用于可见光高速通信的led灯具的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种LED灯具，尤其是一种用于可见光高速通信的LED灯具，属于LED可见光通信的【技术领域】。按照本实用新型提供的技术方案，所述用于可见光高速通信的LED灯具，包括灯罩以及位于所述灯罩内的基板，所述基板上设置若干用于可见光通信的LED光源，所述LED光源采用RGB-LED光源，LED光源内的红光LED芯片、蓝光LED芯片以及绿光LED芯片均采用高压芯片封装结构。本实用新型结构紧凑，提升了LED灯的光效，提高了通信带宽，能满足高速通信的要求，适应范围广，安全可靠。
【专利说明】用于可见光高速通信的LED灯具
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种LED灯具，尤其是一种用于可见光高速通信的LED灯具，属于 LED可见光通信的【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 自2000年可见光通信的概念出现至今，实验室已经实现利用白光LED作为光源同 时满足照明与通信的要求。与其他光源相比，白光LED具有更高的调制带宽，更有利于实现 高速通信。目前，用于可见光通信灯具的LED白光光源是PC-LED (蓝光LED芯片表面涂覆 黄色荧光粉产生白光），通过对电源电流调制使LED灯具产生明暗变化，产生可用于通讯的 二进制〇、1信号。采用此方法的LED灯具通讯速度一般只能达到几个Mb/S，难以满足高速 通信的要求。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于可见光高速通信 的LED灯具，其结构紧凑，提升了 LED灯的光效，提高了通信带宽，能满足高速通信的要求， 适应范围广，安全可靠。
[0004] 按照本实用新型提供的技术方案，所述用于可见光高速通信的LED灯具，包括灯 罩以及位于所述灯罩内的基板，所述基板上设置若干用于可见光通信的LED光源，所述LED 光源采用RGB-LED光源，LED光源内的红光LED芯片、蓝光LED芯片以及绿光LED芯片均采 用高压芯片封装结构。
[0005] 所述采用高压芯片封装结构的蓝光LED芯片或绿光LED芯片包括衬底以及位于 所述衬底上的若干N型GaN层，衬底上的相邻N型GaN层通过隔离槽相隔离，所述N型GaN 层上设置有多层量子阱，所述多层量子阱上设置P型GaN层，在P型GaN层上设置电流扩展 层，所述电流扩展层上覆盖有绝缘层，所述绝缘层填充在隔离槽内；在衬底的上方设置P打 线电极与N打线电极，所述P打线电极与N打线电极分别位于外侧的N型GaN层上方，P打 线电极与下方对应的电流扩展层电连接，N打线电极与下方对应的N型GaN层电连接；填充 有绝缘层的隔离槽内设置有PN互连电极层，以通过PN互连电极层将衬底上的多个芯片串 接成高压芯片。
[0006] 所述衬底采用蓝宝石衬底，绝缘层为二氧化硅层。
[0007] 所述PN互连电极层支撑在绝缘层上，PN互连电极层的一端与隔离槽一侧的N型 GaN层电连接，PN互连电极层的另一端与隔离槽另一侧的N型GaN层上方的电流扩展层电 连接。
[0008] 所述灯罩采用散热器，所述散热器的底端设有面罩，所述散热器与面罩间设有导 光板，所述导光板位于基板的正下方。
[0009] 所述散热器外的顶端设置驱动调制电源，所述驱动调制电源通过电源支架安装在 散热器外的顶端，散热器的外壁具有若干散热翅片；所述驱动调制电源提供LED光源的工 作电源，并能LED光源的工作电流进行调制。
[0010] 所述驱动调制电源对LED光源的电流进行2n(n为大于1的整数）阶的调制，以得 到在可见光通信中的多阶信号。
[0011] 本实用新型的优点：灯罩内的LED光源采用RGB-LED光源，且RGB-LED光源中，红 光LED芯片、蓝光LED芯片以及绿光LED芯片采用高压芯片的封装结构，从而能够有效提高 可见光通信中的带宽，提高可见光通信的响应速率，对LED光源采用多阶电流调制，提高可 见光通信中的传输信息容量以及通信速率，结构紧凑，适应范围广，安全可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型的立体图。
[0013] 图2为本实用新型的剖视图。
[0014] 图3为本实用新型蓝光LED芯片或绿光LED芯片的高压封装的结构示意图。
[0015] 图4为本实用新型高压封装的剖视图。
