CN100552967C - 交流发光体以及交流发光装置 - Google Patents

Abstract

一种交流发光体以及交流发光装置，该交流发光体包括一基材、一形成在该基材且用于在接收到一交流电(AC)信号后进行整流以输出一直流电(DC)信号的整流单元、一形成在该基材且用于在接收到该整流单元所输出的直流电信号后进行发光的发光单元以及二个用以接置该交流电信号并传导至该整流单元以使该发光单元发光的导电电极；而该交流发光装置为至少二个该交流发光体以相互对应叠合的电性连接方式所组成；本发明的特点在于组成该整流单元的整流组件具有高逆向崩溃电压以及低正向开启电压的特性，由此减少该整流组件的使用量，提高整体效率，更可在通过减少该整流组件的使用量所节省的空间增加组成该发光单元的发光组件，以增加整体发光面积。

Description

交流发光体以及交流发光装置

技术领域

本发明涉及一种交流发光体以及交流发光装置，尤指一种利用具有高逆向崩溃电压以及低正向开启电压特性的整流组件进行整流的交流发光体以及交流发光装置。

背景技术

随着光电科技的稳定发展，属于发光源之一的发光二极管(LightEmitting Diode；LED)已大量地应用于各种电子领域，且在光电领域中占有举足轻重的地位，正因如此，世界各国厂商莫不投入大量资源于相关技术的开发，而公元2005年1月26日韩国汉城半导体与美国III-N Technology的产品发表会更说明了交流电发光二极管(AC LED)产品化未来必朝向全球性开发的趋势。

而从交流电发光微晶粒的技术发展至今，已有一种改善早期交流电二极管所产生的无法在交流电正负半周信号输入时皆可发光(全时发光)的问题的桥式交流电发光二极管结构，其主要利用惠斯登电桥(Wheatstone Bridge)的设计概念，以使交流电发光二极管在交流电正负半周信号输入时的每一瞬间仅有总数1/2的交流电发光微晶粒发光的现象得以改善。

但由于该种桥式交流电发光二极管结构中的整流组件直接使用交流电发光微晶粒，因此会产生两项主要缺点，其一，由于单一整流组件(单一颗交流电发光微晶粒)逆向偏压承受力不佳，故所使用的整流组件的数量无法减少，即，必需通过多颗交流电发光微晶粒串联在惠斯登电桥的臂上才可承受由交流电所施加的逆向偏压，以市电110V来说，由交流电信号所施加的逆向偏压峰值约为

因此，交流电信号正或负半波所流经路径的交流电发光微晶粒共需约20颗，以平均承担逆偏，避免被逆偏击穿的风险，故，整流组件总数约需要20颗×2＝40颗(交流电信号正及负半波所流经路径的交流电发光微晶粒)，而用以发光的交流电发光微晶粒数量则被压抑至110V/3.1V(每颗交流电发光微晶粒的致动电压)-20(用以整流的交流电发光微晶粒数量)＝15颗，由此可知，会产生用以整流的交流电发光微晶粒的数量远大于用以发光的交流电发光微晶粒的数量的情况，且由于整流与发光组件(交流电发光微晶粒)两者所耗损的能量相同，故而会使得输入功率浪费在整流组件的比例居高不下，而产生整体效率不佳的情事；其二，虽相较于早期交流电二极管的设计，其发光面积已有增加，但仍有为数不少的整流组件因在逆偏时不会发光而造成整体发光面积的浪费。

因此，如何提供一种通过少数的整流组件即可承受由交流电所施加的逆向偏压，以提高整体效率，且增加发光面积的交流电二极管，实为此领域中亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的问题，本发明的主要目的是提供一种通过少数的整流组件即可承受由交流电所施加的逆向偏压交流发光体以及交流发光装置。

本发明的另一目的是提供一种交流发光体以及交流发光装置，以降低整流组件能量耗损，提高整体效率。

本发明的再一目的是提供一种交流发光体以及交流发光装置，以增加发光面积。

为达成上述的主要及其它目的，本发明揭露一种交流发光体，其包括一基材、一具有多个形成在该基材上且依惠斯登电桥(WheatstoneBridge)的电路结构排列方式进行排列的整流组件，并用于在接收到一交流电(AC)信号后进行整流以输出一直流电(DC)信号的整流单元、一与该整流单元电性连接且具有多个形成在该基材上的发光组件，并用于在接收到该整流单元所输出的直流电信号后进行发光的发光单元以及二个与该整流单元电性连接，且用于接置并传导该交流电信号的导电电极，其中，该多个整流组件具有高逆向崩溃电压以及低正向开启电压的特性。

