半导体发光元件及闪光装置 【技术领域】
本发明涉及半导体发光元件及具有该半导体发光元件的闪光装置。背景技术 已知具有使用发光二极管 （LED） 作为光源的闪光灯或闪光装置的摄影装置。还已 知具有可变配光机构的摄影装置， 该可变配光机构用于在闪光装置中将照明光适当地引导 到摄像区域 （或视角内） 的被摄体上。
例如， 日本特开 2005-338280 号公报 （以下称为专利文献 1） 描述了使用多个发光 二极管构成光源， 根据摄影镜头的焦距信息改变点亮或发光的发光二极管的数量， 从而获 得所需照明光的照射角。
而且， 日本特开 2008-102199 号公报 （以下称为专利文献 2） 描述了通过分割阴极 来分割单个发光元件的发光区的照明装置或发光装置， 根据摄影装置的视角来使任意发光 区发光。
而且， 日本特表 2008-529095 号公报 （以下称为专利文献 3） 描述了与照相机一起 使用的照明装置， 其中发光元件包括二个以上的发光区， 并且个别地且选择性地控制发光 区， 发出强度受控的光。
而且， 日本特开 2008-28269 号公报 （以下称为专利文献 4） 描述了通过在发光元件 的表面上形成多个分散电极并且将驱动电路连接到各个分散电极而构成的发光装置。
发明内容
当与专利文献 1 所描述的照明装置同样地由多个发光元件构成光源时， 因为发光 点彼此完全分开， 所以便于配光控制。 然而， 存在发光元件的安装位置容易发生位置偏移并 危及配光形成的情况。而且， 存在由于设置发光元件的安装基板的表面面积增大所以装置 尺寸难以缩小并且部件数量增加的问题。就解决上述问题而言， 有效的是使用如专利文献 2 至 4 中所描述的、 分割发光元件的发光区并且能够单独控制发光区的构造。
就在闪光装置中实现可变配光而言， 重要的是在摄像区内 （或视角内） 形成期望的 发光强度分布的能力。 例如， 当被摄体位于摄像区中心的左侧时， 需要形成使得摄像区左侧 变得更亮的配光。 仅仅个别地控制按照发光元件而分割的发光区， 不容易形成这样的配光。 最好是多个发光区被构造为可视为多个光源， 以实施这种配光控制。 换句话说， 最好把发光 元件配置为从多个发光区同时照射的光被感知为多个发光点。
本发明是鉴于上述情况而作出的， 本发明的一个目的是提供一种能够在摄像区中 形成期望的配光的闪光装置以及在该闪光装置中使用的半导体发光元件。
根据本发明， 提供了一种半导体发光元件， 该半导体发光元件包括具有第一导电 类型的第一半导体层、 具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型的第二半导体层、 设 置在所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的有源层、 以及分别设置在所述第一半导 体层的表面上和所述第二半导体层的表面上的第一电极和第二电极， 其中，所述第一电极包括彼此分开距离的多个电极片 ； 并且
所述多个电极片各包括馈电盘和连接到所述馈电盘并且沿远离所述馈电盘的方 向延伸的延伸部， 并且电极片的所述延伸部的终端部与另一电极片的所述延伸部的终端部 隔着间隙相对。
此外， 根据本发明的闪光装置是具有上述半导体发光元件的闪光装置， 该闪光装 置包括用于经由所述多个电极片中的各个向所述半导体发光元件馈送驱动电流的控制器。
按照根据本发明的半导体发光元件以及具有该半导体发光元件的闪光装置， 构成 第一电极片和第二电极片的延伸部沿远离作为电流施加点的馈电盘的方向延伸， 并且具有 沿延伸部的延伸方向增加的电阻成分。因此， 延伸部的终端部中的电流密度相对低。由于 延伸部的终端部隔着间隙彼此面对 （即， 相对） ， 在半导体膜的间隙部中形成具有相对低的 电流密度的部分， 即， 具有相对低的发光强度的部分。 在半导体发光元件上形成的多个发光 部被设置为发光强度相对低的部分位于发光部之间。因此， 从多个发光部同时发出的光可 以被感知为多个发光点。 换句话说， 多个发光部被认为是多个独立的光源， 因此可以容易地 形成期望的配光。 附图说明
图 1 是示出了根据本发明的第一实施方式的闪光装置 1 的构造的功能框图 ；
图 2A 是示出了根据本发明的第一实施方式的光源部的详细构造的平面图， 图 2B 是沿图 2A 中线 2b-2b 的截面图， 图 2C 是示出了在根据本发明的第一实施方式的 LED 芯片 内流动的驱动电流的状态的截面图 ；
图 3A 是示出了与各配光图案相对应的、 发光部的驱动电流控制模式的图， 图 3B 至 图 3D 是示出了与各配光图案相对应的、 LED 芯片上的发光强度分布的图 ；
