TW201347223A - 高壓發光二極體及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種製造高壓發光二極體之方法，該方法包括：根據一預定的發光亮度，計算該高壓發光二極體之總面積；根據一預定的操作電壓，計算出子發光二極體的數目；將該總面積扣除每一個子發光二極體間的隔離溝槽面積、電極面積與各子發光二極體之間串聯導電導線面積後，除以該子發光二極體的數目，進而計算每一個子發光二極體的有效發光面積；以及根據該有效發光面積，進而調整該具有電極之子發光二極體以及該不具有電極之子發光二極體之面積，進而使該具有電極之子發光二極體大於該不具有電極之子發光二極體之面積。

Description

高壓發光二極體及其製造方法
本發明係為一種發光二極體及其製造方法，尤其是有關於一種高壓發光二極體與其製造方法。
高壓發光二極體(HV LED)之基本架構與交流發光二極體(AC LED)相同，都是將晶片面積分割成多個串聯子發光二極體，且高壓發光二極體之特色在於高壓發光二極體之晶片能夠依照客戶不同輸入電壓的需求，而決定串聯子發光二極體的數量與大小等。此外，亦可針對單一子發光二極體進行最佳化，以得到較佳的電流分布，進而提高發光效率。高壓發光二極體之發光效率優於傳統低壓發光二極體的原因在於高壓發光二極體不僅僅能夠應用於定直流電中，且只要外接橋式整流器，高壓發光二極體也能夠應用於交流電環境，非常具有彈性。且高壓發光二極體較交流發光二極體少了內部橋整的發光區，使發光效率相對較高，耐用度也較佳。此外，由於高壓發光二極體具有小電流、多個串聯的子發光二極體之設計，因此，更能均勻地散擴電流，進而提升光萃取的效率。
圖一A顯示傳統高壓發光二極體1之示意圖。高壓發光二極體1之各子發光二極體C1~C16依續以串聯方式構成，其中P型電極位於子發光二極體C1上，而N型電極位於子發光二極體C16。而各子發光二極體C1~C16之面積相同。圖一B顯示傳統高壓發光二極體之點亮狀態，且如圖所示，子發光二極體C1與C16因為具有P、N型電極，通常在P電極下方會製作電流阻障層避免電流直接流經P電極下方而無法有效的擴散，故造成子發光二極體C1與C16在點亮時，其有效發光面積變小使得電流密度變大，而導致子發光二極體C1與C16亮度較亮，造成發光不均勻現象。另外由於子發光二極體C1與C16在點亮時會有較大的電流密度，最後造成子發光二極體C1與C16的使用壽命較其他子發光二極體C2~C15較短。
鑑於傳統的高壓發光二極體並無法有效改善電流密度不均所造成發光不均勻以及晶片壽命不等問題，因此，需要提出一種新穎的高壓發光二極體，可用於平均電流密度，改善發光均勻性以及延長晶片壽命。
鑑述上述，本發明提供一種高壓發光二極體，可平均電流密度以延長高壓發光二極體之使用壽命。
在一實施例中，本發明提供一種製造高壓發光二極體之方法，其包括：根據一預定的發光亮度，計算該高壓發光二極體之總面積；根據一預定的操作電壓，計算子發光二極體的數目；將該總面積扣除每一個子發光二極體間的隔離溝槽面積、電極面積與各子發光二極體之間串聯導電導線面積後，除以該子發光二極體的數目，進而計算每一個子發光二極體的有效發光面積；以及根據該有效發光面積，進而調整該具有電極之子發光二極體以及該不具有電極之子發光二極體之面積，進而使該具有電極之子發光二極體大於該不具有電極之子發光二極體之面積。
在另一實施例中，本發明提供一種高壓發光二極體，包括：複數個子發光二極體，且該複數個子發光二極體包括具有電極之子發光二極體與不具有電極之子發光二極體；其中該具有電極之子發光二極體之面積大於該不具有電極之子發光二極體之面積。
為進一步對本創作有更深入的說明，乃藉由以下圖示、圖號說明及發明詳細說明，冀能對　貴審查委員於審查工作有所助益。
為使　貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，下文特將本發明之裝置的相關細部結構以及設計的理念原由進行說明，以使得審查委員可以了解本發明之特點，詳細說明陳述如下：
圖二顯示根據本發明之一實施例之高壓發光二極體2。該高壓發光二極體2包括複數個子發光二極體C1~C16，且該複數個子發光二極體包括具有電極之子發光二極體C1、C16與不具有電極之子發光二極體C2~C15，且該具有電極之子發光二極體C1、C16之面積大於該不具有電極之子發光二極體之面積C2~C15。前述之具有電極之子發光二極體C1、C16可為相異之電極，例如，子發光二極體C1之電極為P型電極，而子發光二極體C16之電極為N型電極；或是，子發光二極體C1之電極為N型電極，而子發光二極體C16之電極為P型電極。此外，子發光二極體C1、C16之電極的電極面積可為幾何面積，且同樣地，每一個該子發光二極體之面積亦可為幾何面積。該幾何面積包括圓形面積或多邊形面積等。複數個子發光二極體C1~C16之排列方式可為一矩陣排列，但不受限於此。於本實施例，具有電極之子發光二極體(例如C1與C16)之面積為該不具有電極之子發光二極體的面積加上該電極的電極面積之和，因此，透過這樣的設置可使為每一個該子發光二極體的有效發光面積均相等。且高壓發光二極體2中之每一個該子發光二極體彼此間相互串聯。