此外，本发明还揭露一种应用至少二个上述交流发光体所组成的交流发光装置，该交流发光装置中的至少二个交流发光体之间以相互对应叠合的方式电性连接。

相较于现有技术的交流电发光二极管，本发明利用具有高逆向崩溃电压以及低正向开启电压特性的整流组件进行整流，以减少整流组件的使用量，提高整体效率，更可在通过减少整流组件的使用量所节省的空间增加发光组件，以增加整体发光面积，达成上述的主要及其它目的。

附图说明

图1为一平面示意图，用以表示本发明交流发光体的基本结构；

图2为一电路示意图，用以表示本发明交流发光体的等效电路；

图3(A)至3(D)及4为一平面示意图，用以表示本发明交流发光体的发光单元的各种实施方式；

图5(A)及5(B)为一平面示意图，用以表示本发明交流发光装置的组成构件；以及

图6(A)、6(B)及6(C)为侧视示意图，用以表示本发明交流发光装置的组成方式。

主要元件符号说明

1，1a，1b      交流发光体

10             基材

11             整流单元

110            整流组件

12，12a，12b，12c发光单元

120，120a，120b，120c，120d，120e，120f，120g，120h，120i，120j发光组件

13             导电电极

L1，L2，L3     发光活性层

14             连接垫

2              交流发光装置

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明也可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

如图1、2、3(A)至3(D)、4、5(A)、5(B)、6(A)、6(B)及6(C)所示，他们是本发明交流发光体以及交流发光装置的相关附图，将以此些附图配合详细说明，叙述本发明交流发光体以及交流发光装置的较佳实施例。其中，须注意的是，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构。因此，在这些附图中仅显示与本发明有关的组件，且所显示的组件并非以实际实施时的数目、形状、及尺寸比例等加以绘制，其实际实施时的数目、形状及尺寸比例为一种选择性的设计，且其组件布局形态可能更为复杂，在此合先叙明。

如图1及2所示，其分别为本发明交流发光体的基本结构及等效电路图，该交流发光体1包括一基材10、一形成在该基材10上的整流单元11、一与该整流单元11电性连接且形成在该基材10上的发光单元12以及二个与该整流单元11电性连接的导电电极13，以下即分别针对本发明交流发光体所揭的上述组件作详细说明。

该基材10用以承载本发明交流发光体1的其它组件，以形成一模块化单体，其较佳实施方式为芯片或绝缘基板等。

该整流单元11具有多个形成在该基材10上且依惠斯登电桥(Wheatstone Bridge)的电路结构排列方式进行排列的整流组件110，并用于在接收到一交流电(AC)信号后进行整流以输出一直流电(DC)信号，其中，该多个整流组件110具有高逆向崩溃电压以及低正向开启电压的特性，其较佳实施方式可为垂直式或平面式的肖特基二极管(Schottky Barrier Diode；SBD)，而此处所指的惠斯登电桥以及肖特基二极管属现有技术的范畴，故在此不复赘述。

此外，该整流单元11的多个整流组件110的较佳实施方式如图1及2所示，其中，仅以四个整流组件110所构成的惠斯登电桥即可将所输入的交流电电源由交流电信号转换成直流电信号，因此，以市电110V为例，每个整流组件110所要承受的逆向崩溃电压高达至少78V(交流电信号所施予的逆向偏压峰值除以交流电信号正或负半波所流经路径的整流组件110数量大约等于78V；

)，而正因肖特基二极管具高逆向崩溃电压特性，故而该整流单元11的多个整流组件110实施为四个即可，且因惠斯登电桥上的整流组件110数量为最低，由此可降低整流组件110能量耗损，提高整体效率。在此需说明的是该整流单元11中的整流组件110的实施数量可依实际需求进行调配，图中仅显示该整流单元11的较佳实施方式，因此，该整流组件110的实施数量并非局限于附图所示者。

该发光单元12具有多个形成在该基材上的发光组件120(图中多个发光组件120间的连接线系代表多个发光组件120间的电性连接线路)，并用于在接收到该整流单元11所输出的直流电信号后进行发光，其中，该发光单元12的多个发光组件120以串联及并联方式与该整流单元11的多个整流组件110电性连接，而该发光单元12的实施方式可依实际混光需求选用发光组件120所具波长、实施的数量及电性连接的方式，以下仅以范例配合附图说明的，如图3(A)所示，该多个发光组件120a皆为同一波长(单色)，且以串联方式相互电性连接，如图3(B)所示，该多个发光组件120b皆为同一波长(单色)，且以串联及并联方式相互电性连接，如图3(C)所示，该多个发光组件120c及120d分别具二种波长(多色)，且以串联方式相互电性连接，如图3(D)所示，该多个发光组件120e及120f分别具二种波长(多色)，且以串联以及并联方式相互电性连接。

