CN102110705B - 一种交流发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种将AC电流经过转换，形成DC电流输出，并且可提升整片LED的发光效率的交流发光二极管，本发明所述一种交流发光二极管，包括第一微晶粒、第二微晶粒、第三微晶粒、第四微晶粒，所述微晶粒包括衬底层、反射层、透明导电层、第一半导体层、有源层、第二半导体层和钝化层，所述钝化层设在微晶粒表面和侧面，所述衬底层正面设有第一半导体层，所述衬底层底面设有反射层，所述透明导电层与第二半导体层连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管，属于二极管领域。
背景技术
不论是家庭、工商业或公共用电，大多以交流电（Alternating Current，AC）的方式提供，主要是为了避免远距离的电力传送会有多余损耗，才采用交流电的方式输送到使用端，故电器必须设计成交流电驱动使用，否则会因电压不符而产生短路问题。
传统LED皆须以直流电（Direct Current，DC）作为驱动，因此在使用一般交流电作为电源供应的同时，必须附带整流变压器将AC/DC转换，才能确保LED的正常运作。而应用上一直强调LED省电的特性，但在AC/DC转换的过程中，其实有高达15～30%的电力耗损，使用上优势并不明显。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种将AC电流经过转换，形成DC电流输出，并且可提升整片LED的发光效率的交流发光二极管。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种交流发光二极管，包括第一微晶粒、第二微晶粒、第三微晶粒、第四微晶粒，所述微晶粒包括衬底层、反射层、透明导电层、第一半导体层、有源层、第二半导体层和钝化层，所述钝化层设在微晶粒表面和侧面，所述衬底层正面设有第一半导体层，所述衬底层底面设有反射层，所述透明导电层与第二半导体层连接，所述有源层和衬底层分别设于第一半导体层上下层，所述有源层上依次设有第二半导体层和透明导电层；所述第一微晶粒的第一半导体区与第二微晶粒的第一半导体区电连接于节点A，第二微晶粒的第二半导体区与第四微晶粒的第一半导体区电连接于节点B，第四微晶粒的第二半导体区与第三微晶粒的第二半导体区电连接于节点C，第三微晶粒的第一半导体区与第一微晶粒的第二半导体区电连接于节点D，所述节点B和节点D为交流电输入端，所述节点A与节点C电连接。
本发明的有益效果是：本发明突破了微晶粒制备技术，在单颗1平方毫米左右的面积内阵列出若干个微晶粒，晶粒间采用串并联以提升工作电压和电流，同时与现有市电电压匹配，省略变压器使用，最终提升整片LED的发光效率。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述钝化层采用绝缘材料。
进一步，所述反射层采用铝或银，或多层交替的高折射率Ti3O5和低折射率SiO2材料组成的周期结构层加铝或银。
进一步，所述节点A与节点C通过由金属电极或若干个相互串联的微晶粒组成的微晶粒组电连接；所述微晶粒组中，相邻两个微晶粒之间通过其中一个微晶粒的第一半导体区与另一个微晶粒的第二半导体区电连接；所述节点C与所述微晶粒组中与其相连的微晶粒的第一半导体区电连接，所述节点A与所述微晶粒组中与其相连的微晶粒的第二半导体区电连接。
采用进一步的有益效果是，串联微晶粒可提升工作电压。
进一步，所述第一半导体区为P区，所述第二半导体区为N区。
进一步，所述第一半导体区为N区，所述第二半导体区为P区。
附图说明
图1为本发明所述实施例1的电路图；
图2为本发明所述实施例1的原理图；
图3为本发明所述实施例2的原理图；
图4为本发明所述的发光二极管的微晶粒结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1、2和4所示，为本发明所述的交流发光二极管实施例的电路图和原理图，本发明所述交流发光二极管包括第一微晶粒1、第二微晶粒2、第三微晶粒3、第四微晶粒4，所述微晶粒包括衬底层8、反射层7、透明导电层11、第一半导体层9、有源层14、第二半导体层10和钝化层13，所述钝化层13设在微晶粒表面和侧面，所述衬底层8正面设有第一半导体层9，所述衬底层8底面设有反射层7，所述透明导电层11与第二半导体层10连接，图中包括第一微晶粒1、第二微晶粒2、第三微晶粒3和第四微晶粒4，所述第一微晶粒1的第一半导体区1b与第二微晶粒2的第一半导体区2b通过金属电极12连接于节点A，第二微晶粒2的第二半导体区2a与第四微晶粒4的第一半导体区4b通过金属电极12连接于节点B，第四微晶粒4的第二半导体区4a与第三微晶粒3的第二半导体区3a通过金属电极12连接于节点C，第三微晶粒3的第一半导体区3b与第一微晶粒1的第二半导体区1a通过金属电极12连接于节点D，所述节点B和节点D为交流电输入端，所述节点A与节点C电连接，所述节点A与节点C通过由至少1个相互串联的微晶粒组成的微晶粒组电连接；所述微晶粒组中，相邻两个微晶粒之间通过其中一个微晶粒的第一半导体区9与另一个微晶粒的第二半导体区10电连接；所述节点C与所述微晶粒组中与其相连的微晶粒的第一半导体区9电连接，所述节点A与所述微晶粒组中与其相连的微晶粒的第二半导体区10电连接。
