CN105336828A - 一种应用电磁感应发光的led发光二极管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用电磁感应发光的LED发光二极管，LED发光二极管芯片上设置有在变化的磁场中产生感应电动势的线圈，线圈一端通过导线连接LED发光二极管芯片的N电极，线圈另一端直接连接LED发光二极管芯片，线圈即为P电极。线圈与LED发光二极管芯片形成闭合回路，线圈置于变化的磁场中，产生感应电动势，产生感应电流，直接对LED发光二极管芯片供电，LED发光二极管发光。本发明不需要复杂的器件生产过程，具有成本低的特点，同时本发明实现无线电力传输点亮LED发光二极管，为恶劣环境下的LED发光二极管的使用提供了便利条件。

Description

一种应用电磁感应发光的LED发光二极管及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种应用电磁感应发光的LED发光二极管及其制备方法，属于光电子技术领域。

背景技术

LED发光二极管作为一个发光器件，具有工作寿命长、耗电低、响应时间快、体积小、易调光调色、对环境无污染等优点，被人们称之为绿色光源。高亮度LED发光二极管光源的出现特别是蓝绿色GaN基LED的崛起使LED发光二极管的用途发生了革命性的变革。随着技术的进步，LED发光二极管已经在背光源、照明、城市亮化等方面取得了广泛应用，这些LED发光二极管芯片都要按照传统的思维进行使用，即将LED发光二极管芯片进行支架打线，最终封装形成LED发光二极管器件，再将LED发光二极管器件做成应用产品。在这种产业方式中，金线焊料、支架、环氧树脂等非发光材料的成本成为LED的主要部分，大约占到70％的比例，而作为发光体的LED芯片竟成了次要。此种产业方式成本难以降低，严重制约了LED的整体发展、应用。

2007年来，无线充电技术逐步走出实验室，步入人们的日常生活，智能手机、电动牙刷甚至电动汽车都可以进行无线充电。无线充电的基本原理有三种：电磁感应、磁场共振、微波传递，上述三种方式中应用最为广泛的还是电磁感应，我们都知道一根通电导线周围产生的磁场的方向垂直于电流方向，而且通常情况下是非常微弱的，但是如果将导线绕成圆形或者是螺形的话，相同方向的磁场便会叠加，从而形成较强的磁场。其实无线充电的原理就类似于我们生活中常见的变压器，都是利用一个线圈中的电流在另一个线圈中产生电流。但区别于变压器通过铁芯传导磁场的方式，无线充电设备中的感应线圈经过了一些特殊的调整，是以空气为介质传导磁场的，从而产生感应电流。同时，和声音的共振一样，两个线圈感应也需要设置一个共振频率，使接收线圈和输出线圈的频率一致，从而在输出线圈电流很小的情况下，也能在接收线圈中产生足够强的感应电流。

随着LED发光二极管应用市场的快速发展，对亮度提升要求的不断提高，人们对LED发光二极管的应用已经越来越多样化。在往常LED发光二极管的使用中，磁的特性也往往被应用到其中，较为多见是的热磁散热的应用。

中国专利文献CN201436482U公开了一种应用电磁感应LED灯的防辐射电磁炉，该专利涉及电磁炉技术领域，尤其涉及应用电磁感应LED灯的防辐射电磁炉，包括电磁发热盘,还包括至少一个固定在电磁发热盘周围的闭合电路，闭合电路上接入LED灯。利用磁感的产生，在闭合电路上引入LED灯，有效避免磁的辐射。该结构涉及一种应用电磁感应LED灯的防辐射电磁炉，包括电磁发热盘，还包括至少一个固定在电磁发热盘周围的闭合电路，闭合电路上接入LED灯。但是，本专利并未涉及将磁特性的应用直接同LED发光二极管芯片相结合。

但是将磁特性的应用直接同LED发光二极管芯片相结合，无论是在文献、专利或是实际应用中还鲜见报道。本发明意在利用电磁感应原理，将电磁感应原理应用到LED发光二极管芯片级水平，实现不需要支架、不需要打线就可以发光的LED发光二极管器件。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公布了一种应用电磁感应发光的LED发光二极管。

本发明还公布了上述LED发光二极管的制备方法。

本发明应用电磁感应原理产生感应电动势，当感应电动势达到一定电压时，使LED发光二极管芯片发光。

本发明中穿过线圈的磁通量变化时会形成感应电动势，感应电动势升高到LED发光二极管芯片开启电压，则回路产生感应电流，LED发光二极管发光。

术语解释

电磁感应：其产生条件是，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势。若电路又闭合，电路中就有感应电流。磁通量变化是电磁感应的根本原因；产生感应电动势是电磁感应现象的本质。

