CN203871358U - 一种高压led发光器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压LED发光器件，包括透明基材以及安装在透明基材上的一个以上LED芯片组，其中至少一LED芯片组包括若干LED芯片，这些LED芯片之间通过形成于透明基材表面的透明导电层或者金属线条等导电体串联和/或并联形成一工作电路后经一个以上正极触点和一个以上负极触点引出，至少一正极触点和与之相应的负极触点配合形成一插接端口。本实用新型的各组成部分均可采用透明材质，实现了空间全角度的出光，提高了出光效率，而且通过直接在器件上形成插接端口，使得器件可直接与电源连接而工作，如此可简化器件的结构及其生产工艺，进一步降低了其生产成本，使其易大批量标准化制作。

Description

一种高压LED发光器件

技术领域

本实用新型涉及一种半导体发光器件，特别是涉及一种高压LED芯片。

背景技术

上世纪60年代第一只LED产品在美国诞生，它的出现给人们的生活带来了很多光彩，由于LED具有寿命长、低功耗、绿色环保等优点，与之相关的技术发展得非常迅速。它已经成为“无处不在”与我们的生活息息相关的光电器件和光源，比如手机的背光，交通信号灯，大屏幕全彩显示屏和景观亮化用灯等等。

随着以GaN( 氮化镓) 材料P 型掺杂的突破为起点的第三代半导体材料的兴起，伴随着以Ⅲ族氮化物为基础的高亮度发光二级管（Light Emitting Diode，LED）的技术突破，用于新一代绿色环保固体照明光源的氮化物LED 正在成为新的研究热点。目前，LED 应用的不断升级以及市场对于LED 的需求，使得LED 正朝着大功率和高亮度的方向发展。其中研究热点之一是高压直流LED 技术，它是采用多颗芯片组成一个总发光二极管形式，即多颗LED串联形成一个LED。

目前高压LED 技术属于新兴技术范畴，其技术存在一些问题：

LED 芯片的出光效率有待提升，理论上用蓝光LED激发黄色荧光粉合成白光的发光效率高达每瓦300多流明，但是现在的实际效率还不到理论值的一半，大概是理论值的三分之一左右，其中一个重要原因是一部分从激活区发出的光无法从LED芯片内部逃逸出来。金属电极，芯片材料本身和基材对光的吸收和遮挡使得LED光效的损失很大。

另外，LED芯片出光效率低的另外一个原因是外延材料的折射率远大于空气折射率，而传统的LED芯片的图形往往采用矩形单元的布局，矩形芯片的侧面光取出角度很小，从而使有源区产生的光由于全内反射不能从LED中有效的发射出去，导致LED的外量子效率较低。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种高压LED发光器件，解决了现有技术中LED芯片出光效率低的技术问题，以及成本偏高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种高压LED发光器件，其包括透明基材以及安装在所述透明基材上的一个以上LED芯片组，其中至少一LED芯片组包括至少两个LED芯片，该至少两个LED芯片之间通过形成于透明基材表面的导电体串联和/或并联形成一工作电路后通过一个以上正极触点和一个以上负极触点引出，至少一正极触点和与之相应的负极触点配合形成一插接端口。

进一步的，每一透明基材上分布有复数LED芯片组，每一LED芯片组中的复数LED芯片串联和/或并联形成一工作电路，其中，每一工作电路均通过一个正极触点和一个负极触点引出。

优选的，所有工作电路的正极触点和负极触点均形成于所述透明基材的同一侧。

优选的，每一正极触点和与之相应的负极触点形成于所述透明基材的边缘部。

优选的，所述LED芯片包括透明衬底以及形成于所述透明衬底上的外延层。

优选的，所述LED芯片倒装在所述透明基材上。

优选的，所述外延层包括N型半导体层、有源层以及P型半导体层，其中N型半导体层、P型半导体层的电极区域上分别设有N型电极和P型电极，所述N型电极和P型电极的顶端位于同一平面。

其中，所述导电体至少可选用透明导电层或者金属线条，尤其优选采用透明导电层，并且所述金属线条的材质至少可选自Ni、Cr、Al、Ag、Au或它们的任意组合。

与现有技术相比，本实用新型的优点包括：

（1）本实用新型的LED发光器件中，衬底、基材、导电层均采用透明材质，避免了电极、基材和衬底对出光的阻挡，实现了空间全角度的出光，提高了出光效率；

（2）LED芯片采用了三角形横向截面结构和/或梯形纵向截面结构，可使二次反射光易于逃逸出来芯片结构，显著提升了芯片出光效率；

（3）透明基材上的多个LED芯片串并联后可通过一个接插头直接与外部电源连接，易于组装维护，使用方便，成本低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本实用新型第一实施例中LED发光器件的剖视图；

