專(zhuān)利名稱(chēng)：一種P-N結(jié)4π出光的高壓LED及LED燈泡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種LED及其LED燈泡，特別是一種P-N結(jié)4 π出光的高壓LED 及其高效率LED燈泡，用于照明。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，可替代白熾燈和熒光節(jié)能燈的燈泡形LED燈、主要有二種一是用若 干個(gè)功率型LED構(gòu)成的，另一種是由幾十個(gè)或更多個(gè)小功率LED串并聯(lián)構(gòu)成的。前者是驅(qū) 動(dòng)電壓為幾一十幾V的低壓大電流器件，目前市場(chǎng)上的泡殼形LED燈大多屬于這一類(lèi)；由 于其驅(qū)動(dòng)電壓遠(yuǎn)低于110— 230V的交流市電，高壓轉(zhuǎn)低壓的驅(qū)動(dòng)器的效率低、成本高、體積 大、壽命難于和LED本身相匹配。后者的驅(qū)動(dòng)電壓接近外交流市電、驅(qū)動(dòng)器的效率高、成本 低、壽命長(zhǎng)，但大量小功率LED串并聯(lián)的可靠性差，大量單個(gè)P-N結(jié)的芯片先封裝成單個(gè)的 LED燈珠、然后串并聯(lián)成LED整燈，工序多、成本高、體積大、連接線多、可靠性差，每個(gè)P-N結(jié) 都有二個(gè)用于打線焊接的面積相當(dāng)大的不透明金屬電極，P-N結(jié)的出光率低。為了克服上述第二種燈的不足，一種稱(chēng)為ACLED的高壓LED已經(jīng)在發(fā)展中。它 是把多個(gè)LED P-N結(jié)在一個(gè)芯片上串聯(lián)成幾串、然后連接成類(lèi)似于整流電路的LED ；它可直 接用交流電工作，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。但由于各P-N結(jié)工作于交流狀態(tài)，發(fā)光效率低；同時(shí)，所述 的帶有高壓的芯片還必須與一個(gè)需要暴露在空氣中的金屬散熱器密切熱連接，不安全。為了克服所述ACLED發(fā)光效率低的缺點(diǎn)，有人把上述ACLED改成高壓DCLED，外交 流電經(jīng)整流濾波后驅(qū)動(dòng)高壓DCLED，發(fā)光效率明顯提高。但上述安全性問(wèn)題依然存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述之不足，而提供一種P-N結(jié)出光率高、發(fā)光效率高、可 靠性高、成本低、安全的P-N結(jié)4 π出光的高壓LED以及用它制造的高效率LED燈泡。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，一種P-N結(jié)4 π出光的高壓LED，它 包括有一個(gè)透明基板，透明基板的二端設(shè)置有電引出線，在所述透明基板上安裝有至少一 串高壓LED芯片，每個(gè)高壓LED芯片包括有至少二個(gè)串聯(lián)的LED P-N結(jié)，各P-N結(jié)之間有至 少一條電連接線，所述電連接線在芯片制造過(guò)程中完成，幾乎不增加芯片成本，可靠性高， 且無(wú)需每個(gè)P-N結(jié)都有打線焊接用的大面積不透明金屬電極，提高了 P-N結(jié)的出光效率，力口 上安裝芯片的基板是透明的，芯片四周幾乎都是透明的出光窗口，即P-N結(jié)出光，出光 效率很高；每個(gè)高壓LED芯片的二端各有至少一個(gè)用于焊接打線的金屬電極；各高壓LED 芯片之間以及高壓LED芯片與高壓LED電引出線之間有至少一條連接線。所述的透明基板由普通玻璃、硬玻璃、石英玻璃、陶瓷或塑料制成；為提高各P-N 結(jié)之間的電連接的可靠性，所述高壓LED芯片的各P-N結(jié)之間有二條電連接線；所述各高壓 LED芯片之間以及高壓LED芯片與高壓LED電引出線之間有二條連接線，以提高電連接的可 靠性。所述的電引出線被用陶瓷膠、低熔點(diǎn)玻璃、高溫塑料或銀漿固定在透明基板的端部；所述高壓LED芯片或高壓LED為相同或不同發(fā)光色的；所述高壓LED芯片被連接成單向 DC工作或雙向AC工作。所述高壓LED芯片和透明基板四周有把高壓LED芯片所發(fā)的光轉(zhuǎn)變成其它所需光 色光的發(fā)光粉層。所述發(fā)光粉層外有透明介質(zhì)層。一種利用如上所述P-N結(jié)4 π出光的高壓LED制備的LED燈泡，它包括有一個(gè)透 光泡殼，一個(gè)帶有排氣管、電引出線和支架的芯柱，至少一個(gè)高壓LED，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，一個(gè)電 連接器，所述LED由高壓LED芯片構(gòu)成，該高壓LED被固定在芯柱上，其電極經(jīng)芯柱的電極 引出線與驅(qū)動(dòng)器和可以連接外電源的電連接器相連；所述的芯柱和透光泡殼真空密封，密 封腔內(nèi)在充有高導(dǎo)熱率低粘度氣體，所述LED工作時(shí)產(chǎn)生的熱由所述氣體的熱傳導(dǎo)和對(duì)流 經(jīng)泡殼散發(fā)掉。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有LED P-N結(jié)無(wú)需焊接用大面積不透明電極、P-N結(jié) 4 π出光、出光率高、發(fā)光效率高；若干個(gè)LED P-N結(jié)被串聯(lián)在一個(gè)芯片上，不需要把單個(gè) LED P-N結(jié)先封裝成單個(gè)LED燈珠、然后把大量LED燈珠串并聯(lián)焊接在PCB上，再制成整燈， 芯片之間焊接線少、可靠性高，成本低；各高壓LED被密封在泡殼內(nèi)、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。用于 照明。


