JP2013093544A - 発光ダイオードアレイ - Google Patents
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Abstract
【課題】一種の発光ダイオードアレイに関わし、複数の発光ダイオードユニットを包括する。
【解決手段】各発光ダイオードユニットは一直列接続ルーチンを形成し、その発光ダイオードアレイにはn列（row）及びmコラム(column)を有し、かつm及びnは少なくとも一つが奇数である。
【選択図】図２
【解決手段】各発光ダイオードユニットは一直列接続ルーチンを形成し、その発光ダイオードアレイにはn列（row）及びmコラム(column)を有し、かつm及びnは少なくとも一つが奇数である。
【選択図】図２
Description
本発明は一種の発光ダイオードアレイに関し、特別に一種の直列接続ルーチンの発光ダイオードアレイに関する。
発光ダイオード（LED; Light−Emitting Diode）は長寿命、小体積、少消費電力及び高反応速度等の利点を有しているので、例えば指示ライト、広告看板、交通シグナルライト、自動車の車両ライト、表示フエースプレート、通信器具及び室内照明等各種製品に広範に応用されている。
図1に示した従来の発光ダイオードの構造表示図を参照して説明すると、従来の発光ダイオードのクリスタルピース100は、べース102、N形層110、発光層125及びP形層130を含む。この外に第一電極115と第二電極135を含み該第一電極115と第二電極135はそれぞれ個別に形成したN形層110とP形層130上に接続されている。そして適当な電圧を第一電極115と第二電極135に加えた時、電子がN形層110から離れ並びに電ホールと発光層125内で結合して発光する。
通常、べース102は藍宝石で作製される。N形層110は例えばシリコンをドープした窒化アルミガリウム(AlGaN)或はシリコンをドープした窒化ガリウム（GaN）から作製される。P形層130は例えばマグネシウムをドープした窒化アルミガリウム(AlGaN)或はマグネシウムをドープした窒化ガリウム（GaN）から作製される。発光層125は通常は単量子井、或は多量子井からなり、例えば窒化インジウムガリウム/窒化ガリウムからなる。
一般的に、単一の発光ダイオードのクリスタルピース100を駆動するには大凡第一電極115及び第二電極135の間に3Voltの直流電圧を提供する必要があり、発光ダイオードのクリスタルピース100を懐中電燈の光源を例とすると、単一の発光ダイオードクリスタルピース100と二つの1.5Voltの電池を直列に接続することで、発光ダイオードクリスタルピース100を発光させることができる。
しかるに、家庭用電源で発光ダイオードクリスタルピース100を駆動発光させる時は、電圧転換の問題がある。国際的に使用される家庭用電源の多くは110Volt、或220Voltの交流電源であり、このため家庭用電源で発光ダイオードクリスタルピース100を発光するには、家庭用電源に対して電圧の降圧及び電流を整流をする必要がある。
家庭用電源(110V或は220V)と発光ダイオードクリスタルピース100との電圧(3Volt)の間には相当に大きい電圧差があるとともに、電圧を転換する効率が低くなって、電圧を転換する際のエネルギーの損失が大きい。
本発明の一つの目的は、複数の発光ダイオードユニットを直列接続した一つのルーチンを形成し、発光ダイオードユニットの直列接続の数量の増加により、発光ダイオードアレイが必要とする駆動電圧を高くすることでもって、外部電圧が電圧転換の過程中にて作製したエネルギーの損耗を低下できる、一種の発光ダイオードアレイを提供することにある。
本発明の別の一つの目的は複数の発光ダイオードユニットを発光ダイオードアレイに配列し、その発光ダイオードアレイにn列（row）及びmコラム(column)があり、かつm及びnは少なくとも一つが奇数で、これにより複数の発光ダイオードユニットの配列をアレイにすることが有利であり、並びに電流インプット及び電流アウトプットを発光ダイオードアレイのへりあるいはすみにできて、而も電源供応器と発光ダイオードアレイ間の電性接続の進行に有利である、一種の発光ダイオードアレイを提供することにある。
本発明の別の一つの目的は、数個の発光ダイオードユニットを直列接続した一つのルーチンに形成し、これにより一般的な家庭用電源で発光ダイオードアレイを駆動することで、発光ダイオードアレイを一般的な固定式の照明光源となしえる、一種の発光ダイオードアレイを提供することにある。
本発明の別の一つの目的は、例えば四辺形、近似平行四辺形、近似矩形、近似正方形、近似菱形…等の発光ダイオードユニットがアレイを配列して成り、並びに第一電極をおよそ対角関係に配置し、もって両電極間の電流分布の均一性（uniform current spreading）を向上し、並びに発光ダイオードユニット生産の光源の均一度が増加する、一種の発光ダイオードアレイを提供することにある。
