专利名称：一种线性高压led芯片及其实现方法
技术领域：
本发明涉及LED照明技术领域，更具体地，涉及ー种线性高压LED芯片及其实现方法。
背景技术：
传统的LED(发光二极管)芯片是ー种以低直流电压驱动的照明芯片(单芯片电压为V，电流为I)。低压驱动意味着需要具有电源转换器的设计，才能直接与市电交流电连接，这增加了产品设计和安装エ序，提高了生产成本；而且低压驱动使LED芯片的工作电流较大，大工作电流增加了功率耗散，降低了电源效率，还会增大发热，对芯片的可靠性和使 用寿命造成不利影响。如果能够实现ー种使用线性高压(线性高压V’= VXN)驱动的LED芯片，从而降低工作电流为I’ = I/N，则能够有效克服现有LED芯片的上述缺陷，降低生成产本，提高产品效率和可靠性。然而，现有技术中并未存在线性高压LED芯片产品。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供了ー种线性高压LED芯片及其实现方法。本发明以线性高压驱动LED芯片工作，降低工作电流，使LED电源更加高效，同时减少安装エ序，使生产成本降低，可靠性提高；同时本发明能够使LED芯片的形状为长条形，更有利于LED芯片的光效提高和散热效果，提高了产品在整体上的成品效益。本发明所述的线性高压LED芯片，其特征在于，包括蓝宝石衬底和所述衬底上的至少两个线性排列的PN结，所述PN结之间通过导电层串联连接，并且两个端部的PN结分别连接金属点，所述金属点用于接入电源的正、负电扱。优选地，每个所述PN结包括在所述蓝宝石衬底外延生成的ー层N-GaN结构，以及在所述N-GaN结构上面生成的ー层P-GaN结构。进ー步优选地，每个PN结的P-GaN结构通过所述导电层连接下ー个PN结的N-GaN结构。优选地，所述芯片整体为LXL的方形，L为宽度，所述PN结线性排列，每个PN结宽度为L/N，N为LED芯片的PN结数目。优选地，所述LED芯片的各PN结切割长条形，并且以线形的导电层联接。为了实现上述线性高压LED芯片，本发明还进ー步提供了ー种线性高压LED芯片的实现方法，其特征在于包括以下步骤步骤I，在蓝宝石衬底上生成至少两个线性排列的PN结；步骤2，通过导电层串联连接所述PN结；步骤3，使两个端部的PN结分别连接金属点，所述金属点用于接入电源的正、负电扱。优选地，所述步骤I具体包括蓝宝石衬底外延生成ー层N-GaN结构，以及在所述N-GaN结构上面生成ー层P-GaN结构。进ー步优选地，所述步骤2包括将每个PN结的P-GaN结构通过所述导电层连接下ー个PN结的N-GaN结构。优选地，所述步骤I中采用的所述衬底为LXL的方形，L为宽度，所述PN结线性排列，每个PN结宽度为L/N，N为LED芯片的PN结数目。优选地，所述步骤I中将各PN结切割长条形，并且以线形的导电层联接。本发明主要解决了 LED照明芯片中的以下技术问题1.通过PN结的线性组合增加了正、负极之间电压，从而降低了工作电流，有效提高了 LED芯片电流一致性，减小了功率耗散，使整体的耗电降低；2.通过长条型布局，提高了发光效率和散热效率；3.通过增加电压，减小了组装的芯片数量，増加了产品可靠性，同时更加适合自动化生产，降低了生产成本，增强了产品质量。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进ー步详细的说明。
图I是本发明实施例的结构侧视示意图；图2是本发明实施例的结构俯视示意图。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进ー步详细的说明。图I-图2是本发明实施例的结构示意图。本发明所述的线性高压LED芯片是在蓝宝石衬底(sapphire) I上利用外延技术生长至少两个线性排列的PN结。如附图1_2所示，每个PN结的半导体结构包括在蓝宝石衬底I表面外延生成的ー层N-GaN(氧化镓)结构2，以及在所述N-GaN结构上面生成的ー层P-GaN结构3，从而在N-GaN (氧化镓)结构2和P-GaN结构3之间形成发光层4作为照明光源。从附图中可以看到，将所述LED芯片的各PN结切割长条形，并且以线形的导电层联接。采用的所述衬底为LXL的方形，L为宽度，所述PN结线性排列，每个PN结宽度为L/N，N为LED芯片的PN结数目。位于上层的P-GaN结构3的表面积小于N-GaN(氧化镓)结构2的表面积，从而使N-GaN(氧化镓)结构2部分区域露出，便于利用导电层5将各个PN结串联连接，将每个PN结的P-GaN结构3通过所述导电层5连接下ー个PN结的N-GaN结构2。并且，在串联的ー组PN结中，位于两个端部的PN结分别连接金属点6，所述金属点6用于接入电源的正、负电扱，即ー端的PN结的P-GaN结构3通过金属点6连接电源正扱，另ー端的PN结的N-GaN(氧化镓)结构2通过另ー金属点6连接电源负极，从而将多个PN结串联在电源正、负极之间。