一種無熒光粉白光led及l(fā)ed發(fā)光模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種無熒光粉白光LED及LED發(fā)光模塊，所述無熒光粉白光LED包括襯底和依次設(shè)置在所述襯底上的緩沖層、n型層、有源層和p型層；所述有源層包括長波長發(fā)光區(qū)域和短波長發(fā)光區(qū)域，本發(fā)明提出的無熒光粉白光LED發(fā)光模塊，包括上述的無熒光粉白光LED和用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路可以產(chǎn)生頻率不低于200Hz的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有主流白光LED(藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉)熒光粉壽命短、色溫高以及顯色指數(shù)低等問題，實(shí)現(xiàn)了無熒光粉的單芯片LED發(fā)白光。
【專利說明】一種無熒光粉白光LED及LED發(fā)光模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及LED照明【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種無熒光粉白光LED及LED發(fā)光模塊。

【背景技術(shù)】
[0002] 基于白光發(fā)光二極管（Light-Emitting Diode，LED)的半導(dǎo)體照明技術(shù)具有發(fā)光 效率高、壽命長久、環(huán)保等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，被人們公認(rèn)為照明技術(shù)的革命，是半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)對(duì) 人類生活的又一重大貢獻(xiàn)。LED的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括液晶顯示背光源、顯示屏、室外照 明、舞臺(tái)燈、信號(hào)燈、特種照明、汽車頭燈等領(lǐng)域，隨著技術(shù)的成熟，LED未來還將滲透到室內(nèi) 照明等通用照明領(lǐng)域。
[0003] 目前白光LED主要技術(shù)路線有三種：第一種是藍(lán)光LED激發(fā)黃色突光粉混合形成 白光，第二種是紫光或紫外LED激發(fā)紅綠藍(lán)三基色熒光粉混合形成白光，第三種是利用LED 直接發(fā)射白光，其中又包括多芯片型和單芯片型。多芯片型是指紅綠藍(lán)三種芯片集成封裝 在單個(gè)器件內(nèi)，調(diào)配三基色混合生成白光，單芯片型是指單芯片利用多層有源層直接發(fā)射 白光。紫光或紫外LED泵浦三基色熒光粉的方法可以實(shí)現(xiàn)高顯色系數(shù)，但是缺少可靠的泵 浦光源和高效的熒光粉。藍(lán)光泵浦黃色熒光粉的方法盡管是當(dāng)前市場(chǎng)的主流技術(shù)路線，但 是這種方法一直存在熒光粉壽命短、色溫高以及顯色指數(shù)低的問題。
[0004] 利用LED直接發(fā)射白光的技術(shù)方案近年來是半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。白光 LED比較理想的方案是不需要熒光粉，直接用LED芯片發(fā)射白光，由于InN和GaN材料自身 禁帶寬度分別為〇. 64 eV和3. 4eV，理論上調(diào)節(jié)In組分獲得的InGaN材料可以覆蓋整個(gè)可 見光光譜，因此可以在InGaN材料上實(shí)現(xiàn)紅綠藍(lán)三基色發(fā)光。然而單芯片無熒光粉白光LED 的發(fā)光光譜受到能帶填充效應(yīng)、自發(fā)極化效應(yīng)以及壓電極化效應(yīng)的影響，會(huì)隨著注入電流 的變化而發(fā)生顯著變化，目前普遍存在顯色指數(shù)不高的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中白光LED的熒光粉壽命短、色溫高以及顯色指數(shù)低的問題， 本發(fā)明提供了一種無熒光粉白光LED及LED發(fā)光模塊，該白光LED及LED發(fā)光模塊無需使 用熒光粉，且能夠得到較高的白光顯色指數(shù)和較低的色溫。
[0006] 本發(fā)明提出了一種無熒光粉白光LED，所述無熒光粉白光LED包括襯底和依次設(shè) 置在所述襯底上的緩沖層、η型層、有源層和p型層；所述有源層包括長波長發(fā)光區(qū)域和短 波長發(fā)光區(qū)域。
[0007] 優(yōu)選地，所述Ρ型層和所述有源層之間設(shè)有Ρ型阻擋層。
[0008] 優(yōu)選地，所述ρ型層上設(shè)有ρ型電極。
[0009] 優(yōu)選地，所述ρ型層和所述ρ型電極之間設(shè)有ρ型接觸層。