上述の目的に達成する為、本発明は複数の発光ダイオードユニットを含み包括し、あらゆる複数の発光ダイオードユニットは直列接続した一つのルーチンを形成し、発光ダイオードアレイにn列（row）及びmコラム(column)があり、かつm及びnは少なくとも一方が奇数である、一種の発光ダイオードアレイを提供する。
発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記発光ダイオードユニットは四辺形で、かつ電性が反する一つの第一電極と一つの第二電極とを具備し、第一電極は近似正方形の一つの第一端点に近隣する位置にに位置し、第二電極は近似正方形の一つの第二端点に近隣するに位置する、第一端点と第二端点おおよそ対角関係(in a diagonal position)をなす。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記発光ダイオードアレイは四辺形を呈し、かつ一つの電流インプットと一つの電流アウトプット連接している。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記発光ダイオードアレイは正方形に近似し、かつ一つの電流インプットと一つの電流アウトプットに連接している。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記直列接続ルーチンの第一つの発光ダイオードユニットは第二電極で電流インプットと連接し、直列接続ルーチンの最後の一番目の発光ダイオードユニットは第一電極で電流アウトプットに連接する。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記ｍとn両者の内一つは奇数、一つは偶数、電流インプットと電流アウトプットがその発光ダイオードアレイの一つの辺線上に隣近するに位置する。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記ｍとn両者は皆奇数、電流インプットと電流アウトプットは発光ダイオードアレイに近隣の対角位置に位置する。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記直列接続ルーチンの第一番目の発光ダイオードユニットの電極位置は第三番目の発光ダイオードユニットと同じである。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記直列接続ルーチン中の第一番目の発光ダイオードユニットの電極位置が時計回りに90度旋回した時には第二番目の発光ダイオードユニットと同じあり、第二番目の発光ダイオードユニットの電極位置は図面を逆時計回りに90度旋回した時第三番目の発光ダイオードユニットと同じある。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、一つの基板を含み、かつ複数個の発光ダイオードユニットが基板上に設置している。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、複数のボンディング線(wire bonding)を含み、もって直列接続ルーチン中の隣り合う発光ダイオードユニットに連接する。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、複数の内連線(interconnect)を含み、もって直列接続ルーチン中の隣り合う発光ダイオードユニットに連接する。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記内連線(interconnect)は隣り合う発光ダイオードユニットの最短経路に沿って、もって近隣の発光ダイオードユニットの電極と連接する。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記発光ダイオードユニットは複数のダイオード(Stacking LEDs)を積み重ねて成している。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、複数のダイオード(Stacking LEDs)の積み重ねは垂直直列接続、或は垂直並列である。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記第一電極が最も基板の発光ダイオードに接近した位置にあり、第二電極は最も基板の発光ダイオードの遠く離れた位置にある。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記発光ダイオードアレイは四辺形を呈し、かつ一つの電流インプットと一つの電流アウトプット連接している。