[0016] 附图标记说明：1-面罩、2-弹簧卡扣、3-驱动调制电源、4-散热器、5-定位圈、 6-电源支架、7-基板、8-导热胶、9-LED光源、10-导光板、11-衬底、12-N型GaN层、13-多 层量子阱、14-P型GaN层、15-电流扩展层、16-绝缘层、17-P打线电极、18-PN互连电极层以 及19-N打线电极。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0018] 如图1和图2所示：为了提升了 LED灯的光效，提高了通信带宽，能满足高速通信 的要求，本实用新型包括灯罩以及位于所述灯罩内的基板7,所述基板7上设置若干用于可 见光通信的LED光源9,所述LED光源9采用RGB-LED光源，LED光源9内的红光LED芯片、 蓝光LED芯片以及绿光LED芯片均采用高压芯片封装结构。
[0019] 具体地，采用RGB-LED (红、绿、蓝三色LED芯片进行混色形成白光）作为灯具的光 源，克服了现有PC-LED (蓝色芯片需要激发黄色荧光粉产生白光）响应速率慢的问题，提升 了 LED灯具进行可见光通信的带宽。
[0020] 本实用新型实施例中，RGB-LED光源中包含红光LED芯片、蓝光LED芯片以及绿光 LED芯片，其中，红光LED芯片、蓝光LED芯片以及绿光LED芯片可以分别由更小单元的微 芯片串联而成，采用集成封装的方式形成高压芯片。高压芯片与普通电压的芯片相比，可降 低流过每颗微芯片的电流，电流可均匀扩撒致每个微芯片，降低了寄生电容，提升芯片的光 效，进一步提升了 LED灯具在可见光通信中的带宽。
[0021] 所述灯罩采用散热器4,所述散热器4的底端设有面罩1，所述散热器4与面罩1 间设有导光板10,所述导光板10位于基板7的正下方。
[0022] 所述散热器4外的顶端设置驱动调制电源3,所述驱动调制电源3通过电源支架 6安装在散热器4外的顶端，散热器4的外壁具有若干散热翅片；所述驱动调制电源3提供 LED光源9的工作电源，并能LED光源9的工作电流进行调制。
[0023] 本实用新型实施例中，通过驱动调制电源3能与外部交流电连接，当驱动调制电 源3与外部交流电连接后，能为基板7上的LED光源9提供工作所需的电压。所述散热器 4的底端设有面罩I，所述散热器4与面罩1间设有导光板10。散热器4呈罩状，面罩1呈 平板状，以散热器4构成的筒灯为例进行说明，当然，形成的灯具结构还可以采用形式的， 具体不再列举。
[0024] 所述面罩1上设置坚直向上分布的定位圈5,散热器4位于定位圈5内，散热器4 利用定位圈5与面罩1安装固定。导光板10能对LED光源9发出的光线进行导光输出，避 免产生炫目等，导光板10位于散热器4的端部，且位于散热器4与面罩1之间，导光板10 也位于定位圈5内。
[0025] 所述散热器4上设置对称分布的弹簧卡扣2。通过弹簧卡扣2能够将整个灯具安 装固定在所需的位置，利用弹簧卡扣2进行安装固定，为本【技术领域】常用的技术手段，弹簧 卡扣2的具体结构为本【技术领域】人员所熟知，此处不再赘述。
[0026] 所述驱动调制电源3通过电源支架6安装在散热器4外的顶端，散热器4的外壁 具有若干散热翅片。通过散热翅片能提高散热器4的散热面积，提高散热效率，确保对LED 光源9的散热效果。所述基板7采用铝基板，基板7与散热器4内的底壁间设置有导热胶 8。基板7采用铝基板，使得具有较好的散热效果，此外，基板7还可以采用常用的其他材料。 导热胶8能将基板7上的热量及时有效地传导到散热器4上，通过散热器4上的翅片结构 进行散热，确保LED光源9的工作稳定性与可靠性。
[0027] 如图3和图4所示，所述采用高压芯片封装结构的蓝光LED芯片或绿光LED芯片 包括衬底11以及位于所述衬底11上的若干N型GaN层12,衬底11上的相邻N型GaN层 12通过隔离槽相隔离，所述N型GaN层12上设置有多层量子阱13,所述多层量子阱13上 设置P型GaN层14,在P型GaN层14上设置电流扩展层15,所述电流扩展层15上覆盖有 绝缘层16,所述绝缘层16填充在隔离槽内；在衬底11的上方设置P打线电极17与N打线 电极19,所述P打线电极17与N打线电极19分别位于外侧的N型GaN层12上方，P打线 电极17与下方对应的电流扩展层15电连接，N打线电极19与下方对应的N型GaN层12电 连接；填充有绝缘层16的隔离槽内设置有PN互连电极层18,以通过PN互连电极层18将 衬底11上的多个芯片串接成高压芯片。
[0028] 本实用新型实施例中，蓝光LED芯片或绿光LED芯片的结构相同，仅仅是多层量子 阱13的不同，可以设置多层量子阱13来得到蓝光ED芯片或绿光LED芯片，具体为本技术 领域人员所熟知，此处不再赘述。此外，红光LED芯片的结构与蓝光LED芯片以及绿光LED 芯片的结构不同，但只要能将多个红光LED芯片串接成高压芯片封装即可，此处不再一一 列举。
[0029] 图3和图4中示出了，三个蓝光LED芯片或三个绿光LED芯片的串接封装结构，当 采用多个蓝光LED芯片或绿光LED芯片的结构时，进行上述扩展即可。在衬底11上每个 LED芯片的结构通过隔离槽进行隔离，绝缘层16填充在隔离槽内，并将每个LED芯片的结 构进行覆盖，即绝缘层16将电流保护层15、P型GaN层14、多层量子阱13以及N型GaN层 12的外圈进行覆盖。此外，相邻的N型GaN层12还通过绝缘层16进行绝缘隔离。