[0010] 優(yōu)選地，所述η型層上設(shè)有η型電極。
[0011] 優(yōu)選地，所述襯底為藍(lán)寶石、氧化鋅、硅、碳化硅、硅上生長的氮化鋁復(fù)合襯底、硅 上生長的氧化鋅復(fù)合襯底或Al xGai_xN，其中，0彡X彡1。
[0012] 本發(fā)明還提出了一種無突光粉白光LED發(fā)光模塊，包括任一上述的無突光粉白光 LED和用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路。
[0013] 優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)電路包括電壓脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路、電壓跟隨器和電壓電流轉(zhuǎn)換 器。
[0014] 優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)為占空比可調(diào)節(jié)的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)
[0015] 優(yōu)選地，所述交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率不低于200Hz。
[0016] 采用本發(fā)明提出的無熒光粉白光LED及LED發(fā)光模塊，通過設(shè)置LED有源區(qū)的結(jié) 構(gòu)，使LED在不同注入水平下載流子的主要復(fù)合區(qū)域不同，對(duì)應(yīng)發(fā)光的中心波長不同，周期 性地改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，可以從視覺上得到白光，進(jìn)一步改變交流 驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，調(diào)節(jié)LED的光譜分布，從而得到相對(duì)于主流白光LED (藍(lán)光激發(fā)黃色熒 光粉）而言較高的白光顯色指數(shù)和較低的色溫。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 通過參考附圖會(huì)更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理 解為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中：
[0018] 圖1為本發(fā)明提供的一種無熒光粉白光LED的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明提供的一種無熒光粉白光LED發(fā)光模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明提供實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例一提供的無熒光粉白光LED的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例二提供的無熒光粉白光LED的示意圖；
[0023] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例二提供的無突光粉白光LED的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例四提供的基于555定時(shí)器的驅(qū)動(dòng)電路的無熒光粉白光LED發(fā) 光豐旲塊的不意圖；
[0025] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例五提供的基于單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路的無熒光粉白光LED發(fā)光模 塊的不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027] 圖1為本發(fā)明提供的一種無熒光粉白光LED的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，所述無熒 光粉白光LED包括：
[0028] 襯底11和依次設(shè)置在所述襯底11上的緩沖層12、n型層13、有源層14和p型層 15 ;其中，所述有源層14包括長波長發(fā)光區(qū)域和短波長發(fā)光區(qū)域。本發(fā)明提出的無熒光粉 白光LED為單芯片發(fā)光器件，封裝好的LED只含有一種發(fā)光芯片。所述無突光粉白光LED 不含熒光粉等波長轉(zhuǎn)換材料，完全依靠芯片內(nèi)的有源區(qū)即有源層14發(fā)白光，有源層內(nèi)包含 發(fā)射不同中心波長的區(qū)域，不同注入水平下載流子在有源區(qū)內(nèi)的不同區(qū)域復(fù)合，對(duì)應(yīng)于不 同的中心波長。