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上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記直列接続ルーチンの第一つの発光ダイオードユニットは第二電極で電流インプットと連接し、直列接続ルーチンの最後の一番目の発光ダイオードユニットは第一電極で電流アウトプットに連接する。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記ｍとn両者の内一つは奇数、一つは偶数、電流インプットと電流アウトプットがその発光ダイオードアレイの一つの辺線上に隣近するに位置する。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記ｍとn両者は皆奇数、電流インプットと電流アウトプットは発光ダイオードアレイに近隣の対角位置に位置する。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記直列接続ルーチンの第一番目の発光ダイオードユニットの電極位置は第三番目の発光ダイオードユニットと同じである。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記直列接続ルーチン中の第一番目の発光ダイオードユニットの電極位置が時計回りに90度旋回した時には第二番目の発光ダイオードユニットと同じあり、第二番目の発光ダイオードユニットの電極位置は図面を逆時計回りに90度旋回した時第三番目の発光ダイオードユニットと同じある。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、一つの基板を含み、かつ複数個の発光ダイオードユニットが基板上に設置している。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、複数のボンディング線(wire bonding)を含み、もって直列接続ルーチン中の隣り合う発光ダイオードユニットに連接する。
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上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記発光ダイオードユニットは複数のダイオード(Stacking LEDs)を積み重ねて成している。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、複数のダイオード(Stacking LEDs)の積み重ねは垂直直列接続、或は垂直並列である。
上述した発光ダイオードアレイの一つの実施例は、前記第一電極が最も基板の発光ダイオードに接近した位置にあり、第二電極は最も基板の発光ダイオードの遠く離れた位置にある。
本発明には以下の効果がある。
発光ダイオードユニットの直列接続の数量増加に伴い、発光ダイオードアレイが必要とする駆動電圧を向上し、外部電圧が電圧転換の過程中に作製したエネルギーの損耗を低下できると共に、発光ダイオードアレイの発光面積及び発光光度が増加する。
また、正負電極はおよそ対角関係に配置することで、両極間の電流分布の均一化を向上でき、並びに発光ダイオードユニット生産の光源の均一度を増加することができる。
電源供応器は一般的家庭用電源を18Vに転換すれば発光ダイオードアレイを駆動使用でき。
n列mコラムの発光ダイオードアレイのn及びmが皆奇数の時、電流インプット及び電流アウトプットは発光ダイオードアレイの近隣対角位置にあり、そして発光ダイオードアレイを一般的に用ている導電ブラケットに適用できる。
発光ダイオードユニットの直列接続の数量増加に伴い、発光ダイオードアレイが必要とする駆動電圧を向上し、外部電圧が電圧転換の過程中に作製したエネルギーの損耗を低下できると共に、発光ダイオードアレイの発光面積及び発光光度が増加する。
また、正負電極はおよそ対角関係に配置することで、両極間の電流分布の均一化を向上でき、並びに発光ダイオードユニット生産の光源の均一度を増加することができる。
電源供応器は一般的家庭用電源を18Vに転換すれば発光ダイオードアレイを駆動使用でき。
n列mコラムの発光ダイオードアレイのn及びmが皆奇数の時、電流インプット及び電流アウトプットは発光ダイオードアレイの近隣対角位置にあり、そして発光ダイオードアレイを一般的に用ている導電ブラケットに適用できる。
図2及図3は発光ダイオードアレイの立体説明図及び見おろす図を表示している。
同図に示すように、本発明に係る発光ダイオードアレイ200は複数の発光ダイオードユニット20を含む。前記の各発光ダイオードユニット20は直列に接続した一つのルーチンを形成し、使用する時に単一の電源供応器29を同時に直列接続した複数の発光ダイオードユニット20を駆動できる。
同図に示すように、本発明に係る発光ダイオードアレイ200は複数の発光ダイオードユニット20を含む。前記の各発光ダイオードユニット20は直列に接続した一つのルーチンを形成し、使用する時に単一の電源供応器29を同時に直列接続した複数の発光ダイオードユニット20を駆動できる。
本発明は複数の発光ダイオードユニット20でもってマトリックス方式で一つの基板24上に配列する。各発光ダイオードユニット20はクリアランス36を介して隔離する。前記の発光ダイオードアレイ200にn列(row)及びmコラム(column)があり、かつm及nの最少の一方は奇数である。一範例中において、発光ダイオードアレイ200に2列3コラムを有している。
