專利名稱：異質(zhì)集成高壓直流/交流發(fā)光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光裝置，更具體地說(shuō)，它是一種異質(zhì)集成半導(dǎo)體器件發(fā)光裝置，可以直接通過(guò)一個(gè)直流高電壓或一個(gè)交流電壓供電，以用于照明，指示或者顯示等用途。
背景技術(shù)：
基于III-V族氮化物(III-Nitride)的半導(dǎo)體(包括GaN，InN，AlN以及他們的合金)的發(fā)光二極管(LED)的發(fā)展，以全新的方式大大改變了照明技術(shù)。LED，直到最近，主要作為簡(jiǎn)單的顯示燈用于電子和玩具方面，而現(xiàn)在，其具有巨大的潛力來(lái)取代白熾燈使用于多個(gè)方面，尤其是那些需要耐久性、密集性及方向性的應(yīng)用場(chǎng)合(如交通，自動(dòng)化，顯示器及建筑照明等等)。與常規(guī)的發(fā)光裝置相比，基于固態(tài)發(fā)光(SSL)的半導(dǎo)體LED具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如能量利用率更高，功耗??；具有更長(zhǎng)的使用壽命，而只需要很低的維護(hù)費(fèi)用；抗振動(dòng)特性；可以發(fā)出鮮艷的飽和色光，此外，它還有可靈活進(jìn)行照明設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2025年，如果使用固態(tài)發(fā)光設(shè)施，美國(guó)每年可以大約可以節(jié)約525萬(wàn)億瓦特的電能，也就是說(shuō)一年大約可以節(jié)約350億美元，此外人類的視覺感受也可以通過(guò)獨(dú)立地調(diào)節(jié)發(fā)光二極管的亮度和色彩而得到增強(qiáng)。
常規(guī)的發(fā)光二極管，取決于半導(dǎo)體材料的特性，工作在一個(gè)非常低的直流電壓(大約在一伏到五伏之間)及一個(gè)有限的電流下(不超過(guò)20毫安，只能產(chǎn)生較低的亮度，故只適用于指示燈。為了使發(fā)光二極管能達(dá)到作為普通照明使用的亮度，可以采用兩種方法。第一種方法是發(fā)光二級(jí)光仍然工作在一個(gè)較低的直流電壓下，但是它具有一個(gè)非常高的直流電流(大于一百毫安)，這樣它就可以達(dá)到一個(gè)較高的亮度。這種所謂的高能發(fā)光二級(jí)管需要一個(gè)笨重的變壓器，一個(gè)電子控制器及一個(gè)驅(qū)動(dòng)器來(lái)提供能量。在第二種方法中，許多串聯(lián)連接的發(fā)光二極管集成在一個(gè)芯片中制成一個(gè)發(fā)光裝置。它可以直接工作在一個(gè)高的直流輸入電壓下。取決于集成的發(fā)光二級(jí)管數(shù)目的多少，該發(fā)光裝置的運(yùn)行電壓可以是12伏，24伏，110伏，240伏甚至更高的電壓。此外，使用兩條電流通路后，高壓發(fā)光裝置還可以直接工作在110/120伏或220/240伏交流電壓下。這種高度集成的高壓發(fā)光二極管裝置尺寸介于幾百個(gè)微米到幾十個(gè)毫米之間。需要指出的是這種高度集成的單片高壓發(fā)光裝置與美國(guó)專利6,787,999所述的裝置完全不同。在那項(xiàng)專利中，是把許多獨(dú)立封裝好的單個(gè)發(fā)光二極管用串接的方式焊接在一個(gè)PCB板上來(lái)制成一個(gè)體積龐大的發(fā)光二級(jí)管陣列，應(yīng)用于高壓場(chǎng)合。
集成在一個(gè)芯片上的發(fā)光二極管裝置可以在高壓直流電壓或交流電壓的條件下工作的新設(shè)想揭開了發(fā)光二極管在照明，指示及顯示應(yīng)用上的新篇章。例如，高壓發(fā)光二級(jí)管可以直接用110伏供電，同時(shí)不需要任何的變壓器。如果將高壓的發(fā)光二極管組裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的愛迪生或歐式螺旋插頭上，它可以直接安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)光燈泡插口內(nèi)，用于室內(nèi)或室外的照明。圖1及圖2說(shuō)明了構(gòu)建這樣一個(gè)裝置的原理，該原理是通過(guò)直接集成許多的發(fā)光二極管在一個(gè)芯片上而實(shí)現(xiàn)的。如說(shuō)明所示，一個(gè)InGaAlN發(fā)光二極管構(gòu)建在一個(gè)藍(lán)寶石襯底或其它的絕緣襯底上。