图 4A 至图 4C 是示出了与各配光图案相对应的、 照明光的照射范围的图 ；
图 5 是示出了根据本发明的第二实施方式的光源部的构造的平面图 ；
图 6A 是示出了与各配光图案相对应的、 发光部的驱动电流控制模式的图， 图 6B 至 图 6E 是示出了与各配光图案相对应的、 LED 芯片上的发光强度分布的图 ；
图 7 是示出了与配光图案相对应的、 照明光的照射范围的图 ；
图 8 是示出了根据本发明的第三实施方式的光源部的构造的平面图 ；
图 9A 是示出了与摄像区的范围相应的、 各个发光部的电流控制模式的图， 图 9B 和 图 9C 是示出了与图 9A 所示的电流控制相对应的、 照明光的照射范围的图 ；
图 10 是示出了在闪光发光模式下以及连续发光模式下各发光部的电流控制模式 的图 ；
图 11A 是示出了根据本发明的第四实施方式的光源部 2 的构造的平面图 ； 图 11B 是沿图 11A 的线 11a-11b 的截面图 ； 以及
图 12A 是示出在预发光模式下以及闪光发光模式下各发光部的电流控制模式的 图； 图 12B 和图 12C 分别是示出了在预发光期间和闪光发光期间照明光的照射范围的图。 具体实施方式
以下参照附图说明根据本发明的实施方式的闪光装置。 附图中相同的附图标记用于指示实质上相同或等同的构成部分和部件。
第一实施方式
图 1 是示出了根据本发明的第一实施方式的闪光装置 1 的构造的功能框图。提供 闪光装置 1 作为例如数码相机或其他摄影装置的附件， 并且闪光装置 1 是用于在摄影时或 其它时间将照明光导向摄像区的装置。
电源 10 是用于在光源部 20 中产生照明光的 DC 电源。电源 10 可以兼作闪光装置 1 所附于的摄影装置的电源。升压电路 11 把电源 10 产生的 DC 电压升压到在光源部 20 中 产生照明光所需的电压。换句话说， 升压电路 11 产生比构成光源部 20 的发光二极管的正 向电压 VF 高的电压。升压电路 11 例如由电荷泵型或斩波器型 DC-DC 变换器构成。升压电 路 11 升压后的 DC 电压被馈送至构成光源部 20 的发光二极管 （LED） 芯片 220 的阳极。
光源部 20 利用从电源 10 馈送的电力作为驱动电力产生照明光， 并且将照明光导 向摄像区。光源部 20 包括单个 LED 芯片 220。LED 芯片 220 具有可以彼此分开且独立受控 的多个发光部。在本实施方式中， 使用 LED 芯片 220 具有两个发光部的情况作为示例。彼 此分开的发光部分别连接驱动电路 30。后面将更详细地描述光源部 20 的构造。
驱动电路 30 基于来自控制器 40 的控制信号， 独立地控制 LED 芯片 220 中形成的 多个发光部的驱动电流。驱动电路 30 例如具有连接到 LED 芯片 220 的各个阴极的可变电 流电路。多个发光部分别以与独立受控的驱动电流的大小相对应的发光强度发光。换句话 说， 多个发光部可以以彼此不同的发光强度发光。 控制器 40 基于例如来自对摄影装置的操作进行总体控制的主机设备的控制信 号， 或者基于来自用户的操作输入， 控制 LED 芯片 220 的发光。换句话说， 控制器 40 基于来 自外部的指令， 开启 / 关闭 LED 芯片 220 的各发光部， 设置发光强度等， 向升压电路 11 和驱 动电路 30 馈送控制信号。升压电路 11 根据从控制器 40 馈送的控制信号进行升压， 并且在 所设置的电压值处停止升压。控制电路 30 基于从控制器 40 馈送的控制信号 （例如， 电流指 令值） ， 控制施加到 LED 芯片 220 的发光部的电流量。
出于保护 LED 芯片 220 的目的， 提供了保护电路 50， 并且保护电路 50 可以包括例 如 Zener（齐纳） 二极管、 变阻器、 电容或用于吸收施加到 LED 芯片 220 的浪涌电压的其他 部件、 导热芯片 （例如， 日本特开 2010-267834 号公报） 或者用于从 LED 芯片 220 散发热量的 其他部件、 热敏电阻或用于检测 LED 芯片 220 的结温的其他热检测部件。