[0029] 其中，所述p型層15和所述有源層14之間設(shè)有p型阻擋層。
[0030] 其中，所述p型層15上設(shè)有p型電極，p型電極可以為p型歐姆電極。
[0031] 其中，所述p型層15和所述P型電極之間設(shè)有P型接觸層。
[0032] 其中，所述η型層14上設(shè)有η型電極，η型電極可以為η型歐姆電極。
[0033] 其中，所述襯底11為藍(lán)寶石、氧化鋅、硅、碳化硅、硅上生長的氮化鋁復(fù)合襯底、硅 上生長的氧化鋅復(fù)合襯底或Al xGai_xN，其中，0彡X彡1。
[0034] 圖2為本發(fā)明提供的一種無熒光粉白光LED的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該無熒光 粉白光LED發(fā)光模塊，包括如圖1所述的無突光粉白光LED1和用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電 路2。
[0035] 其中，所述驅(qū)動(dòng)電路2,如圖3所示，包括電壓脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路21、電壓跟隨器22 和電壓電流轉(zhuǎn)換器23。
[0036] 其中，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)為占空比d可調(diào)的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0037] 其中，所述交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率不低于200Hz。
[0038] 本發(fā)明提出的無熒光粉白光LED及LED發(fā)光模塊，通過設(shè)置無熒光粉白光LED有 源區(qū)的結(jié)構(gòu)，使LED在不同注入水平下載流子的主要復(fù)合區(qū)域不同，對(duì)應(yīng)發(fā)光的中心波長 不同。由于人眼對(duì)外來光的亮度感覺是能量累積型的，從光的接受到產(chǎn)生亮度感覺并不是 瞬時(shí)的，兩者有一個(gè)延時(shí)差，稱為視覺延遲；而從外來光的消失到主觀亮度感覺的消失，也 有一個(gè)延時(shí)差，稱為視覺殘留。這兩個(gè)概念可以統(tǒng)一由視覺暫留時(shí)間來衡量。人眼的視覺 暫留時(shí)間為5ms左右，為了通過混光得到無熒光粉的白色發(fā)光，驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流信號(hào) 的頻率不應(yīng)低于200Hz。周期性地改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，可以從視覺 上得到白光。進(jìn)一步改變交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，可以調(diào)節(jié)LED的光譜分布，從而得到相對(duì) 于主流白光LED (藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉）而言較高的白光顯色指數(shù)和較低的色溫，克服現(xiàn)有 技術(shù)中白光LED遇到的阻礙。
[0039] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例一提供的無熒光粉白光LED的結(jié)構(gòu)示意圖，在本發(fā)明實(shí)施例 中，所述無熒光粉白光LED包括：
[0040] 襯底，和所述襯底上依次設(shè)置的緩沖層、η型層、i型黃光量子阱層及壘層、i型藍(lán) 光量子阱層及壘層和P型層；所述η型層上設(shè)有η型歐姆電極，所述p型層上設(shè)有p型歐姆 電極；所述Ρ型層15和所述ρ型電極之間設(shè)有ρ型接觸層。
[0041] 本實(shí)施例的有源層由i型黃光量子阱層及壘層和i型藍(lán)光量子阱層及壘層構(gòu)成， 因此，本實(shí)施例中的無熒光粉白光LED稱為量子講--量子阱LED芯片，通過設(shè)置對(duì)應(yīng)兩種 不同發(fā)光波長的量子阱層，使得LED在不同注入電流下載流子的主要復(fù)合區(qū)域不同。在小 注入電流下載流子的主要復(fù)合區(qū)域靠近黃光量子阱層，發(fā)光光譜的主要成分是長波長光； 在大注入電流下載流子的主要復(fù)合區(qū)域靠近藍(lán)光量子阱層，發(fā)光光譜的主要成分是短波長 光。本實(shí)施例周期性地采用大電流和小電流交替驅(qū)動(dòng)LED芯片，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)， 實(shí)現(xiàn)混光，從而得到無熒光粉的白色發(fā)光。改變周期驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，可以改變發(fā)光光譜 中長波長光與短波長光的相對(duì)強(qiáng)度比，從而得到顯色指數(shù)較高的白光。