在先技術(shù)的常規(guī)低壓直流二極管用數(shù)字10標(biāo)示，該發(fā)光二極管10包括一個(gè)襯底12，一個(gè)n型的半導(dǎo)體層14，一個(gè)發(fā)光區(qū)16，及一個(gè)P型半導(dǎo)體層18，一個(gè)P觸點(diǎn)20，一個(gè)N觸點(diǎn)22，一個(gè)電流擴(kuò)散層24。如圖2所示，在現(xiàn)技術(shù)中的集成高壓發(fā)光二極管裝置用數(shù)字26標(biāo)示。大量的發(fā)光二極管被串聯(lián)到一起，這些發(fā)光二極管的串聯(lián)方式是通過(guò)一個(gè)連接金屬層28來(lái)把一個(gè)發(fā)光二極管10的P-層18與其相鄰的另外一個(gè)發(fā)光二極管的N-層14連接起來(lái)。這樣一個(gè)集成的發(fā)光二極管26有兩個(gè)端子30及32用于接入一個(gè)輸入電壓。光34穿過(guò)半透明的電流擴(kuò)散層24，從半導(dǎo)體外沿層18發(fā)出。
在先技術(shù)的集成發(fā)光二極管存在好幾個(gè)問(wèn)題，包括發(fā)光效率低，不易散熱，功率低，及可靠性方面的問(wèn)題。每一個(gè)獨(dú)立的發(fā)光二極管10與其它發(fā)光二極管的隔離是通過(guò)刻蝕N型半導(dǎo)體層14到絕緣襯底12的表面來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于基于InGaAlN的發(fā)光二極管，這樣的刻蝕深度大約為兩微米到六微米之間。深槽36增加了覆蓋金屬層28到相互連接的每一個(gè)發(fā)光二極管10上的難度。一個(gè)不連續(xù)的或薄金屬層28可能會(huì)導(dǎo)致在槽側(cè)壁38上泄漏或連接中斷，這將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品性能、合格率及可靠性下降。
對(duì)于一個(gè)基于InGaAlN的發(fā)光二極管設(shè)備來(lái)說(shuō)，藍(lán)寶石是最常用的襯底，同時(shí)由于藍(lán)寶石的高絕緣特性，因此它成為高壓發(fā)光二極管設(shè)備的一個(gè)最佳選擇。遺憾的是，藍(lán)寶石只具有一個(gè)非常低的導(dǎo)熱性能及有限的散熱性能，降低了高壓(或高功率)發(fā)光二極管設(shè)備的性能及使用壽命?，F(xiàn)有技術(shù)的另一個(gè)缺點(diǎn)是從外延層發(fā)出的光，很大一部分被金屬層阻擋或吸收，包括P接觸點(diǎn)20、N接觸點(diǎn)22、金屬層28及電流擴(kuò)散層24，這限制了發(fā)光的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種以III-V族氮化物半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的改進(jìn)的高壓DC/AC發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置是把LED陣列通過(guò)覆晶(倒扣)焊接或其他固定方式集成在一個(gè)有源或無(wú)源的基板上。該基板可以是氮化鋁，氮化硼或其他相類似的物質(zhì)，只要它們既具有良好的絕緣特性以及熱傳導(dǎo)性。基板包括覆晶凸點(diǎn)，用來(lái)焊接發(fā)光二極管陣列并增強(qiáng)熱散發(fā)性及促進(jìn)光的發(fā)射?；暹€包括無(wú)源電路，用來(lái)串聯(lián)分離的發(fā)光二極管陣列，并提供限流保護(hù)。同時(shí)，基板還可以是硅制成，一面是一個(gè)有源的控制電路，另一面是用來(lái)連接發(fā)光二極管陣列的金屬層和絕緣層。最終的產(chǎn)品有兩個(gè)或更多的端子用來(lái)提供電源輸入或提供控制信號(hào)。它的電源可以是12伏，24伏，或其它等級(jí)的直流電壓，它也可以使用交流電壓供電如110/120伏或220/240伏。發(fā)出的光可以是白色光，單色光，多色光或隨時(shí)間變化顏色也發(fā)生變化的光。


圖1是一個(gè)在先技術(shù)的發(fā)光二極管的橫截面圖。
圖2是一個(gè)在先技術(shù)發(fā)光二極管陣列的橫截面圖。
圖3是使用覆晶焊接的高壓發(fā)光設(shè)備的橫截面圖。每個(gè)獨(dú)立的發(fā)光二極管通過(guò)基板互相連接。
圖4是一個(gè)高壓直流發(fā)光二極管的概略圖。
圖4是一個(gè)高壓交流發(fā)光二極管的概略圖。
圖6是帶有一個(gè)無(wú)源保護(hù)電路的圖3設(shè)備的一個(gè)橫向截面圖。
圖7是使用覆晶焊接的高壓發(fā)光設(shè)備另一實(shí)例的橫截面圖。它帶有一個(gè)集成電路用于保護(hù)，控制，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管陣列。