所述钝化层13采用绝缘材料，所述反射层采用铝或银，或多层交替的高折射率Ti3O5和低折射率SiO2材料组成的周期结构层加铝或银，所述第一半导体区9为P区，所述第二半导体区10为N区。
如图1和3所示，为本发明实施例2所述第一微晶粒1的第一半导体区1b与第二微晶粒2的第一半导体区2b通过金属电极12连接于节点A，第二微晶粒2的第二半导体区2a与第四微晶粒4的第一半导体区4b通过金属电极12连接于节点B，第四微晶粒4的第二半导体区4a与第三微晶粒3的第二半导体区3a通过金属电极12连接于节点C，第三微晶粒3的第一半导体区3b与第一微晶粒1的第二半导体区1a通过金属电极12连接于节点D，所述节点B和节点D为交流电输入端，所述节点A与节点C通过由金属电极12电连接。
如图4所示，为本发明所述的交流发光二极管的微晶粒结构图，所述外延层包括第二半导体区10、有源层14、第一半导体区9，所述第二半导体区10和第一半导体区9分别设于有源层14两侧且位置可互换，所述钝化层13采用绝缘材料，所述反射层7采用铝或银，或多层交替的高折射率Ti3O2和低折射率SiO2材料组成的周期结构层加铝或银，微晶粒的制备步骤如下：
首先在衬底8（材料Al2O3或其他绝缘材料）正面上生长（或键合）外延层，实现芯片发光的基础层外延层；
透明导电层11是通过镀膜设备蒸镀到第二半导体区10或第一半导体区9上，然后通过合适的退火温度，形成良好的接触电阻；
分离微晶粒是采用干法刻蚀设备，刻蚀外延层至衬底层8，实现微晶粒间电绝缘；
制作MESA采用干法刻蚀设备，露出第二半导体区10或第一半导体区9；
钝化层13是通过蒸镀设备将绝缘材料SiO2（或Si3N4、Al2O3）镀到微晶粒表面和侧面，实现电绝缘和增透作用；
通过湿法腐蚀（或干法刻蚀）的方法实现第一半导体区9和第二半导体区10外露，目的是为其表面生长金属电极12；
金属电极12（表层材料Au或Al）通过蒸镀设备实现微晶粒间互联，然后通过退火设备处理，提高金属电极的附着力；
反射层7是通过蒸镀设备在衬底8底部面镀一层铝或银，或多层交替的高折射率Ti3O5和低折射率SiO2材料组成的周期结构层加铝或银，以提高芯片底部反光的作用从而提高芯片出光效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种交流发光二极管，包括第一微晶粒、第二微晶粒、第三微晶粒、第四微晶粒，所述微晶粒包括衬底层、反射层、透明导电层、第一半导体层、有源层、第二半导体层和钝化层，所述钝化层设在微晶粒表面和侧面，所述衬底层正面设有第一半导体层，所述衬底层底面设有反射层，所述透明导电层与第二半导体层连接，其特征在于，所述有源层和衬底层分别设于第一半导体层上下层，所述有源层上依次设有第二半导体层和透明导电层；所述第一微晶粒的第一半导体区与第二微晶粒的第一半导体区电连接于节点A，第二微晶粒的第二半导体区与第四微晶粒的第一半导体区电连接于节点B，第四微晶粒的第二半导体区与第三微晶粒的第二半导体区电连接于节点C，第三微晶粒的第一半导体区与第一微晶粒的第二半导体区电连接于节点D，所述节点B和节点D为交流电输入端，所述节点A与节点C电连接。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述钝化层采用绝缘材料。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述反射层采用铝或银，或多层交替的Ti3O5和SiO2材料组成的周期结构层加铝或银。
4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述节点A与节点C通过由金属电极或若干个相互串联的微晶粒组成的微晶粒组电连接；所述微晶粒组中，相邻两个微晶粒之间通过其中一个微晶粒的第一半导体区与另一个微晶粒的第二半导体区电连接；所述节点C与所述微晶粒组中与其相连的微晶粒的第一半导体区电连接，所述节点A与所述微晶粒组中与其相连的微晶粒的第二半导体区电连接。
5.根据权利要求1至4任意项所述的发光二极管，其特征在于，所述第一半导体区为P区，所述第二半导体区为N区。
6.根据权利要求1至4任意项所述的发光二极管，其特征在于，所述第一半导体区为N区，所述第二半导体区为P区。
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