[0030] 本实用新型实施例中，无论采用多少个LED芯片的串接形成高压芯片，在衬底11 上只需要设置一个P打线电极17以及一个N打线电极19。在设置P打线电极17的下方 设置贯通绝缘层16的开口，P打线电极17通过开口与电流扩展层15电连接；同时，在设置 N打线电极19的下方设置贯通绝缘层16的开口，N打线电极19通过开口与N型GaN层12 电连接。
[0031] 一般地,P打线电极17与N打线电极19分别位于衬底11上方的外侧，图3和图4 中，P打线电极17位于衬底11上最左侧的N型GaN层12上方，N打线电极19位于衬底11 上最右侧的N型GaN层上；PN互连电极层18位于P打线电极17与N打线电极19之间，相 邻的LED芯片间通过PN互连电极层18电连接，以将衬底11上形成的多个蓝光LED芯片或 绿光LED芯片相互串接成一体，形成所需的高压芯片。
[0032] 进一步地，所述衬底11采用蓝宝石衬底，绝缘层16为二氧化硅层。所述PN互连 电极层18支撑在绝缘层16上，PN互连电极层18的一端与隔离槽一侧的N型GaN层12电 连接，PN互连电极层18的另一端与隔离槽另一侧的N型GaN层12上方的电流扩展层15电 连接。
[0033] 所述驱动调制电源3对LED光源9的电流进行2n(n为大于1的整数）阶的调制， 以得到在可见光通信中的多阶信号。本实用新型实施例中，驱动调制电源3使LED光源9 的工作电流进行调制，以使得LED光源9发出不同亮度的光线，将不同的亮度进行分阶，与 传统的二进制信号调制相比，多阶信号调制在单位时间传输的信息容量更大。采用此方法， 可以提高LED灯具的带宽，极大提高LED灯具的通讯速率，可以达到500Mb/S以上。
[0034] 对LED光源9进行调流调制的不同，即η取不同值时，相应的编码情况，可以参考 下述表格，具体地：
[0035] 1)、二进制编码（n = 1)
[0036]
【权利要求】
1. 一种用于可见光高速通信的LED灯具，其特征是：包括灯罩以及位于所述灯罩内的 基板（7 )，所述基板（7 )上设置若干用于可见光通信的LED光源（9 )，所述LED光源（9 )采用 RGB-LED光源，LED光源（9)内的红光LED芯片、蓝光LED芯片以及绿光LED芯片均采用高 压芯片封装结构。
2. 根据权利要求1所述的用于可见光高速通信的LED灯具，其特征是：所述采用高压 芯片封装结构的蓝光LED芯片或绿光LED芯片包括衬底（11)以及位于所述衬底（11)上的 若干N型GaN层（12)，衬底（11)上的相邻N型GaN层（12)通过隔离槽相隔离，所述N型 GaN层（12)上设置有多层量子阱（13)，所述多层量子阱（13)上设置P型GaN层（14)，在P 型GaN层（14)上设置电流扩展层（15)，所述电流扩展层（15)上覆盖有绝缘层（16)，所述绝 缘层（16)填充在隔离槽内；在衬底（11)的上方设置P打线电极（17)与N打线电极（19)， 所述P打线电极（17)与N打线电极（19)分别位于外侧的N型GaN层（12)上方，P打线电 极（17)与下方对应的电流扩展层（15)电连接，N打线电极（19)与下方对应的N型GaN层 (12)电连接；填充有绝缘层（16)的隔离槽内设置有PN互连电极层（18)，以通过PN互连电 极层（18)将衬底（11)上的多个芯片串接成高压芯片。
3. 根据权利要求2所述的用于可见光高速通信的LED灯具，其特征是：所述衬底（11) 采用蓝宝石衬底，绝缘层（16)为二氧化硅层。
4. 根据权利要求2所述的用于可见光高速通信的LED灯具，其特征是：所述PN互连电 极层（18)支撑在绝缘层（16)上，PN互连电极层（18)的一端与隔离槽一侧的N型GaN层 (12)电连接，PN互连电极层（18)的另一端与隔离槽另一侧的N型GaN层（12)上方的电流 扩展层（15)电连接。
5. 根据权利要求1所述的用于可见光高速通信的LED灯具，其特征是：所述灯罩采用 散热器（4)，所述散热器（4)的底端设有面罩（1 )，所述散热器（4)与面罩（1)间设有导光板 (10)，所述导光板（10)位于基板（7)的正下方。
6. 根据权利要求5所述的用于可见光高速通信的LED灯具，其特征是：所述散热器（4) 外的顶端设置驱动调制电源（3)，所述驱动调制电源（3)通过电源支架（6)安装在散热器 (4)外的顶端，散热器（4)的外壁具有若干散热翅片；所述驱动调制电源（3)提供LED光源 (9)的工作电源，并能LED光源（9)的工作电流进行调制。
【文档编号】F21V29/00GK204141340SQ201420630798
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】张琦, 黄慧诗 申请人:江苏新广联光电股份有限公司