利用区段式LEDs来补偿个别区段式LED在光输出上的制造工艺差异的光源的制作方法_2

文档序号:9669229阅读:来源:国知局
其中所述第一光源中所述区段式LEDs的数目与所述第二光源中所述区段式LEDs的数目不同。
[0022]本发明还提供一种光源,该光源包括:
[0023]一基板;
[0024]一光发射结构,包含:
[0025]一第一导电型的第一半导体层,其沉积在所述基板上;
[0026]一主动层,位于所述第一半导体层上;及
[0027]—与所述第一导电型相反导电型的第二半导体层,位于所述主动层上;
[0028]一屏障,将所述光发射结构分成彼此相互电性隔离的第一区段与第二区段;
[0029]一串联电极,其连接所述第一区段内的所述第一半导体层与所述第二区段内的所述第二半导体层;
[0030]一第一电力接触件,其电性连接至所述第一区段中的所述第二半导体层;及
[0031]一第二电力接触件,其电性连接至所述第二区段中的所述第一半导体层,其中当所述第一电力接触件与所述第二电力接触间有电位差时所述第一区段与第二区段会生成光;
[0032]其中所述串联电极包含多个分隔的导体横跨在所述屏障上。
【附图说明】
[0033]图1为根据本发明一光源的实施例;
[0034]图2为区段式LED 60的顶视图;
[0035]图3是第二图所示延切线2-2的区段式LED 60的截面图;
[0036]图4为区段式LED 70的顶视图,其表示出以互连电极组连接的相邻区段中较窄的P电极与η电极;
[0037]图5为图4延切线5-5的区段式LED 70的截面图;
[0038]图6为含有金属电极的区段式LED 75的顶视图,其可增强ΙΤ0层上的电流分布;
[0039]图7描绘出根据本发明实施例光源中的其中一种态样;
[0040]图8描绘出一根据本发明另一实施例的光源;及
[0041]图9描绘出一根据本发明另一实施例的交流光源。
【具体实施方式】
[0042]本发明提供其优点的方式将可透过图1的参照轻易了解,该图中描绘出一根据本发明的光源实施例。光源20系含有多个区段式(segmented)LEDs 21与一恒定的直流电源并联。通过每一该区段式LED的平均电流会由一控制器22来设定,该控制器内含一交流转直流(AC to DC)的电源转换器。
[0043]区段式LEDs在同样待审的美国专利申请案第12/208,502号(2008/9/11日提申)中有详细的讨论,在此并入本文中。下文中亦会有关于一区段式LED的详细讨论。为本讨论的目的,须注意每个区段式LED被定义成一单一的LED晶粒,这些LED晶粒被分成N个相互串联的区段,其中N>1,且一般介于2?100之间。在作用上,该每一区段皆为一小型LED。每个区段式LED的面积皆会比一个传统的LED面积小上N倍。故此,虽然每个区段式LED大致上会生成与一个传统LED相同的光量,但是在相同单位面积的电流密度下其电流是传统LED的1/N倍。然而在相同的材料体系中,作动一个区段式LED所需的驱动电压大约与N倍作动一个传统LED所需的电压相同。因此须注意该区段式LED大致可以同样的电能产生与相同尺寸的传统LED芯片相同的光量,但其所需电流比后者小上N倍,所需电压大于后者N倍。一个区段式LED可以看作是由N个较小的LED芯片串联的LED串,其每一者皆约为传统LED芯片尺寸的1/N倍。然而该区段式LED所生成的光量仅为由N个传统LEDs串联而成的组成式光源(component light source)的1/N倍。结果,原来需要25个传统LEDs连接成5个并联的组成式光源(每个组成式光源由五个串联的传统LED组成)的光源设计,现在需要用25个并联的区段式LEDs。因此,每个区段式LED仅会占1/25的光输出量。故此,光源20的输出可以藉由增加或移除个别区段式LEDs来微调。
