TWI462644B - 發光裝置 - Google Patents

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Jae Jo Kim
Sung Han Kim
Jae Ho Lee
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Description

發光裝置
本發明為申請號97148665號的分割案。
本發明係有關一種發光裝置，該發光裝置具有一陣列的串聯連接之發光單元。
發光二極體(LED)為一具有N型半導體與P型半導體被接合在一起的結構之電致發光裝置，且經由電子及電洞的再結合而發光。此種LED被廣泛使用於顯示器及背光。此外，因為與傳統的燈泡及螢光燈相比時，LED具有較少的電力消耗及較長的使用壽命，所以LED的應用領域已擴展到將其使用於一般照明，而同時取代了傳統的白熾燈泡及螢光燈。
在交流(AC)電源下，LED依據電流的方向而重複開啟/關閉。因此，如果使用LED而同時將LED直接連接到交流電源，則會有LED無法連續發光，且容易因反向電流而受損的問題。
為了解決LED的此種問題，在由SAKAI等人所提出申請之標題為“LIGHT-EMITTING DEVICE HAVING LIGHT-EMITTING ELEMENTS”的國際專利公報WO 2004/023568A1中提出了一種可被直接連接到高壓交流(AC)電源來予以使用之LED。
依據WO 2004/023568A1的揭示，係在諸如藍寶石基體的絕緣基體上二維地串聯連接LED而形成LED陣列。在該藍寶石基體上反向並聯連接兩個LED陣列。結果，提供了一種可利用交流(AC)電源來予以驅動的單晶片發光裝置。
第1圖及第2圖為例舉具有串聯連接之發光單元的習知發光裝置之示意電路圖；第3圖為例舉該習知發光裝置中之驅動電壓和電流與時間之示意圖形；以及第4圖為例舉是該習知發光裝置的驅動電壓與發光量之示意圖形。
參照第1圖及第2圖，發光單元C1 至Cn 被串聯連接而構成一陣列。在第2圖中，在一單晶片15內提供至少兩個陣列，且彼此互相反向地並聯連接這些陣列。此時，第2圖所示之交流(AC)電壓電源10被連接到該等陣列的兩端。如第2圖所示，一外部電阻R1被連接於交流(AC)電源10與LED 15之間。
該陣列的發光單元C1 至Cn 係在該交流電壓電源的1/2週期中操作，且與該陣列反向並聯連接的另一陣列係在該交流電壓電源的另一1/2週期中操作。因此，利用該交流電壓電源來交替地操作該等陣列。
然而，係利用交流電壓而同時開啟或關閉串聯連接的該等發光單元。因此，當該交流電壓具有大於該等發光單元之臨界電壓的總和之值時，電流開始流經該等發光單元。亦即，當該交流電壓超過該等臨界電壓的總和時，該等發光單元同時開始被開啟，且在該交流電壓小於該等臨界電壓的總和之情況中，該等發光單元同時被關閉。
參照第3圖，在交流電壓超過一預定值之前，該等發光單元不會被開啟，且電流不會流經該等發光單元。此時，當經過了某一段時間，且交流電壓超過該預定值時，電流開始流經該陣列的發光單元。此時，當該交流電壓更為提高而同時時間是在T/4時，電流具有最大值，而後減少。另一方面，如果該交流電壓小於該預定值，則該等發光單元被關閉，且電流不會流經該等發光單元。因此，電流流經該等發光單元之期間的時間係相對地短於T/2。
參照第4圖之(a)及第4圖之(b)，當預定電流流經該等發光單元時，該等發光單元發光。因此，該等發光單元被驅動而發光之期間的有效時間變成短於電流流經該等發光單元之期間的時間。
隨著發光之期間的有效時間變短，光輸出減少。因此，可能需要驅動電壓的高峰值，以便增加該有效時間。然而，在此情形中，該外部電阻R1中之電力消耗增加，且電流也依據該驅動電壓的提高而增加。電流的增加將導致該等發光單元的接面溫度之升高，且該接面溫度的升高將會降低該等發光單元的發光效率。
此外，因為只有當交流電源的電壓超過該陣列內之該等發光單元的臨界電壓之總和時，該等發光單元才會以慢於該交流電源的相位改變速率之速率操作。因此，無法在一基體上連續地發出均勻的光，且將會發生閃爍效應。當觀看離開光源有某一段距離之移動的物體時，此種閃爍效應將會明顯出現，雖然無法以肉眼來觀察該效應，但是如果在一段長的時間期間中將該等發光單元使用於照明，則該效應可能會造成眼睛的疲勞。
本發明之一目的在於提供一種發光裝置，其中可避免或減輕閃爍效應，且係以對應於交流電壓的相位改變之方式來增加發光之期間的時間。
本發明之另一目的在於提供一種發光裝置，其中在比先前技術小的電流下進行操作，藉以提高發光效率。
為達到這些目的，本發明提供一種發光裝置，包括第一電源連接端及第二電源連接端、以及多個發光單元的第一陣列。每一個第一陣列包括串聯連接的多個發光單元，該些第一陣列彼此以並聯方式連接於該第一電源連接端與該第二電源連接端之間，且每一該第一陣列是配置成與其他的第一陣列在不同的電壓位準下進行發光。
本發明還提供一種種發光裝置，包括：橋式整流器、以及多個發光單元陣列。每一陣列包括串聯連接的多個發光單元，該些陣列彼此以並聯的方式連接於該橋式整流器的兩個節點之間，且每一該陣列是配置成彼此於不同的電壓位準進行發光。
依據本發明，可供一種發光裝置，其中可避免或減輕閃爍效應，且係以對應於交流電壓的相位改變之方式增加發光的時間。此外，可供一種發光裝置，其中可以比先前技術還小的電流來進行操作，因而提高了發光效率。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
在下文中，將參照各附圖而詳細說明本發明的較佳實施例。只是為了例示之目的而提供下文中之實施例，使熟悉此項技術者可完全了解本發明的精神。因此，本發明並不限於下文中之實施例，而是可以其他的形式實施本發明。在該等圖式中，為了便於解說，各元件的寬度、長度、及厚度等的尺寸將被放大。在整個說明書及圖式中，相同的參考數字表示相同的元件。
第5圖為依據本發明的一實施例的發光二極體(LED)之一部分剖面圖。
請參照第5圖，相互間隔開的一些發光單元(30)被定位在一基體(20)上。每一發光單元(30)包含一第一導電類型半導體層(25)、被定位在該第一導電類型半導體層(25)的區域上之第二導電類型半導體層(29)、以及一被插入該第一與第二導電類型半導體層之間的主動層(27)。在此，該第一及第二導電類型半導體層(25)及(29)分別為一N型及一P型的半導體層、或一P型及一N型的半導體層。
可在該第二導電類型半導體層(29)上形成一電極(31)。該電極(31)可以是可透射光線的透明電極。
