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    本發明為一種高壓交流發光二極體結構，其包括：電路基板；以及複數個交流LED晶片。交流LED晶片包括：絕緣基板；發光二極體組；第一金屬層；以及第二金屬層。藉由本發明的實施，可以將晶圓級製程的交流LED晶片結合較低成本的電路基板，以製作出體積小之高壓交流發光二極體結構。
    公开号:TW201322420A
    申请号:TW100142108
    申请日:2011-11-17
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Ching-Jen Pan；Wei-Tai Cheng；Ming-Hung Chen
    申请人:Helio Optoelectronics Corp；
    IPC主号:H01L25-00
    专利说明:
    高壓交流發光二極體結構
    本發明為一種高壓交流發光二極體結構，特別為一種應用於照明用之高壓交流發光二極體結構。
    如中華民國新型專利第M393127號，其揭露了一種連接交流電源之交流電發光二極體裝置，其主要包含四個整流元件，並且與兩個指向元件連接成非對稱式電橋電路結構。根據該創作之交流電發光二極體裝置並且包含至少兩個發光二極體串列區塊，分別連接在非對稱式電橋電路結構的分支線路上，致使該交流電發光二極體裝置在交流電源的正電壓半週期與負電壓半週期期間全數或大多數發光二極體發光被點亮，進而提升該交流電發光二極體裝置對交流電源的使用效率。
    如中華民國新型專利第M354294號，其揭露了一種交流發光裝置，包括一交流-交流變壓器，用以將一交流電源所提供之一第一交流電壓轉換成一第二交流電壓；一交流發光二極體模組，包括一第一組發光二極體晶粒以及一第二組發光二極體晶粒，其中第一組發光二極體晶粒係於第二交流電壓之一正週期中被導通一第一時間，而第二組發光二極體晶粒係於第二交流電壓之一負週期中被導通一第二時間；以及一防護單元，耦接於交流電源與交流發光二極體模組之間，用以進行過電壓或過電流保護。
    以上習知技術，使用的發光二極體大多是以一般非晶圓級製程製造的一般二極體，並且僅以單向或整流的電路觀念加以設計，或者利用交流變壓器進行電壓的轉換，由於交流變壓器的體積大，因此此種作法會造成整體裝置的體積龐大，而且電能會消耗在交流變壓器上。隨著市場的需要，如何製造出一個不需要交流變壓器，又可結合晶圓級製程發光二極體的高壓交流發光二極體結構實為一重要課題。
    本發明為一種高壓交流發光二極體結構，其包括：電路基板；以及複數個交流LED晶片。交流LED晶片包括：絕緣基板；發光二極體組；第一金屬層；以及第二金屬層。本發明係要將晶圓級製程的交流LED晶片結合較低成本的電路基板，以製作出體積小之高壓交流發光二極體結構。
    本發明係提供一種高壓交流發光二極體結構，其包括：一電路基板；以及複數個交流LED晶片，固設且電性連接於電路基板上並藉由電路基板使該些交流LED晶片形成一串聯電路，又每一交流LED晶片包括：一絕緣基板；至少一發光二極體組，其具有一第一發光二極體及一第二發光二極體，且第一發光二極體及第二發光二極體係彼此絕緣分離設置於絕緣基板上；至少一第一金屬層，其係形成一第一形狀分佈，且具有一第一端部及一第二端部，第一端部係設置於第一發光二極體之一第一透明導電層上，而第二端部則設置於第二發光二極體之一第二N型層上；以及至少一第二金屬層，其係形成第一形狀分佈，且具有一第三端部及一第四端部，第三端部係設置於第二發光二極體之一第二透明導電層上，而第四端部則設置於第一發光二極體之一第一N型層上。
    藉由本發明的實施，至少可達到下列進步功效：
    一、可以將晶圓級製程的交流LED晶片結合較低成本的電路基板，以製作出體積小之高壓交流發光二極體結構。
    二、可以更容易且快速製作高壓交流發光二極體結構。
    三、可以組合出更具多樣性的高壓交流發光二極體結構。
    為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。
    第1A圖為本發明實施例之一種高壓交流發光二極體結構示意圖。第1B圖為本發明實施例之一種串聯等效電路圖。第2A圖為本發明實施例之一種串聯後又並聯之等效電路態樣一。第2B圖為本發明實施例之一種串聯後又並聯之等效電路態樣二。第3圖為本發明實施例之一種交流LED晶片之立體分解圖。第4A圖為本發明實施例之一種交流LED晶片之立體結合圖。第4B圖為本發明實施例之一種交流LED晶片之俯視圖。第5圖為沿第4A圖中A-A剖線之剖視圖。第6圖為本發明實施例之一種交流LED晶片之等效電路圖。第7圖為本發明實施例之一種金屬層末端為一半圓形之實施態樣圖。第8圖為本發明實施例之一種金屬層為一半S形之實施態樣圖。第9圖為本發明實施例之一種金屬層為其他形狀分佈之實施態樣圖。第10A圖為本發明實施例之一種交流LED晶片之第一應用例之等效電路圖。第10B圖為本發明實施例之一種交流LED晶片之第二應用例之等效電路圖。
