислойную пленку с пленкой, состоящей из никеля или титана или т.п., в которой вышеупомянутая пленка из серебра или серебряного сплава является самым нижним слоем.
При использовании серебра в качестве широкоохватного электрода предпочтительно обеспечить покрывающий электрод, который будет покрывать широкоохватный электрод. Покрывающий электрод рассеивает ток по всей поверхности второго проводящего слоя точно так же, как широкоохватный электрод. Вдобавок, покрывающий электрод покрывает верхнюю и боковые поверхности широкоохватного электрода, экранирует электрод и предотвращает контакт между широкоохватным электродом и вторым электродом. Таким образом, покрывающий электрод функционирует как барьерный слой для предотвращения миграции материала широкоохватного электрода и, в особенности, серебра. Покрывающий электрод может быть сформирован, например, из одного или нескольких металлов, выбранных из группы, куда входят титан, золото, вольфрам, алюминий, медь и т.д., либо сплава из этих металлов. Покрывающий электрод может представлять собой однослойную пленку или мультислойную пленку. Более конкретно, покрывающий электрод может представлять собой однослойную пленку из сплава Al-Cu, сплава Al-Cu-Si или т.п., либо мультислойную пленку, которая включает в себя такую пленку. Как широкоохватный электрод, так и покрывающий электрод может быть сформирован посредством напыления, осаждения из паровой фазы или т.п.
Поверхности первого электрода и второго электрода обычно не находятся на одном уровне, поскольку первый электрод и второй электрод подсоединены к разным поверхностям на разном уровне в полупроводниковом слое. Однако предпочтительно, чтобы в случае, когда толщина первого электрода и второго электрода регулируется, или столбиковый электрод, проводящая однослойная пленка или сложенная слоями пленка либо т.п. расположены на первом электроде и втором электроде, так что упомянутые две поверхности формируются по существу на одной высоте, то есть, так, что их поверхности находятся на одной и той же высоте. Подобная конфигурация делает более надежным монтаж подложки возбуждения светоизлучающего устройства, без коротких замыканий.
Светоизлучающие элементы обычно могут монтироваться лицевой стороной вверх, когда изолированная сторона подложки светоизлучающих элементов скрепляется с подложкой возбуждения, но предпочтение следует отдать монтажу методом перевернутого кристалла. При таком монтаже предпочтительно использовать скрепляющий компонент, выбранный из следующего списка: припой на основе олова-висмута, олова-меди, олова-серебра, золота-олова или т.п., проводящая паста из серебра, золота, палладия или т.п., столбиковый вывод (печатный столбиковый вывод, штыревой столбиковый вывод, столбиковый вывод, сформированный электролитическим осаждением и т.п.), анизотропный проводник, металл с низкой точкой плавления или, например, иной подобный припой или т.п.
При монтаже светоизлучающих элементов методом перевернутого кристалла первый электрод и/или второй электрод предпочтительно соединяют с первой схемой соединений и/или второй схемой соединений через штыревой столбиковый вывод или через шариковый вывод из припоя. Особенно желательно, чтобы второй электрод был соединен со второй схемой соединений через штыревой столбиковый вывод. Поскольку второй электрод функционирует как металлический компонент, который шунтирует сегментированную вторую схему соединений, необходимо, чтобы он не был электрически соединен с первой схемой соединений, а был соединен со второй схемой соединений не менее, чем в двух точках. Соответственно, предпочтительно, чтобы это соединение выполнялось с помощью компонента, способного выдерживать постоянную высоту, без растекания, с тем чтобы не допустить контакта с первой схемой соединений, расположенной так, чтобы она сегментирует второй электрод. Используемый здесь термин «штыревой столбиковый вывод» означает, что на прижимном шарике имеется провод (штырь) конкретной длины (высоты), который впрессован в электрод. Обычно штыревой столбиковый вывод может быть сформирован устройством для скрепления проводов или устройством для скрепления столбиковых выводов. Светоизлучающие элементы, которые подсоединены таким образом, предпочтительно имеют вышеупомянутый скрепляющий компонент, установленный между электродом и схемой соединений для упрочнения скрепления.
Шариковый вывод из припоя предпочтительно имеет сердцевину и покрытие на внешней стороне сердцевины, точка плавления которого ниже точки плавления сердцевины. Сердцевина должна сохранять свою форму во время монтажа оплавлением припоя с использованием шарикового вывода из припоя. Более конкретно, предпочтительно, чтобы при использовании меди в качестве основной составляющей сердцевины, покрытие было выполнено из сплава, содержащего золото и по меньшей мере одно или более из: кремния, германия и/или олова. Также желательно иметь специальный подстилающий слой, окружающий сердцевину, с пленочным покрытием на основе олова. В качестве подстилающего слоя может быть использован никель, Ni-B, Ni-P или т.п. Здесь пленочное покрытие на основе олова может представлять собой однослойное пленочное покрытие из оловянного сплава или может представлять собой мультислойную пленку из олова и других составляющих сплавов или оловянного сплава. В этом случае мультислойная пленка из олова или других составляющих сплава или сплава олова, олова и других составляющих сплава или сплава олова плавятся на этапе оплавления припоя для формирования столбикового вывода шарика медной сердцевины поверх монтажа подложки возбуждения, который образует равномерный слой расплава.
Предпочтительно, чтобы сердцевина в качестве своей основной составляющей содержала медь (то есть, содержание меди составляло по меньшей мере 50% ее массы). В особенности, желательно использовать шариковый вывод из сплава меди с одной или несколькими составляющими: олово, фосфор, никель, золото, молибден или вольфрам, либо шариковый вывод с содержанием меди, составляющим по меньшей мере, 99% ее массы, что обеспечит превосходную теплопроводность и электропроводность.