本発明の部分実施例において、各発光ダイオードユニット20は一つの第一材料層21、一つの第二材料層23を含む。一つの第一材料層21、一つの第二材料層23は少なくとも一つの第一電極25及び少なくとも一つの第二電極27を有する。前記の第一材料層21及び第二材料層23は積層方式で設置し、かつ第二材料層23は第一材料層21の部分表面に設置する。第一電極25は第一材料層21の部分表面に設置し、かつ第二材料層23と接触しない。第二電極27は第二材料層23の部分表面に設置している。
そうして使用時には第一電極25及び第二電極27に対して電源を供給することで、発光ダイオードユニット20に光源を生成させる。
本発明が述べる発光ダイオードユニット20も複数の発光ダイオード(Stacking LEDs)を積み重ねたものであり、この一つの構造は後の実施例中において説明する。
そうして使用時には第一電極25及び第二電極27に対して電源を供給することで、発光ダイオードユニット20に光源を生成させる。
本発明が述べる発光ダイオードユニット20も複数の発光ダイオード(Stacking LEDs)を積み重ねたものであり、この一つの構造は後の実施例中において説明する。
本発明の部分実施例では、各発光ダイオードユニット20は例えば近似平行四辺形、近似矩形、近似正方形、近似菱形…等四辺形となす。
第一電極25及び第二電極27の電性は相反する。
第一電極25は近隣四辺形の一つの第一端点位置し、第二電極27は近隣四辺形の一つの第二端点に位置する。
第一端点と第二端点は大体が対角関係(in a diagonal position)でもって、両電極の間の電流分布の均一性(uniform current spreading)を向上し、並びに各発光ダイオードユニット20の発光均一度の向上に有利である。
このほか、各発光ダイオードユニット20の第一電極25及び第二電極27を大体対角関係に配置すると、更に相隣なる発光ダイオードユ二ット20の電性連接進行に有利にある。
第一電極25及び第二電極27の電性は相反する。
第一電極25は近隣四辺形の一つの第一端点位置し、第二電極27は近隣四辺形の一つの第二端点に位置する。
第一端点と第二端点は大体が対角関係(in a diagonal position)でもって、両電極の間の電流分布の均一性(uniform current spreading)を向上し、並びに各発光ダイオードユニット20の発光均一度の向上に有利である。
このほか、各発光ダイオードユニット20の第一電極25及び第二電極27を大体対角関係に配置すると、更に相隣なる発光ダイオードユ二ット20の電性連接進行に有利にある。
上述した異なる形状の発光ダイオードユニット20の配列により、例えば:四辺形、近似平行四辺形、近似矩形、近似正方形、近似菱形…等の異なる形状の発光ダイオードアレイ200を形成する。
図3を参照して説明する。本発明の部分実施例中において、配列発光ダイオードユニット20を配列発光ダイオードアレイ200に成す前に、特別に各発光ダイオードユニット20の相対する電極位置に留意の必要あり、再に各発光ダイオードユニット20の設置を進行する。例えば直列接続ルーチン中第一番目の発光ダイオードユニット201の電極位置を図面の時計方向回りに90度旋回した場合は、第二番目の発光ダイオードユニット202と同じになり、而も第二番目の発光ダイオードユニット202の電極位置を図面の逆時計方向に90度旋回した場合は第三番目の発光ダイオードユニット203と同じになる。
これも第一番目の発光ダイオードユニット201の電極位置図面と第三番目の発光ダイオードユニット203と同じである。
この一つの設計は近隣の発光ダイオードの直列接続電性が最短のボンディング線22、或は内連線で連接使用できる。これによりレジスタンスの低下及び成本を低下する。
例えば第一番目の発光ダイオードユニット201の第一電極25と第二番目の発光ダイオードユニット202の第二電極27が隣り合い、しかも第二番目の発光ダイオードユニット202の第一電極25は第三番目の発光ダイオードユニット203の第三電極27が隣り合う。
これも第一番目の発光ダイオードユニット201の電極位置図面と第三番目の発光ダイオードユニット203と同じである。
この一つの設計は近隣の発光ダイオードの直列接続電性が最短のボンディング線22、或は内連線で連接使用できる。これによりレジスタンスの低下及び成本を低下する。
例えば第一番目の発光ダイオードユニット201の第一電極25と第二番目の発光ダイオードユニット202の第二電極27が隣り合い、しかも第二番目の発光ダイオードユニット202の第一電極25は第三番目の発光ダイオードユニット203の第三電極27が隣り合う。
前述したように、本発明の一実施形態たる発光ダイオードアレイ200のm行及びn列におけるｍ及びｎは少なくとも一方が奇数である必要がある。
このように構成することにより、発光ダイオードユニットにおいて直列接続を相互の列の間で行う場合、又はこの直列接続を相互の行の間で行う場合に、隣り合う発光ダイオードユニット20の異極性の電極どうしを最短距離で接続できる。