电容器 60 构成了在光源部 20 中产生闪光所需提供的电荷蓄积单元。闪烁光需要 更大的驱动电流， 因此存在当从电源 10 直接馈送驱动电流时共享电源 10 的其他装置 （例如 摄影装置） 的工作变得不稳定的情况。考虑到这种情况， 当要产生闪烁光时在电容器 60 中 临时蓄积电荷， 从电容器 60 向 LED 芯片内的发光部馈送驱动电流。开关 70 根据来自控制 器 40 的控制信号， 把电容器 60 的连接目的地切换至升压电路 11 和阳极线中的任意一方， 从而对电容器 60 进行充放电。在驱动电路中可以包括升压电路的电压停止功能， 在这种情 况下不需要开关 70。
图 2A 是更详细示出了光源部 20 的构造的平面图。图 2B 是沿图 2A 中线 2b-2b 的 截面图， 图 2C 是示出了 LED 芯片 220 内流动的驱动电流的状态的截面图。
基板 210 由板材构成， 该板材例如由陶瓷、 玻璃环氧树脂或其他绝缘体构成。基 板 210 在安装 LED 芯片 220 的芯片安装面上具有由导电体构成的芯片座 （die pad） 211、 和
与 LED 芯片 220 上形成的第一发光部 301 和第二发光部 302 相对应的两个焊盘 212。芯片 座 211 连接到升压电路 11， 焊盘 212 连接到驱动电路 30。单个 LED 芯片 220 安装在芯片座 211 上。LED 芯片 220 的设置在安装面侧的阳极 222 经由导电性芯片粘接材料 （未示出） 结 合到芯片座 211。LED 芯片 220 的设置在光出射面侧的阴极 223 经由焊接线 230 连接到焊 盘 212。 可以代替经由焊接线 230 的连接而使用回流焊或者其他适当方法的焊接连接， 只要 电连接关系相同即可。
LED 芯片 220 具有 ： 通过层叠由例如 GaN 系的半导体构成的 n 型半导体层、 有源层 和 p 型半导体层形成的半导体膜 221 ； 设置为大致覆盖半导体膜 221 的设置在安装面侧的 p 型半导体层的整个表面的阳极 （p 电极） 222 ； 以及设置于半导体膜 221 的设置在光提取面 侧的 n 型半导体层的表面的阴极 （即 n 电极） 223。阳极和阴极以例如 “纵型” 构造分别设置 在半导体膜的正面和背面， 但是阳极和阴极也可以以 “横型” 构造设置在半导体膜的同一面 上。
阴极 223 由彼此隔开一定距离设置在 n 型半导体层的表面上的第一电极片 223a 和第二电极片 223b 构成。如此， 可以在 LED 芯片 220 内部形成彼此分开一定距离的第一发 光部 301 和第二发光部 302。 第一电极片 223a 和第二电极片 223b 分别包括盘部 224a、 224b 以及延伸部 225a、 225b。
各个盘部 224a、 224b 设置在 LED 芯片 220 的周缘部。盘部 224a、 224b 分别经由焊 接线 230 连接到基板 210 上的焊盘 212。延伸部 225a、 225b 分别连接到盘部 224a、 224b， 并 且从 LED 芯片 220 的周缘部向中央部延伸 （即， 远离盘部 224a、 224b） 。延伸部 225a、 225b 可 以具有栉齿状图案或梳状图案， 如图 2A 所示。延伸部 225a、 225b 刚好在芯片面的中心线之 前结束， 不会互相交错或结合在一起。换句话说， 第一电极片的延伸部 225a 的终端部和第 二电极片的延伸部 225b 的终端部在芯片的中央部隔着一定间隙彼此面对 （相对） 。延伸部 225a、 225b 最好被设置为彼此分开足够距离， 使得从其终端部扩散出的电流不会合流在一 起。第一电极片 223a 和第二电极片 223b 沿延伸部 225a、 225b 的延伸方向并排设置。由第 一电极片 223a 和第二电极片 223b 构成的阴极 223 被形成为关于 LED 芯片 220 的光提取面 （即， n 型半导体层的正面） 的中点对称的点对称图案。
第一电极片 223a 和第二电极片 223b 经由分别连接到盘部 224a、 224b 的焊接线 230 连接到驱动电路 30， 独立受控的驱动电流被馈送到第一发光部 301 和第二发光部 302。
当驱动电流被施加到各发光部时， 作为电流施加点的盘部 224a、 224b 正下方的电 流密度相对增大， 如图 2C 所示。延伸部 225a、 225b 具有沿着延伸方向增大的电阻成分， 因 此延伸部 225a、 225b 的终端部正下方的电流密度相对减小。延伸部 225a、 225b 的终端部在 芯片表面的中央部聚集， 因此在芯片的中央部形成电流密度低的区域。换句话说， LED 芯片 的光提取面中的发光强度在芯片的设置有盘部 224a、 224b 的周缘部或端部处变得相对高， 向着芯片的中央部逐渐降低 （参见图 3B） 。如此， 按照根据本实施方式的阴极 223 的构造， 因为第一发光部 301 和第二发光部 302 之间形成有发光强度相对低的部分， 所以从两个发 光部同时发出的光可以被感知为两个发光点。延伸部 225a、 225b 具有栉齿状图案或梳状图 案， 从而与延伸部 225a、 225b 的延伸方向垂直的方向 （即， 线的并排方向） 上的电流密度分布 变得均匀， 上述方向的发光强度发布变得均匀。
