[发明专利]高电压低电流表面发射LED无效
申请号: | 201180039581.4 | 申请日: | 2011-06-09 |
公开(公告)号: | CN103038899A | 公开(公告)日: | 2013-04-10 |
发明(设计)人: | J.伊贝森;S.黑克曼 | 申请(专利权)人: | 克里公司 |
主分类号: | H01L33/00 | 分类号: | H01L33/00 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司 72001 | 代理人: | 徐小会;王忠忠 |
地址: | 美国北卡*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 压低 电流 表面 发射 led | ||
本申请是Ibbetson等人的标题也为“High Voltage Low Current Surface Emitting LED”的美国专利申请序号12/418,816的部分接续申请,并要求所述美国专利申请的权益。
技术领域
本发明涉及发光二极管(LED)芯片,并且具体来说涉及具有互连的多个串联结的LED芯片以便为高电压和低电流工作创造条件。
背景技术
发光二极管(LED或LEDs)是将电能转换为光的固态器件,并且通常包括夹在相反的掺杂层之间的一个或多个半导体材料有源层。当跨掺杂层施加偏压时,空穴和电子被注入该有源层中,所述空穴和电子在该有源层重新组合以产生光。光从该有源层并且从LED的所有表面发出。
为了在电路或其它类似布置中使用LED芯片,已知的是将LED芯片密封在封装中以提供环境和/或机械保护、颜色选择、光聚焦等。LED封装还可以包括用于将LED封装电连接到外部电路的电引线、触点或迹线。图1示出常规LED封装,该封装通常包括通过焊接粘合剂或导电环氧树脂安装在反射杯13上的单个LED芯片12。一根或多根焊线(wire bond)11将LED芯片12的欧姆触点连接到引线15A和/或15B,引线15A和/或15B可以附接到反射杯13或与其集成。反射杯13可以填充有密封剂材料16,该密封剂材料可以含有诸如磷光体的波长转换材料。由LED以第一波长发出的光可以被所述磷光体吸收,所述磷光体可以响应地发射第二波长的光。整个组件随后被密封在清洁保护树脂14中,所述清洁保护树脂可以被模制成在LED芯片12上方的透镜形状。
图2示出另一个常规LED封装20,该封装可以更适用于会产生更多热量的高功率工作。在LED封装20中,一个或多个LED芯片22被安装到如印刷电路板(PCB)载体、衬底或子基板(submount)23的载体上。反射器24可以包括在子基板23上,围绕一个或多个LED芯片22并将LED芯片22所发出的光反射离开封装20。可以使用不同的反射器,诸如金属反射器、全向反射器(OCR)和分布式的Bragg反射器(DBR)。反射器24还可以向LED芯片22提供机械保护。在LED芯片22上的欧姆触点与子基板23上的电迹线25A、25B之间进行一个或多个焊线连接。所安装的LED芯片22随后由密封剂26覆盖,所述密封剂可以对这些芯片提供环境和机械保护,同时也用作透镜。金属反射器24通常通过焊接或环氧树脂粘合剂附接到载体。
用于固态照明应用的许多LED部件试图通过在对于单独的LED来说尽可能高的电流和典型的低电压下操作单个LED芯片来实现高的光输出。图3和图4示出购自CREE? Inc.的在EZ700TM LED产品代号下的一个市售LED 30。所述LED包括单个LED结32以及其顶端上的电流扩散结构34,以将电流从顶部触点36扩散。也可以包括电流扩散层。这些类型的单结LED芯片的具体电压水平可以取决于用于LED的具体材料系统和基于结电压所必需的电压。例如,一些基于第III族氮化物的LED可以具有2.5至3.5伏特范围的结电压,并且可以通过施加升高的电流水平来获得用于这些LED的增加的光通量。这种方法的一个缺点在于在系统级别上高电流工作使得相对昂贵的驱动器必需化来为这些部件提供恒定DC电流源。另外,能够施加到这些LED芯片的电流水平可能存在限制,并且如果该单个结故障,那么芯片可能不可用。
可以通过将几个LED封装安装到单个电路板上来在组件级别上实现较高的光输出。图5示出一种这样分布的集成LED封装阵列50的截面图,该阵列包括安装到衬底/子基板54上以实现较高光通量的多个LED封装52。典型的阵列包括许多LED封装,而图5为了便于理解和说明仅示出两个。可替换地,通过利用空腔阵列提供了较高的通量成分,其中单个LED芯片安装在每个空腔中。(例如,由Lamina Inc.提供的TitanTurboTM LED光引擎)。这种多LED部件布置也可以通过在电路板级别上将适合的额定电流的多个LED封装串联组装来为在高电压和低电流下工作创造条件。在高电压和低电流下驱动固态照明部件可以保证较低成本的驱动器解决方案,并且最终降低系统成本。然而,多个单独部件的高成本可能超过对于这些解决方案来说较低的驱动器成本。
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