可在基體(20)上形成該等個別的半導體層及一電極層，然後使用微影及蝕刻製程而在該等層中產生圖案。基體(20)可以是由氧化鋁(Al2 O3 )、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、矽、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、鋰/氧化鋁(LiAl2 O3 )、氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)、或氮化鎵(GaN)所製成的基體，且根據將要在基體(20)上形成的半導體層之材料來選擇該基體(20)。如果形成了以氮化鎵(GaN)基底的半導體層，則基體(20)可以是氧化鋁(Al2 O3 )或碳化矽(SiC)基體。
可在基體(20)與每一發光單元(30)之間插入一緩衝層(21)。緩衝層(21)是用來在晶體生長時減少基體(20)與隨後各層間之晶格失配(lattice mismatch)。例如，緩衝層(21)可以是一氮化鎵(GaN)或氮化鋁(AlN)薄膜。該N型半導體層是在該層中產生電子且可由以N型雜質摻雜的氮化鎵(GaN)形成之層。該P型半導體層是在該層中產生電洞且可由以P型雜質摻雜的氮化鋁鎵(AlGaN)形成之層。
主動層(27)是作出預定的能帶間隙及量子井而可使電子及電洞再結合之區域，且主動層(27)可包括一Alx Iny Gaz N層。電子及電洞結合時所發射光之波長係隨著構成主動層(27)的各元素之成分比率而改變。因此，選擇鋁、銦、與鎵之間的成分比率，以便發射具有所需波長的光，例如，紫外光或藍光。
可在第一導電類型半導體層(25)的區域上形成一電極墊(33a)，並可在電極(31)上形成一電極墊(33b)。可使用剝離(lift-off)技術，而在所需的位置上形成電極墊(33a)及(33b)中之每一電極墊。
導線(41)將相鄰的電極(31)在電氣上相互連接，以便形成具有被串聯連接的發光單元(30)之陣列。如此圖所示，每一導線(41)將一發光單元的第一導電類型半導體層(25)上所形成之電極墊(33a)連接到另一發光單元的電極(31)上所形成之電極墊(33b)。可使用空氣橋(Air bridge)或階梯覆蓋(step-coverage)製程來形成導線(41)。
第6圖是依據本發明的另一實施例的LED之剖面圖。因為此實施例的LED係與第5圖所示之LED大部分相同，所以將只說明差異的部分。
請參閱第6圖，在每一電極(31)上形成一反射金屬層(51)。可以一單層或多層之方式來形成反射金屬層(51)。例如，可以銀製成該反射金屬層，且可在該反射金屬層之上及之下分別形成用來避免銀的擴散之阻障金屬層(barrier metal layer)。該反射金屬層將自主動層(27)產生的光長向基體(20)反射。因此，基體(20)最好是是一光透射基體。可在反射金屬層(51)上形成電極墊(33b)，或者可省略掉電極墊(33b)。同時，並不形成反射金屬層(51)，而是可形成電極(31)作為一反射金屬層。
同時，在反射金屬層(51)上形成一金屬凸塊(53)。該金屬緩衝塊(53)被接合在一次載具(submount)(圖中未示出)上，以便傳導自一發光單元產生的熱。
根據該實施例，提供了一種具有與一次載具有熱接觸的一些金屬凸塊(53)之一覆晶型LED。此種覆晶型LED具有較優異的散熱效率，因而提供高光輸出。
第7圖是根據本發明的第一實施例的交流(AC)發光裝置之一電路示意圖，且第8圖是根據本發明的該第一實施例的該交流發光裝置中之驅動電壓及電流與時間之示意圖形。
請參閱第7圖，該發光裝置包含一陣列的串聯連接之發光單元C1 至Cn 。係在單一LED晶片上形成該陣列。可在一單晶片上形成複數個陣列，且係以相互反向之方式並聯連接這些陣列。因此，該等發光單元係連接到一交流電源而被驅動。
如同前文中參照第5圖及第6圖所述的，每一發光單元包含一N型半導體層、一P型半導體層、以及一被插入該等半導體層之間的主動層。可用以氮化鎵(GaN)為基底的化合物半導體層之方式來形成該等半導體層及該主動層。該等半導體層及該主動層並不限於該以氮化鎵(GaN)為基底的化合物半導體層，而是可使用各種技術而以各種材料薄膜形成該等半導體層及該主動層。
該等發光單元C1 至Cn 被串聯連接，且節點L1 至Ln-1 被定位於各發光單元之間。切換方塊G1 至Gn-1 被分別連接到該等節點L1 至Ln-1 。亦即，切換方塊G1 被連接到發光單元C1 與C2 間之節點L1 ，且切換方塊G2 被連接到發光單元C2 與C3 間之節點L2 。切換方塊Gn-1 以此種方式被連接到發光單元Cn-1 與Cn 間之節點Ln-1 。
當交流電壓Vac 沿著正向而提高時，該等切換方塊G1 至Gn-1 被依序操作，而將該等發光單元C1 至Cn 依序開啟。此外，如果該交流電壓通過一峰值且降低，則該等切換方塊G1 至Gn-1 再度被依序操作，而將該等發光單元C1 至Cn 依序關閉。
每一切換方塊G1 至Gn-1 被連接到該陣列的發光單元之電源端S及接地端G。在此，如果交流電壓電源被電連接到該陣列的兩端，則電流經其而流進該陣列的一端點被稱為電源端S，且電流經其而流出該陣列的一端點被稱為接地端G。該交流電壓電源可被連接到該電源端S，且可將該接地端G接地。或者，該電源及接地端S及G可分別被連接到該交流電壓電源的兩端。在此，為了便於解說，將把接地端G說明為被接地。如果該接地端G被接地，則可將該等切換方塊G1 至Gn-1 分別接地，而不是將該等切換方塊連接到該陣列的接地端G。
可利用該電源與接地端S與G間之電壓差而驅動該等切換方塊G1 至Gn-1 ，且將於下文中說明此種操作。
當該電源端S的電壓Vac 係在(預定電壓xn)至(預定電壓x(n+1))的範圍內時，該等切換方塊中之每一切換方塊Gn 將節點Ln 與接地端G點短路。在此，n表示切換方塊的序數。在此情況中，切換方塊G1 至Gn-1 將電流旁通到該接地端G。同時，如果該電源端S的電壓Vac 為(預定電壓x(n+1))或更高時，則該等切換方塊中之每一切換方塊Gn 將節點Ln 自該接地端G斷路。在此情況中，經由切換方塊G1 至Gn-1 而旁通的電流被切斷。此外，如果該電源端S的電壓Vac 低於(預定電壓xn)，則該等切換方塊G1 至Gn-1 中之每一切換方塊將節點Ln 自該接地端G斷路。
該預定電壓可以是在參考電流下的該等發光單元之順向電壓。考慮到該等發光單元之發光效率而決定該參考電流。例如，可將該參考電流決定為該等發光單元的發光效率被最大化時之電流。該電流可以是15至25毫安，且該電流在基於氮化鎵(GaN)的半導體層及主動層中是20毫安。
下文中將詳細說明依據該實施例的發光裝置之操作。在此，將把發光單元在一參考電流下之順向電壓Vf 敘述為該預定電壓。
如果交流電壓電源被連接到該電源端S，使該電源端的電壓高於該順向電壓Vf ，則切換方塊G1 將節點L1 與接地端G短路。因此，該參考電流開始流經發光單元C1 及切換方塊G1 ，且發光單元C1 被操作而發光。如果交流電壓Vac 進一步增加，則超過該參考電流的電流流經發光單元C1 。
