[发明专利]惠斯登电桥交流LED器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于发光器件制造领域，尤其涉及一种由通过板上晶片直装进行封装的惠斯登电桥所组成的交流LED器件及其制造方法。 

背景技术

由于半导体集成技术的高速发展，以Ⅲ族氮化物为材料的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的应用越来越广。随着LED应用的升级、市场对于LED的需求，使LED朝高功率、高亮度的方向发展。 

而传统的LED芯片一般采用低电压、大电流工作的半导体器件，必须提供合适的直流(DC)才能正常发光，而日常照明使用的电源是高压交流(AC)，所以必须使用降压的技术来获得较低的电压，常用的是变压器或开关电源降压，将AC变换成DC，再变换成直流恒流源，促使LED器件发光。因此，直流驱动LED器件的系统必然包括变压部分和电源整流部分，直接推高了LED灯具的价格，使LED进入通用照明的步伐减慢。此外，如图1所示，直流驱动LED器件的系统安装了变压器100(变压器包括变压部分和电源整流部分)，在其进行交流、直流之间转换时，其系统在交流102至变压器100、变压器100内部、变压器100至直流驱动LED104之间的导线106上均有能量的损耗，尤其交流102至变压器100之间的导线距离长(距离超过300Km(千米))，因此，能量的损耗最多，这些能量的损耗的总和达到其总能量15％～30％的电力损耗，系统效率很难做到90％以上。 

采用交流直接驱动LED(AC LED)器件发光，相对于传统的DC LED来说，无须加载成本不菲的变压器，可将LED器件直接插电于220V(或110V)的交 流电进行照明，而使系统内部结构大大简化，从而减少了交流102至变压器100、变压器100内部，变压器100至直流驱动LED104之间的导线106上的能量损耗，交流系统效率可达90％以上，发热减少约40％～20％，其使用寿命较一般DC LED长很多，如图2所示。 

在室内照明领域中，通常使用高压LED模块作为2-10W(瓦)的光源使用，如图3所示。如果想光源器件的照明功率更为强大，可以使用通过高压LED模块进行串并联而制的直流LED，但是不能通过高压LED模块进行简单的串并联而制的AC LED，因为，AC LED的技术关键是LED晶粒在封装时的特殊排列组合技术，包括利用LED PN结的二极管特性兼作整流，通过半导体制作工艺将多个晶粒集成在一个单芯片上，即高功率单晶粒LED技术，并采用交错的矩阵式排列工艺组成桥式电路，使AC电流可双向导通，实现发光。 

以一种现有的AC LED器件制作工艺为例，参见图4，多个LED微晶粒，保留其中四个LED微晶粒待用，其余的LED微晶粒平均分成n组，每组依次进行首尾串联，并将首尾串联的每组LED微晶粒串再进行并联；接着，将所述的并联的各组LED微晶粒串再串联一电阻R0；然后，将保留的四个LED微晶粒组成一整流桥(REC)，四个LED微晶粒的阴极分为两个端口分别作为该整流桥两端，联接串联了电阻R0的各组LED微晶粒串，四个LED微晶粒的阳极分为两个端口作为该整流桥另两端，联接电流源Eac。该整流桥和电阻R0的作用把交流转换为直流，以驱动其连接的多组LED微晶粒串在交流电压下工作。但是，整流桥中的各LED微晶粒在硅衬底上形成，因此，整流桥和R0作为驱动器使用时，比在蓝宝石衬底上形成的整流桥所产生的能量损耗更大；另外，每组LED微晶粒串通过一个个不同工艺下制备的LED微晶粒串联形成，因此，制作成本不菲；并且组成该整流桥的四个LED微晶粒在进行交流、直流转换的整流过程中，本身也在进行自我发光，这种器件没有被利用起来，也会成一种能量的损耗。 

目前，现有技术中提出了在衬底上制备多个LED微晶粒，然后衬底上的对多个LED微晶粒按照惠斯登电桥结构进行固晶和电极的联接，形成AC LED。虽然组成所述惠斯登电桥结构的各LED在同一制造工艺中制备的，但是，其整个惠斯登电桥交流LED会因某一颗LED损坏而损坏，良品率低，制造成本高；并且，在组成惠斯登电桥结构的过程中，惠斯登电桥的四个桥臂比例不一致，各桥臂参数不一致，不能对各种干扰因素进行相互抵消。 

为了解决上述问题，需要寻求一种能兼顾提高AC LED器件的良品率、降低制造成本的前提下，又能消除惠斯登电桥桥臂工艺参数不一致造成的干扰法的工艺方法，以解决AC LED器件制造时良品率低、制造成本高的问题。 

发明内容