本发明专利技术公开了一种带集成保护功能的二极管照明装置，包括：一个或多个ＬＥＤ器件，集成于一块芯片上，以及一个集成保护元件与所述一个或多个ＬＥＤ器件连接。集成保护元件用于防止照明装置出现过压或过流现象，从而使照明装置具有高可靠性。本发明专利技术的照明装置可应用在用作指示的低功率ＬＥＤ和用作普通照明的高功率ＬＥＤ中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及交直流半导体发光二极管器件(装置)和灯的设计和实施，该器件和灯由于带有一个或多个集成保护装置而具有高可靠性。在一些具体实施方式里，交直流发光二极管(AC/DC LED)可直接由一个交流电压驱动(比如100V、110/120V或220/240V线电压，或者6V、12V、18、24V等交流电压)，也可以由一个高直流电压驱动(如12V、48V等直流电压)。这些具体实施方式可应用在用作指示的低功率LED和用作普通照明的高功率LED中。集成保护元件能够减小电压波动给器件性能及寿命所带来的影响。
技术介绍
常规发光二极管，由于受物理结构上的限制，通常只能工作在很低的直流电压下(取决于所用的半导体材料，大概在1V至5V之间)。
技术实现思路
在具体的实施方式里，本专利技术在芯片级上提供了一个集成保护机构，该机构能够限制电压波动对器件电流造成的影响，从而对高压交直流LED具有特别大的保护作用。在某些具体实施例中，保护机构可以被直接集成在交直流LED芯片上，或者可以被集成到交直流LED灯的封装壳内，或者可以被集成在以倒装(覆晶)方式连接的交直流LED器件的基板(submount)上。在第一个具体实施方式中，一个限流电阻被单片集成在交直流LED的芯片上。在一个优选的具体实施方式里，该限流电阻由LED结构的半导体材料或位于LED结构下面的半导体层制得。在另外一个具体实施方式里，限流电阻通过在LED芯片上沉积具有合适电阻系数的其它材料来制得。在第二个具体实施方式中，一个独立的限流电阻芯片以串联的方式与交直流LED芯片一起装配在灯封装壳内。LED灯的封装壳可以是T1、T1-3/4，和其它标准的LED封装，或特制的LED封装，包括交直流LED指示灯和交直流LED照明灯。在另一个具体实施方式中，一个交直流LED芯片被倒装在基板上，基板上同时还集成有一个无源保护电路。该无源保护电路可以包括一个电阻，一个电容，一个金属氧化变阻器，一个正温度特性(PTC)热敏电阻，和/或其它电涌保护装置。附图说明图1(a)为现有的交流LED的示意图，该交流LED在本专利技术的实施例有可能会被用到。图1(b)、(c)和(d)为本专利技术采用了单片集成的集总(LUMP)限流电阻的结构示意图。图1(e)为本专利技术采用了单片集成的分散(DISTRIBUTED)限流电阻的结构示意图。图2为本专利技术一个实施例的LED晶片材料层结构的横截面示意图。图3(a)为本专利技术的另一个实施例的横截面示意图，该实施例设有一个由掺杂n-GaN材料制成的单片集成电阻，该电阻通过沉积在芯片上的金属线与LED阵列串连。图3(b)为本专利技术的另一个实施例的横截面示意图，该实施例包括一个由掺杂n-GaN材料制成的单片集成电阻，该电阻通过覆晶凸点与LED阵列经设置在基板上的金属线实现串联电连接。图3(c)为又一个实施例的横截面示意图，在该实施例中，单片集成电阻由掺杂n-GaN材料制成，该电阻通过n-GaN材料与LED阵列串接。图3(d)为又一个实施例的横截面示意图，该实施例包括一个由掺杂n-GaN材料制成的单片集成电阻，该电阻通过覆晶凸点与LED阵列经基板上的金属线实现电连接。图3(e)为使用集总限流电阻的实施例的俯视图，其中集总电阻呈之字形。图3(f)为使用分散限流电阻的实施例的俯视图，其中分散电阻与独立的微型LED一一连接。图4为使用无掺杂GaN材料制成单片集成电阻的实施例的横截面示意图。图5为由沉积薄膜材料制成的单片集成电阻的实施例横截面示意图。图6为限流电阻与交直流LED芯片一起集成于封装壳内的实施例示意图。图7为限流电阻芯片与交直流LED芯片采用T1-3/4标准封装的实施例示意图，其适用于指示灯。