圖8是三種單色組合的發(fā)光二極管陣列的概略圖，這些發(fā)光二極管陣列并聯(lián)在一起。
圖9是三種單色組合的發(fā)光二極管陣列的概略圖，這些發(fā)光二極管陣列串聯(lián)在一起。
具體實(shí)施例方式
如圖3所示，一個(gè)芯片大小的高壓直流交流發(fā)光裝置用數(shù)字100來(lái)標(biāo)示。高壓直流交流發(fā)光裝置的構(gòu)建方式是將襯底104上橫向?qū)ǖ腎nGaAlN發(fā)光二極管陣列102，通過(guò)覆晶焊接或其他連接方式異質(zhì)集成在基板106上。襯底104可以是透明，半透明，或具有類似透光性的特性，使光線能從襯底上透出。襯底可以是一個(gè)絕緣材料，如藍(lán)寶石(三氧化二鋁)、炭化硅、硅、砷化鎵。半導(dǎo)體外延層通過(guò)覆晶焊被焊接到基板106，這樣光就能從發(fā)光二極管陣列102的襯底104透出。在襯底104上相互隔離的LED110通過(guò)基板106上的金屬連接124串聯(lián)起來(lái)。本發(fā)明將更多的金屬層從發(fā)光二極管陣列中移到子基板上，可以提高裝置的透光率。同樣的道理，P-N結(jié)、異質(zhì)結(jié)、多量子勢(shì)阱、有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光、聚合物場(chǎng)致發(fā)光、紫外線(四百-三百毫米)、及遠(yuǎn)紫外(三百-兩百亳米)發(fā)光二級(jí)管、及其他類型的發(fā)光二級(jí)管都可以按照上文所述的方式進(jìn)行裝配。
發(fā)光二極管陣列102可以使用標(biāo)準(zhǔn)的集成芯片制造技術(shù)制作在襯底104上。相鄰發(fā)光二極管110之間有一條深槽108一直刻蝕至襯底104，使各個(gè)LED相互電隔離。每個(gè)LED110通常是臺(tái)面形的，它包括一個(gè)N層112，一個(gè)發(fā)光層114，一個(gè)P層116，一個(gè)N觸點(diǎn)118，一個(gè)P觸點(diǎn)120。相鄰的發(fā)光二極管110通過(guò)覆晶焊點(diǎn)122連接到金屬層124上，金屬層124制作在基板106上。金屬層124把一個(gè)發(fā)光二極管的P觸點(diǎn)120與其相鄰發(fā)光二極管的N觸點(diǎn)118連接起來(lái)，從而使整個(gè)LED陣列通過(guò)基板106串聯(lián)起來(lái)。端子126和128在發(fā)光二極管陣列102的每一端提供了電源連結(jié)點(diǎn)。覆晶焊點(diǎn)可以是焊劑，如鉛/錫(Pb/Sn)或金/錫(Au/Sn)，或者其它金屬如金(Au)或銦(In)。
LED陣列102的性能及使用壽命取決于PN結(jié)的溫度。對(duì)于高壓應(yīng)用場(chǎng)合，熱散發(fā)可能會(huì)變得更加困難。如果不能夠充分地散發(fā)熱量，可能導(dǎo)致設(shè)備性能受損或?qū)е绿崆皥?bào)廢?；贗nGaAlN的半導(dǎo)體的外延層生長(zhǎng)在一個(gè)藍(lán)寶石襯底上，藍(lán)寶石襯底是制造一個(gè)高壓直流交流發(fā)光裝置的理想選擇，因?yàn)樗哂辛己玫慕^緣特性，然而，藍(lán)寶石只有很低的熱傳導(dǎo)性能。為了增加發(fā)光裝置100的熱性能，將LED陣列102與基板106相聯(lián)，基板106可以是氮化鋁，氮化硼，或其他相近材料，這些材料都具有良好的熱傳導(dǎo)性及高電阻，所以每個(gè)陣列102中的LED110的PN結(jié)所產(chǎn)生的熱量就可以輕易的通過(guò)焊點(diǎn)112及金屬124層轉(zhuǎn)移到子基板106上并散發(fā)到外殼上(在圖中未顯示)。
光130從襯底104發(fā)出。P觸點(diǎn)120可以是鎳/金金屬層，或并入一個(gè)高反射金屬層，把向基板106發(fā)射的光反射回襯底層104。例如，一個(gè)厚度不超過(guò)十納米的薄的透明鎳/金金屬層可以首先沉積并退火后形成p-GaN層的電接觸層，而一個(gè)較厚(例如大于100納米)的銀或其他金屬層可以沉積在鎳/金金屬層上以形成一個(gè)高反射率的反射鏡。在深槽108中，一個(gè)透明的電介質(zhì)/銀堆積層可以被沉積下來(lái)，作為一個(gè)高度反射鏡，該透明電介質(zhì)也同時(shí)作為深槽108表面的鈍化層。如果深槽108中沒有使用一個(gè)反射性金屬，則可以使用一個(gè)低折射率的電介質(zhì)材料如氧化硅來(lái)作為表面鈍化層。