圖1為本發(fā)明用P-N結(jié)4 π出光的高壓LED制備的LED燈泡結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述P-N結(jié)出光的高壓LED結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2中的A— A剖視示意圖。圖4為圖2中的A— A又一剖視示意圖。圖中所示的標(biāo)號(hào)有1、透光泡殼；2、排氣管；3、電極引出線；4、支柱；5、芯柱；6、 高壓LED ；7、驅(qū)動(dòng)器；8、電連接器；9、LED燈泡；10、固定用金屬絲；11、引線；12、真空密封腔 體；13、透明基板；14、高壓LED芯片；15、LED P-N結(jié)；16、LED P-N結(jié)之間的電連接線；17、 高壓LED芯片二端的電連接電極；18、高壓LED芯片之間及其與高壓LED引出線之間的連接 線；19、高壓LED的電引出線；19a、高壓LED電引出線的焊接處；20、高壓LED的電引出線的 固定裝置；21、透明膠；22、出射光；23、發(fā)光粉層；24、透明介質(zhì)層。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)介紹。圖1為本發(fā)明的用P-N結(jié)4 π出光的高壓 LED構(gòu)成的高效率LED燈泡的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。所述高效率LED燈泡包括有一個(gè) 透光泡殼1，一個(gè)帶有排氣管2、電極引出線3和支架4的芯柱5，至少一個(gè)P-N結(jié)4 π出光 的高壓LED 6，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器7，一個(gè)電連接器8 ；所述透光泡殼1、芯柱5、高壓LED 6、驅(qū)動(dòng)器 7和電連接器8相互連接成一個(gè)整燈9。所述高壓LED 6被芯柱的電引出線3和支柱上的 固定金屬線10固定在芯柱5上，其電極經(jīng)芯柱的電引出線3、驅(qū)動(dòng)器7、連接線11與電連接 器8相連，以連接外電源，接通外電源、即可點(diǎn)亮高壓LED 6 ；透光泡殼1和芯柱5真空密封， 構(gòu)成一個(gè)真空密封的腔體12，所述腔體12內(nèi)充有高導(dǎo)熱率低粘度氣體，可把高壓LED 6工 作時(shí)產(chǎn)生的熱經(jīng)所述氣體的熱傳導(dǎo)和對(duì)流再經(jīng)泡殼1散發(fā)掉。所述真空密封腔體12內(nèi)的高導(dǎo)熱率低粘度氣體，例如為氦、氫或氦氫混合氣。所述至少一個(gè)高壓LED 6可連接成雙向AC工作或單向DC工作。圖1所示為有二個(gè)LED 6、構(gòu)成單向DC工作的例子。所述高壓LED芯片14或高壓LED6為相同或不同發(fā)光色的。所述透光泡殼1為透明的、或?yàn)槿榘?、磨沙、有色或泡殼外有一層漫射透光膜的?殼，也可為部分有反射層的，或部分有一系列小棱鏡、小透鏡的泡殼。所述透光泡殼1的形狀可為A-型、G-型、R-型、PAR-型、T-型、燭型或其它現(xiàn)有 燈泡的泡殼中的一種，圖1所示為燭形泡殼的例子。所述電連接器8為E40、E27、E26、E14、⑶等現(xiàn)有燈泡的電連接器中的一種，以適 合于安裝在不同燈座或燈具上。圖1所示為E型燈頭的例子。 圖2為本發(fā)明的P-N結(jié)4 π出光的高壓LED 6的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖 2所示，所述高壓LED 6包括一個(gè)透明基板13，透明基板13上有至少一串、串聯(lián)的高壓LED 芯片14，圖2所示為有一串高壓LED芯片14的例子；每一個(gè)高壓LED芯片14有至少二個(gè) P-N結(jié)15，圖2所示為有5個(gè)P-N結(jié)的例子。各P-N結(jié)之間有至少一條電連接線16，圖2所 示為有二條電連接線16的例子。各高壓LED芯片14的二端至少有一個(gè)用于焊接打線的電 極17，圖2所示為各有二個(gè)電極17的例子。18為各高壓LED芯片14之間以及與透明基板 13 二端的電引出線19之間的連接線。所述透明基板13 二端的電引出線19被用高溫膠、陶 瓷膠、低熔點(diǎn)玻璃、銀漿或高溫塑料20等固定在透明基板13端部，其面向高壓LED芯片14 的一端19a裸露以供芯片引出線點(diǎn)焊。圖3和圖4為圖2的A-A剖面的二種不同結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3中13為透明基板， 14為高壓LED芯片，它被用透明膠21固定在透明基板13上，高壓LED芯片14所發(fā)的光4 π 出光，如圖3中22所示，出光率高、即發(fā)光效率高。