而上述发光单元12的多个发光组件120、120a、120b、120c、120d、120e及120f分别具有一发光活性层，即每一发光活性层由一材质为P型氮化镓铟(P-InGaN)的P型半导体结构和一材质为N型氮化镓铟(N-InGaN)的N型半导体结构形成(等同一发光二极管(LED))，且该发光活性层的P型半导体结构和N型半导体结构分别具有一用以电性连接的欧姆电极。

除上述通过多个具单一发光活性层的发光组件120、120a、120b、120c、120d、120e及120f以不同波长的方式进行混光外，尚可应用具有至少二发光活性层的发光组件，如图4所示，该发光单元12a的多个发光组件120g及120h分别具有三发光活性层L1、L2及L3，以达混光的效果；而此种发光组件12a的多层发光活性层L1、L2及L3通过外延(Epitaxy)或芯片粘合(waferbonding)或倒装晶片方式(FlipChip)等方式形成，且该多层发光活性层L1、L2及L3其中一层的结构如同上述单一发光活性层的结构，在此不复赘述。

该二个导电电极13用以接置该交流电信号并将该交流电信号传导至该整流单元11，由此经该整流单元11整流后使该发光单元12发光。而如图1及2所示的整流单元11的数量配置方式可知，整个交流发光体1势必可省下许多空间以供该发光单元12中的发光组件120作设置，因此，还可增加整体发光面积。

此外，本发明还揭露一种应用至少二个上述交流发光体1所组成的交流发光装置，如图5(A)、5(B)、6(A)及6(B)所示，其分别为二个交流发光体1a及1b的平面电路及侧视结构示意图，其中，为简化图6(A)及6(B)，故仅以二个连接垫14的方式表示该二个交流发光体1a及1b的侧视结构，在此实施例，如图6(C)所示，该交流发光装置2分别以图6(A)及6(B)所示的二个交流发光体1a及1b上所设的连接垫14以相互对应叠合并通过倒装晶片等方式粘合，以相互产生电性连接的效果，而该交流发光体1a及1b的发光单元12b及12c中的发光组件120i及120j实施数量以及波长大小可依实际需求进行调配，并非局限于附图所示者。

由前述的说明及附图的表现，可清楚地了解本发明的技术特征及其实施的方式，本发明利用具有高逆向崩溃电压以及低正向开启电压特性的整流组件进行整流，以减少整流组件的使用量、降低整流组件能量耗损并提高整体效率，更可在通过过减少整流组件的使用量所节省的空间增加发光组件，以增加整体发光面积。

上述的实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与变化。因此，本发明的权利保护范围，应如后述的权利要求所列。

Claims (48)

1.一种交流发光体，其至少包括：

一基材；

一整流单元，具有多个形成在该基材上且依惠斯登电桥的电路结构排列方式进行排列的整流组件，并用于在接收到一交流电(AC)信号后进行整流以输出一直流电(DC)信号，其中，该多个整流组件具有高逆向崩溃电压以及低正向开启电压的特性；