その結果、隣隣り合う発光ダイオードユニット20の異極性の電極どうしを直列接続するためのワイヤーボンディング22、又は相互配線32を最短化でき、これにより、抵抗及びコストを低減できる。例えば図3の例示では、第三番目の発光ダイオードユニット203の第一電極25と、第四番目の発光ダイオードユニット204の第二電極27とは隣隣り合っている。
このように構成することにより、発光ダイオードユニットにおいて直列接続を相互の列の間で行う場合、又はこの直列接続を相互の行の間で行う場合に、隣り合う発光ダイオードユニット20の異極性の電極どうしを最短距離で接続できる。
その結果、隣隣り合う発光ダイオードユニット20の異極性の電極どうしを直列接続するためのワイヤーボンディング22、又は相互配線32を最短化でき、これにより、抵抗及びコストを低減できる。例えば図3の例示では、第三番目の発光ダイオードユニット203の第一電極25と、第四番目の発光ダイオードユニット204の第二電極27とは隣隣り合っている。
図2と図3を参照して説明する。ボンディング線(wire bonding)22は直列接続ルーチン中隣り合う発光ダイオードユニット20の連接に用いられる。通常はクリアランス36の比較的大きい情況に適用される。
図4を参照して説明する。内連線（interconnect）32は直列接続ルーチン中隣り合う発光ダイオードユニット20を連接使用されて、通常はクリアランス36が比較的小さい情況に適用される。
図4を参照して説明する。内連線（interconnect）32は直列接続ルーチン中隣り合う発光ダイオードユニット20を連接使用されて、通常はクリアランス36が比較的小さい情況に適用される。
内連線によりLEDアレイを形成する常に見る方法は以下の如くである。一つの絶縁、或いは高いレジスタンス基板34にて、例えば藍宝石、炭化シリコン或いは其の他三族の窒化物基板上に、幾多の発光ダイオードユニット20を直列接続、或いは並列接続することにより、一つの発光ダイオードアレイ300を形成する。
各発光ダイオードユニット20は、クリアランス36により隔離して、並びに内連線（interconnect）32異なる発光ダイオードユニット20の電極を連接する。
一般的に言うと、各発光ダイオードユニット20間が絶縁を確保する為、先に酸化材料を沈積する。絶縁材料は、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン窒素化物、酸化アルミ等である。絶縁材料は発光ダイオードアレイ300上にある。再に内連線32を沈積し、かつ通常内連線32は金属の材質である。
各発光ダイオードユニット20は、クリアランス36により隔離して、並びに内連線（interconnect）32異なる発光ダイオードユニット20の電極を連接する。
一般的に言うと、各発光ダイオードユニット20間が絶縁を確保する為、先に酸化材料を沈積する。絶縁材料は、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン窒素化物、酸化アルミ等である。絶縁材料は発光ダイオードアレイ300上にある。再に内連線32を沈積し、かつ通常内連線32は金属の材質である。
本発明の部分実施例において、発光ダイオードアレイ200は一つの電流インプット271及び一つの電流アウトプット251を含み、使用時にて電源供応器29と発光ダイオードアレイ200の電流インプット271及び電流アウトプット251を連接し、並びに各発光ダイオードユニット20に対して電源を供給する。
図3と図4を参照して説明する。近似正方形、或いは近似矩形を呈する発光ダイオードユニット20は配列して近似正方形或いは近似矩形の発光ダイオードアレイ200と成す。しかも電流インプット271と電流アウトプット251は近隣四辺形或いは近似正方形の発光ダイオードアレイ200の辺線上或いは対角位置に位置する。
例えば直列接続ルーチンの第一番目発光ダイオードユニット201が第二電極27でその電流インプット271に連接し、直列接続ルーチンの、最後の一番目の発光ダイオードユニット209で第一電極25を電流アウトプットに連接する。
図3と図4を参照して説明する。近似正方形、或いは近似矩形を呈する発光ダイオードユニット20は配列して近似正方形或いは近似矩形の発光ダイオードアレイ200と成す。しかも電流インプット271と電流アウトプット251は近隣四辺形或いは近似正方形の発光ダイオードアレイ200の辺線上或いは対角位置に位置する。
例えば直列接続ルーチンの第一番目発光ダイオードユニット201が第二電極27でその電流インプット271に連接し、直列接続ルーチンの、最後の一番目の発光ダイオードユニット209で第一電極25を電流アウトプットに連接する。
電源供応器29は、例えば直流電源供応器であり、電圧の降下及び整流に用いる。一般的家庭用の電源を接収する。例えば110Volt或いは220Voltの家庭用電源、並びに家庭用電源に対し電圧降下及び整流を行う。これで適当な大小の直流電源をアウトプットすることで、発光ダイオードアレイ200を駆動する。