各个PN结所形成的ニ极管结构具有相同的功率，因此将N个线性排列的PN结串联后，工作电压将增加N倍，而工作电流将会减小到1/N，由于电流以较小的切面流过同等面积的PN结，利用较小的工作电流降低了 PN结的发热和功率耗散，提高了电源效率。通过使各PN结平均分布，照明效果更好，而且也更容易散热，增加了产品的可靠性和寿命。为了实现上述线性高压LED芯片，本发明还进ー步提供了ー种线性高压LED芯片的实现方法，包括以下步骤步骤I，在蓝宝石衬底I上利用外延技术生长至少两个线性排列的PN结；采用的所述衬底为LXL的方形，L为宽度，所述PN结线性排列，每个PN结宽度为L/N，N为LED芯片的PN结数目；蓝宝石衬底I外延生成ー层N-GaN结构2，以及在所述N-GaN结构上面生成ー层P-GaN结构3，位于上层的P-GaN结构3的表面积小于N-GaN(氧化镓)结构2的表面积，从而使N-GaN(氧化镓)结构2部分区域露出，步骤I中将各PN结切割长条形，并且在后续步骤中以线形的导电层联接。步骤2，将每个PN结的P-GaN结构3通过导电层5连接下ー个PN结的N-GaN结构2，从而通过导电层5串联连接所述线性排列的PN结。步骤3，使在串联的ー组PN结中位于两个端部的PN结分别连接金属点6，所述金属点6用于接入电源的正、负电极，从而制成了本发明的线性高压LED芯片。本发明使LED在高电压、低电流的直流电工作模式下运行，发挥更高的照明效果，使整体的耗电量降低，温度降低，増加可靠性和使用寿命，各PN结封装在衬底上集成为ー体，有利于电源的组装，适合自动化生产，降低了成本和生产质量。 以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，本发明还可以应用在其它控制设备中，如电脑系统、游戏系统、手机系统等。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
权利要求
1.一种线性高压LED芯片，其特征在于，包括蓝宝石衬底和所述衬底上的至少两个线性排列的PN结，所述PN结之间通过导电层串联连接，并且两个端部的PN结分别连接金属点，所述金属点用于接入电源的正、负电极。
2.根据权利要求I所述的线性高压LED芯片，其特征在于每个所述PN结包括在所述蓝宝石衬底外延生成的一层N-GaN结构，以及在所述N-GaN结构上面生成的一层P-GaN结构。
3.根据权利要求2所述的线性高压LED芯片，其特征在于每个PN结的P-GaN结构通过所述导电层连接下一个PN结的N-GaN结构。
4.根据权利要求I所述的线性高压LED芯片，其特征在于所述芯片整体为LXL的方形，L为宽度，所述PN结线性排列，每个PN结宽度为L/N，N为LED芯片的PN结数目。
5.根据权利要求I所述的线性高压LED芯片，所述LED芯片的各PN结切割长条形，并且以线形的导电层联接。
6.一种线性高压LED芯片的实现方法，其特征在于包括以下步骤 步骤I，在蓝宝石衬底上生成至少两个线性排列的PN结； 步骤2，通过导电层串联连接所述PN结； 步骤3，使两个端部的PN结分别连接金属点，所述金属点用于接入电源的正、负电极。
7.根据权利要求6所述的实现方法，其特征在于，所述步骤I具体包括蓝宝石衬底外延生成一层N-GaN结构，以及在所述N-GaN结构上面生成一层P-GaN结构。
8.根据权利要求7所述的实现方法，其特征在于，将每个PN结的P-GaN结构通过所述导电层连接下一个PN结的N-GaN结构。
9.根据权利要求6所述的实现方法，其特征在于，所述步骤I中采用的所述衬底为LXL的方形，L为宽度，所述PN结线性排列，每个PN结宽度为L/N，N为LED芯片的PN结数目。
10.根据权利要求6所述的实现方法，其特征在于，所述步骤I中将各PN结切割长条形，并且以线形的导电层联接。
全文摘要
本发明提供了一种线性高压LED芯片，包括蓝宝石衬底和所述衬底上的至少两个线性排列的PN结，所述PN结之间通过导电层串联连接，并且两个端部的PN结分别连接金属点，所述金属点用于接入电源的正、负电极。本发明将把LED芯片的各PN结切割长条形，以线形的金属导电层联接，使电流平均流通过LED的全部面积，电流分布更加合理。LED芯片在高电压、低电流的直流电工作模式下运行，发挥更高的照明效果，使整体的耗电量降低，温度降低，增加可靠性和使用寿命，各PN结封装在衬底上集成为一体，有利于电源的组装，适合自动化生产，降低了成本和生产质量。本发明还进一步提供了上述线性高压LED芯片的实现方法。
文档编号H01L33/00GK102820314SQ20121022596
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月3日 优先权日2012年7月3日
发明者王知康, 刘纪美, 廖伟雄, 庄永漳, 黄嘉铭, 刘召军 申请人:王知康