然後，如果該交流電壓到達2Vf ，則切換方塊G1 將節點L1 自該接地端G斷路，而切斷旁通電流。同時，切換方塊G2 將節點L2 與接地端G短路。因此，發光單元C2 被開啟，且該參考電流經由發光單元C1 及C2 、以及切換方塊G2 而流入該接地端G。亦即，電流係利用切換方塊G2 而自節點L2 旁通到接地端G。
當交流電壓Vac 增加時，重複切換方塊G1 至Gn-1 被短路然後被斷路之程序，使切換方塊G1 至Gn-1 被依序斷路，因而發光單元C1 至Cn 被依序開啟。
同時，如果經過T/4的時間之後，交流電壓Vac 減少，則原先被斷路的切換方塊Gn-1 被短路，且發光單元Cn 被關閉。然後，如果交流電壓Vac 進一步減少，則切換方塊Gn-1 被斷路，且原先被斷路的切換方塊Gn-2 (圖中未示出)被短路，而關閉發光單元Cn-1 。亦即，當交流電壓Vac 減少時，依序重複切換方塊G1 至Gn-1 被短路然後被斷路之程序，且該等發光單元被依序關閉。
下表1概述該等發光單元在1/2週期的時間中之開啟及關閉操作。
請參閱表1，發光單元C1 至Cn 係隨著時間的經過而依序被開啟，然後在經過T/4的時間之後按照相反順序被關閉。在先前技術中開啟所有發光單元的驅動電壓Vac 下，根據該實施例的所有發光單元也被開啟，此外，根據該實施例，甚至在該驅動電壓Vac 開啟所有的發光單元之前，某些發光單元已被開啟。
請參閱第8圖，當驅動電壓Vac 增加時，在所有的發光單元被開啟之前，流經該等發光單元C1 至Cn 的電流具有大致固定的電流值。該電流大致對應於參考電流。顯然可看出：縱然在所有的發光單元被開啟之後，驅動電壓Vac 進一步增加，流經該等發光單元的電流並未增加。
同時，因為該等發光單元係被依序開啟，所以縱使在驅動電壓Vac 具有一較小值時，某些發光單元也已經發光。此外，因為該等發光單元係被依序關閉，所以縱然驅動電壓Vac 具有一較小值時，某些發光單元仍然發光。因此，增加了該等發光單元被驅動的有效時間。
根據該實施例，因為該等發光單元C1 至Cn 係被依序開啟及關閉，所以與先前技術相比時，整體上增加了該等發光單元被開啟而發光的有效時間。因此，如果使用與先前技術相同的交流電壓電源，則可增加光輸出。換言之，縱然將驅動電壓Vac 的峰值設定為比先前技術小的值，也可提供與先前技術相同的光輸出。因此，可使用小電流驅動該等發光單元。因此，使降低該等發光單元的接面溫度，因而提高發光效率。
該等切換方塊G1 至Gn-1 並不限於該實施例，而是可將該等切換方塊G1 至Gn-1 實施成各種修改。例如，可將該等切換方塊配置成相同的電路，且可加入用來依序操作該等切換方塊之額外的電路。此外，可在該等發光裝置內，或以與該等切換方塊分離之方式，提供一電路，用以在電源電壓Vac 在某一範圍內增加時，避免過大的電流流經工作的發光單元。例如，該電路可包括諸如曾納二極體或電阻器等的恆定電壓源。因此，在任意的發光單元Cn 被開啟之前，可避免讓過大的電流流經已被開啟的發光單元C1 至Cn-1 。
同時，可以相互反向之方式並聯連接至少兩個陣列的被串聯連接之發光單元，且各切換方塊可被分別連接到每一陣列的該等發光單元間之節點。同時，該等切換方塊可共同地被連接到該等個別的陣列。因此，該等切換方塊可讓一陣列內之該等發光單元在1/2的週期中被依序開啟或關閉，然後讓另一陣列內之該等發光單元在後續的1/2的週期中被依序開啟或關閉。
第9圖為依據本發明的第二實施例的交流發光裝置之電路示意圖，且第10圖為依據本發明的該第二實施例的該交流發光裝置的驅動電壓與發光量之示意圖形。
請參閱第9圖，依據該實施例的該交流發光裝置包含一LED(200)及一切換方塊(300)。LED(200)包含複數個陣列(101)至(108)，每一陣列具有被串聯連接的發光單元。該等陣列(101)至(108)被定位在一單一基體上，且每一陣列具有不同數目的串聯連接之發光單元，因而每一陣列係在一不同的電壓位準下被驅動。
陣列(101)至(108)的一端點被連接到第一電源連接端(110)，且陣列(101)至(108)的其他端點被分別連接到複數個第二電源連接端(121)至(128)。同時，切換方塊(300)被連接到發光二極體(200)的該複數個第二電源連接端(121)至(128)，而根據諸如外部電源(1000)的電壓值，形成了該外部電源(1000)與該等第二電源連接端(121)至(128)中之第二電源連接端間之電流路徑。此處，該第一電源連接端(110)被連接到該外部電源(1000)。
例如，LED(200)包含如第9圖所示之8個發光單元陣列(101)至(108)，且在該等發光單元陣列(101)至(108)中之每一發光單元陣列中串聯連接複數個發光單元(30)，使該等發光單元(30)在不同的電壓下發光。
亦即，第一至第四陣列(101)至(104)中之每一陣列具有不同數目的串聯連接之發光單元(30)，且該等發光單元(30)係沿著順向方向而被連接於該等第二電源連接端(121)至(124)與該第一電源連接端(110)之間。第五至第八陣列(105)至(108)中之每一陣列具有不同數目的串聯連接之發光單元(30)，且該等發光單元(30)係沿著反向方向而被連接於該等第二電源連接端(125)至(128)與該第一電源連接端(110)之間。此時，術語“順向方向”及“反向方向”意指兩個端點間之電流的流動方向。電流自該等第二電源連接端(121)至(128)流到該第一電源連接端(110)的(以該等第二電源連接端(121)至(128)為基準之)方向被稱為順向方向，且電流自該第一電源連接端(110)流到該等第二電源連接端(121)至(128)的方向被稱為反向方向。
在此，第二陣列(102)具有數目大於第一陣列(101)的數目之發光單元(30)，第三陣列(103)具有數目大於第二陣列(102)的數目之發光單元(30)，且第四陣列(104)具有數目大於第三陣列(103)的數目之發光單元(30)。此外，第六陣列(106)具有數目大於第五陣列(105)的數目之發光單元(30)，第七陣列(107)具有數目大於第六陣列(106)的數目之發光單元(30)，且第八陣列(108)具有數目大於第七陣列(107)的數目之發光單元(30)。此時，第一至第四陣列(101)、(102)、(103)、及(104)最好是分別包含數目與第五至第八陣列(105)、(106)、(107)、及(108)的數目相同之發光單元(30)。
例如，當使用一個220伏特的交流電源(1000)時，可選擇第一及第五陣列(101)及(105)中之每一陣列內之發光單元(30)的數目，使該等發光單元(30)發射交流電壓的絕對值是1至70伏特時的範圍內之光；可選擇第二及第六陣列(102)及(106)中之每一陣列內之發光單元(30)的數目，使該等發光單元(30)發射交流電壓的絕對值是71至140伏特時的範圍內之光；可選擇第三及第七陣列(103)及(107)中之每一陣列內之發光單元(30)的數目，使該等發光單元(30)發射交流電壓的絕對值是141至210伏特時的範圍內之光；且可選擇第四及第八陣列(104)及(108)中之每一陣列內之發光單元(30)的數目，使該等發光單元(30)發射交流電壓的絕對值是211至280伏特時的範圍內之光。