Для предотвращения растекания скрепляющего компонента, как было описано выше, часть поверхности первой схемы соединений или второй схемы соединений предпочтительно удаляется посредством лазерной подгонки, и полученная таким образом экспонированная поверхность первой схемы соединений или второй схемы соединений преобразуется в оксид. Это позволяет стабилизировать положение и форму скрепляющего компонента даже в том случае, когда для скрепления схемы соединений и электрода используется столбиковый вывод или т.п.
При использовании раскрытого здесь светоизлучающего устройства светоизлучающие элементы монтируют поверх первой схемы соединений вышеупомянутой подложки возбуждения и поверх по меньшей мере двух из вторых схем соединений (двух или более, когда вторая схема соединений сегментирована), которые расположены отдельно друг от друга на любой стороне первой схемы соединений. Первый электрод светоизлучающих элементов присоединен на первой схеме соединений, а второй электрод на второй схеме соединений. Во втором направлении размещены предпочтительно два или более светоизлучающих элементов, но еще более предпочтительно, чтобы два или более элементов были размещены как в первом, так и во втором направлении. Таким образом, первая схема соединений и вторая схема соединений электрически соединены в матрице, например, в первом направлении и во втором направлении, либо в ряд во втором направлении путем размещения светоизлучающих элементов в местоположениях, соответствующих точкам их пересечения. Это позволяет независимо управлять возбуждением светоизлучающих элементов. Таким образом, в требуемых местах может быть обеспечено включение или выключение требуемого количества светоизлучающих элементов. Также можно контролировать величину тока для желаемых светоизлучающих элементов, и в светоизлучающем устройстве может быть обеспечена соответствующая контрастность. В особенности, как обсуждалось выше, при подсоединении второго электрода светоизлучающих элементов к двум или более сегментированным вторым схемам соединений ток может проходить через сегментированные вторые схемы соединений, используя второй электрод вдобавок к внутренней части полупроводниковой сложенной слоями структуры, так что проводящее сопротивление может быть ниже во время подачи тока.
И поскольку можно получить светоизлучающее устройство, с помощью которого можно управлять включением и выключением светоизлучающих элементов по желанию, это можно эффективно использовать в адаптивной системе фар дальнего света в виде так называемой адаптивной фары дальнего света, как обсуждается ниже.
Отражательный компонент
Предпочтительно каждый из светоизлучающих элементов, смонтированных на подложке возбуждения, имеет отражательный компонент, сформированный вокруг светоизлучающего элемента. Отражательные компоненты предпочтительно располагаются в контакте с боковыми поверхностями светоизлучающих элементов. Отражательные компоненты располагаются так, чтобы они окружали соединительные составляющие первого электрода и первой схемы соединений, второго электрода и второй схемы соединений между подложкой и светоизлучающими элементами. Отражательные компоненты могут быть расположены для каждого светоизлучающего элемента или для группы светоизлучающих элементов, но предпочтительно их интегрально сформированными в отношении всех светоизлучающих элементов. Это позволяет эффективно выводить свет, излучаемый светоизлучающими элементами со стороны поверхности, выводящей свет (верхние или нижние поверхности светоизлучающих элементов). Также это позволяет добиться четких границ яркости между областью излучения и областью, излучение из которой отсутствует, обеспечивая состояние излучения, которое дает лучшую видимость.
В качестве отражательного материала, из которого выполняется отражательный компонент, предпочтительно использовать материал, способный эффективно отражать свет, излучаемый светоизлучающими элементами, и т.д., но еще более предпочтительно использовать материал, способный отражать по меньшей мере 80%, а еще предпочтительней 90% пиковой длины волны этого света. Предпочтительно, чтобы это был изолирующий материал.
Какие-либо конкретные ограничения на отражательный материал отсутствуют, но предпочтителен материал, способный отражать свет, такой как частицы SiO2, TiO2, ZrO2, BaSO4, MgO, ZnO и т.п. Эти материалы могут быть использованы самостоятельно или в комбинации с двумя или более типами. Эти материалы обычно используют в виде смеси с термоотверждающимися смолами, термопластичными смолами или т.п., специфические примеры которых включают в себя композиции эпоксидных смол, смеси силиконовых смол; эпоксидных смол, модифицированных силиконом, и другие подобные смеси модифицированных эпоксидных смол; композиции силиконовых смол, модифицированных эпоксидом, и другие смеси подобных модифицированных силиконовых смол; гибридные силиконовые смолы; смеси полиимидных смол и смеси модифицированных полиимидных смол; полифталамид (PPA); поликарбонатные смолы; полифениленсульфид (PPS), жидкокристаллические полимеры (LCP); ABS смолы; фенольные смолы; акриловые смолы; PBT смолы и другие подобные смолы.
Толщина отражательного элемента предпочтительно составляет, например, от 1 до 100 мкм. Особенно предпочтительно, когда верхняя поверхность отражательного компонента не покрывает верхние поверхности светоизлучающих элементов, и сформирована так, что располагается либо фактически на уровне верхней поверхности светоизлучающих элементов или выше верхних поверхностей светоизлучающих элементов. Это предотвращает рассеяние сета светоизлучающих элементов в боковом направлении. Также отражательным элементом может блокироваться сильный свет, излучаемый из боковых поверхностей полупроводникового слоя, включающего в себя светоизлучающий слой, и может быть уменьшена цветовая неравномерность. Также предпочтительно, чтобы вышеупомянутый отражающий материал составлял по меньшей мере 40% от общей массы отражательного элемента для повышения отражательной способности.
Слой преобразования длины волны
Слой преобразования длины волны преобразует свет от светоизлучающих элементов в другую длину волны, и предпочтительно располагается в светоизлучающем устройстве на стороне с поверхностью выводящей свет светоизлучающих элементов. В качестве слоя для преобразования длины волны могут быть использованы люминофорные или квантовые точки.