一发光单元，与该整流单元电性连接且具有多个形成在该基材上的发光组件，并用于在接收到该整流单元所输出的直流电信号后进行发光；以及

二个导电电极，与该整流单元电性连接，且用于接置并传导该交流电信号，使该发光单元发光，其中，透过该基材承载该整流单元及该发光单元以形成一模块化单体。

2.如权利要求1所述的交流发光体，其中，该基材为芯片。

3.如权利要求1所述的交流发光体，其中，该基材为绝缘基板。

4.如权利要求1所述的交流发光体，其中，该整流单元中的多个整流组件为肖特基二极管。

5.如权利要求4所述的交流发光体，其中，该肖特基二极管为垂直式。

6.如权利要求4所述的交流发光体，其中，该肖特基二极管为平面式。

7.如权利要求1所述的交流发光体，其中，该发光单元的多个发光组件以串联及并联方式与该整流单元的多个整流组件电性连接。

8.如权利要求1所述的交流发光体，其中，该发光单元的多个发光组件皆为同一波长，且以串联方式相互电性连接。

9.如权利要求1所述的交流发光体，其中，该发光单元的多个发光组件皆为同一波长，且以串联及并联方式相互电性连接。

10.如权利要求1所述的交流发光体，其中，该发光单元的多个发光组件具至少二种波长，且以串联方式相互电性连接。

11.如权利要求1所述的交流发光体，其中，该发光单元的多个发光组件具至少二种波长，且以串联以及并联方式相互电性连接。

12.如权利要求1、7、8、9、10及11的其中之一所述的交流发光体，其中，该发光单元的多个发光组件分别具有一发光活性层。

13.如权利要求12所述的交流发光体，其中，该发光活性层由一P型半导体结构和一N型半导体结构形成。

14.如权利要求13所述的交流发光体，其中，该发光活性层的P型半导体结构和N型半导体结构分别具有一用以电性连接的欧姆电极。

15.如权利要求14所述的交流发光体，其中，该P型半导体结构的材质包含P型氮化镓铟。

16.如权利要求14所述的交流发光体，其中，该N型半导体结构的材质包含N型氮化镓铟。

17.如权利要求1、7、8、9、10及11的其中之一所述的交流发光体，其中，该发光单元的多个发光组件分别具有至少二发光活性层。

18.如权利要求17所述的交流发光体，其中，该至少二发光活性层通过外延方式形成。

19.如权利要求17所述的交流发光体，其中，该至少二发光活性层通过芯片粘合方式形成。

20.如权利要求17所述的交流发光体，其中，该至少二发光活性层通过倒装晶片方式形成。

21.如权利要求17所述的交流发光体，其中，该发光活性层由一P型半导体结构和一N型半导体结构形成。

22.如权利要求21所述的交流发光体，其中，该发光活性层的P型半导体结构和N型半导体结构分别具有一用以电性连接的欧姆电极。

23.如权利要求22所述的交流发光体，其中，该P型半导体结构的材质包含P型氮化镓铟。

24.如权利要求22所述的交流发光体，其中，该N型半导体结构的材质包含N型氮化镓铟。

25.一种应用至少二个如权利要求1所述的交流发光体所组成的交流发光装置，其特征在于：

该至少二个交流发光体之间以相互对应叠合的方式电性连接。

26.如权利要求25所述的交流发光装置，其中，该基材为芯片。

27.如权利要求25所述的交流发光装置，其中，该基材为绝缘基板。

28.如权利要求25所述的交流发光装置，其中，该整流单元中的多个整流组件为肖特基二极管。

29.如权利要求28所述的交流发光装置，其中，该肖特基二极管为垂直式。

30.如权利要求28所述的交流发光装置，其中，该肖特基二极管为平面式。

31.如权利要求28所述的交流发光装置，其中，该发光单元的多个发光组件以串联及并联方式与该整流单元的多个整流组件电性连接。

32.如权利要求28所述的交流发光装置，其中，该发光单元的多个发光组件皆为同一波长，且以串联方式相互电性连接。

33.如权利要求28所述的交流发光装置，其中，该发光单元的多个发光组件皆为同一波长，且以串联及并联方式相互电性连接。

34.如权利要求28所述的交流发光装置，其中，该发光单元的多个发光组件具至少二种波长，且以串联方式相互电性连接。

35.如权利要求28所述的交流发光装置，其中，该发光单元的多个发光组件具至少二种波长，且以串联以及并联方式相互电性连接。

36.如权利要求28、31、32、33、34及35的其中之一所述的交流发光装置，其中，该发光单元的多个发光组件分别具有一发光活性层。

37.如权利要求36所述的交流发光装置，其中，该发光活性层由一P型半导体结构和一N型半导体结构形成。

38.如权利要求37所述的交流发光装置，其中，该发光活性层的P型半导体结构和N型半导体结构分别具有一用以电性连接的欧姆电极。

39.如权利要求38所述的交流发光装置，其中，该P型半导体结构的材质包含P型氮化镓铟。

40.如权利要求38所述的交流发光装置，其中，该N型半导体结构的材质包含N型氮化镓铟。

41.如权利要求28、31、32、33、34及35的其中之一所述的交流发光装置，其中，该发光单元的多个发光组件分别具有至少二发光活性层。

42.如权利要求41所述的交流发光装置，其中，该至少二发光活性层通过外延方式形成。

43.如权利要求41所述的交流发光装置，其中，该至少二发光活性层通过芯片粘合方式形成。

44.如权利要求41所述的交流发光装置，其中，该至少二发光活性层通过倒装晶片方式形成。

45.如权利要求41所述的交流发光装置，其中，该发光活性层由一P型半导体结构和一N型半导体结构形成。

46.如权利要求45所述的交流发光装置，其中，该发光活性层的P型半导体结构和N型半导体结构分别具有一用以电性连接的欧姆电极。

47.如权利要求46所述的交流发光装置，其中，该P型半导体结构的材质包含P型氮化镓铟。

48.如权利要求46所述的交流发光装置，其中，该N型半导体结构的材质包含N型氮化镓铟。

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