图2所示为本实用新型第一实施例中LED发光器件的俯视图；

图3所示为本实用新型第二实施例中LED发光器件的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型所提供的高压LED发光器件包括透明基材以及安装在所述透明基材上的一个以上LED芯片组，其中至少一LED芯片组包括至少两个LED芯片，该至少两个LED芯片之间通过形成于透明基材表面的导电体，例如透明导电层或者金属线条，特别是透明导电层串联和/或并联形成一工作电路后经一个以上正极触点和一个以上负极触点引出，所述LED芯片包括透明衬底以及形成于所述透明衬底上的外延层。藉由这样的设计，一方面可实现空间全角度的出光，提高了出光效率，另一方面，还使高压LED发光器件的结构更为简洁。

优选的，每一透明基材上分布有复数LED芯片组，每一LED芯片组中的复数LED芯片串联和/或并联形成一工作电路，其中，每一工作电路均通过一个正极触点和一个负极触点引出。如此，可规避各工作电路之间的干扰，使之可独立工作，进一步的，若辅以业界已知的各种电源驱动模块，还可实现同一透明基材上不同LED芯片组的同时、间歇性发光，达成丰富多样的发光效果。并且，在实际应用中，还可依据不同的应用需求，采用机械切割、电性隔离，激光切割等方式从一透明基材上截取一定数量的LED芯片组，且仍使其保持正常工作性能。

优选的，可将所有工作电路的正极触点和负极触点均形成于所述透明基材的同一侧。特别是，可将每一正极触点和与之相应的负极触点形成于所述透明基材的边缘部。更为优选的，还可将每一正极触点和与之相应的负极触点配合形成一插接端口。通过这样的设计，可进一步使该高压LED发光器件的使用操作更为简便，相应的，还可使与之配套的电源供给构件结构更为简化，利于降低其使用成本。

其中，所述LED芯片可采用业界已知的正装或倒装方式，优选采用倒装方式设置在所述透明基材上。

进一步的，所述外延层包括N型半导体层、有源层以及P型半导体层，其中N型半导体层、P型半导体层的电极区域上分别设有N型电极和P型电极，所述N型电极和P型电极的顶端位于同一平面。

优选的，所述LED芯片具有三角形横截面和/或梯形纵向截面。

以下结合若干具体实施案例及附图对本实用新型的技术方案作进一步的解释说明。

参图1和图2所示，第一实施例中，LED发光器件包括透明基材10以及倒装在透明基材10上的多个LED芯片20，多个LED芯片20之间通过透明的导电层30进行串联后通过一个正极触点41和一个负极触点42引出。

透明基材20的材质优选为玻璃、蓝宝石、碳化硅或有机透明体。有机透明体包括有机玻璃、PC（聚碳酸酯）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）等。

LED芯片20为矩形的芯片，每个LED芯片包括透明衬底以及形成于透明衬底上的外延层，外延层包括N型半导体层、P型半导体层以及位于P型半导体层和N型半导体层之间的外延发光层，N型半导体层优选为N型GaN限制层，P型半导体层优选为P型GaN限制层。

其中，透明衬底的材质可选用业界已知的任一种无机和/或有机透明材料，例如，可优选自蓝宝石、碳化硅或ZnO或透明玻璃。

在一实施方案之中，可以将任一LED芯片的N型半导体层、P型半导体层的电极区域直接与透明导电层电性接触，并以沿透明基材表面延伸的透明导电层将若干LED芯片电性连接，以达成最佳透光效果。

在另一实施方案之中，任一LED芯片的N型半导体层、P型半导体层的电极区域上分别设有N型电极和P型电极， N型电极和P型电极的末端位于同一平面， LED芯片20在倒装在透明基材10上时，N型电极和P型电极可以通过粘附、焊接等方式与透明导电层30电性接触。

其中，N型电极和P型电极优选为金属电极。

易于想到的是，LED芯片之间还可以通过并联或串联与并联结合的方式连接。

其中，LED芯片直接通过串联和/或并联方式倒装在透明基材上，无需另行设置转移基板，且保障LED发光器件具有正常的工作性能，特别是在串并联组合的情形下，可降低现有LED发光器件由于金属焊线连接所产生的故障率。例如，在将一个LED发光器件内的所有LED芯片均并入一电流回路中之后，仅需在器件中设置与该电流回路配合的总电源接入端口，并以该总电源接入端口与电源连接，从而使器件工作，如此可简化LED发光器件的结构，进一步降低其生产成本，简化其生产工艺，使其易大批量标准化制作，前述总电源端口可采用业界所知的各类形式，例如插接端口。