本发明的技术方案如下：

一种应用电磁感应发光的LED发光二极管，所述LED发光二极管芯片上设置有在变化的磁场中产生感应电动势的线圈，所述线圈一端通过导线连接所述LED发光二极管芯片的N电极，所述线圈另一端直接连接所述LED发光二极管芯片，所述线圈即为P电极。

所述线圈即为P电极，不用再另外注入电流；所述线圈与所述LED发光二极管芯片形成闭合回路，所述的线圈置于变化的磁场中，产生感应电动势，产生感应电流，直接对LED发光二极管芯片供电，所述LED发光二极管发光。

根据本发明优选的，所述线圈的相邻匝之间的间距为2—10μm。

根据本发明优选的，所述线圈的匝数为58—500匝。

一种上述LED发光二极管的制备方法，具体步骤包括：

(1)制备外延片；

(2)在外延片表面制作透明导电薄膜，刻蚀MESA，刻蚀N电极，在透明导电薄膜表面形成钝化层，所述钝化层为绝缘材料；

(3)将步骤(2)制作完成的外延片研磨切割成单个独立的LED发光二极管芯片；

(4)在步骤(3)制作完成的LED发光二极管芯片上设置线圈，将所述线圈的一端通过导线连接所述LED发光二极管芯片的N电极，将所述线圈另一端直接连接所述LED发光二极管芯片，所述的P电极为所述线圈，使所述线圈、所述LED发光二极管的芯片构成闭合回路；

(5)将步骤(4)所述线圈放置于变化的磁场中，产生感应电动势，所述闭合回路产生感应电流，直接对所述LED发光二极管芯片供电，LED发光二极管发光。

根据本发明优选的，所述的绝缘材料为SiO₂或Si₃N₄。

本发明的有益效果为：

本发明通过制备一种应用电磁感应发光的LED发光二极管，利用电磁感应原理，在线圈内部产生感应电动势，当感应电动势达到一定值时，LED发光二极管发光，实现不用支架、不进行焊线即可完成LED发光二极管器件的制备，相比现有的支架固晶、焊料打线、环氧树脂灌装生产的LED器件，本发明不需要复杂的器件生产过程，具有成本低的特点，同时本专利可以实现无线电力传输点亮LED发光二极管，为恶劣环境下LED发光二极管使用提供了便利条件。

附图说明

图1是本发明线圈、LED发光二极管芯片连接结构示意图；

图2是本发明线圈、LED发光二极管构成的闭合回路的原理图；

其中，1、LED发光二极管芯片，2、线圈，3、N电极，4、导线。

具体实施方式

实施例1

一种应用电磁感应发光的LED发光二极管，所述LED发光二极管芯片1上设置有在变化的磁场中产生感应电动势的线圈2，所述线圈2一端通过导线4连接所述LED发光二极管芯片1的N电极3，所述线圈2另一端直接连接所述LED发光二极管芯片1，所述线圈2即为P电极。

所述线圈2即为P电极，不用再另外注入电流；所述线圈2与所述LED发光二极管芯片1形成闭合回路，所述的线圈2置于变化的磁场中，产生感应电动势，产生感应电流，直接对LED发光二极管芯片1供电，所述LED发光二极管发光。

所述线圈2的相邻匝之间的间距为2μm。

所述线圈2的匝数为58匝。

实施例2

一种应用电磁感应发光的LED发光二极管，所述LED发光二极管芯片1上设置有在变化的磁场中产生感应电动势的线圈2，所述线圈2一端通过导线4连接所述LED发光二极管芯片1的N电极3，所述线圈2另一端直接连接所述LED发光二极管芯片1，所述线圈2即为P电极。

所述线圈2即为P电极，不用再另外注入电流；所述线圈2与所述LED发光二极管芯片1形成闭合回路，所述的线圈2置于变化的磁场中，产生感应电动势，产生感应电流，直接对LED发光二极管芯片1供电，所述LED发光二极管发光。