Примерами люминофора, образующего слой люминофора в виде одного из слоев для преобразования длины волны, включают в себя люминофоры на основе нитридов или люминофоры на основе оксинитридов, активированные в основном лантаноидами, такими как европий или церий, и люминофоры на основе сиалона. Более конкретно,
(А) люминофоры на основе α- или β-сиалонов или различные люминофоры на основе силикатов нитридов щелочно-земельных металлов, которые активированы европием,
(В) люминофоры на основе апатитов галогенов щелочно-земельных металлов, люминофоры на основе галогеносиликатов щелочно-земельных металлов, люминофоры на основе силикатов щелочно-земельных металлов, люминофоры на основе галогенов боратов щелочно-земельных металлов, люминофоры на основе алюминатов щелочно-земельных металлов, люминофоры на основе силикатов щелочно-земельных металлов, люминофоры на основе сульфидов щелочно-земельных металлов, люминофоры на основе тиогаллатов щелочно-земельных металлов, люминофоры на основе силикатов нитридов щелочно-земельных металлов, люминофоры на основе солей германата, которые активированы лантаноидами, такими как европий, или переходными металлами, такими как марганец,
(С) люминофоры на основе алюминатов редко-земельных металлов, люминофоры на основе силикатов редко-земельных металлов, которые активированы лантаноидами, такими как церий, или
(D) органические вещества и органические комплексы, которые активируются лантаноидным элементом, таким как европий.
Примеры квантовой точки включают в себя наноразмерные высокодисперсные частицы полупроводниковых материалов, например, полупроводников из группы II-VI, группы III-V и группы IV-VI, в частности Cd-Se, CdSXSe1-X/ZnS типа «ядро-оболочка», GaP, InP, и GaAs. Кроме того, в эти примеры включены InP, InAs, InAsP, InGaP, ZnTe, ZnSeTe, ZnSnP и ZnSnP2.
Слой люминофора обычно располагается на верхних поверхностях светоизлучающих элементов, примерно в то же время, когда светоизлучающие элементы монтируют на подложке возбуждения, фактически того же размера и той же формы, как у светоизлучающих элементов или с несколько большим размером.
Слой люминофора может быть сформирован посредством адгезивного скрепления, электроосаждения, электростатического нанесения покрытия, напыления, осаждения из паровой фазы, герметизации, фотолитографии, распыления или другого подобного метода. Адгезивное скрепление позволяет сформировать слой люминофора просто путем фиксации листа или пластины, которая равномерно включает в себя слой люминофора. Электроосаждение, электростатическое нанесение покрытия, напыление и осаждение из паровой фазы позволяют зафиксировать слой люминофора без использования связующего материала по всей подложке и светоизлучающим элементам. После фиксации слоя люминофора он может быть пропитан смолой или т.п., которая служит связующим материалом. Люминофор может быть избирательно зафиксирован путем использования люминофора, распределенного в светопроницаемом элементе при герметизации, фотолитографии или распылении. Здесь светопроницаемый элемент может быть сформирован из материала, способного передавать по меньшей мере 60%, предпочтительно по меньшей мере 70%, а еще более предпочтительно по меньшей мере 80% пиковой длины волны светоизлучающих элементов и может быть выбран, когда это необходимо из числа вышеупомянутых термопластических смол, термоотверждающихся смол и т.д.
Толщину слоя люминофора можно регулировать в соответствии со способом изготовления, таким как условия и длительность нанесения частиц люминофора. Например, предпочтительно от 0,01 до 100 мкм. Предпочтительно, чтобы слой люминофора имел практически равномерную толщину.
При формировании отражательного компонента так, как обсуждалось выше, также предпочтительно покрыть боковые поверхности слоя люминофора, как это делается с боковыми поверхностями светоизлучающих элементов. Это позволяет надежно выводить свет, излучаемый светоизлучающими элементами с поверхностей, выводящих свет, независимо от включения и выключения смежных светоизлучающих элементов. Предпочтительно покрыть все боковые поверхности слоя люминофора отражательным компонентом как в направлении толщины, так и вокруг снаружи. Это позволяет более эффективно добиться вышеупомянутых результатов.
Кроме того, в соответствии со схемой размещения вышеупомянутых схем маршрутизации и т.д., могут быть смонтированы соединители или другие подобные электронные части. Также может быть смонтирован защитный элемент.
Адаптивная система фар дальнего света
При использовании адаптивной системы фар дальнего света, при движении транспортного средства с включенными фарами дальнего света в том случае, когда имеется впереди идущее транспортное средство (например, транспортное средство на полосе встречного движения или впереди идущее транспортное средство на той же полосе), или перед транспортным средством появляется пешеход, бортовая камера распознает положение впереди идущего автомобиля или пешехода, уменьшает свет только в этом месте и поддерживает высокую яркость лучей в других местоположениях. Затененная область автоматически выделяется из области, освещенной фарами таким образом, чтобы она совпадала с местоположением впереди идущего транспортного средства или человека, что предотвращает ослепление светом водителя впереди идущего автомобиля или пешехода. С другой стороны, водитель данного транспортного средства всегда будет иметь поле видимости близкое к полю при езде с включенным дальним светом, так что водитель сможет легко видеть пешеходов, дорожные знаки, форму дороги на расстоянии и т.д., в результате чего обеспечивается более безопасное вождение.
Данная система имеет вышеупомянутое светоизлучающее устройство, бортовую камеру, которая распознает положение впереди идущего транспортного средства или человека и т.д., и электронный блок управления, который определяет область подлежащую затенению, и шаблон светораспределения. При такой конфигурации светоизлучающее устройство выполняет роль адаптивной фары дальнего света, с помощью которой достигается управление затенением или освещением конкретного места путем включения и выключения отдельных светоизлучающих элементов в результате соответствующего действия бортовой камеры, электронного блока управления и т.д.
Таким образом, отпадает необходимость иметь приводной блок (ACT) для перемещения линз или шарнирного узла лампы или т.п., который требовался в устройствах традиционных автомобильных фар дальнего света и аналогичное управление можно обеспечить просто путем включения и выключения светоизлучающих элементов.
