專利名稱：一種線性高壓led芯片及其實現方法
技術領域：
本發明涉及LED照明技術領域，更具體地，涉及ー種線性高壓LED芯片及其實現方法。
背景技術：
傳統的LED(發光二極管)芯片是ー種以低直流電壓驅動的照明芯片(單芯片電壓為V，電流為I)。低壓驅動意味著需要具有電源轉換器的設計，才能直接與市電交流電連接，這增加了產品設計和安裝エ序，提高了生產成本；而且低壓驅動使LED芯片的工作電流較大，大工作電流增加了功率耗散，降低了電源效率，還會增大發熱，對芯片的可靠性和使 用壽命造成不利影響。如果能夠實現ー種使用線性高壓(線性高壓V’= VXN)驅動的LED芯片，從而降低工作電流為I’ = I/N，則能夠有效克服現有LED芯片的上述缺陷，降低生成產本，提高產品效率和可靠性。然而，現有技術中并未存在線性高壓LED芯片產品。
發明內容
針對現有技術中的上述缺陷，本發明提供了ー種線性高壓LED芯片及其實現方法。本發明以線性高壓驅動LED芯片工作，降低工作電流，使LED電源更加高效，同時減少安裝エ序，使生產成本降低，可靠性提高；同時本發明能夠使LED芯片的形狀為長條形，更有利于LED芯片的光效提高和散熱效果，提高了產品在整體上的成品效益。本發明所述的線性高壓LED芯片，其特征在于，包括藍寶石襯底和所述襯底上的至少兩個線性排列的PN結，所述PN結之間通過導電層串聯連接，并且兩個端部的PN結分別連接金屬點，所述金屬點用于接入電源的正、負電扱。優選地，每個所述PN結包括在所述藍寶石襯底外延生成的ー層N-GaN結構，以及在所述N-GaN結構上面生成的ー層P-GaN結構。進ー步優選地，每個PN結的P-GaN結構通過所述導電層連接下ー個PN結的N-GaN結構。優選地，所述芯片整體為LXL的方形，L為寬度，所述PN結線性排列，每個PN結寬度為L/N，N為LED芯片的PN結數目。優選地，所述LED芯片的各PN結切割長條形，并且以線形的導電層聯接。為了實現上述線性高壓LED芯片，本發明還進ー步提供了ー種線性高壓LED芯片的實現方法，其特征在于包括以下步驟步驟I，在藍寶石襯底上生成至少兩個線性排列的PN結；步驟2，通過導電層串聯連接所述PN結；步驟3，使兩個端部的PN結分別連接金屬點，所述金屬點用于接入電源的正、負電扱。優選地，所述步驟I具體包括藍寶石襯底外延生成ー層N-GaN結構，以及在所述N-GaN結構上面生成ー層P-GaN結構。進ー步優選地，所述步驟2包括將每個PN結的P-GaN結構通過所述導電層連接下ー個PN結的N-GaN結構。優選地，所述步驟I中采用的所述襯底為LXL的方形，L為寬度，所述PN結線性排列，每個PN結寬度為L/N，N為LED芯片的PN結數目。優選地，所述步驟I中將各PN結切割長條形，并且以線形的導電層聯接。本發明主要解決了 LED照明芯片中的以下技術問題1.通過PN結的線性組合增加了正、負極之間電壓，從而降低了工作電流，有效提高了 LED芯片電流一致性，減小了功率耗散，使整體的耗電降低；2.通過長條型布局，提高了發光效率和散熱效率；3.通過增加電壓，減小了組裝的芯片數量，増加了產品可靠性，同時更加適合自動化生產，降低了生產成本，增強了產品質量。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進ー步詳細的說明。
圖I是本發明實施例的結構側視示意圖；圖2是本發明實施例的結構俯視示意圖。
具體實施例方式為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，并使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合實施例及實施例附圖對本發明作進ー步詳細的說明。圖I-圖2是本發明實施例的結構示意圖。本發明所述的線性高壓LED芯片是在藍寶石襯底(sapphire) I上利用外延技術生長至少兩個線性排列的PN結。如附圖1_2所示，每個PN結的半導體結構包括在藍寶石襯底I表面外延生成的ー層N-GaN(氧化鎵)結構2，以及在所述N-GaN結構上面生成的ー層P-GaN結構3，從而在N-GaN (氧化鎵)結構2和P-GaN結構3之間形成發光層4作為照明光源。從附圖中可以看到，將所述LED芯片的各PN結切割長條形，并且以線形的導電層聯接。采用的所述襯底為LXL的方形，L為寬度，所述PN結線性排列，每個PN結寬度為L/N，N為LED芯片的PN結數目。位于上層的P-GaN結構3的表面積小于N-GaN(氧化鎵)結構2的表面積，從而使N-GaN(氧化鎵)結構2部分區域露出，便于利用導電層5將各個PN結串聯連接，將每個PN結的P-GaN結構3通過所述導電層5連接下ー個PN結的N-GaN結構2。并且，在串聯的ー組PN結中，位于兩個端部的PN結分別連接金屬點6，所述金屬點6用于接入電源的正、負電扱，即ー端的PN結的P-GaN結構3通過金屬點6連接電源正扱，另ー端的PN結的N-GaN(氧化鎵)結構2通過另ー金屬點6連接電源負極，從而將多個PN結串聯在電源正、負極之間。