本発明の部分実施例中において、複数の発光ダイオードユニット20の直列接続を通し、発光ダイオードアレイ200が必要とする電圧の駆動を向上できるので、電源供応器29は大幅な電圧転換をする必要がなくなり、さらに発光ダイオードアレイ200を駆動できて、これにより電圧転換の過程中にエナジーの損耗造成を降低する。
例えば図3の直列接続の六個の発光ダイオードユニット20を包括する発光ダイオードアレイ200にあっては、各発光ダイオードユニット20が必要とする駆動電圧は約3Voltである。換言すれば、発光ダイオードアレイ200が必要とする駆動電圧は約18Volt(3Voltｘ6)である。
電源供応器29は一般の家庭用電源（110Volt或いは220Volt）を18Voltに転換すれば、駆動発光ダイオードアレイ200に使用できる。
例えば図3の直列接続の六個の発光ダイオードユニット20を包括する発光ダイオードアレイ200にあっては、各発光ダイオードユニット20が必要とする駆動電圧は約3Voltである。換言すれば、発光ダイオードアレイ200が必要とする駆動電圧は約18Volt(3Voltｘ6)である。
電源供応器29は一般の家庭用電源（110Volt或いは220Volt）を18Voltに転換すれば、駆動発光ダイオードアレイ200に使用できる。
本実施例において、発光ダイオードアレイ200が六個の発光ダイオードユニット20である場合について説明するが、実際に応用する時には発光ダイオードユニット20の直列接続の個数を増加してもよい。
これにより発光ダイオードユニット20が直列接続の数量を増加し、一歩進んで発光ダイオードアレイが必要とする駆動電圧を向上し、並びに発光ダイオードアレイの発光面積及び発光あかるさを増加する。
これにより発光ダイオードユニット20が直列接続の数量を増加し、一歩進んで発光ダイオードアレイが必要とする駆動電圧を向上し、並びに発光ダイオードアレイの発光面積及び発光あかるさを増加する。
この外に、本発明に係る発光ダイオードアレイ200は、複数の同じ発光ダイオードユニット20を包括する。並びに同じ色の光源造成に使用される、本発明の部分実施例において、発光ダイオードアレイ200も複数の同じくない発光ダイオードユニット20を包括する。同じくない色の光源造成に用いられる色とは、例えば紅光、緑光或いは藍光である。
本発明発光ダイオードアレイの平面である図4を参照して説明する。これは。図に示すように、本発明に係る発光ダイオードアレイ300は複数個の発光ダイオードユニット20を包括しており、前記発光ダイオードユニット20は直列接続方式で一つの基板34上に配列して、3列3コラムの発光ダイオードアレイ300を形成している。
発光ダイオードアレイ300の発光ダイオードユニット20は直列接続の方式でもって連接する、例えば内連線（interconnect）32を透過して直列接続ルーチン中近隣の発光ダイオードユニット20に連接する。実際に応用する時には発光ダイオードユニット20に適当な配列を行い、内連線32が隣り合う発光ダイオードユニットの最短経路で隣り合う発光ダイオードユニット20の電極に連接する。
第一電極25と第二電極27の間を連接する内連線3の2寸法を縮小できることで、電極遮光面積を減少できる。電流インプット371及び電流アウトプット351は比較的大きい面積を保持できて、外部電性と連接するのに便利である。
九個の発光ダイオードユニット20の直列接続を介して、発光ダイオードアレイ300が必要とする駆動電圧を約27Voltまであがるので、一歩進んで電圧転換過程中において造成のエナジー損耗を低下する。
第一電極25と第二電極27の間を連接する内連線3の2寸法を縮小できることで、電極遮光面積を減少できる。電流インプット371及び電流アウトプット351は比較的大きい面積を保持できて、外部電性と連接するのに便利である。
九個の発光ダイオードユニット20の直列接続を介して、発光ダイオードアレイ300が必要とする駆動電圧を約27Voltまであがるので、一歩進んで電圧転換過程中において造成のエナジー損耗を低下する。
さらに一歩進んで直列接続の発光ダイオードユニット20の数量を増加できる。
例えば十五個の発光ダイオードユニット20を直列接続方式で連接し、並びに一つの5列3コラムの発光ダイオードアレイ400に配列形成する。
この発光ダイオードアレイ400が必要とする駆動電圧は約45Voltである。
図5に示すように、或いは二十五個の発光ダイオードユニット20で直列接続方式で連接し、5列5コラムの発光ダイオードアレイ500に配列形成する。
図6に示す如く、この発光ダイオードアレイ500が必要とする駆動電圧は約75Voltである。
例えば十五個の発光ダイオードユニット20を直列接続方式で連接し、並びに一つの5列3コラムの発光ダイオードアレイ400に配列形成する。
この発光ダイオードアレイ400が必要とする駆動電圧は約45Voltである。
図5に示すように、或いは二十五個の発光ダイオードユニット20で直列接続方式で連接し、5列5コラムの発光ダイオードアレイ500に配列形成する。
図6に示す如く、この発光ダイオードアレイ500が必要とする駆動電圧は約75Voltである。