在基板 210 上设置有含有荧光体的树脂 240， 以埋入 LED 芯片 220。含有荧光体的树脂 240 由在硅树脂中或其他透光树脂中分散了 YAG:Ce 荧光体的树脂材料构成。YAG:Ce 荧光体吸收从 LED 芯片 220 发出的、 具有例如 460nm 的峰值波长的蓝光， 将吸收的蓝光转换 成在大约 560nm 的波长处具有发光峰的黄光。通过混合具有通过荧光体转换后的波长的黄 光和透过含有荧光体的树脂 240 的、 没有经过波长转换的蓝光， 从光源部 20 得到白光。 当需 要白光时， 除了 YAG:Ce 荧光体之外， 还可以使用吸收从 LED 芯片 220 发出的蓝光而发出黄 荧光的荧光体， 或者可以使用发出红光和 / 或绿光的荧光体的适当比例的已知混合物。在 需要除了白光之外的其他颜色的光的情况下， 可以在用于埋入 LED 芯片 220 的树脂中包含 发出与从 LED 芯片 220 发出的光没有补色关系的荧光的荧光体， 可以使用不含有荧光体的 透明树脂， 或者不使用树脂本身。
当使用含有荧光体的树脂 240 时， 优选小的厚度， 使得不会妨碍在后述的摄像区 中形成配光。厚度优选的是 300μm 以下。
透镜 250 设置在含有荧光体的树脂 240 上方 （即， 光投射方向前方） 。透镜 250 由 丙烯酸树脂、 碳酸酯、 硅树脂、 环氧树脂、 聚氨酯、 液晶聚合物、 或者折射率比空气高的其他 透光树脂构成。透镜 250 把光从 LED 芯片 220 投射到照射面上， 使得照明光的照射范围覆 盖整个摄像区。透镜 250 针对 LED 芯片 220 中形成的多个发光部具有单一的焦点， 在光照 射面上再现 LED 芯片 220 的光提取面上出现的发光强度分布。用于控制配光的透镜面可以 设置在 LED 芯片侧或光照射面侧。 下面描述具有上述构造的闪光装置 1 的工作。根据本发明实施方式的闪光装置 1， 如下述示例所示， 可以实现三种典型的配光图案。图 3A 是示出了与上述三种配光图案分 别相对应的、 针对各个发光部的驱动电流控制模式的图， 而且示出了施加到第一发光部 301 和第二发光部 302 的电流量的相对关系。 在图 3A 中， 圆圈表示施加的电流量相对高， 而三角 表示施加的电流量相对低。图 3B 至图 3D 是示意性示出了与三种配光图案分别相对应的、 LED 芯片 220 的光提取面上的发光强度分布的图， 并且示出了连接盘部 224a 和盘部 224b 的 线上的发光强度分布。图 4A 至图 4C 是示意性示出了与三种配光图案分别相对应的、 照明 光的照射范围的图。
第一配光图案 （或配光图案 1） 用于形成在摄像区 （或视角） 内左右亮度没有偏差的 配光。控制器 40 从用于操作并控制整个摄影装置的 CPU （未示出） 等接收表示被摄体 O 位于 摄像区 C 的中央 （如图 4A 所示） 的控制信号， 由此生成把第一发光部 301 和第二发光部 302 设置为彼此相同的发光强度的电流指令值， 并且把该电流指令值馈送给驱动电路 30。驱动 电路 30 基于该电流指令值控制驱动电流， 使得施加到第一发光部 301 和第二发光部 302 的 电流量彼此相等。据此， LED 芯片 220 上的第一发光部 301 和第二发光部 302 以彼此相同 的发光强度发光。由此， 如图 3B 所示， 在 LED 芯片 220 的光提取面中形成峰值出现在两端 的发光强度分布。从 LED 芯片 220 发出的光经由透镜 250 被引导到被摄体 O 上， 以覆盖整 个摄像区 X， 如图 4A 所示。按照在摄像区 X 内无偏差的配光， 把照明光引导到位于摄像区 X 中央的被摄体 O 上。
第二配光图案 （或配光图案 2） 形成摄像区的左侧更亮的配光。控制器 40 接收表 示被摄体 O 位于摄像区 X 左端 （如图 4B 所示） 的控制信号， 并且据此生成用于把第一发光部 301 的发光强度设置得相对大的电流指令值， 并把该电流指令值馈送给驱动电路 30。驱动 电路 30 基于该电流指令值控制驱动电流， 使得施加到第一发光部 301 的电流量比施加到第