Светоизлучающее устройство обычно действует в виде пары адаптивных автомобильных фар дальнего света, расположенных с левой и правой стороны транспортного средства. Как обсуждалось выше, каждое светоизлучающее устройство оснащено множеством светоизлучающих элементов. Вдобавок к этим светоизлучающим элементам светоизлучающее устройство может также иметь проекционную линзу, отражательное зеркало, корпусы фар для их вмещения и т.д.
Бортовая камера захватывает изображение того, что находится перед транспортным средством, и передает результаты в электронный блок управления.
Электронный блок управления обычно состоит из микропроцессора, который включает в себя центральный процессор (CPU), оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM) и/или устройство ввода/вывода (I/O) и т.д. Программы для выполнения управления светораспределением и т.д. хранятся в ROM. RAM используется в качестве рабочей области, когда CPU выполняет вычисления различного рода и т.д.
Соединенный с бортовой камерой электронный блок управления обнаруживает впереди идущие транспортные средства (встречные транспортные средства, впереди идущие транспортные средства на той же полосе, пешеходов), а также другие объекты на дороге, линии деления проезжей части дороги и т.п., и вычисляет данные, необходимые для управления светораспределением, такие как атрибуты, положения и т.д. этих объектов. Электронный блок управления определяет шаблон светораспределения, подходящий для ситуации при вождении, на основе вычисленных данных.
Затем электронный блок управления определяет объем управления для светоизлучающего устройства, необходимый для получения указанного шаблона светораспределения. Объем управления здесь это, например, положение, диапазон и т.д. затененной области, а детали управления для различных светоизлучающих элементов в светоизлучающем устройстве (независимо от того, включены ли они или выключены, включено ли питание и т.д.), определяют на основе объема управления.
Электронный блок управления обычно подсоединен к светоизлучающим устройствам через возбудитель. Таким образом, определенные детали управления посылаются возбудителем на светоизлучающие устройства, и специфичное переключение включено/выключено светоизлучающих элементов в светоизлучающем устройстве управляется.
Далее со ссылками на чертежи с использованием специфических терминов описываются раскрытые здесь варианты осуществления подложки возбуждения, светоизлучающего устройства и адаптивной системы фар дальнего света.
Вариант 1 осуществления
Подложка возбуждения
Как показано на фиг. 1А, подложка 10 возбуждения, используемая светоизлучающим устройством 90 в этом варианте осуществления имеет подложку 13, первые схемы 11 соединений (примеры компонентов первой схемы соединений) и вторые схемы 12 соединений (примеры компонентов второй схемы соединений).
Подложка 13 сформирована в виде однослойной структуры, выполненной из нитрида алюминия. Ее размер составляет 10×10 мм, а толщина, например, составляет 0,5 мм.
Первая схема 11 соединений и вторая схема 12 соединений сформированы в виде TiW/Cu/Ni/Au сложенной слоями структуры (начинающейся со стороны подложки 13) на первой основной поверхности 13а подложки 13. Пленки из TiW и меди сформированы каждая толщиной 0,1 мкм посредством напыления через маску на подложке 13, а пленки из никеля и золота сформированы на ее поверхности путем нанесения покрытия толщиной 1,27 мкм и 1,5 мкм соответственно.
Когда первая основная поверхность 13а подложки 13 находится в плоскости xy, например, имеются четыре первых схемы 11 соединений, расположенные простирающимися в направлении оси x (как первое направление) как показано стрелкой. Например, ширина Q первой схемы 11 соединений составляет 100 мкм, а длина 3 мм. Интервал между соседними первыми схемами 11 соединений составляет 500 мкм.
Вторые схемы 12 соединений располагаются в количестве, соответствующем четырем, для образования пар с четырьмя первыми схемами 11 соединений, вдоль оси y (как второе направление), как показано стрелкой. Вторые схемы 12 соединений, расположенные вдоль направления оси y, расположены отдельно друг от друга. Также одна вторая схема 12 соединений разветвляется на две со стороны другого конца. Таким образом, две вторых схемы 12 соединений располагаются смежно со стороны дальнего конца первых схем 11 соединений и между схемами 11 соединений. Ширина М второй схемы 12 соединений составляет 540 мкм, ширина N1 и N2 одной ветви второй схемы 12 соединений составляет 220 мкм, интервал между разветвленными смежными вторыми схемами 12 соединений составляет 100 мкм, а его длина составляет 480 мкм.
Таким образом, вторые схемы 12 соединений сегментированы первыми схемами 11 соединений, и в указанном состоянии подложки 10 возбуждения вторые схемы 12 соединений не электрически не соединены друг с другом. Однако, сегментированные вторые схемы 12 соединений связаны в результате монтажа светоизлучающих элементов (обсуждается ниже), и тогда множество электрически соединенных вторых схем 12 соединений (здесь их четыре) располагаются таким образом, что образуют пары с первыми схемами 11 соединений. В результате получается подложка возбуждения, позволяющая возбуждать множество светоизлучающих элементов для управления независимо друг от друга.
Первые схемы 11 соединений и вторые схемы 12 соединений подсоединены соответственно к схемам 11а и 12а маршрутизации со стороны другого конца (отличного от дальнего конца), причем схемы 11а и 12а маршрутизации простираются к электродам 11b и 12b с плоской контактной площадкой, используемым в качестве соединителей, расположенным на конце подложки 10 возбуждения. Сконфигурированная таким образом подложка 10 возбуждения позволяет сформировать матричные схемы соединений в однослойной структуре на однослойной подложке 13, так что множество светоизлучающих элементов может быть смонтировано с высокой плотностью посредством варьирования ширины, длины, интервалов и т.д. схем соединений, как это необходимо. В особенности, поскольку нет необходимости формирования матричных схем соединений из мультислойной структуры, ее толщина или размеры могут поддерживаться малыми. Также использование однослойной структуры означает, что, если даже светоизлучающие элементы расположены с высокой плотностью, тепло, сопровождающее излучение светоизлучающих элементов, не будет удерживаться внутри подложки, а может быстро выпускаться с передней и задней поверхностей, так что может быть обеспечено более эффективное рассеяние тепла.