图8为限流电阻芯片与交直流LED芯片集成于定制的表面封装壳内的实施例示意图，其适用于高功率交流照明灯。图9为另一可选择的实施例示意图，其保护元件与交直流LED芯片通过基板连接集成在一起。具体实施例方式近来，人们已经对传统的LED做出了很多改进。传统的LED只能工作在很低的直流电压下(取决于所用的半导体材料，大概在1V至5V之间)，而这种局限最近已经被克服。例如，本专利申请人拥有的美国专利US6,957,899(该专利的内容被并入本专利技术中作为参考)公布了一种单芯片的交流LED，它是将许多微型LED以串联的方式集成到一个公用的芯片上，从而构成一个可直接工作在高压交流或直流输入电压下的发光装置。根据所集成的LED的数量，工作电压可以是6V、12V、24V、48V、110V、240V甚至更高的直流电压。更进一步地，由于采用双电流通道，高压发光装置可以直接在100V、110/120V或220/240V交流线电压下工作，也可以直接在6V、12V、18V或24V的交流电压下工作。高压交直流LED的应用主要有两类。一类是传统的应用，作为信号指示灯，这类应用并不要求LED具备高发光强度。该
已经有了一定的进展。例如本专利申请人持有的美国专利申请11/102,273(该专利的内容被并入本专利技术中作为参考)公开了基于微型LED(参见美国专利6,410,940)的交直流指示灯。该指示灯将几十到上百个微型LED集成到一个标准LED器件那么大的面积上，并具有与标准LED相似的功率消耗(以下称之为“交流指示LED”)，从而使交流指示LED的芯片可以封装在标准T1、T1-3/4封装壳或其它用作信号指示的LED灯封装壳内。至于芯片的大小，用作指示灯的LED芯片尺寸在0.2mm*0.2mm到0.5mm*0.5mm之间。更优选地，芯片大小约为0.4mm*0.4mm，以便可以封装在T1-3/4标准封装壳内。相应地，应用于这些指示灯类型的每个微型LED，其尺寸在20微米*20微米至50微米*50微米之间。更有选地，微型LED大小为30微米*30微米。采用其它封装壳的交流LED指示灯尺寸也可同理得出。本领域的技术人员可以认识到，芯片及微型LED的尺寸会由于所选择的具体封装方式和工作电压不同而有所区别，所需要的微型LED数量则由工作电压决定。高压交直流LED的第二类应用是用于照明和发光，这类应用要求LED能够提供更强的发光强度和具有更高的功率(以下称之为“交流功率LED”)。本专利申请人持有的美国专利申请11/040,445(该专利申请的内容被并入本专利技术中作为参考)公开了一种交流功率LED通过倒装异质地集成在基板上，基板上还设有用于连接各个微型LED的金属线。在本专利申请人持有的美国专利申请11/144,982(该专利申请的内容被并入本专利技术中作为参考)里，多个交流功率LED芯片集成到一个基板上以形成一个大面积的交直流发射器，从而为实现照明目的提供高功率和高亮度。交流功率LED的芯片尺寸由功率级数和线电压决定。由于所有的封装壳都是采用特制方式设计而成的，没有严格的尺寸限制，相应地，用于交流功率LED中的小型LED稍微大一些。这些用于交流功率LED中的单个小型LED的尺寸可大约在0.1mm*0.1mm到0.5mm*0.5mm之间，或甚至更大。在较佳的方案里，1W的交流功率LED阵列的芯片尺寸大约为1mm*1mm。但本领域的技术人员应该认识到，小型LED及芯片的尺寸会因功率设计和电压设计的不同而改变。因此特定的尺寸和小型LED数量，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种照明装置，其特征在于包括： 一个或多个ＬＥＤ器件，集成于一块芯片上；以及 一个集成保护元件与所述一个或多个ＬＥＤ器件连接； 所述元件用于防止照明装置出现过压或过流现象。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：范朝阳，李景，林景瑜，江红星，
申请(专利权)人：范朝阳，李景，林景瑜，江红星，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。