本発明の部分実施例中において、前記発光ダイオードユニット20は近似正方形、若しくは発光ダイオードアレイ200のmがnに等しい時、発光ダイオードアレイ200の外観は近似正方形となる。而も発光ダイオードアレイ200のmがnに等しくない時、発光ダイオードアレイ200の外観は近似矩形になる。
本発明の部分実施例中において、ｎ列mコラムの発光ダイオードアレイ200のm及びnの両者の内の一方は奇数で、他方は偶数の時、図3に示す如く、電流インプット271及び電流アウトプット251はその発光ダイオードアレイ200に近隣の一辺線上に位置する。
そしてn列mコラムの発光ダイオードアレイ300/400/500のn及mが皆奇数の時、図4、図5及び図6に示すように電流インプット371/471/571及び電流アウトプット351/451/551は発光ダイオードアレイ300/400/500の近隣対角位置にある。
そして発光ダイオードアレイ300/400/500が一般的常用の導電ブラケットに適用できて、並びにこれと電気的接続を行える。
そしてn列mコラムの発光ダイオードアレイ300/400/500のn及mが皆奇数の時、図4、図5及び図6に示すように電流インプット371/471/571及び電流アウトプット351/451/551は発光ダイオードアレイ300/400/500の近隣対角位置にある。
そして発光ダイオードアレイ300/400/500が一般的常用の導電ブラケットに適用できて、並びにこれと電気的接続を行える。
本発明の部分実施例中において、上述の発光ダイオードユニット20も複数個発光ダイオード(Stacking LEDs)を積み重ねてできる。前記複数個のダイオードは垂直の方式で積み重ねを行う(垂直直列接続或いは垂直並列)。
図7に示す如く、発光ダイオードユニット20の第一電極25が基板の発光ダイオードに最接近位置にあり、而も第二電極27は基板の発光ダイオードに最遠離位置にある。
図7に示す如く、発光ダイオードユニット20の第一電極25が基板の発光ダイオードに最接近位置にあり、而も第二電極27は基板の発光ダイオードに最遠離位置にある。
発光ダイオードユニット20は一つの第一N形半導体材料層211、一つの第一Ｐ形半導体材料層231、一隧道穿孔接面（tunnel junction）26、一つの第二N形半導体材料層213及び一第二P形半導体材料層233え積み重ねを包括する。
第一N形半導体材料層211及び第一Ｐ形半導体材料層231の間には、一つの第一主動層(active layer)281が存在してあり、而も第二N形半導体材料層213及び第二P形半導体材料層233の間には一第二主動層(active layer)283が存在してある。
このほか、第一電極25は最接近基板の発光ダイオードの第一N形半導体材料層211表面に設置し、第二電極27は最遠離基板の発光ダイオードの第二P形半導体材料層233表面に設置してある。
本実施例中において、発光ダイオードユニット20は二つの発光ダイオードの積み重ねを包括し、並びに二つの発光ダイオードの間と一隧道穿孔接面26を設置してあり、而も同じくない実施例中において、発光ダイオードユニット20も二つ以上の発光ダイオードの積み重ねを包括しており、並びに隣り合う発光ダイオードの間にその隧道穿孔接面26を設置している。
以上の記載は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明はそれらの記載に限定されない。本発明の形状、構造、特徴及精神がなす均等変化及び修飾は、すべて本発明の特許範囲に包含されべきである。
第一N形半導体材料層211及び第一Ｐ形半導体材料層231の間には、一つの第一主動層(active layer)281が存在してあり、而も第二N形半導体材料層213及び第二P形半導体材料層233の間には一第二主動層(active layer)283が存在してある。
このほか、第一電極25は最接近基板の発光ダイオードの第一N形半導体材料層211表面に設置し、第二電極27は最遠離基板の発光ダイオードの第二P形半導体材料層233表面に設置してある。
本実施例中において、発光ダイオードユニット20は二つの発光ダイオードの積み重ねを包括し、並びに二つの発光ダイオードの間と一隧道穿孔接面26を設置してあり、而も同じくない実施例中において、発光ダイオードユニット20も二つ以上の発光ダイオードの積み重ねを包括しており、並びに隣り合う発光ダイオードの間にその隧道穿孔接面26を設置している。
以上の記載は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明はそれらの記載に限定されない。本発明の形状、構造、特徴及精神がなす均等変化及び修飾は、すべて本発明の特許範囲に包含されべきである。
100：発光ダイオードクリスタルピース
102：べース
110：N形層
115：第一電極
125：発光層
130：P形層
135：第二電極
20：発光ダイオードユニット
200：発光ダイオードアレイ
201：第一番目の発光ダイオードユニット
202：第二番目の発光ダイオードユニット
203：第三番目の発光ダイオードユニット
204：第四番目の発光ダイオードユニット
209：最後の一番目発光ダイオードユニット
