專利名稱：一種線性高壓led芯片及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED照明技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及ー種線性高壓LED芯片及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的LED(發(fā)光二極管)芯片是ー種以低直流電壓驅(qū)動(dòng)的照明芯片(單芯片電壓為V，電流為I)。低壓驅(qū)動(dòng)意味著需要具有電源轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)，才能直接與市電交流電連接，這增加了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和安裝エ序，提高了生產(chǎn)成本；而且低壓驅(qū)動(dòng)使LED芯片的工作電流較大，大工作電流增加了功率耗散，降低了電源效率，還會(huì)增大發(fā)熱，對(duì)芯片的可靠性和使 用壽命造成不利影響。如果能夠?qū)崿F(xiàn)ー種使用線性高壓(線性高壓V’= VXN)驅(qū)動(dòng)的LED芯片，從而降低工作電流為I’ = I/N，則能夠有效克服現(xiàn)有LED芯片的上述缺陷，降低生成產(chǎn)本，提高產(chǎn)品效率和可靠性。然而，現(xiàn)有技術(shù)中并未存在線性高壓LED芯片產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提供了ー種線性高壓LED芯片及其實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明以線性高壓驅(qū)動(dòng)LED芯片工作，降低工作電流，使LED電源更加高效，同時(shí)減少安裝エ序，使生產(chǎn)成本降低，可靠性提高；同時(shí)本發(fā)明能夠使LED芯片的形狀為長(zhǎng)條形，更有利于LED芯片的光效提高和散熱效果，提高了產(chǎn)品在整體上的成品效益。本發(fā)明所述的線性高壓LED芯片，其特征在于，包括藍(lán)寶石襯底和所述襯底上的至少兩個(gè)線性排列的PN結(jié)，所述PN結(jié)之間通過導(dǎo)電層串聯(lián)連接，并且兩個(gè)端部的PN結(jié)分別連接金屬點(diǎn)，所述金屬點(diǎn)用于接入電源的正、負(fù)電扱。優(yōu)選地，每個(gè)所述PN結(jié)包括在所述藍(lán)寶石襯底外延生成的ー層N-GaN結(jié)構(gòu)，以及在所述N-GaN結(jié)構(gòu)上面生成的ー層P-GaN結(jié)構(gòu)。進(jìn)ー步優(yōu)選地，每個(gè)PN結(jié)的P-GaN結(jié)構(gòu)通過所述導(dǎo)電層連接下ー個(gè)PN結(jié)的N-GaN結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述芯片整體為L(zhǎng)XL的方形，L為寬度，所述PN結(jié)線性排列，每個(gè)PN結(jié)寬度為L(zhǎng)/N，N為L(zhǎng)ED芯片的PN結(jié)數(shù)目。優(yōu)選地，所述LED芯片的各PN結(jié)切割長(zhǎng)條形，并且以線形的導(dǎo)電層聯(lián)接。為了實(shí)現(xiàn)上述線性高壓LED芯片，本發(fā)明還進(jìn)ー步提供了ー種線性高壓LED芯片的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于包括以下步驟步驟I，在藍(lán)寶石襯底上生成至少兩個(gè)線性排列的PN結(jié)；步驟2，通過導(dǎo)電層串聯(lián)連接所述PN結(jié)；步驟3，使兩個(gè)端部的PN結(jié)分別連接金屬點(diǎn)，所述金屬點(diǎn)用于接入電源的正、負(fù)電扱。優(yōu)選地，所述步驟I具體包括藍(lán)寶石襯底外延生成ー層N-GaN結(jié)構(gòu)，以及在所述N-GaN結(jié)構(gòu)上面生成ー層P-GaN結(jié)構(gòu)。進(jìn)ー步優(yōu)選地，所述步驟2包括將每個(gè)PN結(jié)的P-GaN結(jié)構(gòu)通過所述導(dǎo)電層連接下ー個(gè)PN結(jié)的N-GaN結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述步驟I中采用的所述襯底為L(zhǎng)XL的方形，L為寬度，所述PN結(jié)線性排列，每個(gè)PN結(jié)寬度為L(zhǎng)/N，N為L(zhǎng)ED芯片的PN結(jié)數(shù)目。優(yōu)選地，所述步驟I中將各PN結(jié)切割長(zhǎng)條形，并且以線形的導(dǎo)電層聯(lián)接。本發(fā)明主要解決了 LED照明芯片中的以下技術(shù)問題1.通過PN結(jié)的線性組合增加了正、負(fù)極之間電壓，從而降低了工作電流，有效提高了 LED芯片電流一致性，減小了功率耗散，使整體的耗電降低；2.通過長(zhǎng)條型布局，提高了發(fā)光效率和散熱效率；3.通過增加電壓，減小了組裝的芯片數(shù)量，増加了產(chǎn)品可靠性，同時(shí)更加適合自動(dòng)化生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本，增強(qiáng)了產(chǎn)品質(zhì)量。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。