從圖4可知，對(duì)于一個(gè)直流電輸入源，陣列102中串聯(lián)的發(fā)光二極管的數(shù)目取決于輸入的直流電壓。例如，如果每一個(gè)LED110的運(yùn)行電壓為3伏特，而輸入電壓為12伏，這樣就可以在直流電源的輸入端串聯(lián)接入4個(gè)LED110。為了增加亮度，可以將兩個(gè)或更多個(gè)LED陣列102并聯(lián)到直流電源的輸入端。
如圖5所示，對(duì)于一個(gè)交流電壓源來(lái)說(shuō)，陣列102及103中串聯(lián)的發(fā)光二極管110的數(shù)目則取決于輸入的交流電壓。例如，如果一個(gè)LED110的運(yùn)行電壓為3伏，而輸入交流電壓為120伏，則可以在每個(gè)陣列102或103的交流電源輸入上接上40個(gè)發(fā)光LED110。如圖所示，發(fā)光LED陣列102可以在交流電的半周期內(nèi)導(dǎo)通，而發(fā)光二極管陣列103則在交流電的另一個(gè)半周期內(nèi)導(dǎo)通。流過(guò)陣列102的電流的方向如105所示，而流過(guò)陣列103的電流方向如107所示。第二個(gè)以串聯(lián)形式串接的LED陣列103與第一個(gè)陣列102以相反的方向并連接到交流輸入上。對(duì)于一個(gè)60赫茲供電的電源來(lái)說(shuō)，發(fā)光二極管陣列將會(huì)每秒鐘變換導(dǎo)通60次，而對(duì)于一個(gè)50赫茲的電源來(lái)說(shuō)就是50次。
如圖6所示，一個(gè)LED陣列102可以加入一個(gè)無(wú)源保護(hù)電路202。因?yàn)長(zhǎng)ED的電阻非常低，輸入電壓的變化，如電壓尖峰，就會(huì)使發(fā)光二極管陣列102發(fā)生過(guò)流，從而降低它的性能和使用壽命。集成的無(wú)源保護(hù)電路202可以用來(lái)減少或減弱電壓波動(dòng)。無(wú)源保護(hù)電路202包括一個(gè)限流電阻，該電阻直接沉積在基板106上；無(wú)源保護(hù)電路202也可以是一個(gè)安裝在基板上的表面裝配電阻。無(wú)源保護(hù)電路202還可能包括一個(gè)正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻來(lái)保護(hù)LED陣列102，防止過(guò)流的情況出現(xiàn)。在正常的運(yùn)行條件下，PTC熱敏電阻保持在一個(gè)低電阻狀態(tài)下，不會(huì)對(duì)裝置的電流產(chǎn)生很大影響。當(dāng)過(guò)流出現(xiàn)時(shí)，PTC熱敏電阻就會(huì)切換到一個(gè)高阻抗的狀態(tài)，這時(shí)，它就會(huì)限制流過(guò)LED102的電流到一個(gè)正常的運(yùn)行水平。當(dāng)高電流狀態(tài)消失后，PTC熱敏電阻就會(huì)復(fù)位到低電阻狀態(tài)，并允許一個(gè)正常運(yùn)行的電流流過(guò)LED102。
圖7所示的是另外一個(gè)芯片大小的高壓直流交流發(fā)光裝置的實(shí)例，該裝置用數(shù)字300標(biāo)示。高壓交直流發(fā)光裝置300包括一個(gè)建造在襯底104上的電絕緣層312上的InGaAlNLED陣列102，該LED陣列102通過(guò)覆晶焊接或其他連接方式連接到基板302。襯底104可由電傳導(dǎo)材料(如硅或碳化硅襯底)或其他材料制成。在襯底104和LED陣列102之間是電絕緣層312，它可采用高阻的GaN，AlN、InGaAlN、Al203、Si，或其他電絕緣材料。在制作LED陣列102時(shí)，相鄰LED之間的電絕緣是通過(guò)刻蝕到電絕緣層312來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而不是刻蝕到電傳導(dǎo)襯底104。焊接凸點(diǎn)122連接到金屬層124上，而金屬層則覆蓋在薄絕緣層304上。絕緣層304可以是氧化硅或氮化硅，或其他電絕緣材料。基板302可采用銅，鋁或硅制成的，此外它還可包括一個(gè)控制及驅(qū)動(dòng)電路306，通過(guò)連線308來(lái)控制LED陣列102。反射層310可以沉積在深槽區(qū)域108內(nèi)及P觸點(diǎn)層120上，以改善裝置300的透光率。
