DE20209079U1 - Reihenschaltungsstruktur eines LED-Chips - Google Patents

Reihenschaltungsstruktur eines LED-Chips

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Ihr Schreiben
Your letter of		 PA -PalentanwaJtPatent Attorney
RA - Rechtsanwalt Attorney at Law
• - European Patent Attorney
&Dgr; - Brandenburg, zugelassen am OLG Brandenburg
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Our ref.
Neuanmeldung
Gebrauchsmuster		 P10180
Bremen,
11. Juni 2002
Para Light Electronics Co., Ltd., 4F, No 1, Lane 93, Chien Yi Road, Chung Ho City, Taipei,
Taiwan, R.O.C.
,Reihenschaltungsstruktur eines LED-Chips"
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Leuchtdioden (Light Emitting Diode (LED)) und insbesondere einen Einzel-LED-Chip mit einer Anzahl von LED-Zellen, die zum Verstärken der Helligkeit und Erhöhen der Gesamtbetriebsspannung in Reihe geschaltet sind, um dem elektrischen Potential der elektrischen Leitung zu entsprechen.
Helligkeit ist eines der größten Anliegen bei LED-Bauteilen. Das am häufigsten verwendete Verfahren zum Verstärken der Helligkeit der LED-Bauteile besteht darin, die Chip-Größe eines LED-Chips zu erhöhen. In der Industrie ist die LED-Chip-Größe von 9/1000 Zoll &khgr; 9/1000 Zoll auf 25/1000 Zoll &khgr; 25/1000 Zoll zu kürzlich entwickelten 40/1000 Zoll &khgr; 40/1000
Hollerallee 32
■ D-28pO9.E9tfrfen · 6.t3£..f(J71»2f j 0*2*80^1; B*r{meO · Telephon+45-421 «34&phgr;&thgr; * «Telefax+49-421-:
-IN - DdESEiDeRF - FRANKFURT-BJiHi^-P - pbrSDAAt'BRANDW.'BUIfG - KIEl*- PADERBORN - LANDSHUT - HÖHENK
■3491768
MÜNCHEN - BREMEN - BERLIN - DtftsEiDeRFj FRANJJiJ^T- ßjiL
http://www.boehmert.de AAt'BRANDW.'BUIfG - KlEl*- PADERBORN - LANDSHUT - HÖHENKIRCHEN - ALICANTE
e-mail: postmaster@boehmert.de
BOEHMERT & BOEHMERT
ZoIl erhöht worden. Der Arbeitsstrom für den LED-Chip ist von 20 mA auf 50 mA erhöht worden und hat kürzlich 500 mA erreicht. Ein derartiger Arbeitsstrom führt zu einem Gesamtspannungsabfall von ungefähr 2-4 Volt für Gleichstrom, was viel niedriger als die reguläre Spannung ist, die von der elektrischen Leitung bereitgestellt wird und im allgemeinen 110 - 220 Volt beträgt. Somit sind die Ausgaben für Netztransformation und -regelung sowie zugehörige Einrichtungen sehr hoch.
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine herkömmliche Schaltungsanordnung für LED-Bauteile, in der die LED-Zellen parallel geschaltet sind. Eine derartige Anordnung erhöht den Gesamtstromverbrauch, während sie nur einen kleinen Spannungsabfall erfordert. Somit ist der Spannungsunterschied zwischen dem LED-Bauteil und der elektrischen Leitung wesentlich.
Es ist somit erwünscht, eine Reihenanordnung von LED-Zellen in einem Einzel-LED-Chip zur Überwindung der obengenannten Probleme bereitzustellen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Reihenschaltungsstruktur von LED-Zellen innerhalb eines Einzel-LED-Chips zum Erhöhen des Spannungsabfalls und Aufrechterhalten eines niedrigen Arbeitsstrom bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein LED-Modul bereitzustellen, daß mit einer elektrischen Leitung mit vereinfachten und somit kostengünstigen Schnittstelleneinrichtungen verbindbar ist.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch ein LED-Bauteil, umfassend ein Substrat mit einer Hauptfläche und eine Anzahl von LED-Zellen, die auf der Hauptfläche montiert und in einem zweidimensionalen Feld angeordnet sind, wobei jede LED-Zelle einen p-Halbleiter und einen n-Halbleiter umfaßt und der n-Halbleiter jeder LED-Zelle mit dem p-Halbleiter einer benachbarten Zelle elektrisch verbunden ist, wodurch die LED-Zellen in Reihe geschaltet sind.
BOEHMERT & BOEHMERT
-3-
Der p-Halbleiter der Start-LED-Zelle und der &eegr;-Halbleiter der End-LED-Zelle sind für eine elektrische Verbindung mit einer externen Stromquelle mit Leitern verbunden. Die Anordnung der in Reihe geschalteten LED-Zellen erlaubt eine Verstärkung der Helligkeit eines Einzel-LED-Bauteils, wenn die Chip-Größe des LED-Bauteils erhöht wird. Die Arbeitsspannung wird auch erhöht und der Arbeitsstrom kann niedrig gehalten werden. Schnittstelleneinrichtungen zwischen dem LED-Bauteil und der externen Stromquelle können auch vereinfacht sein.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert sind, in denen:
Figur 1 eine Draufsicht eines LED-Bauteil-Pakets von oben ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
Figur 2 eine Draufsicht eines LED-Chips des LED-Bauteils der vorliegenden Erfindung von oben ist;
Figur 3 eine Seitenansicht des LED-Chips der vorliegenden Erfindung ist;
Figur 4 eine Seitenansicht eines LED-Chips gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
Figur 5 ein Schaltbild der Reihenschaltungstruktur des LED-Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
BOEHMERT & BOEHMERT
-4-
Figur 6 ein weiteres Schaltbild der Reihenschaltungsstruktur des LED-Bauteils gemäß
der vorliegenden Erfindung ist;
Figur 7 eine Draufsicht eines herkömmlichen LED-Chips von oben ist; und
Figur 8 ein Schaltbild des herkömmlichen LED-Chips ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf die Figuren 1-3 umfaßt ein LED-Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung ein Substrat 2 mit einer Hauptfläche (nicht gekennzeichnet), auf der eine Anzahl von LED-Zellen 1 ausgebildet ist, die in einem zweidimensionalen Feld angeordnet sind. Jede LED-Zelle 1 umfaßt einen p-Halbleiter 11 und einen n-Halbleiter 12. Das Substrat 2 ist aus Isoliermaterial hergestellt, das entweder transparent oder nichttransparent ist. Der p-Halbleiter 12 jeder LED-Zelle 1 ist mittels eines Leiters 3 mit dem n-Halbleiter 11 der benachbarten LED-Zelle 1 elektrisch verbunden, ausgenommen die Start-LED-Zelle und die End-LED-Zelle, von denen der jeweilige p-Halbleiter 11 und der n-Halbleiter 12 für eine Verbindung mit einer externen Stromquelle mit Leitern 4, 5 verbunden sind. Somit sind die LED-Zellen 1 des LED-Bauteils in Reihe geschaltet, wobei das zugehörige Schaltbild in der Figur 5 gezeigt ist. Aufgrund der Reihenschaltung der LED-Zellen 1 ist ein kleiner Arbeitsstrom, aber eine große Spannung für den Betrieb des LED-Bauteils erforderlich. Durch geeignetes Gestalten der LED-Zellen 1 kann die Arbeitsspannung des LED-Bauteils 10 oder 100 V mit einem Arbeitsstrom von 10-20 mA betragen. Dies macht das LED-Bauteil noch geeigneter zur Verwendung mit der elektrischen Leitung, die gegenwärtig in Häusern verwendet wird, da dieselben Helligkeits- bzw. Lichteigenschaften des LED-Bauteils mit von den herkömmlichen Gestaltungen unterschiedlichen elektrischen Bedingungen erzielt werden können. Es sind nicht länger komplexe Einrichtungen zum Transformieren und Regeln der Elektrizität erforderlich.
Die Leiter 3 können transparent oder nichttransparent sein und können auf dem Substrat 2 durch Drahtkontaktier- bzw. Beschichtungstechniken der Halbleiterherstellung ausgebildet
BOEHMERT & BOEHMERT
-5-
werden. Die Leiter 4, 5 können in derselben Weise wie die Leiter 3 ausgebildet bzw. mittels einer Leiterplatte mit der externen Stromquelle verbunden werden.
Die LED-Zellen 1 und die Leiter 3, 4, 5 können auf einer gegenüberliegenden Fläche des Substrats 2 angeordnet sein, wie es in der Figur 4 dargestellt ist. Dies kann von Fachleuten auf dem Gebiet vorgesehen sein. Falls gewünscht, können die LED-Zellen 1 und die Leiter 3, 4, 5 auf beiden Flächen des Substrats 2 angeordnet sein.
Es kann auch von Fachleuten auf dem Gebiet vorgesehen sein, eine andere Anordnung der LED-Zellen 1 auf dem Substrat 2 vorzunehmen. Zum Beispiel, wie dies auch in der Figur 6 gezeigt ist, werden mehrere LED-Zellen 1 als erstes parallelgeschaltet, um eine „LED-Gruppe" zu bilden, und wird danach eine Anzahl von „LED-Gruppen" in Reihe geschaltet.
Die in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (10)