21：第一材料層
211：第一N形半導体材料層
213：第二N形半導体材料層
22：ボンディング線
23：第二材料層
231：第一Ｐ形半導体材料層
233：第二P形半導体材料層
24：基板
25：第一電極
251：電流アウトプット
26：隧道穿孔接面
27：第二電極
271：電流インプット
281：第一主動層
283：第二主動層
29：電源供応器
300：発光ダイオードアレイ
32：内連線
34：基板
351：電流アウトプット
36：クリアランス
371：電流インプット
400：発光ダイオードアレイ
451：電流アウトプット
471：電流インプット
500：発光ダイオードアレイ
551：電流アウトプット
571：電流インプット
102：べース
110：N形層
115：第一電極
125：発光層
130：P形層
135：第二電極
20：発光ダイオードユニット
200：発光ダイオードアレイ
201：第一番目の発光ダイオードユニット
202：第二番目の発光ダイオードユニット
203：第三番目の発光ダイオードユニット
204：第四番目の発光ダイオードユニット
209：最後の一番目発光ダイオードユニット
21：第一材料層
211：第一N形半導体材料層
213：第二N形半導体材料層
22：ボンディング線
23：第二材料層
231：第一Ｐ形半導体材料層
233：第二P形半導体材料層
24：基板
25：第一電極
251：電流アウトプット
26：隧道穿孔接面
27：第二電極
271：電流インプット
281：第一主動層
283：第二主動層
29：電源供応器
300：発光ダイオードアレイ
32：内連線
34：基板
351：電流アウトプット
36：クリアランス
371：電流インプット
400：発光ダイオードアレイ
451：電流アウトプット
471：電流インプット
500：発光ダイオードアレイ
551：電流アウトプット
571：電流インプット
Claims (8)
- 発光ダイオードアレイであって、
複数の発光ダイオードユニットを包括し、
前記複数の発光ダイオードユニットは一つの直列接続ルーチンを形成し、
その発光ダイオードアレイにn列（row）及びmコラム（column）かつm及びnは少なくとも一方が奇数であることを特徴とする発光ダイオードアレイ。 - 請求項1記載の発光ダイオードアレイにおいて、毎一粒の発光ダイオードユニットが四辺形を呈し、かつ互に電性が反する一つの第一電極と一つの第二電極を具有し、前記第一電極はその四辺形の一つの第一端点に近隣の位置にあり、その第二電極はその四辺形の一つの第二端点に近隣の位置にあり、前記第一端点とその第二端点は大体対角関係(in a diagonal position)にあることを特徴とする発光ダイオードアレイ。
- 請求項2記載の発光ダイオードアレイにおいて、前記発光ダイオードアレイは四辺形、かつ一電流インプットと一電流アウトプットを連接している、その直列接続ルーチンの第一番目の発光ダイオードユニットがその第二電極でその電流インプットに連接し、その直列接続ルーチンの最後の第一番目の発光ダイオードユニットはその第一電極でその電流アウトプットに連接することを特徴とする発光ダイオードアレイ。
- 請求項3記載の発光ダイオードアレイにおいて、前記mとn両者中の一方は奇数、他方は偶数であり、その電流インプットとその電流アウトプットはその発光ダイオードアレイの一辺線上の近隣の位置にあることを特徴とする発光ダイオードアレイ。
- 請求項3記載の発光ダイオードアレイにおいて、前記mとn両者がともに奇数で、その電流インプットとその電流アウトプットがその発光ダイオードアレイに近隣の対角位置に位置することを特徴とする発光ダイオードアレイ。
- 請求項2記載の発光ダイオードアレイにおいて、前記直列接続ルーチン中の第一番目の発光ダイオードユニットの電極位置は第三番目の発光ダイオードユニットは同じあり、その直列接続ルーチン中の第一番目の発光ダイオードユニットの電極位置は図面を時計方向回りに90度旋回した時の第二番目の発光ダイオードと同じであり、第二番目の発光ダイオードユニットの電位位置は図面を逆時計回りに90度旋回した時第三番目の発光ダイオードユニットと同じであることを特徴とする発光ダイオードアレイ。
- 請求項1記載の発光ダイオードアレイにおいて、一つの基板を含み、前記基板上に複数の発光ダイオードユニットを設置し、複数のボンディング線(wire bonding)、或いは内連線（interconnect）でもってその直列接続ルーチン中隣り合う発光ダイオードユニットと連接し、前記ボンディング線、或いは内連線は隣り合う発光ダイオードユニットの最短径路に沿って隣り合う発光ダイオードユニットの電極と連接したことを特徴とする発光ダイオードアレイ。
- 請求項2記載の発光ダイオードアレイにおいて、前記発光ダイオードユニットは複数の発光ダイオード(Stacking LEDs)を積み重ねて成り、複数の前記発光ダイオード(Stacking LEDs)は垂直直列接続かつ/或いは垂直並列であることを特徴とする発光ダイオードアレイ。
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