二发光部 302 的电流量更大。据此， LED 芯片 220 上的第一发光部 301 发出的光的发光强 度比第二发光部 302 发出的光的发光强度更大。由此， 如图 3C 所示， 在 LED 芯片 220 的光 提取面中形成峰值出现在左侧的发光强度分布。从 LED 芯片 220 发出的光经由透镜 250 被 引导到被摄体 O 上， 以覆盖整个摄像区 X， 如图 4B 所示。按照摄像区 X 内左侧更亮的配光， 把照明光引导到位于摄像区 X 左端的被摄体 O 上。
第三配光图案 （或配光图案 3） 形成摄像区的右侧更亮的配光。控制器 40 接收表 示被摄体 O 位于摄像区 X 右端 （如图 4C 所示） 的控制信号， 并且据此生成用于把第二发光部 302 的发光强度设置得相对大的电流指令值， 并把该电流指令值馈送给驱动电路 30。驱动 电路 30 基于该电流指令值控制驱动电流， 使得施加到第二发光部 302 的电流量比施加到第 一发光部 301 的电流量更大。据此， LED 芯片 220 上的第二发光部 302 发出的光的发光强 度比第一发光部 301 发出的光的发光强度更大。由此， 如图 3D 所示， 在 LED 芯片 220 的光 提取面中形成峰值出现在右侧的发光强度分布。从 LED 芯片 220 发出的光经由透镜 250 被 引导到被摄体 O 上， 以覆盖整个摄像区 X， 如图 4C 所示。按照摄像区 X 内右侧更亮的配光， 把照明光引导到位于摄像区 X 右端的被摄体 O 上。
如此， 根据本发明第一实施方式的 LED 芯片 220 在芯片面上具有彼此分开一定距 离的第一电极片 223a 和第二电极片 223b， 由此具有彼此分开一定距离的第一和第二两个 发光部 301、 302。第一电极片 223a 和第二电极片 223b 分别具有设置在 LED 芯片周缘部的 盘部 224a 和 224b、 以及连接到盘部 224a、 224b 并且沿远离盘部 224a 和 224b（即朝向芯片 的中央部） 的方向延伸的延伸部 225a、 225b。延伸部 225a、 225b 的终端部在 LED 芯片的中央 部彼此隔着一定间隙面对。延伸部 225a、 225b 具有沿着其延伸方向增大的电阻成分， 因此 终端部的电流密度相对减小。因此， 在 LED 芯片的中央部形成电流密度相对低的部分， 即， 发光强度相对低的部分。在 LED 芯片上形成的第一和第二两个发光部 301、 302 被设置为中 间具有发光强度相对低的部分。如此， 从第一和第二两个发光部 301、 302 同时发出的光可 以被感知为两个发光点。 换句话说， 两个发光部被当作两个独立的光源， 因此可以容易地形 成如图 4A 至图 4C 所示的期望的配光。
第二实施方式
图 5 是示出了设置于根据本发明的第二实施方式的闪光装置的光源部 20A 的构造 的平面图。 与上述根据第一实施方式的 LED 芯片 220 相比， 改变了构成光源部 20A 的 LED 芯 片 220A 的阴极的构造。LED 芯片 220A 的阴极 223a 具有第一电极片 223a、 第二电极片 223b 和辅助电极片 223z。第一电极片 223a 和第二电极片 223b 的构造与根据上述第一实施方 式的 LED 芯片 220 的第一电极片 223a 和第二电极片 223b 的构造相同。辅助电极片 223z 由以下构成 ： 延伸部 225z， 其在第一电极片的延伸部 225a 的终端部和第二电极片的延伸部 225b 的终端部之间形成的间隙中延伸 ； 以及盘部 224z， 其连接到延伸部 225z 并且位于芯片 的周缘部。盘部 224z 经由焊接线 230 连接到基板 210 上的焊盘 212 并连接到驱动电路 30。 因此， 在 LED 芯片上设置了与第一电极片 223a 和第二电极片 223b 隔开一定距离的辅助电 极片 223z， 从而在 LED 芯片上形成在第一发光部 301 和第二发光部 302 之间可以独立控制 的辅助发光部 310。光源部 20A 之外的其他构成部分与上述第一实施方式的闪光装置的相 同。
按照根据第二实施方式的具有 LED 芯片 220A 的闪光装置， 可以实现如下所述的四种典型配光图案。图 6A 是示出了与上述四种配光图案分别相对应的、 针对各个发光部的 驱动电流控制模式的图， 而且示出了施加到第一发光部 301、 第二发光部 302 和辅助发光部 310 的电流量之间的相对关系。 在图 6A 中， 圆圈表示施加的电流量相对高， 而三角表示施加 的电流量相对低。图 6B 至图 6E 是示出了与四种配光图案分别相对应的、 LED 芯片 220A 的 光提取面上的发光强度分布的图。图 7 是示出了与四种后述的配光图案相对应的、 照明光 的照射范围的图。