    如第1A圖所示，本實施例為一種高壓交流發光二極體結構100，其包括：一電路基板200；以及複數個交流LED晶片300。
    電路基板200，其可以為一鋁基板或一陶瓷基板，當交流LED晶片300結合於電路基板200時，電路基板200體積要較LED晶片300大許多，因此可以藉由電路基板200提供LED晶片300所需的電路連接，進而設計出多樣性的串並聯電路，所以可以更容易且快速的組合出更具多樣性的高壓交流發光二極體結構100。
    除了提供電路連接外，電路基板200同時也提供散熱的功能。再者，當電路基板200為一陶瓷基板時，陶瓷基板的基板內可以進一步設有複數條導熱柱或複數條導電柱，以使交流LED晶片300工作產生的熱能有效的傳遞，同時也使交流LED晶片300的電極能順利的延伸到陶瓷基板的另一側面。
    又如第1B圖所示，複數個交流LED晶片300，固設且電性連接於電路基板200上並藉由電路基板200提供的多樣化電路連接，使交流LED晶片300’形成一串聯電路400，藉此可成為高壓交流發光二極體結構100，此為本實施例之串聯電路最基本態樣。
    如第2A圖及第2B圖所示，除了上述的最基本態樣外，還可以將任二個交流LED晶片300’進一步彼此相互並聯，使串聯電路400又進一步具有一並聯電路，或者亦可使串聯電路400進一步又另外並聯至少一串聯電路400，藉此以組合出多樣的高壓交流發光二極體結構100。
    如第3圖至第5圖所示，每一交流LED晶片300均以晶圓級製程加以製作，每一交流LED晶片300包括：一絕緣基板20；至少一發光二極體組30；至少一第一金屬層40；以及至少一第二金屬層50。又交流LED晶片之等效電路300’請參閱第6圖所示。
    絕緣基板20，其係可以為一藍寶石基板，或其他適用於發光二極體製程之絕緣基板20。絕緣基板20上可區分為複數個區域，分別用以設置發光二極體組30。
    發光二極體組30，其係設置於絕緣基板20上，並且每一發光二極體組30係具有一第一發光二極體31及一第二發光二極體32。第一發光二極體31及第二發光二極體32係彼此絕緣且分離設置於絕緣基板20上，且每一發光二極體組30亦彼此絕緣且分離。為了使第一發光二極體31與第二發光二極體32間能完全絕緣，又可進一步設置一絕緣層33於第一發光二極體31及第二發光二極體32之間，進而避免發生漏電流之情況。
    第一發光二極體31具有第一N型層311、一第一主動層312、一第一P型層313以及第一透明導電層314，而同樣的第二發光二極體32亦具有第二N型層321、一第二主動層322、一第二P型層323以及第二透明導電層324。
    第一發光二極體31之第一N型層311係設置於絕緣基板20上之一第一區域21，而第二發光二極體32之第二N型層321則設置於絕緣基板20上之一第二區域22，並且第一區域21及第二區域22係彼此相鄰，藉此以便於電性連接第一發光二極體31及第二發光二極體32。
    第一主動層312及第二主動層322可形成一凹字形彼此相對，且分別設置於第一N型層311及第二N型層321上，並使得部份第一N型層311及第二N型層321分別可外露於第一主動層312及第二主動層322之外。
    第一P型層313及第二P型層323係分別設置於第一主動層312及第二主動層322上，又第一透明導電層314及第二透明導電層324則分別設置於第一P型層313上及第二P型層323上。又絕緣層33可設置於第一N型層311及第二N型層321之側邊，藉此使第一發光二極體31與第二發光二極體32完全絕緣。
    第一金屬層40，其係形成一第一形狀分佈，且具有一第一端部41及一第二端部42。第一金屬層40之第一端部41係設置於第一發光二極體31之第一透明導電層314上，而第一金屬層40之第二端部42則設置於第二發光二極體32外露的第二N型層321上。
    第二金屬層50，其亦形成第一形狀分佈，並與第一金屬層40對應設置。第二金屬層50具有一第三端部51及一第四端部52，第二金屬層50之第三端部51係設置於第二發光二極體32之第二透明導電層324上，而第二金屬層50之第四端部52則設置於第一發光二極體31外露的第一N型層311上。藉由第一金屬層40及第二金屬層50之設置，可電性連接第一發光二極體31及第二發光二極體32，並且使第一發光二極體31及第二發光二極體32反向並聯。
    為了避免利用第一金屬層40電性連接第一發光二極體31及第二發光二極體32時發生短路之情況，絕緣層33亦可延伸設置於第一發光二極體31及第二發光二極體32之側壁，以使得第一發光二極體31及第二發光二極體32與第一金屬層40彼此絕緣。同樣的，當利用第二金屬層50電性連接第一發光二極體31及第二發光二極體32時，亦可能發生短路之情況，因此可利用延伸設置於第一發光二極體31及第二發光二極體32之側壁之絕緣層33，使得第一發光二極體31及第二發光二極體32與第二金屬層50彼此絕緣。
