CN103247607A - 发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压发光二极管，适用于发光二极管芯片数组模块领域，通过其基板上每组具有18～25颗的发光二极管芯片交错排列，以一个非矩阵的错位布置方式，使发光二极管芯片的侧壁能得到较好的出光效果，而不再因为矩阵型排列而遭到遮蔽。通过这种调整方式，本发明的高压发光二极管具有优化的发光效率。

Description

发光二极管
技术领域
本发明涉及一种发光二极管，尤其是指一种可应用于高电压环境具有非矩阵式交错排列的发光二极管芯片的发光二极管。
背景技术
由于近代石化能源逐渐匮乏，对节能产品需求日益扩大，因此发光二极管（LED）的技术有长足的进步。然而在石油价格不稳定的条件下，全球各个国家积极地投入节能产品的开发，将发光二极管应用于省电灯泡便是这一趋势下的产物。另外，随着发光二极管技术的进步，白光或其它颜色（例如：蓝光）发光二极管的应用也逐渐广泛。随着发光二极管的技术日益成熟，应用的领域也越来越多。发光二极管在照明上的一些应用，包括住宅领域：壁灯、夜灯（这部分应用的亮度要求不高，因此是最早使用发光二极管光源的领域）、辅助照明灯、庭园灯、阅读灯；设施领域：紧急指示灯，医院用病床灯；商店领域：聚光灯，崁灯，桶灯，灯条；户外领域：建筑外观、太阳能灯；以及灯光表演等。
发光二极管除了包括耗电低、不含汞、寿命长、二氧化碳排放量低等优势外，全球各国政府禁用汞的环保政策，也驱使研究人员投入白光发光二极管的研发与应用。在全球环保风潮方兴未艾之际，被喻为绿色光源的发光二极管可符合全球的主流趋势，如前面所述，其已普遍应用于3C产品（计算机（Computer）、通信（Communication）和消费类电子产品（ConsumerElectronics）三者结合）指示器与显示设备上；而再随着发光二极管生产良率的提高，单位制造成本也已大幅降低，因此发光二极管的需求持续增加。
综上所述，目前开发高亮度的发光二极管已成为各国厂商的研发重点，然而现有的发光二极管在应用设计上仍存在缺陷，使得发光效率无法达到最佳状态。
在实际应用上，发光二极管经常被组合为发光二极管数组模块，将大量的发光二极管芯片布置于基板上，通过其数量上的优势，以取得较好的发光效果；然而这种布置方法，除了最常发生的散热问题外，如何再近一步提升出光效率，成为该技术领域中应当面对以及思考的课题。
在现有技术中，如图1所示，将发光二极管芯片布置在大面积基板上，加以打线相互连接组成发光矩阵。在图1中，包含有一基板10以及若干个发光二极管芯片20，所述发光二极管芯片20整齐地以矩阵的形式对齐排列。在这种布置方式下，除了位于四个角落的发光二极管芯片20可以有两个侧边能不受遮蔽而出光外，其余的发光二极管芯片20受到相邻芯片的阻挡，相互遮挡到侧面，因而造成仅有一侧面能不受阻挡而出光的状况。在供给相同能量的情况下，却只有一个侧面能够出光，无疑是一种结构上所造成的资源浪费。
因此，本发明针对发光二极管芯片组合而架构的高压发光二极管结构做出特别设计，使发光二极管的芯片具有更大的出光面积，从而提升高压发光二极管所能发挥的发光效率。
发明内容
本发明的主要目的是，提供一种高压发光二极管，其具有交错排列的非矩阵式发光二极管芯片布置于基板上，因此部分发光二极管芯片的侧边将可不再受遮蔽而能顺利出光，提升整体的发光效率。
为了达到上述的目的，本发明公开了一种可应用于高电压环境的发光二极管，包括一基板；及若干个发光二极管芯片，位于所述基板上，所述发光二极管芯片每组的数量为18～25颗；其中，所述发光二极管芯片交互错位排列，且封装于所述基板形成一可应用于高电压环境的发光二极管。
附图说明
图1是现有技术结构示意图；
图2是本发明的一实施例的结构示意图；
图3是本发明的一实施例的结构示意图；
图4是本发明的一实施例的侧面剖视图；
图5是本发明的一实施例的发光二极管晶片侧面剖视图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
首先，如图2，本发明的发光二极管，其包含一基板10及若干个发光二极管芯片20。
其中，所述发光二极管芯片20位于所述基板10上，且所述发光二极管芯片20每组的数量为18～25颗；除此之外，所述发光二极管芯片20为交互错位排列，且封装于所述基板上形成一可应用于高电压环境的发光二极管。
本发明的关键技术特征在于所述发光二极管芯片20每组在排列上如图2所示，每一个发光二极管芯片20都没有与相邻的所有发光二极管芯片20侧边对齐，因此在整体发光二极管芯片20数组的周边呈现错落的不规则锯齿形式，为一非矩阵的排列方式。在这种排列情况下，除了所述发光二极管芯片20的面积占基板10的芯片发光区域约60%～80%的这一范围可顺利出光以外，在发光二极管芯片20的侧边发光效率也有所提升，因为之前除了位于四个角落的发光二极管芯片20可以有两个侧边能不受遮蔽而出光外，其余的发光二极管芯片20受到相邻芯片的阻挡，通过非矩阵的交错排列形成的不规则锯齿形式侧边让部分发光二极管芯片20可以不再受到遮蔽，相互遮挡到侧面的情况获得改善，所以能够顺利出光。