圖三之流程圖顯示根據本發明之一實施例之製造高壓發光二極體之方法，且本方法可與圖二之高壓發光二極體2搭配並說明之。首先，根據客戶所需要的一預定的發光亮度需求，以定義本案高壓發光二極體2的總面積(步驟s301)，並根據客戶所需要一預定的操作電壓設計與分割子發光二極體的數目(步驟s302)，將該高壓發光二極體2的總面積扣除每一個子發光二極體間的隔離溝槽22的面積、電極面積與各子發光二極體之間串聯導電導線21的面積後，除以子發光二極體之數目，進而計算每一個子發光二極體的有效發光面積(步驟s303)。然後，根據每一個子發光二極體的有效發光面積，進而調整該具有電極之子發光二極體以及該不具有電極之子發光二極體之面積，進而使該具有電極之子發光二極體大於該不具有電極之子發光二極體之面積(步驟S304)。例如，如圖二所示，本發明之高壓發光二極體2根據客戶所需要的發光亮度與操作電壓，計算本案高壓發光二極體2的總面積與子發光二極體的數目(例如，C1~C16)，接著，將該總面積扣除每一個子發光二極體間的隔離溝槽22的面積、電極面積與各子發光二極體之間串聯導電導線21的面積後，除以子發光二極體之數目，進而計算每一個子發光二極體的有效發光面積。然後，根據該有效發光面積，進而調整該具有電極之子發光二極體C1、C16以及該不具有電極之子發光二極體C2~C15之面積，進而使該具有電極之子發光二極體C1、C16大於該不具有電極之子發光二極體之面積C2~C15。前述之具有電極之子發光二極體C1、C16可為相異之電極，例如，子發光二極體C1之電極為P型電極，而子發光二極體C16之電極為N型電極；或是，發光二極體C1之電極為N型電極，而子發光二極體C16之電極為P型電極。此外，子發光二極體C1、C16之電極的電極面積可為幾何面積，且同樣地，每一個該子發光二極體之面積亦可為幾何面積。該幾何面積包括圓形面積、多邊形面積等。複數個子發光二極體C1~C16之排列方式可為一矩陣排列，但不受限於此。於本實施例，可將複數個子發光二極體C1~C16之總面積減去C1與C16子發光二極體之電極面積、每一個子發光二極體間的隔離溝槽22的面積、與各子發光二極體之間串聯導電導線21的面積後，再除以複數個子發光二極體C1~C16之數量，即取得每一個該子發光二極體的有效發光面積。因此，每一個該不具有電極之子發光二極體之面積扣除串聯導電導線21之面積即可以得到每一個該子發光二極體的有效發光面積，且每一個該不具有電極之子發光二極體的有效發光面積加上該串聯導電導線21的面積與該電極面積即為調整後之該具有電極之子發光二極體之面積。而由於各子發光二極體之串聯導電導線21的面積所佔比例較低，且可以透過設計讓每個子發光二極體上之串聯導電導線21的的面積相同，則可以精簡設計使得每一個不具有電極之子發光二極體具有相同的面積，而該具有電極之子發光二極體面積相當於該不具有電極之子發光二極體面積加上該電極面積之和。
更進一步的說，若將傳統高壓發光二極體1之長、寬分別設為X、Y，且該傳統的高壓發光二極體1包括n個子發光二極體，而P型電極與N型電極之電極面積設為a，則有P、N電極存在的子發光二極體的有效面積就會比其他不具有P、N電極存在的子發光二極體的有效面積小[a/(X*Y)/n)]*100%的比例，導致各子發光二極體的電流密度不同進而讓傳統高壓發光二極體的使用壽命變短。換句話說，若以具有45密耳(mil)尺寸之高壓發光二極體晶片之面積為1140X1140um，且高壓發光二極體設計成16個子發光二極體，電極面積大小設計為100 um，則P、N電極存在的子發光二極體C1、C16的有效發光面積就會比其他不具有電極之子發光二極體C2~C15小[(50*50*3.14)/(1140*1140/16)]*100%=9.7%(請注意，此時電極以圓形面積為例)。因此可知，當傳統45密耳的高壓發光二極體設計成具有16個子發光二極體且每一個子發光二極體的面積皆相同時，具有電極之子發光二極體C1、C16的有效發光面積將比不具有電極之子發光極體C2~C15少了9.7%，而導致C1與C16的電流密度比C2~C15高了9.7%，進而減少C1與C16的使用壽命。