Поскольку этапы изготовления такой подложки возбуждения чрезвычайно просты, можно сдержать рост затрат на ее изготовление. Кроме того, можно избежать расширение и сжатие подложки и т.д., что позволяет получить подложку возбуждения с более точными размерами.
Светоизлучающее устройство
Как показано на фигурах 2С и 2D, светоизлучающее устройство 90 в этом варианте осуществления сконфигурировано так, что на вышеупомянутой подложке 10 возбуждения смонтировано шестнадцать светоизлучающих элементов 14, как показано на фиг. 1В.
Как показано на фигурах 1D, 1E и 1F, например, каждый светоизлучающий элемент 14 содержит полупроводниковый сложенный слоями пластик SC, который включает в себя первый проводящий слой, светоизлучающий слой и второй проводящий слой на сапфировой подложке S, причем первый электрод 15 и вторые электроды 16 сформированы на одной и той же стороне указанного полупроводникового пластика сложенного слоями SC.
Как показано на фиг. 1С, первый электрод 15 и вторые электроды 16 расположены внутри светоизлучающего элемента 14 на виде в плане. Первый электрод 15 имеет круглую форму диаметром, составляющим примерно от одной четверти до одной трети одной стороны светоизлучающего элемента 14, например, и размещен в центре светоизлучающего элемента 14. Вторые электроды 16 размещены так, что они окружают первый электрод 15, внешняя форма которого примерно совпадает либо имеет чуть меньший размер, чем светоизлучающий элемент 14.
Первый электрод 15 и вторые электроды 16 имеют разные положения на подсоединенном полупроводниковом слое, так что поверхность полупроводникового слоя, на которой сформированы эти электроды, ступенчатая в начале. Однако поверхности первого электрода 15 и вторых электродов 16 могут быть сформированы практически на одном уровне, то есть, сформированы так, чтобы они располагаются на одной и той же высоте, путем регулирования толщины проводящей однослойной пленки или сложенной слоями пленки, например, электрода, используемого для внешнего соединения, подсоединенного к первому электроду и вторым электродам, либо толщины первого электрода и вторых электродов.
Когда указанные светоизлучающие элементы 14 смонтированы на подложке 10 возбуждения, светоизлучающие элементы 14 смонтированными лицевой стороной вверх. В этом варианте осуществления первый электрод 15 соединен с первой схемой 11 соединений через штыревой столбиковый вывод, выполненный из золота, а вторые электроды 16 соединены со второй схемой 12 соединений через штыревые столбиковые выводы, также выполненные из золота.
В случае, когда вторые электроды 16 и вторые схемы 12 соединений 12 соединены с помощью AuSn или другим припойным материалом в качестве скрепляющего компонента, например, вместо использования штыревых столбиковых выводов, то припойный материал будет распространяться вдоль формы вторых электродов 16. Как показано на фигурах 1В и 1С, часть первой схемы соединений находится напротив вторых электродов 16 светоизлучающих элементов 14. Соответственно, при таком использовании скрепляющего компонента можно предотвратить короткое замыкание между первыми схемами 11 соединений и вторыми электродами путем формирования защитной пленки, состоящей, например, из SiO2, например, в области напротив вторых электродов 16 первой схемы 11 соединений. Когда в качестве скрепляющего компонента используется компонент, отличный от припоя, то есть, используется столбиковый вывод, как было описано выше, также предпочтительно сформировать защитную пленку в области напротив вторых электродов 16 первых схем 11 соединений.
Более конкретно, как показано на фигурах 1D-1F, на поверхности вторых электродов 16 предпочтительно сформировать защитную пленку 19 так, чтобы экспонировать по меньшей мере две соединительные части или 16а и 16b (например, четыре соединительных составляющих 16а, 16b, 16с и 16d), а также экспонировать первый электрод 15.
Светоизлучающий элемент 14 фиксируется скрепляющим компонентом, так что первый электрод 15, расположенный в центре, располагается в центре в направлении оси x двух вторых схем 12 соединений, расположенных отдельно дуг от друга на любой стороне первой схемы 11 соединений (при разветвлении, два на каждой стороне). Также светоизлучающий элемент фиксируется скрепляющим элементом так, что обе стороны вторых электродов 16, окружающие первый электрод 15, располагаются каждая на двух из вторых схем 12 соединений. Следовательно, вторые схемы 12 соединений электрически соединены в направлении y светоизлучающим элементом 14 во взаимно изолированных точках без пересечения.
Соответственно, может быть обеспечено независимое управление возбуждением каждого из светоизлучающих элементов. В результате можно обеспечить включение или выключение светоизлучающих элементов в желаемых местах и в требуемом количестве. Также можно регулировать величину тока для соответствующих светоизлучающих элементов, и можно обеспечить контрастность в светоизлучающем устройстве.
Вдобавок, поскольку вторые электроды 16 подсоединены ко вторым соединениям 12, которые сегментированы множеством соединительных составляющих 16а-16d, ток может проходить через сегментированные вторые схемы соединений, используя второй электрод, так что проводящее сопротивление может быть ниже при подаче тока.
Слой люминофора обеспечен в виде слоя 17 преобразования длины волны для каждого из светоизлучающих элементов 14 на поверхности, противолежащей подложке 10 возбуждения. Слои 17 преобразования длины волны имеют фактически такие же размеры и форму, как светоизлучающие элементы 14. Слои 17 преобразования длины волны формируются из стекла, содержащего YAG, и имеют равномерную толщину по всей поверхности, которая составляет 100 мкм.
Отражательный элемент 18 интегрально формируется на подложке 10 возбуждения, где смонтированы шестнадцать светоизлучающих элементов 14 таким образом, что отражательный элемент 18 находится в контакте с поверхностями внутренней стороны светоизлучающих элементов 14 и расположен между светоизлучающими элементами 14 и подложкой 10 возбуждения.