如圖8及圖9所示，多個(gè)LED陣列發(fā)光器102可以集成在同一個(gè)基板320上。不同顏色(如藍(lán)色，綠色，紅色)的發(fā)光二極管芯片322，324及326，由集成在基板320上的電路來(lái)連接并控制。發(fā)光二極管陣列102可采用并聯(lián)連接(如圖8)或者串聯(lián)連接(如圖9)。將藍(lán)色322，綠色324及紅色326三種發(fā)光二極管發(fā)出的光混合就可以得到一個(gè)發(fā)出白色光的交直流發(fā)光裝置。每個(gè)發(fā)光二極管陣列可獨(dú)立地控制以實(shí)現(xiàn)所需要的亮度或色彩混合。混合光可以被平衡調(diào)節(jié)用來(lái)產(chǎn)生白色光或彩色光，它的顏色取決于混合參數(shù)及控制。集成控制還可以產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化顏色發(fā)生變化的光。當(dāng)串聯(lián)時(shí)(圖9)，三種顏色的LED的數(shù)量改變，就可以實(shí)現(xiàn)需要的白色光。
另一個(gè)產(chǎn)生白光的方法就是使用由III-V族氮化物制成的藍(lán)色LED來(lái)產(chǎn)生藍(lán)色光，然后在襯底層或裝置外殼內(nèi)表面涂上黃磷。使用黃色熒光粉可以將部分短波長(zhǎng)藍(lán)色光轉(zhuǎn)換為黃光的波長(zhǎng)。當(dāng)將兩種色彩進(jìn)行合理的混合調(diào)配時(shí)，就可以得到肉眼可見的白色。還可以使用紫外(UV)或近紫外線發(fā)光二極管激發(fā)三種顏色的熒光粉(紅，藍(lán)，綠)產(chǎn)生一個(gè)白色的光源。
權(quán)利要求
1.一個(gè)發(fā)光裝置包括一個(gè)位于襯底上的相互電隔離的LED陣列，每個(gè)所述的LED都具有一個(gè)P極和N極；一個(gè)帶有導(dǎo)電元件陣列的基板，所述的電隔離的LED陣列連接到基板的導(dǎo)電元件陣列上；連接端子，使所述導(dǎo)電元件陣列與一個(gè)電源相聯(lián)；所述的導(dǎo)電元件陣列使相互電隔離的LED的P極和與其相鄰的LED的N極相連，從而使所述陣列中的LED串聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的襯底透明。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的基板具有熱傳導(dǎo)特性。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的基板是一種熱傳導(dǎo)材料，從氮化鋁，氮化硼，銅，鋁，或硅中選擇。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的基板包括一個(gè)限流電路，它連接在所述端子和所述導(dǎo)電元件陣列之間。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的基板包括一個(gè)控制電路，它連接在所述的一個(gè)或多個(gè)端子和所述導(dǎo)電元件陣列之間。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于還包括一個(gè)反射材料，它沉積在相鄰的LED之間。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于還包括一種反射材料，它沉積在所述的P極上。
9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于還包括一種電絕緣材料，它固定在上述的基板上，位于基板和導(dǎo)電元件陣列之間。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的基板是導(dǎo)電的。
11.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的發(fā)光二極管是半導(dǎo)體PN結(jié)，半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，半導(dǎo)體量子陷阱，有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光材料、聚合場(chǎng)致發(fā)光材料、遠(yuǎn)紫外，紫外，紅，綠，藍(lán)，黃及白色的LED。
12.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于還包括一種絕緣材料層，它位于所述的電隔離的發(fā)光二極管和襯底之間。
13.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的襯底是導(dǎo)電的。
14.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于電隔離的發(fā)光二極管陣列通過(guò)覆晶焊接到所述基板的導(dǎo)電元件陣列上。
