[发明专利]发光二极管

说明书

本申请是申请日为2008年3月18日、申请号为200810084015.5、题为“发光二极管”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种发光二极管(light emitting diode)，且更明确地说，涉及一种发光二极管，其中所述发光二极管的一个区域由上电极极板占用，且下电极被设计成较小，从而减小上电极极板和下电极所阻挡的从所述发光二极管发射的光的区域，并保证较大的发光区，从而改进发光效率。

背景技术

基于GaN的发光二极管(LEDs)已使用并发展了约10年或更长时间。基于GaN的LEDs已相当大地改变了LED技术，且目前用于各种应用，例如全色LED显示装置、LED交通灯和白光LEDs。最近，已经期望高效率的白光LEDs将代替荧光灯。明确地说，白光LEDs的效率已经达到了与典型的荧光灯的效率类似的等级。

一般来说，LED通过正向电流而发光，且需要供应DC。因此，如果将LED直接连接到AC电源，那么它会依据电流的方向重复地接通/断开。因此，问题是LED不会连续地发光，且容易被反向电流所损坏。

为了解决这个问题，SAKAI等人题为“LIGHT-EMITTING DEVICEHAVING LIGHT-EMITTING ELEMENTS”的第WO 2004/023568(A1)号PCT专利公开案中揭示一种能够直接连接到高压AC电源的LED。

根据第WO 2004/023568(A1)号PCT专利公开案，LED(即，发光单元)二维地串联连接在单个绝缘衬底(例如蓝宝石衬底(sapphire substrate))上，以形成LED阵列。这样的两个LED阵列彼此反向并联连接在蓝宝石衬底上。

通常通过在例如蓝宝石的衬底上生长多个外延(epitaxial)层来形成基于GaN的LED，且所述LED包括N型半导体层、P型半导体层和介于其间的活性层。同时，在N型半导体层上形成N型电极，且在P型半导体层上形成P型电极。LED通过电极电连接到外部电源，从而被驱动。此时，电流从P型电极经由半导体层而流动到N型电极中。

由于P型半导体层通常具有较高的特定电阻率，所以存在下述的问题：电流不能均匀地分布，而是集中在形成P型电极的一部分上。电流集中导致发光区的减小，且因此，发光效率降低。为了解决这个问题，使用一种通过在P型半导体层上形成具有较低的特定电阻率的透明电极层来分布电流的技术。由于从P型电极引入的电流分布在透明电极层中且流动到P型半导体层中，所以LED的发光区可扩大。

然而，由于透明电极层可吸收光，所以透明电极的厚度受限，且因此，电流的分布也受到限制。明确地说，具有约1mm²或更多的面积的用于高功率的较大尺寸的LED在使用透明电极层的电流分布中具有某种限制。

同时，电流流经半导体层且通过N型电极而流出。因此，电流集中在N型半导体层的形成有N型电极的一部分上，这意味着在半导体层中流动的电流集中在形成有N型电极的部分的附近。因此，需要开发一种能够改进N型半导体层中的电流浓度的LED。

同时，形成于LED中的P型和N型电极通常可阻挡从LED发射的光。因此，有必要改进P型和N型电极的结构，这可增强LED的发光效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有电极结构的AC LED，其中在LED的操作中流动的电流可均匀地分布，且光效率可得到提高。

根据本发明的用于实现目的的一方面，提供一种AC LED，其包括：衬底；以及至少一个串联阵列，其具有串联连接在所述衬底上的多个发光单元。所述发光单元中的每一者包括：下半导体层，其由形成于衬底的顶部上的第一导电化合物半导体层组成；上半导体层，其由形成于所述下半导体层顶部上的第二导电化合物半导体层组成；活性层，其介于所述下半导体层与上半导体层之间；下电极，其形成于下半导体层上且在所述衬底的第一角落处暴露；上电极层，其形成于上半导体层上；以及上电极极板，其形成于上电极层上且在衬底的第二角落处暴露。上电极极板和下电极分别安置于对角线上彼此相对的角落处；且相应的发光单元经布置以使得所述发光单元中的一者的上电极极板和下电极相对于发光单元的相邻的另一者的上电极极板和下电极而对称。

串联阵列可包括彼此反向并联连接的两个串联阵列。

所述两个串联阵列彼此反向并联连接，位于所述串联阵列的任何一者中的发光单元中的至少一者电连接到位于另一串联阵列中的发光单元中的对应一者。因此，在AC LED的操作期间，可防止反向电压所导致的过电压被施加到特定的串联阵列。