前文所述之電壓範圍只是用於解說，且可改變各該發光單元陣列內被串聯連接的發光單元之數目，而調整該電壓範圍。發光單元的數目決定了一發光單元陣列之驅動電壓。
如第9圖所示，根據該實施例的切換方塊(300)包含被連接到交流電源(1000)的一末端之第一端點、以及分別被連接到該複數個第二電源連接端(121)至(128)之複數個第二端點。此外，切換方塊(300)包含：一電壓位準決定單元，用以決定交流電源(1000)的電壓位準；以及一開關，用以根據電壓位準而改變交流電源(1000)與該等第二電源連接端(121)至(128)間之電流路徑。係根據沿著順向或反向方向施加的電壓，而將切換方塊(300)選擇性地旁通到該等第二電源連接端(121)至(128)。
切換方塊(300)根據交流電源(1000)的電壓位準，而形成第一至第八陣列(101)至(108)該等第二電源連接端(121)至(128)與該交流電源(1000)間之電流路徑。例如，如果施加了一低順向電壓，則在該交流電源(1000)與第一陣列(101)的第二電源連接端(121)之間形成了電流路徑，因而第一陣列(101)內之發光單元可發光；且如果施加了一高反向電壓，則在該交流電源(1000)與第八陣列(108)的第二電源連接端(128)之間形成了電流路徑，因而第八陣列(108)內之發光單元可發光。
第10圖為依據該實施例的交流發光裝置的驅動電壓與發光量之示意圖形。此處，第10圖之(a)示出交流電源之波形圖，且第10圖之(b)示出該發光裝置之發光量。
請參閱第10圖，切換方塊(300)根據交流電源(1000)的電壓位準而改變交流電源(1000)與第一至第八陣列(101)至(108)間之電流路徑。亦即，第一至第八陣列(101)至(108)中之任一陣列發射某一強度的光。因此，因為根據該實施例的發光裝置在交流電源(1000)的大部分之電壓位準下發光，所以減輕了電力損失及閃爍效應。
如第10圖之(a)所示，係隨著時間的經過而週期性地交流電源(1000)的電壓。當該交流電源處於順向方向時，係將順向的電源之電壓位準定義為區域A、B、C、及D，且係根據該等區域而決定可發光的陣列。亦即，如果交流電源(1000)的電壓存在於區域A之內，則切換方塊(300)形成至第一陣列(101)的一電流路徑，因而第一陣列(101)內之發光單元可發光(請參閱第10圖之(b)中之A’)。因為第一陣列(101)中之小數目的發光單元(30)係相互串聯，所以易於以一低電壓開啟該等發光單元(30)。此外，如果該交流電源的電壓存在於區域B之內，則切換方塊(300)形成至第二陣列(102)的一電流路徑，因而第二陣列(102)內之發光單元可發光(請參閱10圖之(b)中之B’)。此外，如果該交流電源的電壓存在於區域C之內，則切換方塊(300)形成至第三陣列(103)的一電流路徑，因而第三陣列(103)內之發光單元可發光(請參閱10圖之(b)中之C’)。此外，如果該交流電源的電壓存在於區域D之內，則切換方塊(300)形成至第四陣列(104)的一電流路徑，因而第四陣列(104)內之發光單元可發光(請參閱10圖之(b)中之D’)。
同時，當沿著反向方向而施加該交流電源時，係將反向的電源之電壓位準定義為區域E、F、G、及H，且係根據該等區域而改變可發光的陣列。亦即，切換方塊(300)係根據交流電源(1000)的電壓位準而選擇性地形成至第五至第八陣列(105)、(106)、(107)、及(108)之電流路徑，因而該等陣列中之每一陣列內之發光單元可依序發光(請參閱第10圖之(b)中之E’、F’、G’、及H’)。
第11圖為依據本發明的第三實施例的交流發光裝置之電路示意圖，第12圖為依據本發明的第三實施例的該交流發光裝置的修改之電路示意圖，且第13圖為依據本發明的第三實施例的交流發光裝置的驅動電壓及發光量之示意圖形。
請參閱第11圖及第12圖，依據該實施例的交流發光裝置包含：一橋式整流器(400)，用以將來自交流電源(1000)的電流整流；複數個陣列(101)至(103)，每一陣列具有在其中被串聯連接的複數個發光單元；以及一被連接到該等陣列之切換方塊(300)。該等陣列(101)至(103)具有不同數目的發光單元。
同時，該複數個陣列(101)至(103)的每一陣列之一端點被連接到與橋式整流器(400)連接之第一電源連接端(110)，且該複數個陣列(101)至(103)的每一陣列之另一端點分別被連接到該複數個第二電源連接端(121)至(123)。切換方塊(300)被連接到發光裝置(200)的該複數個第二電源連接端(121)至(123)、以及橋式整流器(400)。切換方塊(300)根據橋式整流器(400)所整流的電壓之位準，而形成橋式整流器(400)與第二電源連接端(121)至(123)間之電流路徑。
如第11圖所示，可以被配置在第一至第四節點Q1至Q4之的二極體部分(410)至(440)形成橋式整流器(400)。亦即，第一二極體部分(410)的陽極及陰極端分別被連接到第一及第二節點Q1及Q2。第二二極體部分(420)的陽極及陰極端分別被連接到第三及第二節點Q3及Q2。第三二極體部分(430)的陽極及陰極端分別被連接到第四及第三節點Q4及Q3。第四二極體部分(440)的陽極及陰極端分別被連接到第四及第一節點Q4及Q1。第一至第四二極體部分(410)至(440)可具有與發光單元(30)相同的結構。亦即，於形成該等發光單元(30)時，可在相同的基體上形成第一至第四二極體部分(410)至(440)。此時，橋式整流器(400)的第一及第三節點Q1及Q3被連接到交流電源(1000)，第二節點Q2被連接到切換方塊(300)，且第四節點Q4被連接到第一電源連接端(110)。
可使用與LED(200)分離的整流二極體來提供橋式整流器(400)。
如第12圖所示，可將LED(200)定位在橋式整流器內。該圖示出：於製造發光二極體時，使用在該LED晶片的邊緣部分上形成之額外的發光單元以製造橋式整流器(400)，其中該發光二極體包含陣列，每一陣列具有被串聯連接的複數個發光單元。
第13圖為依據本發明的第三實施例的交流發光裝置的操作之示意圖形。在此，第13圖之(a)為被施加到橋式整流器(400)的第二節點Q2的交流電源之波形圖，且第13圖之(b)為該發光裝置的發光量之圖形。
當施加交流電壓時，如第13圖之(a)所示，係經由橋式整流器(400)的整流操作而產生了一反向電壓被反向的形式之電源。因此，只有順向電壓被施加到切換方塊(300)。因此，陣列(101)、(102)、及(103)被相互並聯連接，使LED(200)可回應該順向電壓而發光。
如果橋式整流器(400)所整流的交流電源之電壓位準存在於區域A，則切換方塊(300)形成至第一陣列(101)的電流路徑，因而該第一陣列內之發光單元可發光。此時，如果所施加的電壓大於第一陣列(101)內被串聯的發光單元(30)的臨界電壓之總和，則開始發光，且當所施加的電壓增加時，發光量也增加。然後，如果電壓上升而使該電壓位準到達區域B時，切換方塊(300)形成至第二陣列(102)的電流路徑；以及如果該電壓位準到達區域C時，形成至第三陣列(103)的電流路徑。