[0044]相反地,采用传统串联式的LED串的均等光源的光输出无法藉由简单地加入或减去一单一的LED的方式来微调。由于加入或减去一个LED会改变原先LED串中的驱动电压,故改变一串联式的LED组成串中的LED数目有其困难存在。故此,每个组成串皆需要独立的电源,此举会增加光源的成本。为避免上述情形,所有的LED组成串皆需要进行修改,亦因此会需要新增或移除5个LEDs。同样地,在电力轨(power rail)中增加或移除一整个串联式LED串会改变其整体光输出达5个LEDs或20%的量。故此,那些采用由N个传统LED串联所组成的组成串的设计会被受限在需一次加入或替换N个LEDs。此特性限制了整体设计透过改变设计中传统LEDs数目的方式可达到的微调程度。
[0045]原则上,传统的光源设计能采用1/N尺寸的习知LED,使得一次加入或移除N个LEDs的作法可提供与本发明相同程度上的微调性。然而,这类设计会含有N倍的LEDs数量,无疑增加了制作成本。
[0046]上述本发明的实施例是建立在一区段式LED的基础上。现在请参照图2与图3,其描绘了本发明可采用的一区段式LED光源。图2为区段式LED 60的顶视图,而图3为以图2所示延切线2-2的区段式LED 60的截面图。图中区段式LED 60含有两个区段64与65 ;然而,在下面的讨论中阅者将了解到从本发明的教示中将可构思出具有更多区段的光源设计。区段式LED 60可建构自同样的三层式LED结构,其层结构是在一蓝宝石基板51上长成。η层52成长在一基板51上,而之后主动层55与ρ层53长在该η层52上。
[0047]区段64与65为一延伸穿过层52至基板51处的隔离沟槽66所分隔,因此在电性上隔绝了 64与65两区段。隔离沟槽66上含有一平台67,其仅部分伸入层52中。隔离沟槽66的壁部会为一绝缘层57所覆盖,该绝缘层57上含有一开口区域58来形成一电性接触以接往与各区段有关联的层52部位。绝缘层57可用任何让绝缘层不受孔洞缺陷影响的材料来形成。举例言之,SiNx、S1x、或其他一般半导体元件制作中常用的介电薄膜等皆可用来作为绝缘材料。其他的材料可能还包含了聚酰亚胺(polyimide)、苯环丁稀(Benzocyclobutene, BCB)、旋涂式玻璃(spin-on-glass)或是半导体业界中元件平坦化制造工艺惯用的材料。
[0048]如68与69所示,区段式LED 60的两端亦具有相同的沟槽结构。一串联电极59设置在该隔离沟槽66中使得电极59会穿过绝缘层57上的开口 58与层52接触。电极59亦会与相邻区段中的ΙΤ0层(氧化铟锡层)56产生电性接触。故此,当经由电极61与62来提供电力时,区段64与65会串联。如此区段式LED 60会在传统LED的两倍电压及一半电流的环境下运作。
[0049]在本发明一态样中,绝缘层57会如图35 7a所不一般在电极59与61下方延伸。由于电极59不透明,其会挡住电极59正下方主动层55部位所生成的光。就此考量,须注意图式中所示的层厚度并非是按比例绘制。在实作中,层53的厚度远比层52的厚度来的小,亦比电极59或61—般宽度小上许多。因此,电极59会挡住大部分其下方所生成的光。故此,由于大部分电流所生成的光都散失了(在多次反射的过程中为不透明的金属所吸收),故通过电极59下方层55的电流实质上是浪费掉了。该绝缘层的延伸部位57a挡住了电流使无法流经此层55结构的浪费区域,因此改善了光源的整体效率。同样的问题亦发生在电极61部位,因此绝缘层亦会延伸至该电极61下方处。
[0050]在图2与图3所示的实施例中,电极59会延伸涵盖整个区段式LED 60的宽度。如上述注明者,由于电极59下方生成的光会为电极59所遮挡并吸收,电极59下方的区段65部位是为非生产性、会损失光的区域。此设计会导致光转换效率的减少并降低LED晶粒表面的使用率,故需提供额外的晶粒主动区面积来补偿损失的面积,进而增加了光源的成本。现在请参照图4与图5,其描绘了本发明另一种可采用的区段式LED实施例。图4为区段式LED 70的顶视图,而图5则为以图4延切线5-5所作的区段式LED 70的截面图。以图4所示切线2’ -2’所作的区段式LED 70的截面图大致与图2所示者相同,除了其中的
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