参照图1和图2，可以清楚地了解本发明为了在相同制作成本上达到最好的出光效率，通过调整发光二极管芯片20的布置方式而使效率提升。然而除了图2的布置方式外，图3也为本发明的实施方式之一，换句话说，如果能通过非矩阵的方式进行排列，那么可获得周边较好的出光效果。
在本发明中，所述发光二极管芯片20之间是以串联的方式相互连接，参照图4，通过侧面剖视图可以看出发光二极管芯片20散布在基板10上，用金属线做电性连接，经串联后再用金属线通往两端电极用于向外做连接。而每一发光二极管芯片20的电压区间为3.1～3.5伏特。由于连接方式为串联，数量又为18～25颗芯片，因此本发明的发光二极管的理论总电压范围值为55.8伏特～87.5伏特。优选地，本发明应用时应将电压控制在70～75伏特，这是较适宜的电压范围。
然而除了上述排列方式所能达到的出光效率优化外，本发明也对发光二极管芯片20本身设计成较好的出光结构。参照图5，本发明的发光二极管芯片20包含了一P型电极201；一透明导电层202；一电流阻断层203；一P型半导体层204；一发光层205；一N型半导体层206；一N型电极207及一光学反射层208。
其中，光学反射层208位于基板10上，也位于该发光二极管芯片20的底部；该N型半导体层206位于该光学反射层208上；该N型电极207位于该N型半导体层206上；该发光层205也位于该N型半导体层206上，但并不与该N型电极207相连接；该P型半导体层204位于该发光层205上；该透明导电层202位于该P型半导体层204上，也是该发光二极管芯片20的顶部，此外，该电流阻断层203也位于该P型半导体层204上，同时位于该透明导电层202的下方；至于该P型电极201，则位于该透明导电层202上。
通过发光二极管芯片20的结构，发光层205所产生的光可以透过光学反射层208的反射作用而重新往发光二极管芯片的上方出光，导回正确的出光方向。而电流阻断层的目的在于提升发光效率；由于一般发光二极管中的电流方向为最短路径，这种情况将使大部分的电流都注入P型电极201下方的区域。这样将导致大部分的光聚集在P型电极201下方，所以使所产生的光被P型电极201所阻挡而无法大量输出，造成光输出功率下降。因此，可使用电流阻挡层来改善，这种方法是使用蚀刻与化学气相沉积的方式，来将绝缘体沉积于组件结构中。用来阻挡最短的路径，使发光二极管的电流往其余路径来流动，进而使发光二极管芯片的光亮度提升。
通过这种具有非矩阵式错位排列、并且具有良好出光效率设计的发光二极管芯片的高压发光二极管，在相同材料的情况下，不需提升所使用的发光二极管芯片数量即可更进一步提升出光效率，为一经济实惠的出光效率优化结构。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发光二极管，其特征在于，包括：
一基板；及
若干个发光二极管芯片，位于所述基板上，所述发光二极管芯片每组的数量为18～25颗；
其中，所述发光二极管芯片为交互错位排列，使每个芯片侧边能不受相邻芯片遮蔽而出光。
2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管芯片的电压为3.1～3.5伏特。
3.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管芯片的芯片发光区域覆盖所述基板60%～80%的表面积。
4.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管芯片之间为串联连接。
5.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管芯片经串联后的总电压为70～75伏特。
6.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管芯片具有一透明导电层，位于所述发光二极管芯片的顶部。
7.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管芯片具有一电流阻断层，位于所述透明导电层的下方。
8.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管芯片具有一光学反射层，位于所述发光二极管芯片的底部。
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