15.一個(gè)發(fā)光裝置，包括一組位于襯底上的相互電隔離的LED陣列，每個(gè)所述的發(fā)光二極管都具有一個(gè)P極和N極；一個(gè)有導(dǎo)電元件陣列的基板；所述的相互電隔離的LED陣列連接到基板的導(dǎo)電元件上；及連接端子，連接上述導(dǎo)電元件陣列與一個(gè)電源；所述的導(dǎo)電元件陣列使所述每個(gè)發(fā)光二極管的P極和與其相鄰的發(fā)光二極管N極的連接，使所述陣列中的LED被順序串聯(lián)起來(lái)，形成所述的電流流動(dòng)方向，一旦與電源連接，就可發(fā)出光。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光裝置，其特征在于還包括位于襯底上的相互電隔離的第二組LED陣列，每個(gè)所述的LED都具有一個(gè)P極和N極；位于基板上第二組導(dǎo)電元件陣列；所述的電隔離的第二組LED陣列與基板上的導(dǎo)電元件連接；所述的第二組導(dǎo)電元件陣列使第二組LED陣列的每個(gè)LED的P極和與其相鄰的LED的N極連接，從而使第二組LED陣列中的LED串聯(lián)連接，形成第二個(gè)電流流動(dòng)力向；所述的第二組導(dǎo)電元件陣列與所述的連接端子與一個(gè)電源相連，一旦通電，就可發(fā)光。
17.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的第二組導(dǎo)電元件陣列以與第一組導(dǎo)電元件陣列相反的方向并聯(lián)到所述的端子上。
18.如權(quán)利要求17所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的第二個(gè)方向的電流與所述的第一個(gè)電流方向相反，這樣在每半個(gè)周期中交替導(dǎo)通并發(fā)光。
19.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的第二組導(dǎo)電元件陣列以與所述的第一組導(dǎo)電元件陣列串聯(lián)的方式連接到端子上。
20.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的第二組陣列中相互電隔離的LED所發(fā)出的光與第一組陣列中相互電隔離的LED所發(fā)出的光顏色不同。
21.如權(quán)利要求16所述的光源，其特征在于所述的LED可以是半導(dǎo)體PN結(jié)，半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，半導(dǎo)體量子陷阱，有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光材料、場(chǎng)致聚合物材料、發(fā)出遠(yuǎn)紫外、紫外、紅、綠，藍(lán)，黃或白色光的LED。
22.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于還包括一種反射材料，它沉積在所述的相鄰的發(fā)光二極管之間。
23.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于還包括一種反射材料，它沉積在所述的P極上。
24.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的第一陣列襯底及所述的第二陣列的襯底是透明的。
25.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的基板是一種熱傳導(dǎo)材料，該熱傳導(dǎo)材料是氮化鋁，氮化硼，銅，鋁，或硅。
26.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的基板包括一個(gè)限流裝置，它連接在所述的一個(gè)或多個(gè)端子和所述導(dǎo)電元件陣列之間。
27.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的基板包括一個(gè)控制電路，它連接在上述的一個(gè)或多個(gè)端子和所述導(dǎo)電元件陣列之間。
28.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于還包括一種絕緣材料層，它位于所述的基板和導(dǎo)電元件之間。
29.如權(quán)利要求28所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的基板是導(dǎo)電的。
30.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于還包括一種絕緣材料層，它位于所述的第一組電隔離的發(fā)光二極管陣列和第一襯底之間，以及第二組電隔離的發(fā)光二極管陣列和第二襯底之間。