但是反觀本發明之高壓發光二極體，先將高壓發光二極體的面積X*Y減去P電極與N電極的總電極面積2a、子發光二極體間的隔離溝槽22的面積m以及串聯導電導線21的面積q，再除上n個子發光二極體，以得到每一個子發光二極體之有效面積b(如下列公式(1))。接著，將具有電極之C1與C16分別加上電極面積a，以得到C1與C16的實際面積c(如公式(2))。如此一來，便可平均電流密度，以延長高壓發光二極體之使用壽命。
b=[(X*Y)-2a-m-q]/n.......................................(1)
c=[(X*Y)-2a-m-q]/n+a=[X*Y+(n-2)a-m-q]/n........(2)
唯以上所述者，僅為本發明之範例實施態樣爾，當不能以之限定本發明所實施之範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請　貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。
1、2．．．高壓發光二極體
21．．．串聯導電導線
22．．．隔離溝槽
C1~C16．．．子發光二極體
P、N．．．電極
s301~s304．．．步驟
圖一A顯示傳統高壓發光二極體1之示意圖。
圖一B顯示傳統高壓發光二極體之點亮狀態。
圖二顯示根據本發明之一實施例之高壓發光二極體2。
圖三之流程圖顯示根據本發明之一實施例之製造高壓發光二極體之方法。
s301~s304．．．步驟

Claims (12)

  1. 一種製造高壓發光二極體之方法，該方法包括：根據一預定的發光亮度，計算該高壓發光二極體之總面積；根據一預定的操作電壓，計算出子發光二極體的數目；將該總面積扣除每一個子發光二極體間的隔離溝槽面積、電極面積與各子發光二極體之間串聯導電導線面積後除以該子發光二極體的數目，進而計算每一個該子發光二極體的有效發光面積；以及根據該有效發光面積，進而調整該具有電極之子發光二極體以及該不具有電極之子發光二極體之面積，進而使該具有電極之子發光二極體大於該不具有電極之子發光二極體之面積。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之製造高壓發光二極體之方法，其中該電極為P型電極或N型電極。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之製造高壓發光二極體之方法，其中該複數個子發光二極體之排列為一矩陣排列。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之製造高壓發光二極體之方法，其中每一個該不具有電極之子發光二極體之面積扣除該子發光二極體上之串聯導電導線之面積即為該子發光二極體的有效發光面積。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之製造高壓發光二極體之方法，其中每一個該子發光二極體的有效發光面積加上該子發光二極體上之串聯導電導線之面積與該電極面積為調整後之該具有電極之子發光二極體之面積。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之製造高壓發光二極體之方法，其中每一個該子發光二極體彼此間相互串聯。
  7. 一種高壓發光二極體，包括：複數個子發光二極體，且該複數個子發光二極體包括具有電極之子發光二極體與不具有電極之子發光二極體；其中該具有電極之子發光二極體之面積大於該不具有電極之子發光二極體之面積。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之高壓發光二極體，其中該複數個子發光二極體之排列為一矩陣排列。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之高壓發光二極體，其中該不具有電極之子發光二極體之面積均相等。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之高壓發光二極體，其中該具有電極之子發光二極體之面積為該不具有電極之子發光二極體之面積加上該電極的電極面積之和。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之高壓發光二極體，其中該高壓發光二極體包括一具有P型電極之子發光二極體以及一具有N型電極之子發光二極體。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之高壓發光二極體，其中每一個該子發光二極體彼此間相互串聯。
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