Отражательный элемент 18 формируется из силиконовой смолы с 30% содержанием TiO2 по массе. Размер отражательного элемента 18 составляет 2,5×2,5 мм, а его толщина составляет примерно 0,25 мм.
Отражательный элемент 18 также покрывает все боковые поверхности слоев 17 преобразования длины волны, а его верхняя поверхность совпадает с верхней поверхностью слоев преобразования длины волны. Следовательно свет светоизлучающих элементов может надежно выводиться с поверхности вывода света независимо от включения и выключения смежных светоизлучающих элементов.
Как показано на фиг. 1G, светоизлучающее устройство 90, сконфигурированное вышеописанным образом, имеет завершенную матричную схему в результате монтажа светоизлучающих элементов, так что обеспечивается возможность свободного управления включением и выключением соответствующих светоизлучающих элементов в желаемом количестве.
Изготовление вышеупомянутого светоизлучающего устройства может быть изготовлено следующим образом.
Сначала, как показано на фиг. 2А, выполняется подготовка подложки 10 возбуждения и светоизлучающих элементов 14. Светоизлучающие элементы 14 монтируются посредством штыревых столбиковых выводов в виде матрицы 4×4. Интервал между светоизлучающими элементами 14 составляет, например, 100 мкм.
Затем, как показано на фиг. 2В, на светоизлучающие элементы 14 наносятся слои 17 преобразования длины волны. Слои 17 преобразования длины волны могут быть зафиксированы на светоизлучающих элементах 14, например, светопроницаемым адгезивным агентом.
После этого, как показано на фиг. 2С, 16 светоизлучающие элементы 14 интегрально покрываются отражательным компонентом 18. Отражательный компонент 18 формируется, например, путем прессования в верхней и нижней формах. Поверхности внутренней стороны светоизлучающих элементов 14 и между светоизлучающими элементами 14 и подложкой 13 покрываются отражательным компонентом 18, причем верхняя поверхность отражательного компонента 18 совпадает с верхней поверхностью слоев преобразования длины волны.
Модифицированный пример 1: подложка возбуждения
Как показано на фиг. 3А, подложка 20 возбуждения в этом модифицированном примере имеет подложку 13, первые схемы 21 соединений и вторые схемы 22 соединений. Первые схемы 21 соединений и вторые схемы 22 соединений простираются в направлении оси x и в направлении оси y соответственно, так что светоизлучающие элементы располагаются в матрице 3×3.
Первая схема 21 соединений расположена простирающейся по трем параллельным рядам в направлении оси x как обозначено первыми схемами 21x, 21y и 21z соединений.
Вторая схема 22 соединений расположена в количестве соответствующем трем рядам для образования пар с тремя рядами первой схемы 21 соединений вдоль направлении оси y, как обозначено вторами схемами 22x, 22y и 22z соединений. Однако вторые схемы 22x, 22y и 22z соединений, расположенные вдоль направления оси y, две располагаются между первыми схемами 21 соединений, одна на дальнем конце первых схем 21 соединений, а другая на другом конце, причем все четыре отделены друг от друга.
Ширина M второй схемы 22 соединений составляет 540 мкм, а длина 480 мкм. Ширина Q первой схемы 21 соединений 21 составляет 100 мкм.
В остальном, эта конфигурация по существу совпадает с конфигурацией подложки возбуждения в варианте 1 осуществления.
Как показано на фиг. 3В светоизлучающие элементы 14 фиксируются скрепляющим компонентом на подложке 20 возбуждения, так что первый электрод, расположенный в центре, располагается в центре в направлении оси х двух вторых схем 22 возбуждения, расположенных раздельно друг от друга на каждой стороне первой схемы 21 соединения. Также они фиксируются скрепляющим компонентом так, что обе стороны вторых электродов расположенные вокруг первого электрода, располагаются каждая на двух из вторых схем 22 соединений.
Следовательно, первая схема 21 соединений и вторая схема 22 соединений электрически соединены друг с другом в состоянии низкого сопротивления в направлении оси х и направления у, посредством светоизлучающих элементов 14 в точках их пересечения, но отсоединены друг от друга. Таким образом, результат является по существу таким же как и варианте осуществления 1 подложки возбуждения.
Вариант осуществления 2
Подложка возбуждения
Как показано на фиг. 4А подложка 30 возбуждения в данном варианте осуществления имеет подложку 13, первую схему 31 соединений, и вторую схему 32 соединений. Первая схема 31 соединений и вторая схема 32 соединений расположены в направлении оси х и направлении оси у, так что светоизлучающие элементы располагаются в матрице 3*3.
Первая схема 31 соединений расположена простирающейся в трех рядах в направлении оси х. Однако один ряд первой схемы 31 соединений разветвляется на три.
Вторая схема 32 соединений располагается в количестве соответствующем трем рядам для формирования парс тремя рядами первой схемы 31 соединений вдоль направления оси у, как обозначено вторыми схемами 32х, 32у, 32z соединений. Однако, вторые схемы 32х, 32у, 32z расположенные вдоль направления оси у, располагаются две между первыми схемами 31 соединений, одна на дальнем конце первой схемы 31 соединений и одна на другом конце, причем все четыре из них отделены друг от друга.
В остальном, эта конфигурация по существу совпадает с конфигурацией подложки возбуждения в варианте 1 осуществления. Светоизлучающие элементы
При использовании светоизлучающего устройства по этому варианту осуществления, как показано на фиг. 4С, светоизлучающие элементы 24 таковы, что полупроводниковый сложенный слоями пластик SC, включающий в себя первый проводящий слой, светоизлучающий слой и второй проводящий слой, наложен на сапфировую подложку S, а первые электроды 15 и вторые электроды 16 сформированы на той же лицевой стороне, что и полупроводниковый сложенный слоями пластик SC.