圖I是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，并使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合實(shí)施例及實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。圖I-圖2是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明所述的線性高壓LED芯片是在藍(lán)寶石襯底(sapphire) I上利用外延技術(shù)生長(zhǎng)至少兩個(gè)線性排列的PN結(jié)。如附圖1_2所示，每個(gè)PN結(jié)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括在藍(lán)寶石襯底I表面外延生成的ー層N-GaN(氧化鎵)結(jié)構(gòu)2，以及在所述N-GaN結(jié)構(gòu)上面生成的ー層P-GaN結(jié)構(gòu)3，從而在N-GaN (氧化鎵)結(jié)構(gòu)2和P-GaN結(jié)構(gòu)3之間形成發(fā)光層4作為照明光源。從附圖中可以看到，將所述LED芯片的各PN結(jié)切割長(zhǎng)條形，并且以線形的導(dǎo)電層聯(lián)接。采用的所述襯底為L(zhǎng)XL的方形，L為寬度，所述PN結(jié)線性排列，每個(gè)PN結(jié)寬度為L(zhǎng)/N，N為L(zhǎng)ED芯片的PN結(jié)數(shù)目。位于上層的P-GaN結(jié)構(gòu)3的表面積小于N-GaN(氧化鎵)結(jié)構(gòu)2的表面積，從而使N-GaN(氧化鎵)結(jié)構(gòu)2部分區(qū)域露出，便于利用導(dǎo)電層5將各個(gè)PN結(jié)串聯(lián)連接，將每個(gè)PN結(jié)的P-GaN結(jié)構(gòu)3通過所述導(dǎo)電層5連接下ー個(gè)PN結(jié)的N-GaN結(jié)構(gòu)2。并且，在串聯(lián)的ー組PN結(jié)中，位于兩個(gè)端部的PN結(jié)分別連接金屬點(diǎn)6，所述金屬點(diǎn)6用于接入電源的正、負(fù)電扱，即ー端的PN結(jié)的P-GaN結(jié)構(gòu)3通過金屬點(diǎn)6連接電源正扱，另ー端的PN結(jié)的N-GaN(氧化鎵)結(jié)構(gòu)2通過另ー金屬點(diǎn)6連接電源負(fù)極，從而將多個(gè)PN結(jié)串聯(lián)在電源正、負(fù)極之間。各個(gè)PN結(jié)所形成的ニ極管結(jié)構(gòu)具有相同的功率，因此將N個(gè)線性排列的PN結(jié)串聯(lián)后，工作電壓將增加N倍，而工作電流將會(huì)減小到1/N，由于電流以較小的切面流過同等面積的PN結(jié)，利用較小的工作電流降低了 PN結(jié)的發(fā)熱和功率耗散，提高了電源效率。通過使各PN結(jié)平均分布，照明效果更好，而且也更容易散熱，增加了產(chǎn)品的可靠性和壽命。為了實(shí)現(xiàn)上述線性高壓LED芯片，本發(fā)明還進(jìn)ー步提供了ー種線性高壓LED芯片的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟步驟I，在藍(lán)寶石襯底I上利用外延技術(shù)生長(zhǎng)至少兩個(gè)線性排列的PN結(jié)；采用的所述襯底為L(zhǎng)XL的方形，L為寬度，所述PN結(jié)線性排列，每個(gè)PN結(jié)寬度為L(zhǎng)/N，N為L(zhǎng)ED芯片的PN結(jié)數(shù)目；藍(lán)寶石襯底I外延生成ー層N-GaN結(jié)構(gòu)2，以及在所述N-GaN結(jié)構(gòu)上面生成ー層P-GaN結(jié)構(gòu)3，位于上層的P-GaN結(jié)構(gòu)3的表面積小于N-GaN(氧化鎵)結(jié)構(gòu)2的表面積，從而使N-GaN(氧化鎵)結(jié)構(gòu)2部分區(qū)域露出，步驟I中將各PN結(jié)切割長(zhǎng)條形，并且在后續(xù)步驟中以線形的導(dǎo)電層聯(lián)接。步驟2，將每個(gè)PN結(jié)的P-GaN結(jié)構(gòu)3通過導(dǎo)電層5連接下ー個(gè)PN結(jié)的N-GaN結(jié)構(gòu)2，從而通過導(dǎo)電層5串聯(lián)連接所述線性排列的PN結(jié)。步驟3，使在串聯(lián)的ー組PN結(jié)中位于兩個(gè)端部的PN結(jié)分別連接金屬點(diǎn)6，所述金屬點(diǎn)6用于接入電源的正、負(fù)電極，從而制成了本發(fā)明的線性高壓LED芯片。