根據該實施例的交流發光裝置在沒有電力消耗的情況下在交流電源的大部分之電壓位準下發光，且增加了發光的時間，而減少閃爍效應。
第14圖為依據本發明的第四實施例的交流發光裝置之電路圖。在下文中，n代表2或更大的整數。
請參閱第14圖，該發光裝置具有一LED(200)，且又包含第一電阻R1至Rn、以及第二電阻R’1至R’n。
LED(200)在單一基體上包含複數個第一陣列A1至An、以及複數個第二陣列RA1至RAn，每一陣列具有被串聯的一些發光單元(第5圖中之30)。該等第一陣列A1至An係相互並聯連接，且該等第二陣列RA1至RAn係與該等第一陣列反向並聯連接。
該等第一陣列A1至An具有不同數目的串聯連接之發光單元。亦即，陣列A1內之發光單元的數目小於陣列A2內之發光單元的數目，且陣列A2內之發光單元的數目小於陣列An內之發光單元的數目。此外，該等第二陣列RA1至RAn具有不同數目的串聯連接之發光單元。亦即，陣列RA1內之發光單元的數目小於陣列RA2內之發光單元的數目，且陣列RA2內之發光單元的數目小於陣列RAn內之發光單元的數目。
該等第二陣列RA1至RAn可具有數目分別對應於該等第一陣列所具有的數目之發光單元。亦即，陣列RA1具有數目等於陣列A1所具有的數目之發光單元，陣列RA2具有數目等於陣列A2所具有的數目之發光單元，且陣列RAn具有數目等於陣列An所具有的數目之發光單元。因此，被反向並聯連接的個別之第二陣列係與各對應的第一陣列配對。
可將該等第一及第二陣列的末端部分在基體(第5圖中之20)上相互連接。為達到此一目的，在基體(20)上提供了一接合墊(圖中未示出)，且該等陣列的該等末端部分可經由導線而被連接到該接合墊。可於形成第5圖中之導線(41)時，形成用來將該等陣列連接到基體(20)上的接合墊之該等導線。亦即，無須經由接合導線而連接該等陣列之該等末端部分，因而簡化了佈線製程。
同時，在該等第一及第二陣列A1至An以及RA1至RAn中，具有最大數目的發光單元之一陣列可具有較大的發光單元(30)。亦即，同一陣列內之發光單元可具有大致為相同尺寸之主動層(第5圖中之27)，但是不同的陣列內之發光單元可具有尺寸不同的主動層。當發光單元的主動層(27)變得較大時，發光單元(30)的整體電阻(bulk resistance)將降低。因此，當在大於臨界電壓的電壓下提高電壓時，流經發光單元(30)的電流量將迅速增加。
同時，該等第一電阻器R1至Rn分別被串聯連接到該等第一陣列A1至An，且該等第二電阻器R’1至R’n分別被串聯連接到該等第二陣列RA1至RAn。該等第一及第二電阻可分別經由導線而被連接到該等陣列。
該等第一電阻器R1至Rn可具有不同的電阻值，且該等第二電阻器R’1至R’n亦可具有不同的電阻值。此時，最好是將該等第一及第二電阻器分別串聯連接到該等第一及第二陣列，使具有較大電阻值的電阻器被連接到具有較少數目的發光單元(30)之陣列。亦即，具有較大電阻值的電阻器R1或R’1被串聯連接到具有較少數目的發光單元(30)之陣列A1或RA1，且具有較小電阻值的電阻器Rn或R’n被串聯連接到具有較多數目的發光單元(30)之陣列An或RAn。
該等電阻器的末端部分及該等陣列的末端部分被連接到交流電源(1000)的兩端點。在此，交流電源(1000)可以是一般的家庭交流電壓電源。下文中將詳細說明該交流發光裝置的操作。
首先，將說明利用交流電源將一正電壓施加到該等電阻器並將一負電壓施加到在該等電阻器之對向的該等陣列的每一陣列的一末端部分之一半週期。
當交流電壓自零電壓增加時，開啟了係沿著順向方向施加偏壓的該等第一陣列A1至An。因為該等第一陣列A1至An具有不同數目的發光單元(30)，所以係自具有較少數目的發光單元(30)之陣列A1開始開啟該等第一陣列A1至An。當該交流電壓超過該陣列A1內之該等發光單元的臨界電壓之總和時，即開啟該陣列A1。當該交流電壓增加時，電流即增加，而發光。同時，如果該交流電壓進一步增加且因而使該電流增加，則因電阻R1而產生的電壓降變得較大。因此，避免過大的電流流經該陣列A1。
如果該交流電壓進一步增加且因而超過該陣列A2內之該等發光單元的臨界電壓之總和時，即開啟該陣列A2而發光。當重複該程序時，開啟陣列An而發光。亦即，自具有較少數目的發光單元(30)之陣列開始而依序開啟該等陣列。
然後，如果該交流電壓通過T/4上的最大峰值，然後變得小於該陣列An內之該等發光單元的臨界電壓之總和時，則該陣列An被關閉。然後，該交流電壓進一步降低，因而該陣列A2被關閉，且然後陣列A1被關閉。亦即，自具有較大數目的發光單元(30)之陣列開始而依序關閉該等第一陣列。係按照與開啟該等陣列的順序相反的順序完成該等陣列的關閉。
當該交流電壓再度變為零時，即完成了該半週期。在後半週期中，係操作於該交流電壓的相位改變時被沿著順向方向施加偏壓得該等第二陣列RA1至RAn。係以與該等第一陣列相同的方式操作該等第二陣列。
依據該實施例，提供了一種利用交流電源(1000)驅動之交流發光裝置。此外，因為係重複依序開啟該等第一及第二陣列A1至An及RA1至RAn然後按照相反順序關閉該等陣列之程序，所以與傳統的發光裝置相比時，可減少閃爍效應，並可增加該發光裝置發光的時間。
同時，藉由將具有較大電阻值的電阻器連接到具有較少數目的發光單元之陣列，即可防止過大的電流流經因電壓增加而先被開啟的陣列。
此外，藉由將較大的發光單元連接到具有較多數目的發光單元之陣列，即可迅速地增加流經根據電壓的增加而較晚被開啟的陣列。亦即，具有較多數目的發光單元之陣列的整體電阻可能小於具有較少數目的發光單元之陣列的整體電阻器。因此，一旦開啟了具有較多數目的發光單元之陣列，則當該電壓增加時，流經該陣列的電流將迅速增加。因此，不使過大的電流流經最初被開啟的一陣列。此外，因為可調整發光單元的尺寸而避免過大的電流，所以可減少電阻器的電阻值間之差異，因而可減少電阻器的電阻值。電阻器的電阻值之減少可增加發光單元的光輸出。
第15圖為依據本發明的第五實施例的一交流發光裝置之電路示意圖。
請參閱第15圖，該發光裝置具有一LED(200)，且又具有一共同的電阻器Rt。LED(200)具有與前文中參照第14圖所述的LED(200)的那些組件大致相同之組件。
在LED(200)中，如同前文中參照第14圖所述的，可在第5圖所示之基體(20)上將該等第一及第二陣列A1至An及RA1至RAn之末端部分相互連接。此外，亦可在第5圖所示之基體(20)上將該等第一及第二陣列之另一末端部分相互連接。可經由導線將該等另一末端部分連接到基體(20)上提供的接合墊(圖中未示出)，且可於形成第5圖所示之導線(41)時，形成該等導線。