На виде в плане три электрода из числа первых электродов 15 расположены параллельно друг другу внутри светоизлучающих элементов 24 в соответствии с шаблоном первых схем соединений подложки возбуждения, обсужденной выше. Ширина первых электродов 15 составляет порядка 70 мкм, а длина составляет порядка 420 мкм. Над и под ними расположены четыре вторых электрода 16 параллельно электродам 15 в качестве соединительных составляющих 16а-16g.
В остальном эта конфигурация по существу совпадает с конфигурацией светоизлучающего устройства в варианте 1 осуществления.
Как показано на фиг. 4В, светоизлучающий элемент 14 фиксируется скрепляющим компонентом на подложке 30 возбуждения, так что первые электроды, расположенные по центру, находятся в центре в направлении оси x двух вторых схем 32 соединений, расположенных отдельно дуг от друга на любой стороне первого электрода 31. Он также фиксируется скрепляющим компонентом, так что обе стороны вторых электродов, окружающих первые электроды, расположены на двух вторых соединениях 32.
Таким образом, первые схемы 31 соединений вторые схемы 32 соединений электрически соединены друг с другом в состоянии низкого сопротивления в направлении оси x и направлении оси y светоизлучающими элементами 14 в местах, где указанные соединения не пересекаются и отделены друг от друга. Таким образом, достигается по существу тот же эффект, что и в подложке возбуждения по варианту 1 осуществления.
Модифицированный пример 2: подложка возбуждения
Как показано на фиг. 5А, подложка 40 возбуждения в этом модифицированном примере имеет подложку 13, первую схему 41 соединений и вторую схему 42 соединений. Первая схема 41 соединений и вторая схема 42 соединений расположены в направлении оси x (ступенчатым образом) и в направлении оси y соответственно, так что светоизлучающие элементы располагаются в матице 3×3.
Первая схема 41 соединений располагается по трем ступенчатым рядам в направлении оси x. Количество размещенных вторых схем 42 соединений соответствует трем рядам для образования пар с тремя рядами первых схем 41 соединений в направлении оси y, как обозначено вторыми схемами 42x, 42y и 42z соединений. Однако два ряда второй схемы 42 соединений, расположенных в направлении оси y, располагаются между первой схемой 41 соединений: один на дальнем конце первой схемы 41 соединений, а другой на другом конце, причем все четыре отделены друг от друга. Три ряда второй схемы 42 соединений сдвинуты в направлении оси y в соответствии со ступенями первой схемы 41 соединений. В остальном, эта конфигурация по существу совпадает с конфигурацией подложки возбуждения в варианте 1 осуществления.
Как показано на фиг. 5В, светоизлучающий элемент 14 фиксируется скрепляющим компонентом на подложке 40 возбуждения, так что первые электроды, расположенные по центру, располагаются в центре в направлении оси x двух вторых схем 42 соединений, размещенных отдельно дуг от друга на любой стороне первого электрода 41. Они также фиксируются скрепляющим компонентом, так что обе стороны вторых электродов, окружающих первые электроды, расположены на двух вторых схемах 22 соединений.
Таким образом, первая схема 41 соединений и вторая схема 42 соединений электрически соединены друг с другом в состоянии низкого сопротивления в направлении оси x и направлении оси y светоизлучающими элементами 14 в местах, где указанные соединения не пересекаются, и отделены друг от друга. Таким образом, достигается по существу тот же эффект, что и в подложке возбуждения по варианту 1 осуществления.
Вариант осуществления 6: Адаптивная система фар дальнего света
Как показано на фиг. 6А, адаптивная система 50 фар дальнего света в этом варианте осуществления имеет светоизлучающее устройство по варианту 2 осуществления в виде адаптивных фар 51 дальнего света и кроме того имеет бортовую камеру 52, которая распознает местоположение транспортного средства, идущего впереди, а также электронный блок 54 управления, который определяет диаграмму светораспределения и область, подлежащую затенению.
Светоизлучающие устройства функционируют как пара адаптивных автомобильных фар 51 дальнего света, расположенных с левой и правой стороны транспортного средства. Светоизлучающие устройства оснащены светоизлучающими элементами, а также проекционной линзой и корпусом фары для из размещения.
Бортовая камера 52 захватывает изображение того, что находится перед транспортным средством, и передает полученные результаты в электронный блок 54 управления через возбудитель 53.
Электронный блок 54 управления обычно состоит из микропроцессора, который включает в себя центральный процессор (CPU), оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM) и/или устройство ввода/вывода (I/O) и т.д. Программы для выполнения управления распределением света и т.д. хранятся в ROM. RAM используется в качестве рабочей области, когда CPU выполняет вычисления различного рода и т.д.
Последовательность операций управления
Сконфигурированная таким образом адаптивная система 50 фар дальнего света может выполнять управление так, как показано на фиг. 6В.
Сначала бортовая камера 52 захватывает необходимые данные спереди транспортного средства (S10). Эти данные представляют собой изображение перед транспортным средством, скорость транспортного средства, расстояние между транспортными средствами, форму дороги, диаграмму светораспределения и т.д. Полученные данные пересылаются в электронный блок 54 управления.
Электронный блок 54 управления выполняет обработку данных на основе полученных данных (S20). В результате обработки этих данных вычисляются атрибуты объекта, находящего впереди транспортного средства (светофор, уличные фонари и т.д.), атрибуты транспортных средств и т.д. (встречного транспортного средства, впереди идущего транспортного средства на данной полосе, пешехода) скорость транспортного средства, расстояние между транспортными средствами, яркость объекта, профиль дороги (ширина полосы, прямолинейный участок дороги) и т.д.
Далее электронный блок 54 управления определяет на основе вычисленных данных (S30) подходящий шаблон светораспределения. Выбранный шаблон светораспределения представляет собой, например, шаблон распределения дальнего света, шаблон распределения сфокусированного света, используемый при движении транспортного средства с высокой скоростью, шаблон распределения рассеянного света, используемый при движении транспортного средства с низкой скоростью, шаблон распределения ближнего света, используемый при обнаружении встречного транспортного средства и т.д.