1. LED-Bauteil, umfassend:
ein Substrat (2) mit einer Hauptfläche und
eine Anzahl von LED-Zellen (1), die auf der Hauptfläche montiert und in einem zweidimensionalen Feld angeordnet sind, wobei jede LED-Zelle (1) einen p-Halbleiter (11) und einen n-Halbleiter (12) umfaßt und der n-Halbleiter (12) jeder LED-Zelle (1) mit dem p- Halbleiter (11) einer benachbarten Zelle (1) elektrisch verbunden ist, wodurch die LED- Zellen (1) in Reihe geschaltet sind.
2. LED-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) aus Isoliermaterial hergestellt ist.
3. LED-Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) transparent ist.
4. LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) nicht transparent ist.
5. LED-Bauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Leiter (3, 4, 5) durch Beschichtungstechniken ausgebildet sind.
6. LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß Leiter (3, 4, 5) durch Drahtkontaktiertechniken ausgebildet sind.
7. LED-Bauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (3, 4, 5) transparent sind.
8. LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (3, 4, 5) nicht transparent sind.
9. LED-Bauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens eine zusätzliche LED-Zelle (1) umfaßt, die mit wenigstens einer der LED- Zellen (1), die in Reihe geschaltet sind, parallelgeschaltet ist.
10. LED-Bauteil nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzliche LED-Zellen (1) umfaßt, die auf einer gegenüberliegenden Fläche des Substrats (2) zumindest teilweise in Reihe geschaltet sind.
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