同時，並不使用第14圖所示之第一及第二電阻器R1至Rn及R’1至R’n，而是將該共同的電阻器Rt共同地串聯連接到該等第一及第二陣列A1至An及RA1至RAn。此時，可經由一導線而將該共同的電阻器Rt連接於該接合墊上。
依據該實施例，因為該共同的電阻器Rt被連接到該等第一及第二陣列，所以與第14圖所示之發光裝置相比時，簡化了連接電阻器的程序。
第16圖為依據本發明的第六實施例的一交流發光裝置之電路示意圖。
請參閱第16圖，該發光裝置具有一LED(500)及一橋式整流器(350)，且可包含電阻器R1至Rn。
LED(500)包含複數個陣列A1至An，每一陣列具有在第5圖所示之單一基體(20)上被串聯連接之發光單元(30)。該等陣列A1至An被相互並聯連接。
該等陣列A1至An具有不同數目的串聯連接之發光單元。亦即，陣列A1內之發光單元的數目小於陣列A2內之發光單元的數目，且陣列A2內之發光單元的數目小於陣列An內之發光單元的數目。
可在第5圖所示之基體(20)上相互連接該等陣列的一末端部分。為達到此一目的，在基體(20)上提供了一接合墊(圖中未示出)，且可經由導線而將該等陣列的該等末端部分連接到該接合墊。可於形成第5圖所示之導線(41)時，形成用來將該等陣列連接到基體(20)上的該接合墊之導線。
此外，在陣列A1至An中，具有較多數目的發光單元之陣列可具有較大的發光單元(30)。可以與發光單元(30)相同的發光單元配置橋式整流器(350)。因此，可於形成發光單元(30)時，形成該橋式整流器的該等發光單元。該等陣列A1至An的一末端部分被共同地連接到橋式整流器(350)的節點。可經由導線連接該節點及該接合墊，而完成該連接。
同時，該等電阻器R1至Rn可分別被串聯連接到該等陣列A1至An。
該等電阻器R1至Rn可具有不同的電阻值。此時，最好是將該等電阻器分別串聯連接到該等陣列，使具有較大電阻值的電阻器被連接到具有較少數目的發光單元(30)之陣列。亦即，具有較大電阻值的電阻器R1被串聯連接到具有較少數目的發光單元(30)之陣列A1，且具有較小電阻值的電阻器Rn被串聯連接到具有較多數目的發光單元(30)之陣列An。
如該圖所示，該等電阻器R1至Rn的一末端部分被連接到該橋式整流器的另一節點。
交流電源(1000)的兩個端點分別被連接到橋式整流器(350)的兩個其他的節點。此處，交流電源(1000)可以是一般的家庭交流電壓電源。下文中將說明該交流發光裝置的操作。
首先，當交流電源(1000)施加電壓時，係經由橋式整流器(350)將一正電壓施加到該等電阻器，且係將一負電壓施加到該等電阻器之對向的該等陣列之末端部分。
當交流電壓自零電壓增加時，開啟了係沿著順向方向施加偏壓的該等第一陣列A1至An。因為該等第一陣列A1至An具有不同數目的發光單元(30)，所以係自具有較少數目的發光單元(30)之陣列A1開始開啟該等第一陣列A1至An。當該交流電壓超過該陣列A1內之該等發光單元的臨界電壓之總和時，即開啟該陣列A1。當該交流電壓增加時，電流即增加，而發光。同時，如果該交流電壓進一步增加且因而使該電流增加，則因電阻R1而產生的電壓降變得較大。因此，防止過大的電流流經該陣列A1。
如果該交流電壓進一步增加且因而超過該陣列A2內之該等發光單元的臨界電壓之總和時，即開啟該陣列A2而發光。當重複該程序時，開啟陣列An而發光。亦即，自具有較少數目的發光單元(30)之陣列開始而依序開啟該等陣列。
然後，如果該交流電壓通過T/4上的最大峰值，然後變得小於該陣列An內之該等發光單元的臨界電壓之總和時，則該陣列An被關閉。然後，該交流電壓進一步降低，因而該陣列A2被關閉，且然後陣列A1被關閉。亦即，自具有較大數目的發光單元(30)之陣列開始而依序關閉該等第一陣列。係按照與開啟該等陣列的順序相反的順序完成該等陣列的關閉。
當該交流電壓再度變為零時，即完成了該半週期。甚至在後半週期中，橋式整流器(350)係以相同的方式操作該等陣列A1至An。
依據該實施例，提供了一種利用交流電源(1000)驅動之交流發光裝置。此外，因為係重複依序開啟該等陣列A1至An然後按照相反順序關閉該等陣列之程序，所以與傳統的發光裝置相比時，可減少閃爍效應，並可增加該發光裝置發光的時間。
雖然在該實施例中，該等電阻器R1至Rn係分別被串聯連接到該等陣列A1至An，但是可如第15圖所示，可連接用來取代電阻器R1至Rn的共同的電阻器Rt。在此情況中，可在第5圖所示之基體(20)上將該等陣列Al至An的末端部分相互連接。
同時，在該等前文所述的實施例中，發光單元的數目或發光單元間之尺寸差異產生了該等陣列間之相對光強度差異。亦即，因為首先被開啟的陣列具有較少數目的發光單元，所以該陣列的整體光強度是較弱的。此外，因為最後被開啟的陣列具有較多數目的發光單元，所以該陣列的光強度是較強的。可因發光單元的尺寸及電阻的差異而擴大此種差異。雖然有在早期開啟陣列的優點，但是最初被開啟的陣列之光強度是較小的。因此，可能無法對閃爍效應的減少有較大的幫助。因此，必須增加最初被開啟的陣列之光強度。為達到此一目的，可以不同的方式建構各別陣列內之發光單元的結構。第17圖及第18圖為某些陣列內之發光單元的結構被修改以增加該等陣列內之發光單元的光強度的LED之剖面圖。
請參閱第17圖，依據該實施例的LED與前文中參照第5圖所述之LED大致相同，且可以與第一至第六實施例相同的方式配置該等發光單元陣列。然而，該實施例中之發光單元與前文中參照第5圖所述之發光單元不同之處在於：該等發光單元的上表面(例如，第二導電類型半導體層(29a)的表面)是粗糙化的。
分別具有表面為粗糙化的第二導電類型半導體層(29a)之發光單元可建構已述於前文的本發明的第一及第六實施例中之該等陣列。此外，在第一及第六實施例中，可以具有表面為粗糙化的第二導電類型半導體層(29a)之發光單元建構數目為整個陣列的數目的1/2或更少之陣列。例如，可以具有表面為粗糙化的第二導電類型半導體層(29a)之發光單元建構數目為第14及15圖所示該等第一陣列的數目的1/2或更少之陣列、以及數目為第14及15圖所示該等第二陣列的數目的1/2或更少之陣列；以及可以具有表面為粗糙化的第二導電類型半導體層(29a)之發光單元建構數目為第16圖所示該等陣列的數目的1/2或更少之陣列。此時，具有表面為粗糙化的第二導電類型半導體層(29a)之發光單元建構了具有較少數目的發光單元之陣列，且具有平坦表面的發光單元建構了具有較多數目的發光單元之陣列。
可依序地形成一第一導電類型半導體層(25)、一主動層(27)、以及該第二導電類型半導體層，並使用光電化學蝕刻技術以蝕刻該第二導電類型半導體層的區域，而形成具有粗糙化表面的第二導電類型半導體層(29a)。同時，可在該第二導電類型半導體層的區域中形成諸如厚度為10至500埃的金屬薄膜，並執行熱處理及對該金屬薄膜的蝕刻，而形成該粗糙化表面。
然後，蝕刻該等半導體層之該區域，以形成該等具有表面為粗糙化的第二導電類型半導體層(29a)之發光單元，並電氣上將該等發光單元相互連接，而形成個別的發光單元陣列。