[0042] 所述襯底材料為藍(lán)寶石、氧化鋅、硅、碳化硅、硅上生長的氮化鋁復(fù)合襯底、硅上生 長的氧化鋅復(fù)合襯底或Al xGai_xN，其中，0彡X彡1。
[0043] 為了使LED芯片的外延質(zhì)量得到提高，所述襯底在設(shè)置η型層之間首先設(shè)置了一 層緩沖層。
[0044] 所述緩沖層、η型層、i型黃光量子阱層及壘層、i型藍(lán)光量子阱層及壘層、p型層 和P型接觸層材料為In xGai_xN，其中，0彡X彡1。
[0045] 所述p型阻擋層材料為AlxGai_xN，其中，0彡X彡1。
[0046] 所述InxGai_xN材料的禁帶寬度隨著In組分的變化而變化，從InN的0. 64eV到GaN 的3. 4eV，可以覆蓋整個(gè)可見光光譜，因此可以在InxGai_xN材料上實(shí)現(xiàn)紅綠藍(lán)三基色發(fā)光。
[0047] 其中，所述緩沖層厚度為1?10 μ m。
[0048] 其中，所述η型層厚度為1?10 μ m。
[0049] 其中，所述i型黃光量子阱層及壘層的周期數(shù)為1?10,厚度為10?lOOOnm。
[0050] 其中，所述i型藍(lán)光量子阱層及壘層的周期數(shù)為1?10,厚度為10?lOOOnm。
[0051] 其中，所述p型阻擋層、p型層和p型接觸層的厚度均為10?lOOOnm。
[0052] 所述p型電極為ZnO透明電極、IT0透明電極或Ni/Au電極，所述η型電極為Ti/ A1電極、Ti/Au電極或Cr/Au電極。
[0053] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例二提供的無熒光粉白光LED的結(jié)構(gòu)示意圖，在本發(fā)明實(shí)施例 中，所述無熒光粉白光LED包括：
[0054] 襯底，和所述襯底上依次設(shè)置的緩沖層、η型層、i型超晶格應(yīng)力釋放層、i型量子 點(diǎn)層及壘層、i型量子阱層及壘層和P型層；所述η型層上設(shè)有η型歐姆電極，所述p型層 上設(shè)有Ρ型歐姆電極；所述i型超晶格應(yīng)力釋放層為InGaN的超晶格；所述ρ型層15和所 述P型電極之間設(shè)有P型接觸層。
[0055] 本實(shí)施例的有源層由i型超晶格應(yīng)力釋放層、i型量子點(diǎn)層及壘層和i型量子阱 層及壘層構(gòu)成，因此，本實(shí)施例中的無熒光粉白光LED稱為量子點(diǎn)--量子阱LED芯片，通 過設(shè)置量子點(diǎn)層與量子阱層，使得LED在不同注入電流下載流子的主要復(fù)合區(qū)域不同。在 小注入電流下載流子的主要復(fù)合區(qū)域靠近量子點(diǎn)層，發(fā)光光譜的主要成分是長波長光；在 大注入電流下載流子的主要復(fù)合區(qū)域靠近量子阱層，發(fā)光光譜的主要成分是短波長光。本 實(shí)施例周期性地采用大電流和小電流交替驅(qū)動(dòng)LED芯片，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，實(shí)現(xiàn) 混光從而得到無熒光粉的白色發(fā)光。改變周期驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，可以改變發(fā)光光譜中長 波長光與短波長光的相對(duì)強(qiáng)度比，從而得到顯色指數(shù)較高的白光。
[0056] 所述襯底材料為藍(lán)寶石、氧化鋅、硅、碳化硅、硅上生長的氮化鋁復(fù)合襯底、硅上生 長的氧化鋅復(fù)合襯底或Al xGai_xN，其中，0彡X彡1。
[0057] 為了使LED芯片的外延質(zhì)量得到提高，所述襯底在設(shè)置η型層之間首先設(shè)置了一 層緩沖層。
[0058] 優(yōu)選地，所述i型超晶格應(yīng)力釋放層為Ir^GahN/IriyGahN超晶格，其中，0彡X < y彡1。其中，Ir^GahN/IriyGahyN表示Ir^Ga^N和IriyGa^yN兩種不同組元以幾個(gè)納米到 幾十個(gè)納米的薄層交替生長并保持嚴(yán)格周期性形成的超晶格。
[0059] 所述i型超晶格應(yīng)力釋放層，使η型層與有源區(qū)的晶格失配應(yīng)力得以釋放，降低了 有源區(qū)的位錯(cuò)密度，從而提高了 LED的發(fā)光效率。
[0060] 所述緩沖層、η型層、i型量子點(diǎn)層及壘層、i型量子阱層及壘層、ρ型層和ρ型接 觸層材料為In xGai_xN，其中，0彡X彡1。
[0061] 所述ρ型阻擋層材料為AlxGai_xN，其中，0彡X彡1。
[0062] 所述InxGai_xN材料的禁帶寬度隨著In組分的變化而變化，從InN的0. 64eV到GaN 的3. 4eV，可以覆蓋整個(gè)可見光光譜，因此可以在InxGai_xN材料上實(shí)現(xiàn)紅綠藍(lán)三基色發(fā)光。