第一配光图案至第三配光图案与上述根据第一实施方式的闪光装置的第一配光 图案至第三配光图案相同。换句话说， 第一配光图案形成在摄像区中左右亮度没有偏差的 配光 （如图 6B 所示） 。在形成这种配光的情况下， 施加到第一发光部 301 和第二发光部 302 的电流量相同， 而施加到辅助发光部 310 的电流量相对低。第二配光图案形成摄像区的左 侧变得更亮的配光 （参见图 6C） 。在形成这种配光的情况下， 施加到第一发光部 301 的电流 量相对增加， 而施加到第二发光部 302 和辅助发光部 310 的电流量相对减小。第三配光图 案形成摄像区的右侧变得更亮的配光 （参见图 6D） 。在形成这种配光的情况下， 施加到第二 发光部 302 的电流量相对增加， 而施加到第一发光部 301 和辅助发光部 310 的电流量相对 减小。 第四配光图案 （或配光图案 4） 形成在摄像区的中央、 左侧和右侧具有发光强度峰 值的配光 （参见图 6E） 。在形成这种配光的情况下， 施加到第一发光部 301、 第二发光部 302 和辅助发光部 310 的电流量相同。按照第四配光图案， 可以使用具有更高发光强度的照明 光照射位于摄像区的中央的被摄体 O， 例如， 如图 7 所示。
按照根据上述第一实施方式的 LED 芯片 220 的阴极的构造， 在芯片的中央部形成 低电流密度区， 因此在使第一发光部 301 和第二发光部 302 同时发光的情况下， 在芯片的 中央部形成发光强度相对低的部分。因此， 难以形成在摄像区的中央部相对亮的配光。另 一方面， 根据第二实施方式的 LED 芯片 220A 的阴极还具有辅助电极片 223c， 该辅助电极片 223c 具有在第一实施方式的低电流密度区 （即， 第一电极片 223a 和第二电极片 223b 之间的 间隙） 中延伸的延伸部 225z。根据该电极构造， 还可以向 LED 芯片的中央部施加电流， 形成 摄像区的中央部变得相对亮的配光。
第三实施方式
图 8 是示出了根据本发明的第三实施方式的闪光装置中的光源部 20B 的构造的平 面图。 构成光源部 20B 的 LED 芯片 220B 具有由彼此隔开一定距离的第一至第六电极片 223a 至 223f 构成的阴极。六个电极片 223a 至 223f 以与根据上述第一实施方式的第一电极片 223a 和第二电极片 223b 相似的方式， 分别由具有梳状图案或形状的延伸部 225a 至 225f 以 及盘部 224a 至 224f 构成。六个电极片 223a 至 223f 被设置成阵列， 使得由第一实施方式 中的第一电极片 223a 和第二电极片 223b 构成的电极片对沿图中的垂直方向排成一队。由 第一电极片 223a 至第六电极片 223f 构成的阴极形成关于 LED 芯片的光提取面的中心点对 称的点对称图案。
彼此相邻的电极片 223a 至 223b、 223c 至 223d、 223e 至 223f 被设置为延伸部的终 端部在芯片的中央部隔着一定间隙彼此相对。延伸部 225a 至 225f 的终端部在芯片面的中 央部聚集， 因此在 LED 芯片的中央部形成低电流密度区。
盘部 224a 至 224f 经由焊接线 230 连接到驱动电路 30。因此， 在 LED 芯片 220B 上
设置有彼此隔开一定距离的六个电极片 223a 至 223f， 从而在 LED 芯片 220B 上形成能够独 立受控的第一发光部 301 至第六发光部 306。 当驱动电流施加到发光部时， 形成这样的发光 强度发布 ： 在芯片的设置有盘部 224a 至 224f 的周缘部中发光强度相对增大， 向着芯片的中 央部发光强度逐渐减小。光源部 20B 之外的其他构造部件与上述第一实施方式的闪光装置 的构造部件相同。
当摄影装置的镜头系统的焦距变化时， 摄像区 （或视角） 的范围 （或尺寸） 也变化。 按照本实施方式的具有 LED 芯片 20B 的闪光装置， 可以根据摄像区的范围 （尺寸） 的变化， 方 便地控制配光， 例如改变照明光的照射范围。
图 9A 是示出了根据摄像区的范围的、 针对各发光部的电流控制模式的示例， 图 9B 和图 9C 是示出了与图 9A 所示的电流控制相对应的照明光的照射范围的图。