當(dāng)LED芯片為發(fā)藍(lán)光或紫外光、并需要 用發(fā)光粉將其轉(zhuǎn)變成白光或其它所需色的光時(shí)，所述透明基板13和高壓LED芯片14四周 有發(fā)光粉層23，發(fā)光粉層所用的透明膠例如為硅膠、UV膠或環(huán)氧樹(shù)脂等。圖4為圖2的A-A剖面的又一種結(jié)構(gòu)的示意圖。其特征在于發(fā)光粉層23外還有 一層透明介質(zhì)層24。所述透明介質(zhì)例如為硅膠、UV膠或環(huán)氧樹(shù)脂等。圖4中其它數(shù)字所代 表的意義與圖3中的相同。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍不限于本文中介紹的各實(shí)施例，凡基于本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范 圍和說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的各種形式的變換和代換、皆屬本專(zhuān)利涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種P-N結(jié)出光的高壓LED，其特征在于它包括有一個(gè)透明基板(13)，透明基 板(13)的二端設(shè)置有電引出線(19)，在所述透明基板(13)上安裝有至少一串高壓LED芯 片(14)，每個(gè)高壓LED芯片(14)包括有至少二個(gè)串聯(lián)的LED P-N結(jié)(15)，各P-N結(jié)之間有 至少一條電連接線(16);每個(gè)高壓LED芯片(14)的二端各有至少一個(gè)用于焊接打線的金屬 電極(17);各高壓LED芯片(14)之間以及高壓LED芯片(14)與高壓LED電引出線(19)之 間有至少一條連接線(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P-N結(jié)出光的高壓LED，其特征在于所述的透明基板(13) 由普通玻璃、硬玻璃、石英玻璃、陶瓷或塑料制成；所述高壓LED芯片(14)的各P-N結(jié)(15) 之間有二條電連接線(16)；所述各高壓LED芯片(14)之間以及高壓LED芯片(14)與高壓 LED電引出線(19)之間有二條連接線(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的P-N結(jié)出光的高壓LED，其特征在于所述的電引出 線(19)被用陶瓷膠、低熔點(diǎn)玻璃、高溫塑料或銀漿固定在透明基板(13)的端部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的P-N結(jié)4π出光的高壓LED，其特征在于所述高壓LED 芯片(14)和透明基板(13)四周有把高壓LED芯片所發(fā)的光轉(zhuǎn)變成其它所需光色光的發(fā)光 粉層(23)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的P-N結(jié)芯片4π出光的高壓LED，其特征在于所述發(fā)光粉層 (23)外有透明介質(zhì)層(24)。
6.一種利用如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述P-N結(jié)4 π出光的高壓LED制備的LED 燈泡，它包括有一個(gè)透光泡殼，一個(gè)帶有排氣管、電引出線和支架的芯柱，至少一個(gè)LED，一 個(gè)驅(qū)動(dòng)器，一個(gè)電連接器，其特征在于所述LED為高壓LED (6)，該高壓LED (6)被固定在芯 柱(5)上，其電極經(jīng)芯柱的電極引出線(3)與驅(qū)動(dòng)器(7)和可以連接外電源的電連接器(8) 相連；所述的芯柱(5)和透光泡殼(1)真空密封，密封腔內(nèi)充有高導(dǎo)熱率低粘度氣體。
7.一種利用如權(quán)利要求1或2或3或4或5后6所述P-N結(jié)4 π出光的高壓LED制 備的LED燈泡，所述高壓LED芯片(14)或高壓LED (6)為相同或不同發(fā)光色的；所述高壓 LED (6)被連接成單向DC工作或雙向AC工作。
全文摘要
一種P-N結(jié)4π出光的高壓LED及LED燈泡，所述高壓LED包括有一個(gè)透明基板，透明基板的二端設(shè)置有電引出線，在所述透明基板上安裝有至少一串高壓LED芯片，每個(gè)高壓LED芯片包括有至少二個(gè)串聯(lián)的LEDP-N結(jié)，各P-N結(jié)之間有至少一條電連接線；每個(gè)高壓LED芯片的二端各有至少一個(gè)用于焊接打線的金屬電極；所述的LED燈泡，它包括有一個(gè)透光泡殼，一個(gè)帶有排氣管、電引出線和支架的芯柱，至少一個(gè)高壓LED，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，一個(gè)電連接器，所述高壓LED由高壓LED芯片構(gòu)成，該高壓LED被固定在芯柱上，其電極經(jīng)芯柱的電極引出線與驅(qū)動(dòng)器和可以連接外電源的電連接器相連；所述的芯柱和透光泡殼真空密封，密封腔內(nèi)充有高導(dǎo)熱率低粘度氣體；它具有整燈效率高、可靠性高、成本低、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK102109115SQ20101061009
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者葛世潮 申請(qǐng)人:葛世潮