各個PN結所形成的ニ極管結構具有相同的功率，因此將N個線性排列的PN結串聯后，工作電壓將增加N倍，而工作電流將會減小到1/N，由于電流以較小的切面流過同等面積的PN結，利用較小的工作電流降低了 PN結的發熱和功率耗散，提高了電源效率。通過使各PN結平均分布，照明效果更好，而且也更容易散熱，增加了產品的可靠性和壽命。為了實現上述線性高壓LED芯片，本發明還進ー步提供了ー種線性高壓LED芯片的實現方法，包括以下步驟步驟I，在藍寶石襯底I上利用外延技術生長至少兩個線性排列的PN結；采用的所述襯底為LXL的方形，L為寬度，所述PN結線性排列，每個PN結寬度為L/N，N為LED芯片的PN結數目；藍寶石襯底I外延生成ー層N-GaN結構2，以及在所述N-GaN結構上面生成ー層P-GaN結構3，位于上層的P-GaN結構3的表面積小于N-GaN(氧化鎵)結構2的表面積，從而使N-GaN(氧化鎵)結構2部分區域露出，步驟I中將各PN結切割長條形，并且在后續步驟中以線形的導電層聯接。步驟2，將每個PN結的P-GaN結構3通過導電層5連接下ー個PN結的N-GaN結構2，從而通過導電層5串聯連接所述線性排列的PN結。步驟3，使在串聯的ー組PN結中位于兩個端部的PN結分別連接金屬點6，所述金屬點6用于接入電源的正、負電極，從而制成了本發明的線性高壓LED芯片。本發明使LED在高電壓、低電流的直流電工作模式下運行，發揮更高的照明效果，使整體的耗電量降低，溫度降低，増加可靠性和使用壽命，各PN結封裝在襯底上集成為ー體，有利于電源的組裝，適合自動化生產，降低了成本和生產質量。 以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，本發明還可以應用在其它控制設備中，如電腦系統、游戲系統、手機系統等。本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。
權利要求
1.一種線性高壓LED芯片，其特征在于，包括藍寶石襯底和所述襯底上的至少兩個線性排列的PN結，所述PN結之間通過導電層串聯連接，并且兩個端部的PN結分別連接金屬點，所述金屬點用于接入電源的正、負電極。
2.根據權利要求I所述的線性高壓LED芯片，其特征在于每個所述PN結包括在所述藍寶石襯底外延生成的一層N-GaN結構，以及在所述N-GaN結構上面生成的一層P-GaN結構。
3.根據權利要求2所述的線性高壓LED芯片，其特征在于每個PN結的P-GaN結構通過所述導電層連接下一個PN結的N-GaN結構。
4.根據權利要求I所述的線性高壓LED芯片，其特征在于所述芯片整體為LXL的方形，L為寬度，所述PN結線性排列，每個PN結寬度為L/N，N為LED芯片的PN結數目。
5.根據權利要求I所述的線性高壓LED芯片，所述LED芯片的各PN結切割長條形，并且以線形的導電層聯接。
6.一種線性高壓LED芯片的實現方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I，在藍寶石襯底上生成至少兩個線性排列的PN結； 步驟2，通過導電層串聯連接所述PN結； 步驟3，使兩個端部的PN結分別連接金屬點，所述金屬點用于接入電源的正、負電極。
7.根據權利要求6所述的實現方法，其特征在于，所述步驟I具體包括藍寶石襯底外延生成一層N-GaN結構，以及在所述N-GaN結構上面生成一層P-GaN結構。
8.根據權利要求7所述的實現方法，其特征在于，將每個PN結的P-GaN結構通過所述導電層連接下一個PN結的N-GaN結構。
9.根據權利要求6所述的實現方法，其特征在于，所述步驟I中采用的所述襯底為LXL的方形，L為寬度，所述PN結線性排列，每個PN結寬度為L/N，N為LED芯片的PN結數目。
10.根據權利要求6所述的實現方法，其特征在于，所述步驟I中將各PN結切割長條形，并且以線形的導電層聯接。
全文摘要
本發明提供了一種線性高壓LED芯片，包括藍寶石襯底和所述襯底上的至少兩個線性排列的PN結，所述PN結之間通過導電層串聯連接，并且兩個端部的PN結分別連接金屬點，所述金屬點用于接入電源的正、負電極。本發明將把LED芯片的各PN結切割長條形，以線形的金屬導電層聯接，使電流平均流通過LED的全部面積，電流分布更加合理。LED芯片在高電壓、低電流的直流電工作模式下運行，發揮更高的照明效果，使整體的耗電量降低，溫度降低，增加可靠性和使用壽命，各PN結封裝在襯底上集成為一體，有利于電源的組裝，適合自動化生產，降低了成本和生產質量。本發明還進一步提供了上述線性高壓LED芯片的實現方法。
文檔編號H01L33/00GK102820314SQ20121022596
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月3日 優先權日2012年7月3日
發明者王知康, 劉紀美, 廖偉雄, 莊永漳, 黃嘉銘, 劉召軍 申請人:王知康