    為了使交流LED晶片300可與外部電路80電性連接，交流LED晶片300可進一步具有一第一銲墊60及一第二銲墊70。第一銲墊60可形成於第一金屬層40之第一端部41上，而第二銲墊70則可形成於第二金屬層50之第三端部51上，又或者第一銲墊60可形成於第一金屬層40之第二端部42上，而第二銲墊70則可形成於第二金屬層50之第四端部52上。
    因此，可分別由第一銲墊60及第二銲墊70與外部電路80電性連接，並且可輸入交流電源用以導通第一發光二極體31及第二發光二極體32。然而，舉例來說，當導通第一發光二極體31時，第一金屬層40之第一端部41係類似於一電流發射器，而第二金屬層50之第四端部52則類似於一電流接收器，可用以接收第一金屬層40之第一端部41所發射出之電流，藉此使得第一發光二極體31發光。
    為了分別使第一金屬層40及第二金屬層50可有效地接收電流，並使得電流均勻地在第一發光二極體31及第二發光二極體32中擴散，第一金屬層40及第二金屬層50所形成之第一形狀分佈可以為一類杓形，並且可設置於第一發光二極體31及第二發光二極體32之周邊，藉以增加第一發光二極體31及第二發光二極體32之出光面積。
    此外，第一金屬層40之第二端部42及第二金屬層50之第四端部52之一末端係分別設置於第一發光二極體31及第二發光二極體32之一中央軸90上，又每兩相鄰的第一金屬層40及第二金屬層50間之距離D係相等，以使得電流擴散到另一金屬層之距離D皆相同，進而使得電流可以相同的速率擴散至另一金屬層，並均勻點亮第一發光二極體31及第二發光二極體32。
    如第7圖、第8圖及第9圖所示，第7圖中第一金屬層40之第二端部42及第二金屬層50之第四端部52之末端係可以為一半圓形；又第8圖中第一金屬層40及第二金屬層50所形成之第一形狀分佈可以為一半S形；又第9圖中第一形狀分佈可以為選自於方形、圓形及其組成之一群組之形狀分佈。
    如第10A圖及第10B圖所示，藉由本實施例之實施，可在絕緣基板20上設置多組發光二極體組30，並且可利用外部電路80之設計而串聯或並聯多組交流LED晶片300，以使得交流LED晶片300可根據使用需求，而可承受高電流密度或高電壓之操作。此外，由於減少了內部連接導線數量，只留下必要的內部連接導線，因此可避免內部連接導線遮住交流LED晶片300之出光區域，進而可提高交流LED晶片300之亮度。
    上述之外部電路80，除了可以在交流LED晶片300上直接以金屬打線形成外，亦可使用電路基板200上之電路形成外部電路80，藉此能更方便的使交流LED晶片300能形成多樣化的串並聯電路結構。
    惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。
    100．．．高壓交流發光二極體結構
    200．．．電路基板
    300．．．交流LED晶片
    300’．．．交流LED晶片之等效電路
    400．．．串聯電路
    20．．．絕緣基板
    21．．．第一區域
    22．．．第二區域
    30．．．發光二極體組
    31．．．第一發光二極體
    311．．．第一N型層
    312．．．第一主動層
    313．．．第一P型層
    314．．．第一透明導電層
    32．．．第二發光二極體
    321．．．第二N型層
    322．．．第二主動層
    323．．．第二P型層
    324．．．第二透明導電層
    33．．．絕緣層
    40．．．第一金屬層
    41．．．第一端部
    42．．．第二端部
    50．．．第二金屬層
    51．．．第三端部
    52．．．第四端部
    60．．．第一銲墊
    70．．．第二銲墊
    80．．．外部電路
    90．．．中央軸
    D．．．距離
    第1A圖為本發明實施例之一種高壓交流發光二極體結構示意圖。
    第1B圖為本發明實施例之一種串聯等效電路圖。
    第2A圖為本發明實施例之一種串聯後又並聯之等效電路態樣一。
    第2B圖為本發明實施例之一種串聯後又並聯之等效電路態樣二。
    第3圖為本發明實施例之一種交流LED晶片之立體分解圖。
    第4A圖為本發明實施例之一種交流LED晶片之立體結合圖。
    第4B圖為本發明實施例之一種交流LED晶片之俯視圖。
    第5圖為沿第4A圖中A-A剖線之剖視圖。
    第6圖為本發明實施例之一種交流LED晶片之等效電路圖。
    第7圖為本發明實施例之一種金屬層末端為一半圓形之實施態樣圖。
    第8圖為本發明實施例之一種金屬層為一半S形之實施態樣圖。
    第9圖為本發明實施例之一種金屬層為其他形狀分佈之實施態樣圖。