Электронный блок 54 управления определяет объемы управления, касающиеся того, включать или выключать те или иные светоизлучающие элементы в адаптивной фаре 51 дальнего света, и включено ли питание (S40).
Электронный блок 54 управления преобразует определенные объемы управления в данные возбудителя и управляет возбуждением адаптивной фары 51 дальнего света через возбудитель S53 (S50). То есть, для реализации требуемого шаблона светораспределения индивидуально включаются или выключаются необходимое количество светоизлучающих элементов, находящихся в требуемых местах в адаптивной фаре 51 дальнего света.
Эта последовательность этапов потока повторяется с определенными временными интервалами.
С этой адаптивной системой фар дальнего света согласно данному варианту осуществления при движении транспортного средства с включенными фарами дальнего света, если имеется впереди идущее транспортное средство (например, транспортное средство на встречной полосе или впереди идущее транспортное средство на той же полосе), или если перед данным транспортным средством появляется пешеход, бортовая камера распознает положение впереди идущего автомобиля или пешехода, уменьшает свет только в этом месте, и поддерживает высокую яркость лучей в других местоположениях. То есть, затененная область автоматически выделяется из области, освещенной фарами, таким образом, чтобы она совпадала с местоположением впереди идущего транспортного средства или человека, что предотвращает ослепление светом водителя впереди идущего автомобиля или пешехода. С другой стороны, водитель данного транспортного средства всегда будет иметь поле видимости, близкое к полю при езде с включенным дальним светом, так что водитель сможет легко видеть пешеходов, дорожные указатели, форму дороги на расстоянии и т.д., в результате чего обеспечивается более безопасное вождение.
Промышленная применимость
Раскрытая здесь подложка возбуждения может быть использована для монтажа различных видов электрических элементов, таких как полупроводниковые элементы, светоизлучающие элементы и т.п. Также светоизлучающее устройство, в котором используется эта подложка для работы, включения и выключения и иного управления отдельными светоизлучающими элементами. Это светоизлучающее устройство может использоваться в адаптивной системе фар дальнего света, с помощью которой можно управлять шаблоном светораспределения и областью, подлежащей затенению, в блоках со светоизлучающими элементами.
Следует понимать, что, хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на предпочтительные варианты его осуществления, специалисты в данной области техники могут предложить разные другие варианты осуществления и версии, не выходящие за рамки его объема и сущности, причем здесь предполагается, что такого рода другие варианты осуществления и версии изобретения должны охватываться нижеследующей формулой изобретения.
1. Светоизлучающее устройство, содержащее:
подложку, имеющую первую основную поверхность;
множество компонентов первых схем соединений, которые сформированы на первой основной поверхности и простираются в первом направлении;
множество компонентов вторых схем соединений, которые сформированы на первой основной поверхности и простираются во втором направлении, при этом каждый из компонентов вторых схем соединений сегментирован на множество участков вторых схем соединений; и
множество светоизлучающих элементов, расположенных вдоль второго направления, причем каждый из светоизлучающих элементов включает в себя первый электрод, второй электрод и полупроводниковую сложенную слоями структуру, при этом первый электрод и второй электрод расположены на одной и той же лицевой стороне полупроводниковой сложенной слоями структуры, при этом первый электрод подсоединен к соответствующему одному из первых компонентов схем соединений, второй электрод имеет первую соединительную часть и вторую соединительную часть, которая связана с первой соединительной частью, и первая соединительная часть и вторая соединительная часть подсоединены к соответствующему одному из компонентов вторых схем соединений и шунтируют по меньшей мере два из сегментированных участков вторых схем соединений во втором направлении.
2. Светоизлучающее устройство по п. 1, причем
первый электрод соединен с соответствующим одним из компонентов первых схем соединений через штыревой столбиковый вывод или шариковый вывод из припоя или
второй электрод соединен с соответствующим одним из компонентов вторых схем соединений через штыревой столбиковый вывод или шариковый вывод из припоя.
3. Светоизлучающее устройство по п. 1, причем
второй электрод окружает первый электрод и
поверхности первого электрода и второго электрода расположены на одной и той же высоте.
4. Светоизлучающее устройство по п. 1, причем
каждый из компонентов первой схемы соединений имеет область, обращенную лицом ко второму электроду, и
изолирующая защитная пленка сформирована на поверхности каждого из компонентов первой схемы соединений в упомянутой области или на поверхности второго электрода в упомянутой области.
5. Светоизлучающее устройство по п. 1, дополнительно содержащее
отражательный элемент в контакте с боковыми поверхностями светоизлучающих элементов.
6. Светоизлучающее устройство по п. 1, причем
управление возбуждением множества светоизлучающих элементов выполняется независимо друг от друга.
7. Светоизлучающее устройство по п. 1, причем
компоненты первой схемы соединений и компоненты второй схемы соединений сформированы из одинакового металлического материала.
8. Светоизлучающее устройство по п. 1, причем
подложка представляет собой керамическую подложку с однослойной структурой.
9. Светоизлучающее устройство по п. 1, причем
компоненты первой схемы соединений и компоненты второй схемы соединений скомпонованы в виде регулярного шаблона в направлениях линии и ряда.
10. Светоизлучающее устройство по п. 1, причем
по меньшей мере один из компонентов первой схемы соединений или по меньшей мере один из компонентов второй схемы соединений имеет частично разветвленную часть.
11. Светоизлучающее устройство по п. 1, причем
по меньшей мере один из компонентов второй схемы соединений шире, чем по меньшей мере один из компонентов первой схемы соединений.
12. Адаптивная система фар дальнего света, содержащая
вышеупомянутое светоизлучающее устройство по п. 1;
бортовую камеру, сконфигурированную и скомпонованную, чтобы распознавать положение впереди идущего транспортного средства; и
электронный блок управления, сконфигурированный, чтобы определять шаблон светораспределения и область, подлежащую затенению.