同時，在具有粗糙化表面的第二導電類型半導體層(29a)上形成一電極墊(33b)，且亦可在該第二導電類型半導體層(29a)上形成第5圖所示之電極(31)。以具有粗糙化表面的該等發光單元建構具有較少數目的發光單元之每一陣列(例如，第14圖及第15圖所示之陣列A1及RA1、或第16圖所示之陣列A1)，因而可增加這些陣列的光強度。因此，因為當施加一交流電壓時最初被開啟的該等陣列A1及RA1之光強度是大的，所以可進一步減少閃爍效應。
可在第6圖所示基體的下表面上形成該粗糙化表面。或者，第6圖所示之基體(20)可以是分離的，且可在第一導電類型半導體層(25)的下表面上形成該粗糙化表面。
請參閱第18圖，依據該實施例的發光單元與前文中參照第5圖所述之發光單元大致相同，且可以與前文中參照第一至第六實施例所述之相同方式配置該等發光單元陣列。然而，在該實施例中，係將每一發光單元形成為具有傾斜的側表面。分別具有傾斜的側表面之該等發光單元構成該等陣列(第14圖至第17圖所示之A1及RA1)，且係以與具有粗糙化表面的發光單元之相同方式首先開啟該等發光單元，而且該等發光單元可構成數目為第14圖至第17圖所示之該等第一及第二陣列的數目的1/2之陣列。
在形成該等半導體層之後的發光單元分離製程中，可回熔一光阻圖案，然後將該光阻圖案用來作為一蝕刻遮罩以蝕刻該等半導體層，而形成該等傾斜的側表面。此外，當第一導電類型半導體層(25)的一區域露出時，可執行該光阻圖案的回熔，並蝕刻該第二導電類型半導體層及該主動層，而形成該等傾斜的側表面。
該等發光單元的傾斜之側表面可減少因全反射而造成的光耗損，因而提高了該等發光單元的光強度。因此，如同前文中參照第17圖所述的，可藉由利用此種發光單元形成首先被開啟的陣列，而減少閃爍效應。
第19圖為依據本發明的第七實施例的交流發光裝置之剖面圖。
請參閱第19圖，交流發光裝置(1)包含一LED晶片(3)。該LED晶片(3)具有複數個被串聯連接的發光單元。每一發光單元可以是可發出紫外光或藍光的以Alx Iny Gaz N為基底之半導體。該LED晶片(3)及該等發光單元之結構係與前文中參照第5圖或圖6圖所述者相同。該等發光單元被串聯連接，且構成一陣列。LED晶片(3)可包含被反向並聯連接的兩個陣列，且可包含一橋式整流器，因而可利用一交流電源驅動LED晶片(3)。
係經由引線端(圖中未示出)而將該LED晶片(3)電連接到外部電源。為達到此一目的，LED晶片(3)可具有兩個接合墊(圖中未示出)，用以連接到該等引線端。係經由接合導線(圖中未示出)而將該等接合墊連接到該等引線端。相反地，可以覆晶法將LED晶片(3)接合到一次載具基體(圖中未示出)，然後經由該次載具基體將該LED晶片(3)電連接到該等引線端。
同時，可將LED晶片(3)定位在一反射杯基座(reflection cup)(9)內。該反射杯基座(9)在一所需視角範圍內反射自LED晶片(3)發出的光，以便增加某一視角範圍內的亮度。因此，反射杯基座(9)具有根據所需視角的預定傾斜表面。
同時，磷光體(7)被定位在LED晶片(3)之上，然後以自該等發光單元發出的光激勵磷光體(7)，而發出在可見光範圍內之光。磷光體(7)包括一延遲磷光體。該延遲磷光體可具有1毫秒或更長的衰減時間，且最好是具有8毫秒或更長的衰減時間。同時，可根據發光裝置的用途而選擇該該延遲磷光體的衰減時間之上限，且該衰減時間之上限可以是(但不特別限於)10小時或更短。尤其在將發光裝置用於一般家庭照明的情形中，該延遲磷光體的衰減時間最好是幾分鐘或更短。
該延遲磷光體可以是在美國專利5,770,111、5,839,718、5,885,483、6,093,346、及6,267,911等的專利中揭示的矽酸鹽、鋁酸鹽、或硫化物磷光體等的延遲磷光體。例如，該延遲磷光體可以是硫化鋅鎘摻銅((Zn,Cd)S:Cu)、鋁酸鍶摻銪鏑(SrAl2 O4 :Eu,Dy)、硫化鈣鍶摻鉍((Ca,Sr)S:Bi)、矽酸鋅摻銪(ZnSiO4 :Eu)、(Sr,Zn,Eu,Pb,Dy)O.(Al,Bi)2 O3 、m(Sr,Ba)O.n(Mg,M)O.2(Si,Ge)O2 :Eu,Ln(其中，1.5m3.5；0.5n1.5；M是自包含鈹(Be)、鋅(Zn)、及鎘(Cd)的一組元素中選出的至少一種元素；以及Ln是自包含鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、Klu、硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、銻(Sb)、鉍(Bi)、砷(As)、磷(P)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)、以及錳(Mn)等的一組元素中選出的至少一種元素。
LED晶片(3)發出的光激勵該延遲磷光體，而發出諸如紅、綠、及(或)藍光懂得在可見光範圍內之光。因此，可提供一種可將LED晶片(3)發出的光與自該延遲磷光體發出的光混合而發出具有各種色彩的光之發光裝置，且可提供一種可發出白光之發光裝置。
同時，磷光體(7)可包括在被來自LED晶片(3)的光激勵時可發出可見光範圍內的光之其他磷光體，例如，除了延遲磷光體以外的紅色、綠色、及(或)藍色、或黃色磷光體。例如，該等其他磷光體可以是以釔鋁石榴石摻雜鈰(YAG:Ce)為基底的磷光體、以正矽酸鹽(orthosilicate)為基底的磷光體、或硫化物磷光體。
選擇該等延遲磷光體或其他磷光體，使該發光裝置發出具有所需彩色的光。在白光發光裝置的情形中，可由磷光體的各種組合構成該等延遲磷光體或其他磷光體，使將自LED晶片(3)發出的光與被轉換的光混合而得到的光變成白光。此外，可在考慮到閃爍效應、發光效率、及演色性指數(color rendering index)等因素之情形下，選擇該延遲磷光體及其他磷光體的組合。
同時，一透明構件(5)可覆蓋LED晶片(3)。該透明構件(5)可以是一塗佈層、或使用模型以形成的一模製構件。透明構件(5)覆蓋LED晶片(3)，使LED晶片(3)不會接觸到諸如溼氣或外力等的外部環境。例如，可由環氧樹脂或矽樹脂製成透明構件(5)。在LED晶片(3)被定位在反射杯基座(9)之內的情形中，可如該圖所示，將透明構件(5)定位在反射杯基座(9)之內。
磷光體(7)可被定位在透明構件(5)與LED晶片(3)之間。在此情況中，係在將磷光體(7)施加到LED晶片(3)之後，才形成透明構件(5)。相反地，可如該圖所示，將磷光體(7)散佈在透明構件(5)之內。已知有可將磷光體(7)散佈在透明構件(5)之內的各種技術。例如，可使用磷光體與樹脂粉末混合的混合粉末執行轉注成型(transfer molding)，或將磷光體散佈在液態樹脂內，並將該液態樹脂硬化，而形成透明構件(5)。
第20圖為依據本發明的一實施例的交流發光裝置的發光特性之示意圖形。此處，虛線(a)為傳統交流發光裝置的發光特性之示意曲線，且實線(b)為依據本發明的該實施例的發光裝置的發光特性之示意曲線。
