[发明专利]一种可见光通信LED器件

说明书

本发明公开了一种可见光通信LED器件，通过将多个微阵列可单独寻址的LED芯片集成在一起，多个LED芯片分成不同光色的LED芯片区域，利用不同区域的芯片明暗交替，来实现信号识别的。LED器件由R、G、B区和白光区四个部分的芯片组成，R、G、B区分别为红色、绿色、蓝色的N×N微阵列LED阵列芯片，单个芯片尺寸限制在100‑200um之间，具有优越调制特性；白光区为大功率RGB白光LED芯片。利用通断键控制和脉冲宽度调制技术，不同区域的微阵列LED明暗交替变化，耦合出不同的光，经接收端光电探测器识别，可用于实现高速、稳定的可见光系统。本发明具有高调制带宽，同时能满足通信和照明功能。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，具体涉及一种可见光通信LED器件。

背景技术

LED作为一种新型的绿色固态光源，相比于传统的白炽灯和节能灯，具有功耗小、寿命长等优异特性，在照明领域拥有强大的竞争力，其影响也已渗透到全球经济、科技的各个领域，给人类生活带来了天翻地覆的变化。

固态照明的普及推动了可见光通信的发展，利用LED响应速度快、易调制的特性，通信、照明两用的LED具有广阔的应用前景。相比于传统的无线电通信，可见光通信以光为传输媒介，安全性好、抗电磁干扰性强、通信速率高、频谱资源丰富，且白光与射频信号互不干扰，可以和无线通信网络共存与兼容。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种具有高调制带宽、同时满足通信、照明功能的可见光通信LED器件。

本发明通过以下技术手段实现上述目的：

一种可见光通信LED器件，通过将多个微阵列可单独寻址的LED芯片集成在一起，多个LED芯片分成不同光色的LED芯片区域，利用不同区域的芯片明暗交替，来实现信号识别。

作为优选地，所述可见光通信LED器件包括四块不同的LED芯片区域，分别为红光微阵列LED R区、绿光微阵列LED G区、蓝光微阵列LED B区和白光LED RGB区。

作为优选地，R区所选用的芯片为N×N矩阵寻址阵列的微阵列LED，每两行2N个微型LED单元的p电极进行电极互联，所有微型LED单元共同引出n电极。

作为优选地，R、G、B区所选用的芯片为N×N矩阵寻址阵列的微阵列LED，每两行2N个微型LED单元的n电极进行电极互联，每两列微型LED单元的p电极进行电极互联。

作为优选地，R、G、B区中，微型LED的单一发光单元的直径为100-200um，相邻微型LED单元的间距为50um，其中矩形pad金属层的边长为50um。

作为优选地，蓝光B区与绿光G区选用GaN材料，利用MOCVD技术在蓝宝石衬底上生长LED结构，自下而上分别为蓝宝石衬底、非掺杂的GaN缓冲层、n-GaN层、InGaN/GaN多量子阱层、AlGaN电流阻挡层和p-GaN层；通过调节InGaN/GaN多量子阱的厚度以满足G、B区不同波长发射光的要求；

利用光刻工艺与感应耦合等离子体刻蚀工艺，使阵列中微型LED器件之间相互电学隔离，并在刻蚀选区部分除去p-GaN层、AlGaN电流阻挡层和InGaN/GaN多量子阱层，直至暴露出n-GaN层；外部n-GaN层区域的直径为100um，内部p-GaN层区域的直径为50um；

再次利用光刻暴露出两个环形区域，通过电子束蒸发沉积Cr/Pd/Au金属叠层作为p型和n型电极，并在200℃的N₂气氛中快速退火2min，环形p电极与环形n电极的内径差均为5um。

作为优选地，R、G、B区满足不同波长发射光的要求，其中R区红光的波长为600～620nm，G区绿光的波长为520～540nm，B区蓝光的波长为440～460nm。

作为优选地，白光区为大功率RGB型白光LED芯片，满足日常照明需求。