其中，透明导电层30的材质优选自氧化铟锡、氧化锌、碳纳米管、石墨烯等纳米碳材料，其可以是通过物理、化学沉积，涂覆、打印等方式形成的薄层或膜。特别是，若采用纳米碳材料，还可通过喷墨打印等方式而在透明基材表面一次性形成由多个透明导电条带组成的图形化透明导电层，其中，相邻LED芯片可通过相应的透明导电条带电性连接，这样可进一步降低该LED发光器件的制造成本。

其中，正极触点41和负极触点42优选位于透明基材10的同一侧的边缘，并形成一插头，该插头可以直接与电源插座进行插接实现电源供电。

进一步地，该LED发光器件还可包裹有封装层，封装层可由有机硅胶或环氧树脂等业界已知的适用材料组成，其中可均匀掺杂、涂覆有荧光粉等，以实现LED芯片发射光的波长转换，且通过此种封装形式，还可使器件所发射的光具有更佳均匀性。而所述荧光粉的类型可依据实际应用之需求而选取，其获取途径亦可有多种，例如，可来源于市售途径。

参图2所示，在第二实施例中，LED芯片20的横截面设置为三角形，更优选为等腰三角形或正三角形。进一步地，LED芯片20的侧面均为非垂直面，亦即,LED芯片的侧面与衬底底面所在的水平面的夹角为非90°，该夹角可以为锐角也可以为钝角。

进一步地，每个三角形LED芯片20于每个顶角位置分别设有一个电极，由于该三个电极位于非同一直线上，因此LED芯片20倒装在透明基材10上时，可以实现三个点的接触，使得LED芯片与基材之间更加稳固，不易晃动。

综上所述，本实用新型至少具有下列优点：

（1）本实用新型的LED发光器件中，衬底、基材、导电层均采用透明材质，避免或减小了电极、基材和衬底对出光的阻挡，实现了空间全角度的出光，提高了出光效率；

（2）LED芯片采用了更有利于侧壁出光的三角形横向截面结构和/或梯形纵向截面结构，显著提升了每个芯片的出光效率；

（3）LED芯片串并联后通过一个插接端口可以直接与外部电源连接，使用方便；

（4）每个三角形LED芯片于每个顶角位置分别设有一个电极，由于该三个电极位于非同一直线上，因此LED芯片倒装在透明基材上时，可以实现三个点的接触，使得LED芯片与基材之间更加稳固，不易晃动。

应当理解，以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种高压LED发光器件，其特征在于包括透明基材以及安装在所述透明基材上的一个以上LED芯片组，其中至少一LED芯片组包括至少两个LED芯片，该至少两个LED芯片之间通过形成于透明基材表面的导电体串联和/或并联形成一工作电路后经一个以上正极触点和一个以上负极触点引出，至少一正极触点和与之相应的负极触点配合形成一插接端口。 

2.根据权利要求1所述的高压LED发光器件，其特征在于每一透明基材上分布有复数LED芯片组，每一LED芯片组中的复数LED芯片串联和/或并联形成一工作电路，其中，每一工作电路均通过一个正极触点和一个负极触点引出。 

3.根据权利要求1所述的高压LED发光器件，其特征在于所有工作电路的正极触点和负极触点均形成于所述透明基材的同一侧。 

4.根据权利要求1-3中任一项所述的高压LED发光器件，其特征在于每一正极触点和与之相应的负极触点形成于所述透明基材的边缘部。 

5.根据权利要求1所述的高压LED发光器件，其特征在于所述LED芯片包括透明衬底以及形成于所述透明衬底上的外延层。 

6.根据权利要求1所述的高压LED发光器件，其特征在于所述LED芯片倒装在所述透明基材上。 

7.根据权利要求5所述的高压LED发光器件，其特征在于所述外延层包括N型半导体层、有源层以及P型半导体层，其中N型半导体层、P型半导体层的电极区域上分别设有N型电极和P型电极，所述N型电极和P型电极的顶端位于同一平面。 

8.根据权利要求1所述的高压LED发光器件，其特征在于所述LED芯片具有三角形横截面和/或梯形纵向截面。 

9.根据权利要求1所述的高压LED发光器件，其特征在于所述透明基材或所述LED芯片的透明衬底的材质至少选自玻璃、蓝宝石或碳化硅。 

10.根据权利要求1所述的高压LED发光器件，其特征在于所述透明导电层至少选自氧化铟锡、氧化锌、碳纳米管或石墨烯膜。 

11.根据权利要求1所述的高压LED发光器件，其特征在于所述导电体包括透明导电层或者金属线条。