CN102820314A - 一种线性高压led芯片及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种线性高压LED芯片,包括蓝宝石衬底和所述衬底上的至少两个线性排列的PN结,所述PN结之间通过导电层串联连接,并且两个端部的PN结分别连接金属点,所述金属点用于接入电源的正、负电极。本发明将把LED芯片的各PN结切割长条形,以线形的金属导电层联接,使电流平均流通过LED的全部面积,电流分布更加合理。LED芯片在高电压、低电流的直流电工作模式下运行,发挥更高的照明效果,使整体的耗电量降低,温度降低,增加可靠性和使用寿命,各PN结封装在衬底上集成为一体,有利于电源的组装,适合自动化生产,降低了成本和生产质量。本发明还进一步提供了上述线性高压LED芯片的实现方法。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明技术领域,更具体地,涉及一种线性高压LED芯片及其实现方法。
背景技术
传统的LED(发光二极管)芯片是一种以低直流电压驱动的照明芯片(单芯片电压为V,电流为I)。低压驱动意味着需要具有电源转换器的设计,才能直接与市电交流电连接,这增加了产品设计和安装工序,提高了生产成本;而且低压驱动使LED芯片的工作电流较大,大工作电流增加了功率耗散,降低了电源效率,还会增大发热,对芯片的可靠性和使用寿命造成不利影响。如果能够实现一种使用线性高压(线性高压V’=V×N)驱动的LED芯片,从而降低工作电流为I’=I/N,则能够有效克服现有LED芯片的上述缺陷,降低生成产本,提高产品效率和可靠性。然而,现有技术中并未存在线性高压LED芯片产品。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷,本发明提供了一种线性高压LED芯片及其实现方法。本发明以线性高压驱动LED芯片工作,降低工作电流,使LED电源更加高效,同时减少安装工序,使生产成本降低,可靠性提高;同时本发明能够使LED芯片的形状为长条形,更有利于LED芯片的光效提高和散热效果,提高了产品在整体上的成品效益。
本发明所述的线性高压LED芯片,其特征在于,包括蓝宝石衬底和所述衬底上的至少两个线性排列的PN结,所述PN结之间通过导电层串联连接,并且两个端部的PN结分别连接金属点,所述金属点用于接入电源的正、负电极。
优选地,每个所述PN结包括在所述蓝宝石衬底外延生成的一层N-GaN结构,以及在所述N-GaN结构上面生成的一层P-GaN结构。
进一步优选地,每个PN结的P-GaN结构通过所述导电层连接下一个PN结的N-GaN结构。
优选地,所述芯片整体为L×L的方形,L为宽度,所述PN结线性排列,每个PN结宽度为L/N,N为LED芯片的PN结数目。
优选地,所述LED芯片的各PN结切割长条形,并且以线形的导电层联接。
为了实现上述线性高压LED芯片,本发明还进一步提供了一种线性高压LED芯片的实现方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1,在蓝宝石衬底上生成至少两个线性排列的PN结;
步骤2,通过导电层串联连接所述PN结;
步骤3,使两个端部的PN结分别连接金属点,所述金属点用于接入电源的正、负电极。
优选地,所述步骤1具体包括:蓝宝石衬底外延生成一层N-GaN结构,以及在所述N-GaN结构上面生成一层P-GaN结构。进一步优选地,所述步骤2包括:将每个PN结的P-GaN结构通过所述导电层连接下一个PN结的N-GaN结构。
优选地,所述步骤1中采用的所述衬底为L×L的方形,L为宽度,所述PN结线性排列,每个PN结宽度为L/N,N为LED芯片的PN结数目。
优选地,所述步骤1中将各PN结切割长条形,并且以线形的导电层联接。
本发明主要解决了LED照明芯片中的以下技术问题:1.通过PN结的线性组合增加了正、负极之间电压,从而降低了工作电流,有效提高了LED芯片电流一致性,减小了功率耗散,使整体的耗电降低;2.通过长条型布局,提高了发光效率和散热效率;3.通过增加电压,减小了组装的芯片数量,增加了产品可靠性,同时更加适合自动化生产,降低了生产成本,增强了产品质量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例的结构侧视示意图;
图2是本发明实施例的结构俯视示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。