当控制器 40 从用于对摄影装置的工作进行总体控制的 CPU 等接收到与摄像区的 范围有关的信息时， 控制器生成与摄像区的范围 （尺寸） 相对应的电流指令值， 并把该电流 指令值馈送给驱动电路 30。驱动电路 30 基于该电流指令值控制施加到第一发光部 301 至 第六发光部 306 的电流量。
例如， 在因为摄影装置的镜头系统已经移动到广角侧而焦距已经变得相对短， 所 以摄像区 （或视角） 的范围变得相对大的情况下， 如图 9A 上部所示， 将施加到第一发光部 301 至第六发光部 306 的电流量控制为相对更高。第一发光部 301 至第六发光部 306 发出 具有相对高的发光强度的光， 并且照明光被引导到具有相对大尺寸的整个摄像区 X， 如图 9B 所示。
另一方面， 在因为摄影装置的镜头系统已经移动到望远侧而焦距已经变得相对 大， 所以摄像区 （或视角） 的范围变得相对小的情况下， 如图 9A 下部所示， 将施加到第一发光 部 301 和第二发光部 302 以及施加到第五发光部 305 和第六发光部 306 的电流量控制为相 对更低， 而将施加到第三发光部 303 和第四发光部 304 的电流量控制为相对更高。虽然与 图 9B 的情况相比， 摄像区 X 的上部和下部中的照明光的照射范围因此缩小， 但是照明光被 引导至根据焦距已经缩小的整个摄像区 X， 如图 9C 所示。因此， 按照第三实施方式的具有 LED 芯片 220B 的闪光装置， 可以根据与摄影装置的焦距相对应地改变的摄像区 （视角） 的范 围 （尺寸） ， 方便地控制配光， 例如改变照射范围。
在缩小摄像区范围的模式下， 假设被摄体位于远方。 在这种情况下， 需要延长光源 部 20B 的发光时间， 以确保曝光量。在使用电容器产生闪光的情况下， 因为电容器中可蓄积 的电荷量是有限的， 所以在确保发光量方面存在问题。如上所述， 伴随摄像区范围的缩小， 照明光的照射范围缩小， 从而可进一步延长光源部 20B 中的发光时间。在根据上述第一实 施方式和第二实施方式的 LED 芯片中， 可以实现根据摄像区的范围来改变照射范围的配光 控制。
按照第三实施方式的具有 LED 芯片 220B 的闪光装置， 光源部 20B 不仅可以在发出 具有相对高发光强度的闪光的闪光发光模式下生成恰当的照明光， 而且可以在发出具有相 对低发光强度的连续光的连续发光模式下生成恰当的照明光。图 10 是示出了在闪光发光 模式下以及连续发光模式下各发光部的电流控制模式的图， 而且示出了施加到发光部的电 流量的相对关系。在图 10 中， 圆圈表示施加的电流量相对高， 三角表示施加的电流量相对 低， X 标记表示施加的电流量为 0（零） 。在控制器 40 从外部接收到表示已经选择了闪光发光模式的控制信号时， 控制器 生成与闪光发光模式相对应的电流指令值， 并把该电流指令值馈送给驱动电路 30。驱动电 路 30 基于该电流指令值执行电流控制， 使得在例如数十毫秒的短时间内， 施加到第一发光 部 301 至第六发光部 306 的电流量变得相对大 （例如， 大约 1A （安培） ） 。第一发光部 301 至 第六发光部 306 在上述时间内发出具有相对高的发光强度的闪光。
另一方面， 在控制器 40 从外部接收到表示已经选择了连续发光模式的控制信号 时， 控制器生成与连续发光模式相对应的电流指令值， 并把该电流指令值馈送给驱动电路 30。驱动电路 30 基于该电流指令值执行电流控制， 使得施加到第三发光部 303 和第四发光 部 304 的电流量变得相对小 （例如， 大约 10mA） ， 而施加到其余发光部的电流量变为 0。第三 发光部 303 和第四发光部 304 将以相对低的发光强度连续发光。
在使用 LED 芯片的闪光装置中， 不仅需要在闪光发光模式下工作， 而且需要在连 续发光模式 （例如， 手电筒发光模式或摄影灯发光模式） 下工作。连续发光模式旨在近距离 摄影等中的照明光， 而且与闪光发光模式相比需要充分降低发光强度。应用于闪光装置的 传统 LED 芯片是高亮型的， 其可以应用于普通照明和机动车的车灯， 并且以使用高电流驱 动为前提。为此， 在为了充分降低发光强度而减小所施加的电流量时， LED 芯片内的电流密 度显著减小， 难以稳定地获得发光。 在根据本实施方式的闪光装置中， 在连续发光模式下， 仅使 LED 芯片中的一部分 发光部发光， 因此， 即使在施加的电流量减小时， 也可以防止电流密度的显著减小。 因此， 可 以提高连续发光模式下的工作稳定性。 从被点亮的一部分发光部发出的光中的一部分光被 未被点亮的发光部吸收， 或者被导向光照射方向以外的方向。 因此， 可以进一步抑制发光强 度。 如此， 按照根据本实施方式的闪光装置， 对于闪光发光模式以及连续发光模式都可以获 得恰当的照明光。