[0063] 其中，所述緩沖層厚度為1?10 μ m。
[0064] 其中，所述η型層厚度為1?10 μ m。
[0065] 其中，所述i型超晶格應(yīng)力釋放層周期數(shù)為1?100,勢(shì)壘或勢(shì)阱的寬度為1? 100nm。
[0066] 其中，所述i型量子點(diǎn)層及壘層的周期數(shù)為1?10,厚度為10?lOOOnm。
[0067] 其中，所述i型量子阱層及壘層的周期數(shù)為1?10,厚度為10?lOOOnm。
[0068] 其中，所述p型阻擋層、p型層和p型接觸層的厚度均為10?lOOOnm。
[0069] 所述p型電極為ZnO透明電極、IT0透明電極或Ni/Au電極，所述η型電極為Ti/ A1電極、Ti/Au電極或Cr/Au電極。
[0070] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例三提供的無熒光粉白光LED的結(jié)構(gòu)示意圖，在本發(fā)明實(shí)施例 中，所述無熒光粉白光LED包括：
[0071] 襯底，和所述襯底上依次設(shè)置的緩沖層、η型層、i型納米棒多量子阱層和p型層； 所述η型層上設(shè)有η型歐姆電極，所述p型層上設(shè)有p型歐姆電極；所述i型納米棒多量子 阱層為InGaN/GaN多量子阱。
[0072] 本實(shí)施例的有源層由i型納米棒多量子阱層構(gòu)成，因此，本實(shí)施例中的無熒光粉 白光LED稱為納米棒LED芯片，通過設(shè)置InGaN/GaN多量子阱納米棒，釋放了有源區(qū)內(nèi)的應(yīng) 力，減小了有源區(qū)內(nèi)的QCSE效應(yīng)，改善了有源區(qū)的晶體質(zhì)量。此外，這種納米棒結(jié)構(gòu)在c面 和m面兩個(gè)方向上分別產(chǎn)生了周期數(shù)不同的多量子阱，并且c面多量子阱的In組分較高， m面量子阱的In組分較低，對(duì)應(yīng)于不同長度的發(fā)光中心波長。在小注入電流下載流子的主 要復(fù)合區(qū)域靠近c(diǎn)面多量子阱，發(fā)光光譜的主要成分是長波長光；在小注入電流下載流子 的主要復(fù)合區(qū)域靠近m面多量子阱，發(fā)光光譜的主要成分是短波長光；本實(shí)施例周期性地 采用大電流和小電流交替驅(qū)動(dòng)LED芯片，利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)混光從而得到無 熒光粉的白色發(fā)光。改變周期驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，可以改變發(fā)光光譜中長波長光與短波長 光的相對(duì)強(qiáng)度比，從而得到顯色指數(shù)較高的白光。本實(shí)施例中的納米棒結(jié)構(gòu)也可以增強(qiáng)對(duì) 出射光的散射，從而提高LED的光提取效率。
[0073] 所述襯底材料為藍(lán)寶石、氧化鋅、硅、碳化硅、硅上生長的氮化鋁復(fù)合襯底、硅上生 長的氧化鋅復(fù)合襯底或Al xGai_xN，其中，0彡X彡1。
[0074] 為了使LED芯片的外延質(zhì)量得到提高，所述襯底在設(shè)置η型層之間首先設(shè)置了一 層緩沖層。
[0075] 所述緩沖層、η型層、i型納米棒量子阱層和ρ型層材料為InxGai_xN，其中， 0 ^ X ^ 1〇
[0076] 其中，所述緩沖層厚度為1?10 μ m。
[0077] 其中，所述η型層厚度為1?10 μ m。
[0078] 其中，所述i型納米棒多量子阱層為InfahN/Ir^GahN多量子阱，其中，0彡x < y < 1。納米棒的高度為10?lOOOnm，直徑為10?lOOOnm。相鄰納米棒的間距為100? lOOOnm。
[0079] 其中，所述ρ型層的厚度為10?lOOOnm。
[0080] 所述p型電極為ZnO透明電極、ΙΤ0透明電極或Ni/Au電極，所述η型電極為Ti/ A1電極、Ti/Au電極或Cr/Au電極。
[0081] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例四提供的基于555定時(shí)器的驅(qū)動(dòng)電路的無熒光粉白光LED發(fā) 光模塊的示意圖。
[0082] 在本發(fā)明實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路包括：由555定時(shí)器、直流源和加法器組成的電壓 脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路、電壓跟隨器以及電壓電流轉(zhuǎn)換器。
[0083] 本實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路，通過555定時(shí)器組成多諧振蕩器，可以得到一個(gè)占空比 可調(diào)的電壓脈沖信號(hào)，并且通過改變驅(qū)動(dòng)電路中的元件參數(shù)可以調(diào)節(jié)所述電壓脈沖信號(hào)的 高低電平和頻率。