請參閱第20圖，並未採用延遲磷光體的該傳統發光裝置利用交流電壓的施加而週期性地重複開啟及關閉。假設交流電源的週期是T，則在該週期中，輪流地操作兩個陣列，且該等兩個陣列的每一陣列都具有被串聯連接的發光單元。因此，如該虛線(a)所示，該發光裝置係在T/2的期間中發光。同時，如果該交流電壓並未超過被串聯的該等發光單元之臨界電壓，則不操作該等發光單元。因此，該等發光單元在操作該等發光單元的時間之間的一段時間(亦即，該交流電壓小於該等發光單元的臨界電壓之一段時間)中保持在關閉狀態。因此，因在操作該等發光單元的時間之間的間斷，而使閃爍效應可能出現在該傳統發光裝置。
另一方面，因為依據本發明的該實施例的發光裝置採用延遲磷光體，所以如實線(b)所示，縱使在該等發光單元保持在關閉狀態時，也會發光。因此，雖然光強度有所改變，但是不發光的時間變得較短，且在延遲磷光體的衰減時間較長的情形下，該發光裝置將持續地發光。
當家庭交流電源在大約60赫茲的頻率下施加電壓時，電源的週期是大約16.7毫秒，且半週期是8毫秒。因此，當該發光裝置在操作中時，所有的發光單元被關閉的時間係小於8毫秒。因此，如果該延遲磷光體的衰減時間是1毫秒或更長，則可充分地減少閃爍效應。尤其，果該延遲磷光體的衰減時間類似於所有的發光單元被關閉之時間，則該發光裝置可持續地發光。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．交流電源
15,500．．．發光裝置
30．．．發光單元
20．．．基體
25．．．第一導電類型半導體層
29,29a．．．第二導電類型半導體層
27．．．主動層
31．．．電極
21．．．緩衝層
33a,33b．．．電極墊
41．．．導線
51．．．反射金屬層
53．．．金屬凸塊
300．．．切換方塊
101-108．．．陣列
110．．．第一電源連接端
121-128．．．第二電源連接端
200．．．發光二極體
400,350．．．橋式整流器
410-440．．．二極體部分
1．．．交流發光裝置
3．．．發光裝置晶片
7．．．磷光體
5．．．透明構件
第1圖及第2圖係傳統交流發光裝置之電路示意圖。
第3圖係該傳統交流發光裝置中之驅動電壓與驅動電流間之示意圖形。
第4圖係該傳統交流發光裝置的驅動電壓與發光量間之示意圖形。
第5圖係依據本發明的一實施例的發光二極體(LED)之一部分剖面圖。
第6圖係依據本發明的另一實施例的交流LED之一部分剖面圖。
第7圖係依據本發明的第一實施例的交流發光裝置之電路示意圖。
第8圖係依據本發明的該第一實施例的該交流發光裝置中之驅動電壓及電流與時間之間的示意圖形。
第9圖係依據本發明的第二實施例的交流發光裝置之電路示意圖。
第10圖係依據本發明的該第二實施例的該交流發光裝置的驅動電壓與發光量之示意圖形。
第11圖係依據本發明的第三實施例的交流發光裝置之電路示意圖。
第12圖係依據本發明的第三實施例的該交流發光裝置的修改之電路示意圖。
第13圖係依據本發明的第三實施例的交流發光裝置的驅動電壓及發光量之示意圖形。
第14圖係依據本發明的第四實施例的一交流發光裝置之電路示意圖。
第15圖係依據本發明的第五實施例的一交流發光裝置之電路示意圖。
第16圖係依據本發明的第六實施例的一交流發光裝置之電路示意圖。
第17圖及第18圖係可適用於本發明的實施例的LED之剖面圖。
第19圖係依據本發明的第七實施例的一交流發光裝置之剖面圖。
第20圖係依據本發明的第七實施例的一交流發光裝置的發光特性之示意圖形。
C1 ~Cn ．．．發光單元
L1 ~Ln-1 ．．．節點
G1 ~Gn-1 ．．．切換方塊
S．．．電源端
G．．．接地端

Claims (11)

  1. 一種發光裝置，包括：一第一電源連接端及一第二電源連接端；以及多個發光單元的第一陣列，每一該第一陣列包括串聯連接的多個發光單元，該些第一陣列彼此以並聯方式連接於該第一電源連接端與該第二電源連接端之間，且每一該第一陣列是配置成與其他的第一陣列在不同的電壓位準下進行發光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中該些第一陣列彼此間具有不同數量的發光單元。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光裝置，更包括：多個第一電阻，以串聯的方式連接至該些第一陣列，其中每一該第一電阻分別連接到該些第一陣列其中之一。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的發光裝置，其中該些第一電阻彼此之間具有不同的電阻值，且該些第一電阻各自以串聯的方式與該些第一陣列連接，其連接方式為使得該些第一電阻中相對於其他第一電阻具有較大電阻值的該第一電阻，連接至該些第一陣列中相對於其他第一陣列具有較小數量發光單元的第一陣列，且使得該些第一電阻中相對於其他第一電阻具有較小電阻值的該第一電阻，連接至該些第一陣列中相對於其他第一陣列具有較大數量發光單元的第一陣列。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，更包括：多個發光單元的第二陣列，每一該第二陣列具有串聯連接的多個發光單元，且該些第二陣列是反向並聯至該些第一陣列。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中每一該第一陣列包括形成於一基板的多個發光單元，且一個發光單元的N型半導體層是電性連接至相鄰發光單元的P型半導體層。
  7. 一種發光裝置，包括：一橋式整流器；以及多個發光單元陣列，每一陣列包括串聯連接的多個發光單元，該些陣列彼此以並聯的方式連接於該橋式整流器的兩個節點之間，且每一該陣列是配置成彼此於不同的電壓位準進行發光。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的發光裝置，其中該橋式整流器包括一橋式電路，於該橋式電路中，至少一二極體是位於一第一節點與一第二節點之間，至少一二極體是位於一第三節點與一第四節點之間，且至少一二極體是位於該第四節點與該第一節點之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的發光裝置，其中每一二極體包括一發光單元。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的發光裝置，其中每一該陣列包括數量不同於其他陣列的發光單元。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的發光裝置，更包括：以串聯方式連接至該些陣列的多個電阻，其中每一該電阻分別連接至該些陣列之一。
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