本發(fā)明使LED在高電壓、低電流的直流電工作模式下運(yùn)行，發(fā)揮更高的照明效果，使整體的耗電量降低，溫度降低，増加可靠性和使用壽命，各PN結(jié)封裝在襯底上集成為ー體，有利于電源的組裝，適合自動(dòng)化生產(chǎn)，降低了成本和生產(chǎn)質(zhì)量。 以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，本發(fā)明還可以應(yīng)用在其它控制設(shè)備中，如電腦系統(tǒng)、游戲系統(tǒng)、手機(jī)系統(tǒng)等。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種線性高壓LED芯片，其特征在于，包括藍(lán)寶石襯底和所述襯底上的至少兩個(gè)線性排列的PN結(jié)，所述PN結(jié)之間通過導(dǎo)電層串聯(lián)連接，并且兩個(gè)端部的PN結(jié)分別連接金屬點(diǎn)，所述金屬點(diǎn)用于接入電源的正、負(fù)電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線性高壓LED芯片，其特征在于每個(gè)所述PN結(jié)包括在所述藍(lán)寶石襯底外延生成的一層N-GaN結(jié)構(gòu)，以及在所述N-GaN結(jié)構(gòu)上面生成的一層P-GaN結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性高壓LED芯片，其特征在于每個(gè)PN結(jié)的P-GaN結(jié)構(gòu)通過所述導(dǎo)電層連接下一個(gè)PN結(jié)的N-GaN結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線性高壓LED芯片，其特征在于所述芯片整體為L(zhǎng)XL的方形，L為寬度，所述PN結(jié)線性排列，每個(gè)PN結(jié)寬度為L(zhǎng)/N，N為L(zhǎng)ED芯片的PN結(jié)數(shù)目。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線性高壓LED芯片，所述LED芯片的各PN結(jié)切割長(zhǎng)條形，并且以線形的導(dǎo)電層聯(lián)接。
6.一種線性高壓LED芯片的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I，在藍(lán)寶石襯底上生成至少兩個(gè)線性排列的PN結(jié)； 步驟2，通過導(dǎo)電層串聯(lián)連接所述PN結(jié)； 步驟3，使兩個(gè)端部的PN結(jié)分別連接金屬點(diǎn)，所述金屬點(diǎn)用于接入電源的正、負(fù)電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟I具體包括藍(lán)寶石襯底外延生成一層N-GaN結(jié)構(gòu)，以及在所述N-GaN結(jié)構(gòu)上面生成一層P-GaN結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，將每個(gè)PN結(jié)的P-GaN結(jié)構(gòu)通過所述導(dǎo)電層連接下一個(gè)PN結(jié)的N-GaN結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟I中采用的所述襯底為L(zhǎng)XL的方形，L為寬度，所述PN結(jié)線性排列，每個(gè)PN結(jié)寬度為L(zhǎng)/N，N為L(zhǎng)ED芯片的PN結(jié)數(shù)目。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟I中將各PN結(jié)切割長(zhǎng)條形，并且以線形的導(dǎo)電層聯(lián)接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種線性高壓LED芯片，包括藍(lán)寶石襯底和所述襯底上的至少兩個(gè)線性排列的PN結(jié)，所述PN結(jié)之間通過導(dǎo)電層串聯(lián)連接，并且兩個(gè)端部的PN結(jié)分別連接金屬點(diǎn)，所述金屬點(diǎn)用于接入電源的正、負(fù)電極。本發(fā)明將把LED芯片的各PN結(jié)切割長(zhǎng)條形，以線形的金屬導(dǎo)電層聯(lián)接，使電流平均流通過LED的全部面積，電流分布更加合理。LED芯片在高電壓、低電流的直流電工作模式下運(yùn)行，發(fā)揮更高的照明效果，使整體的耗電量降低，溫度降低，增加可靠性和使用壽命，各PN結(jié)封裝在襯底上集成為一體，有利于電源的組裝，適合自動(dòng)化生產(chǎn)，降低了成本和生產(chǎn)質(zhì)量。本發(fā)明還進(jìn)一步提供了上述線性高壓LED芯片的實(shí)現(xiàn)方法。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102820314SQ20121022596
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者王知康, 劉紀(jì)美, 廖偉雄, 莊永漳, 黃嘉銘, 劉召軍 申請(qǐng)人:王知康