[0084] 所述加法器將電壓脈沖信號(hào)和直流信號(hào)疊相加，在電壓脈沖信號(hào)上疊加上一個(gè)直 流偏置。
[0085] 所述電壓跟隨器在驅(qū)動(dòng)電路中做緩沖級(jí)，降低驅(qū)動(dòng)電路的輸出阻抗，提高驅(qū)動(dòng)電 路帶負(fù)載的能力。
[0086] 所述電壓電流轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號(hào)為占空比d可調(diào)的脈沖信號(hào)，其中， 0彡d彡1。
[0087] 所述電壓電流轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號(hào)的頻率不低于200Hz，小電流為0. 5?5mA， 大電流為10?l〇〇mA。
[0088] 其中，驅(qū)動(dòng)電路的工作頻率與人眼響應(yīng)有關(guān)。人眼對(duì)外來光的亮度感覺是能量累 積型的，從光的接受到產(chǎn)生亮度感覺并不是瞬時(shí)的，兩者有一個(gè)延時(shí)差，稱為視覺延遲；而 從外來光的消失到主觀亮度感覺的消失，也有一個(gè)延時(shí)差，稱為視覺殘留。這兩個(gè)概念可以 統(tǒng)一由視覺暫留時(shí)間來衡量。人眼的視覺暫留時(shí)間為5ms左右，為了通過混光得到無熒光 粉的白色發(fā)光，驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流信號(hào)的頻率不應(yīng)低于200Hz。驅(qū)動(dòng)電流的選擇與LED芯 片的發(fā)光特性有關(guān)，實(shí)施例二中的LED芯片結(jié)構(gòu)以長波長發(fā)光為主的驅(qū)動(dòng)電流小于5mA，以 短波長發(fā)光為主的驅(qū)動(dòng)電流大于10mA，因此驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流信號(hào)小電流為0. 5?5mA， 大電流為10?l〇〇mA。
[0089] 所述加法器和電壓跟隨器由運(yùn)算放大器、源級(jí)跟隨器或漏極跟隨器組成。
[0090] 所述電壓電流轉(zhuǎn)換器由鏡像電流源組成。
[0091] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例五提供的基于單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路的無熒光粉白光LED發(fā)光模 塊的不意圖。
[0092] 在本發(fā)明實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路包括：由單片機(jī)和D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的電壓脈沖信號(hào) 產(chǎn)生電路、電壓跟隨器以及電壓電流轉(zhuǎn)換器。
[0093] 由此，本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電路，通過單片機(jī)和D/A轉(zhuǎn)換器，可以得到一個(gè)占空比可調(diào) 的電壓脈沖信號(hào)，并且通過編程的方式可以調(diào)節(jié)所述電壓脈沖信號(hào)的高低電平和頻率。 [0094] 所述電壓跟隨器在驅(qū)動(dòng)電路中做緩沖級(jí)，降低驅(qū)動(dòng)電路的輸出阻抗，提高驅(qū)動(dòng)電 路帶負(fù)載的能力。
[0095] 所述電壓電流轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號(hào)為占空比d可調(diào)的脈沖信號(hào)，其中， 0彡d彡1。
[0096] 所述電壓電流轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號(hào)的頻率不低于200Hz，小電流為0. 5?5mA， 大電流為10?50mA。
[0097] 其中，驅(qū)動(dòng)電路的工作頻率與人眼響應(yīng)有關(guān)。人眼對(duì)外來光的亮度感覺是能量累 積型的，從光的接受到產(chǎn)生亮度感覺并不是瞬時(shí)的，兩者有一個(gè)延時(shí)差，稱為視覺延遲；而 從外來光的消失到主觀亮度感覺的消失，也有一個(gè)延時(shí)差，稱為視覺殘留。這兩個(gè)概念可以 統(tǒng)一由視覺暫留時(shí)間來衡量。人眼的視覺暫留時(shí)間為5ms左右，為了通過混光得到無熒光 粉的白色發(fā)光，驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流信號(hào)的頻率不應(yīng)低于200Hz。驅(qū)動(dòng)電流的選擇與LED芯 片的發(fā)光特性有關(guān)，實(shí)施例三中的LED芯片結(jié)構(gòu)以長波長發(fā)光為主的驅(qū)動(dòng)電流小于5mA，以 短波長發(fā)光為主的驅(qū)動(dòng)電流大于10mA，因此驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流信號(hào)小電流為0. 5?5mA， 大電流為10?50mA。