图1-图2是本发明实施例的结构示意图。本发明所述的线性高压LED芯片是在蓝宝石衬底(sapphire)1上利用外延技术生长至少两个线性排列的PN结。如附图1-2所示,每个PN结的半导体结构包括在蓝宝石衬底1表面外延生成的一层N-GaN(氧化镓)结构2,以及在所述N-GaN结构上面生成的一层P-GaN结构3,从而在N-GaN(氧化镓)结构2和P-GaN结构3之间形成发光层4作为照明光源。从附图中可以看到,将所述LED芯片的各PN结切割长条形,并且以线形的导电层联接。采用的所述衬底为L×L的方形,L为宽度,所述PN结线性排列,每个PN结宽度为L/N,N为LED芯片的PN结数目。位于上层的P-GaN结构3的表面积小于N-GaN(氧化镓)结构2的表面积,从而使N-GaN(氧化镓)结构2部分区域露出,便于利用导电层5将各个PN结串联连接,将每个PN结的P-GaN结构3通过所述导电层5连接下一个PN结的N-GaN结构2。并且,在串联的一组PN结中,位于两个端部的PN结分别连接金属点6,所述金属点6用于接入电源的正、负电极,即一端的PN结的P-GaN结构3通过金属点6连接电源正极,另一端的PN结的N-GaN(氧化镓)结构2通过另一金属点6连接电源负极,从而将多个PN结串联在电源正、负极之间。各个PN结所形成的二极管结构具有相同的功率,因此将N个线性排列的PN结串联后,工作电压将增加N倍,而工作电流将会减小到1/N,由于电流以较小的切面流过同等面积的PN结,利用较小的工作电流降低了PN结的发热和功率耗散,提高了电源效率。通过使各PN结平均分布,照明效果更好,而且也更容易散热,增加了产品的可靠性和寿命。
为了实现上述线性高压LED芯片,本发明还进一步提供了一种线性高压LED芯片的实现方法,包括以下步骤:
步骤1,在蓝宝石衬底1上利用外延技术生长至少两个线性排列的PN结;采用的所述衬底为L×L的方形,L为宽度,所述PN结线性排列,每个PN结宽度为L/N,N为LED芯片的PN结数目;蓝宝石衬底1外延生成一层N-GaN结构2,以及在所述N-GaN结构上面生成一层P-GaN结构3,位于上层的P-GaN结构3的表面积小于N-GaN(氧化镓)结构2的表面积,从而使N-GaN(氧化镓)结构2部分区域露出,步骤1中将各PN结切割长条形,并且在后续步骤中以线形的导电层联接。
步骤2,将每个PN结的P-GaN结构3通过导电层5连接下一个PN结的N-GaN结构2,从而通过导电层5串联连接所述线性排列的PN结。
步骤3,使在串联的一组PN结中位于两个端部的PN结分别连接金属点6,所述金属点6用于接入电源的正、负电极,从而制成了本发明的线性高压LED芯片。
本发明使LED在高电压、低电流的直流电工作模式下运行,发挥更高的照明效果,使整体的耗电量降低,温度降低,增加可靠性和使用寿命,各PN结封装在衬底上集成为一体,有利于电源的组装,适合自动化生产,降低了成本和生产质量。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,本发明还可以应用在其它控制设备中,如电脑系统、游戏系统、手机系统等。本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种线性高压LED芯片,其特征在于,包括蓝宝石衬底和所述衬底上的至少两个线性排列的PN结,所述PN结之间通过导电层串联连接,并且两个端部的PN结分别连接金属点,所述金属点用于接入电源的正、负电极。
2.根据权利要求1所述的线性高压LED芯片,其特征在于:每个所述PN结包括在所述蓝宝石衬底外延生成的一层N-GaN结构,以及在所述N-GaN结构上面生成的一层P-GaN结构。
3.根据权利要求2所述的线性高压LED芯片,其特征在于:每个PN结的P-GaN结构通过所述导电层连接下一个PN结的N-GaN结构。
4.根据权利要求1所述的线性高压LED芯片,其特征在于:所述芯片整体为L×L的方形,L为宽度,所述PN结线性排列,每个PN结宽度为L/N,N为LED芯片的PN结数目。
5.根据权利要求1所述的线性高压LED芯片,所述LED芯片的各PN结切割长条形,并且以线形的导电层联接。
6.一种线性高压LED芯片的实现方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1,在蓝宝石衬底上生成至少两个线性排列的PN结;
步骤2,通过导电层串联连接所述PN结;
步骤3,使两个端部的PN结分别连接金属点,所述金属点用于接入电源的正、负电极。
7.根据权利要求6所述的实现方法,其特征在于,所述步骤1具体包括:蓝宝石衬底外延生成一层N-GaN结构,以及在所述N-GaN结构上面生成一层P-GaN结构。
8.根据权利要求7所述的实现方法,其特征在于,将每个PN结的P-GaN结构通过所述导电层连接下一个PN结的N-GaN结构。
9.根据权利要求6所述的实现方法,其特征在于,所述步骤1中采用的所述衬底为L×L的方形,L为宽度,所述PN结线性排列,每个PN结宽度为L/N,N为LED芯片的PN结数目。
10.根据权利要求6所述的实现方法,其特征在于,所述步骤1中将各PN结切割长条形,并且以线形的导电层联接。
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- 2012-07-03 CN CN2012102259632A patent/CN102820314A/zh active Pending
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