所述线圈2的间距为10μm。

所述线圈2的匝数为500匝。

在本实施例中，磁通量为0.006wb/s，LED发光二极管芯片1功率为0.06w，此时产生感应电动势为3.0V，LED发光二极管光功率为10mw。

实施例3

一种应用电磁感应发光的LED发光二极管，所述LED发光二极管芯片1上设置有在变化的磁场中产生感应电动势的线圈2，所述线圈2一端通过导线4连接所述LED发光二极管芯片1的N电极3，所述线圈2另一端直接连接所述LED发光二极管芯片1，所述线圈2即为P电极。

所述线圈2即为P电极，不用再另外注入电流；所述线圈2与所述LED发光二极管芯片1形成闭合回路，所述的线圈2置于变化的磁场中，产生感应电动势，产生感应电流，直接对LED发光二极管芯片1供电，所述LED发光二极管发光。

所述线圈2的间距为6μm。

所述线圈2的匝数为300匝。

实施例4

一种上述实施例1—3任一所述的LED发光二极管的制备方法，具体步骤包括：

(1)制备外延片；

(2)在外延片表面制作透明导电薄膜，刻蚀MESA，刻蚀N电极3，在透明导电薄膜表面形成钝化层，所述钝化层为绝缘材料；

(3)将步骤(2)制作完成的外延片研磨切割成单个独立的LED发光二极管芯片1；

(4)在步骤(3)制作完成的LED发光二极管芯片1上设置线圈2，将所述线圈2的一端通过导线4连接所述LED发光二极管芯片1的N电极3，将所述线圈2另一端直接连接所述LED发光二极管芯片1，所述的P电极为所述线圈2，使所述线圈2、所述LED发光二极管的芯片1构成闭合回路；

(5)将步骤(4)所述线圈2放置于变化的磁场中，产生感应电动势，所述闭合回路产生感应电流，直接对所述LED发光二极管芯片1供电，LED发光二极管发光。

所述的绝缘材料为SiO₂。

实施例5

一种上述LED发光二极管的制备方法，具体步骤包括：

(1)制备外延片；

(2)在外延片表面制作透明导电薄膜，刻蚀MESA，刻蚀N电极3，在透明导电薄膜表面形成钝化层，所述钝化层为绝缘材料；

(3)将步骤(2)制作完成的外延片研磨切割成单个独立的LED发光二极管芯片1；

(4)在步骤(3)制作完成的LED发光二极管芯片1上设置线圈2，将所述线圈2的一端通过导线4连接所述LED发光二极管芯片1的N电极3，将所述线圈2另一端直接连接所述LED发光二极管芯片1，所述的P电极为所述线圈2，使所述线圈2、所述LED发光二极管的芯片1构成闭合回路；

(5)将步骤(4)所述线圈2放置于变化的磁场中，产生感应电动势，所述闭合回路产生感应电流，直接对所述LED发光二极管芯片1供电，LED发光二极管发光。

所述的绝缘材料为Si₃N₄。

Claims (5)

1.一种应用电磁感应发光的LED发光二极管，其特征在于，所述LED发光二极管芯片上设置有在变化的磁场中产生感应电动势的线圈，所述线圈一端通过导线连接所述LED发光二极管芯片的N电极，所述线圈另一端直接连接所述LED发光二极管芯片，所述线圈即为P电极。

2.根据权利要求1所述的一种应用电磁感应发光的LED发光二极管，其特征在于，所述线圈的间距为2—10μm。

3.根据权利要求1所述的一种应用电磁感应发光的LED发光二极管，其特征在于，所述线圈的匝数为58—500匝。

4.一种上述权利要求1—3任意一项所述的LED发光二极管的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

(1)制备外延片；

(2)在外延片表面制作透明导电薄膜，刻蚀MESA，刻蚀N电极，在透明导电薄膜表面形成钝化层，所述钝化层为绝缘材料；

(3)将步骤(2)制作完成的外延片研磨切割成单个独立的LED发光二极管芯片；

(4)在步骤(3)制作完成的LED发光二极管芯片上设置线圈，将所述线圈的一端通过导线连接所述LED发光二极管芯片的N电极，将所述线圈另一端直接连接所述LED发光二极管芯片，所述的P电极为所述线圈，使所述线圈、所述LED发光二极管的芯片构成闭合回路；

(5)将步骤(4)所述线圈放置于变化的磁场中，产生感应电动势，所述闭合回路产生感应电流，直接对所述LED发光二极管芯片供电，LED发光二极管发光。

5.根据权利要求4所述的一种应用电磁感应发光的LED发光二极管，其特征在于，所述的绝缘材料为SiO₂或Si₃N₄。