[0098] 所述電壓跟隨器由運(yùn)算放大器、源級(jí)跟隨器或漏極跟隨器組成。
[0099] 所述電壓電流轉(zhuǎn)換器由鏡像電流源組成。
[0100] 本發(fā)明通過設(shè)置無熒光粉白光LED有源層的結(jié)構(gòu)，使LED在不同注入水平下載流 子的主要復(fù)合區(qū)域不同，對(duì)應(yīng)發(fā)光的中心波長不同，并周期性地改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)，利用人眼的 視覺暫留效應(yīng)，可以從視覺上得到白光，進(jìn)一步改變交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比，調(diào)節(jié)LED的光 譜分布，解決了現(xiàn)有主流白光LED(藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉）熒光粉壽命短、色溫高以及顯色 指數(shù)低等問題，實(shí)現(xiàn)了無熒光粉的單芯片LED發(fā)白光。
[0101] 以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例 對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施 例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替 換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種無熒光粉白光LED，其特征在于，所述無熒光粉白光LED包括襯底和依次設(shè)置在 所述襯底上的緩沖層、η型層、有源層和p型層；所述有源層包括長波長發(fā)光區(qū)域和短波長 發(fā)光區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無熒光粉白光LED，其特征在于，所述ρ型層和所述有源層之 間設(shè)有P型阻擋層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無熒光粉白光LED，其特征在于，所述ρ型層上設(shè)有ρ型電極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的無熒光粉白光LED，其特征在于，所述ρ型層和所述ρ型電極 之間設(shè)有P型接觸層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無熒光粉白光LED，其特征在于，所述η型層上設(shè)有η型電極。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的無熒光粉白光LED，其特征在于，所述襯底 為藍(lán)寶石、氧化鋅、硅、碳化硅、硅上生長的氮化鋁復(fù)合襯底、硅上生長的氧化鋅復(fù)合襯底或 AlxGai_xN，其中，0 彡 X 彡 1。
7. -種無突光粉白光LED發(fā)光模塊，其特征在于，包括：權(quán)利要求1-6任一所述的無突 光粉白光LED和用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的無熒光粉白光LED發(fā)光模塊，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路包括 電壓脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路、電壓跟隨器和電壓電流轉(zhuǎn)換器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的無熒光粉白光LED發(fā)光模塊，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)為占 空比可調(diào)節(jié)的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的無熒光粉白光LED發(fā)光模塊，其特征在于，所述交流驅(qū)動(dòng)信 號(hào)的頻率不低于200Hz。
【文檔編號(hào)】H01L33/08GK104157762SQ201410422581
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】羅毅, 余佳東, 汪萊, 楊迪, 郝智彪 申請(qǐng)人:清華大學(xué)