31.如權(quán)利要求30所述的發(fā)光裝置，其特征在于襯底是導(dǎo)電的。
32.如權(quán)利要求16所述的發(fā)光裝置，其特征在于第一組及第二組電隔離的發(fā)光二極管陣列通過(guò)覆晶焊接到所述基板上的導(dǎo)電元件陣列上。
33.一個(gè)發(fā)光裝置，包括位于一個(gè)襯底上并相互電隔離的第一塊LED陣列，每個(gè)所述的LED都具有一個(gè)P極和N極；位于另一襯底上并相互電隔離的第二塊LED陣列，每個(gè)所述的發(fā)光二極管都具有一個(gè)P極和N極；位于另一襯底上并相互電隔離的第三塊LED陣列，每個(gè)所述的發(fā)光二極管都具有一個(gè)P極和N極；一個(gè)帶有導(dǎo)電元件陣列的基板；以及用于把所述的導(dǎo)電元件陣列連接到電源的端子；所述的第一、第二、第三塊陣列與所述的導(dǎo)電元件陣列連接；所述的導(dǎo)電元件陣列使所述的各個(gè)陣列中相互電隔離的LED的P極和與其相鄰LED的N極的連接，這樣上述陣列中的發(fā)光二極管就可以被串聯(lián)起來(lái)，一旦端子接上電源后就可以發(fā)光。
34.如權(quán)利要求33所述的發(fā)光裝置，其特征在于第一塊LED陣列發(fā)出的光與第二塊LED陣列和第三塊LED陣列的發(fā)光二極管所發(fā)出的光不同。
35.如權(quán)利要求34所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的第二塊LED陣列的發(fā)光二極管所發(fā)出的光與第三塊LED陣列的發(fā)光二極管所發(fā)出的光不同。
36.如權(quán)利要求33所述的發(fā)光裝置，其特征在于還包括一個(gè)控制電路，用來(lái)獨(dú)立地控制每塊LED陣列的發(fā)光二極管。
37.如權(quán)利要求33所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的每一塊LED陣列包括與所述的導(dǎo)電元件連接的第一組發(fā)光二極管，其具有第一電流方向；以及與所述的導(dǎo)電元件連接的第二組發(fā)光二極管陣列，其具有第二電流方向。
38.如權(quán)利要求37所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的第一組發(fā)光二極管與第二組發(fā)光二極管并聯(lián)連接。
39.如權(quán)利要求38所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的第一電流方向與第二電流方向相反。
40.如權(quán)利要求33所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的電源為110伏交流電源。
41.如權(quán)利要求33所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的電源為220伏交流電源。
42.如權(quán)利要求33所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的電源為12伏直流電源。
43.如權(quán)利要求33所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的襯底是透明的。
44.如權(quán)利要求33所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述的LED可以是半導(dǎo)體PN結(jié)，半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，半導(dǎo)體量子陷阱，有機(jī)場(chǎng)致發(fā)光材料、場(chǎng)致聚合物材料、發(fā)出遠(yuǎn)紫外、紫外、紅、綠，藍(lán)，黃或白色光的LED。
全文摘要
一個(gè)單片集成發(fā)光二極管發(fā)光裝置，適合于直接應(yīng)用于高壓直流或交流電源。它由大量的電隔離的發(fā)光二極管構(gòu)成，這些發(fā)光二極管位于透明的襯底上，并與在導(dǎo)熱性能良好的基板上的導(dǎo)電元件連接。此外，在發(fā)光二極管之間的區(qū)域還可設(shè)置反射涂層。
文檔編號(hào)H01L23/48GK1828921SQ200610005230
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2006年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月21日
發(fā)明者范朝陽(yáng), 江紅星, 林景瑜 申請(qǐng)人:范朝陽(yáng), 江紅星, 林景瑜