    第10A圖為本發明實施例之一種交流LED晶片之第一應用例之等效電路圖。
    第10B圖為本發明實施例之一種交流LED晶片之第二應用例之等效電路圖。
    100．．．高壓交流發光二極體結構
    200．．．電路基板
    300．．．交流LED晶片
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] 一種高壓交流發光二極體結構，其包括：一電路基板；以及複數個交流LED晶片，固設且電性連接於該電路基板上並藉由該電路基板使該些交流LED晶片形成一串聯電路，又每一該交流LED晶片包括：一絕緣基板；至少一發光二極體組，其具有一第一發光二極體及一第二發光二極體，且該第一發光二極體及該第二發光二極體係彼此絕緣分離設置於該絕緣基板上；至少一第一金屬層，其係形成一第一形狀分佈，且具有一第一端部及一第二端部，該第一端部係設置於該第一發光二極體之一第一透明導電層上，而該第二端部則設置於該第二發光二極體之一第二N型層上；以及至少一第二金屬層，其係形成該第一形狀分佈，且具有一第三端部及一第四端部，該第三端部係設置於該第二發光二極體之一第二透明導電層上，而該第四端部則設置於該第一發光二極體之一第一N型層上。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之高壓交流發光二極體結構，其中該電路基板為一鋁基板或一陶瓷基板。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述之高壓交流發光二極體結構，其該陶瓷基板內設有複數條導熱柱或複數條導電柱。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之高壓交流發光二極體結構，其中任二該交流LED晶片進一步相互並聯，使該串聯電路又進一步具有一並聯電路。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之高壓交流發光二極體結構，其中該串聯電路進一步又並聯至少一該串聯電路。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之高壓交流發光二極體結構，其中該第一發光二極體具有：該第一N型層，其係設置於該絕緣基板上之一第一區域；一第一主動層，其係設置於部份該第一N型層上；一第一P型層，其係設置於該第一主動層上；以及該第一透明導電層，其係設置於該第一P型層上，而該第二發光二極體具有：該第二N型層，其係設置於該絕緣基板上之一第二區域；一第二主動層，其係設置於部份該第二N型層上；一第二P型層，其係設置於該第二主動層上；以及該第二透明導電層，其係設置於該第二P型層上。
    [7] 如申請專利範圍第6項所述之高壓交流發光二極體結構，其中該第一主動層及該第二主動層係形成一凹字形彼此相對，且分別使部份該第一N型層及該第二N型層外露。
    [8] 如申請專利範圍第6項所述之高壓交流發光二極體結構，其進一步具有一絕緣層，其係設置於該第一N型層及該第二N型層之側邊。
    [9] 如申請專利範圍第8項所述之高壓交流發光二極體結構，其中該絕緣層係延伸設置於該第一發光二極體及該第二發光二極體之側壁。
    [10] 如申請專利範圍第1項所述之高壓交流發光二極體結構，其進一步具有一第一銲墊及一第二銲墊，該第一銲墊係形成於該第一端部上，而該第二銲墊則形成於該第三端部上。
    [11] 如申請專利範圍第1項所述之高壓交流發光二極體結構，其進一步具有一第一銲墊及一第二銲墊，該第一銲墊係形成於該第二端部上，而該第二銲墊則形成於該第四端部上。
    [12] 如申請專利範圍第1項所述之高壓交流發光二極體結構，其中該第一金屬層及該第二金屬層係設置於該第一發光二極體及該第二發光二極體之周邊。
    [13] 如申請專利範圍第1項所述之高壓交流發光二極體結構，其中該第二端部及該第四端部之一末端係分別設置於該第一發光二極體及該第二發光二極體之一中央軸上。
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    法律状态:
    2018-11-21| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    TW100142108A|TWI427760B|2011-11-17|2011-11-17|高壓交流發光二極體結構|TW100142108A| TWI427760B|2011-11-17|2011-11-17|高壓交流發光二極體結構|
    US13/407,398| US8643291B2|2011-11-17|2012-02-28|High-voltage AC LED structure|
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