第四实施方式
图 11A 是示出了设置于根据本发明的第四实施方式的闪光装置的光源部 20C 的构 造的平面图 ； 图 11B 是沿图 11A 的线 11a-11b 的截面图。构成发光部 20C 的 LED 芯片 220 具有用于在摄影中进行闪光发光的闪光发光部 320， 以及用于在闪光发光之前预发光的预 发光部 330。 预发光是为了在摄影装置中调节曝光等而在摄影之前一次或多次发光的功能。
闪光发光部 320 具有与根据第一实施方式的 LED 芯片 220 的第一电极片 223a 和第 二电极 223b 相同构造的第一电极片 223a 和第二电极片 223b。换句话说， 闪光发光部 320 具有两个独立可控的发光部， 并且可以形成诸如图 4A 至图 4C 所示的配光。
预发光部 330 设置在 LED 芯片 220C 的两端部， 之间设置有闪光发光部 320。预发 光部 330 具有由以下构成的电极片 226 ： 设置在 LED 芯片 220C 周缘部的盘部 227 ； 以及连 接到盘部 227 并且延伸到预发光部 330 中的梳状图案的延伸部 228。盘部 227 经由焊接线 230 连接到基板 210 上的焊盘 212， 并且连接到驱动电路 30。可以与闪光发光部 320 独立地 控制预发光部 330。电极片 226 可以构造为使得预发光部 330 中的发光强度大致均匀。
LED 芯片 220C 经由导电性芯片粘接材料 （未示出） 接合到基板 210 上的芯片座 211。 设置在 LED 芯片上的盘部 224a、 224b、 227 经由焊接线 230 连接到基板 210 上的焊盘 212， 并 且连接到驱动电路 30。含有荧光体的树脂 240 设置在基板 210 上， 以埋入 LED 芯片 220C。 透镜 250C 设置在含有荧光体的树脂 240 上 （即， 光投射方向的前方） 。
透镜 250C 具有投射从闪光发光部 320 发出的光以覆盖整个摄像区的透镜面 251， 以及投射从各个预发光部 330 发出的光以覆盖整个摄像区的透镜面 252。换句话说， 透镜 250C 具有与闪光发光部 320 相对应的焦点以及与各个预发光部 330 相对应的焦点。
图 12A 是示出了在预发光模式下以及闪光发光模式下各发光部的电流控制模式 的图。 在图 12A 中， 圆圈表示对发光部输入驱动电流， X 标记表示不对发光部输入驱动电流。
当控制器 40 检测到快门操作或者其他输入控制时， 控制器生成与预发光模式相 对应的电流指令值并把该电流指令值馈送到驱动电路 30。驱动电路 30 基于该电流指令值 执行电流控制， 使得驱动电流仅施加到预发光部 330。预发光部 330 根据该电流控制生成 一次闪光或几次闪光。光源部 20C 把与闪光发光模式时相同的发光强度的闪光引导向摄像 区， 以覆盖整个摄像区。在预发光期间， 摄影装置调节曝光并进行其他操作。
在预发光模式结束之后， 控制器 40 生成与闪光发光模式相对应的电流指令值并 把该电流指令值馈送到驱动电路 30。 驱动电路 30 基于该电流指令值执行电流控制， 使得驱 动电流仅施加到闪光发光部 320。闪光发光部 320 根据该电流控制生成闪光。光源部 20C 把闪光导向摄像区， 以覆盖整个摄像区。摄影装置在执行闪光发光的同时对被摄体进行摄 影。 图 12B 和图 12C 是示出了分别在预发光期间和闪光发光期间从光源部 20C 向摄像 区 X 照射的照明光 （闪光） 的照射范围的图。如上所述， 透镜 250C 具有与闪光发光部 320 和 各个预发光部 330 相对应的焦点， 并且执行对准， 使得从闪光发光部 320 发出的闪光的照射 范围和从预发光部 330 发出的闪光的照射范围相一致。
预发光结束和闪光发光开始之间的间隔通常是大约几十毫秒。因此， 在 LED 芯片 中执行预发光的区域和执行闪光发光的区域相同的情况下， 可能存在由于预发光期间的发 热影响而无法在闪光发光期间获得最大光量的情况。根据本实施方式的闪光装置在单个 LED 芯片上具有预发光部和闪光发光部， 并且在预发光模式期间仅驱动预发光部。因此， 在预发光期间产生的热在闪光发光期间基本上没有影响， 可以获得具有最大光量的闪光发 光。
本申请基于日本专利申请特愿 2011-123270， 在此以引用的方式并入其全部内容。