專利名稱：交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬照明技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
根據(jù)色彩學(xué)原理，世界上任何顏色可由紅、綠、藍(lán)三種顏色的不同強(qiáng)度混合而成，這三種顏色稱為基色或原色。白色發(fā)光二極管的發(fā)光機(jī)理也與其相似。從1960年成功開(kāi)發(fā)發(fā)光二極管即LED到現(xiàn)在，先后研制成功從紅色到橙色的AlInGaP和藍(lán)色系列的InGaN發(fā)光材料，在Ga(鎵)系列的基礎(chǔ)上又研制成功藍(lán)色(470nm)、藍(lán)綠色(550nm)和綠色(525nm)的發(fā)光二極管，發(fā)光二極管的發(fā)光色已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從紫外、可見(jiàn)直到紅外幾乎所有的光色，這些為白色發(fā)光二極管成為第四代光源奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著發(fā)光二極管的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和完善，白色發(fā)光二極管必將迅速發(fā)展成為21世紀(jì)的高效節(jié)能光源，并可同樣迅速地替代現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的白熾燈、熒光燈和高壓氣體放電燈。
最近，由于化合物半導(dǎo)體外延成長(zhǎng)技術(shù)和發(fā)光器件制造工藝技術(shù)的急速發(fā)展，開(kāi)發(fā)了光電轉(zhuǎn)換效率非常高的發(fā)光二極管，其發(fā)光范圍遍及紅色到藍(lán)色的可見(jiàn)光，甚至可發(fā)出紅外光和紫外光；多年來(lái)人類一直在尋找和開(kāi)發(fā)固體發(fā)光光源，隨著發(fā)光材料的開(kāi)發(fā)和半導(dǎo)體制作工藝的改進(jìn)，半導(dǎo)體照明用發(fā)光二極管效率也因此而得到不斷提高。目前實(shí)用化的化合物半導(dǎo)體發(fā)光材料是以III-VA族元素的材料為主要的發(fā)光材料，特別是采用氮化物半導(dǎo)體InGaN的藍(lán)色發(fā)光二極管的實(shí)用化，將10cd以上的高亮度的藍(lán)色發(fā)光二極管與釔鋁石榴石熒光粉組合在一起，開(kāi)發(fā)出光效達(dá)20lm/W以上的白色發(fā)光二極管。這種光源將成為新世紀(jì)的節(jié)能照明光源，十分引人注目。不僅如此，對(duì)于發(fā)光在短波長(zhǎng)區(qū)域的紫外光發(fā)光二極管，通過(guò)與熒光粉的適當(dāng)配合與改進(jìn)器件的結(jié)構(gòu)相配合，也可開(kāi)發(fā)出用于照明的白色發(fā)光二極管。
白色發(fā)光二極管自開(kāi)發(fā)成功4年來(lái)，其發(fā)光效率不斷地提高。從開(kāi)發(fā)初期的5lm/W，到1999年達(dá)到相當(dāng)于白熾燈的光效15lm/W，后又提高到相當(dāng)于鹵鎢燈的光效25lm/W，美國(guó)還在2000年4月召開(kāi)了“LED發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)”，目前美國(guó)實(shí)驗(yàn)室有色發(fā)光二極管的光效已達(dá)100lm/W，白色發(fā)光二極管的光效也已達(dá)40-50lm/W的水平。世界各大照明公司與半導(dǎo)體公司合資開(kāi)發(fā)白色發(fā)光二極管，如美國(guó)G與EMCORE合作成立GELcore公司，德國(guó)西門子與歐司朗兩公司成立合資公司等，并指出如果西方不開(kāi)發(fā)自己的白色發(fā)光二極管技術(shù)，遠(yuǎn)東競(jìng)爭(zhēng)者就會(huì)在發(fā)光二極管領(lǐng)域占優(yōu)勢(shì)沖擊傳統(tǒng)照明光源。而日本從2001年開(kāi)始實(shí)施使日本國(guó)成為固體照明先進(jìn)的計(jì)劃，并預(yù)計(jì)到2010年白色發(fā)光二極管在照明市場(chǎng)普及率將高達(dá)13％。日本自從1998年以來(lái)正在實(shí)施國(guó)家的“21世紀(jì)照明計(jì)劃《高效率電光轉(zhuǎn)換化合物半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)計(jì)劃》”，已投資50億日元，2000年已年產(chǎn)白色發(fā)光二極管1億只，目前正在實(shí)施使白色發(fā)光二極管的光效達(dá)到80-100lm/W的開(kāi)發(fā)計(jì)劃，預(yù)計(jì)2003年白色發(fā)光二極管的光效就將達(dá)此目標(biāo)，2010年將達(dá)到120lm/W，可制成效率高于熒光燈的照明系統(tǒng)，這一計(jì)劃對(duì)國(guó)際LED的發(fā)展將產(chǎn)生巨大影響。另外，還可采用發(fā)紫外線的發(fā)光二極管與3基色熒光粉相結(jié)合、使其所發(fā)出的紫外線激發(fā)3基色熒光粉、也可得到效率接近或高于熒光燈的白色發(fā)光二極管。由于白色發(fā)光二極管光效的迅速提高，加之它體積小、耐振動(dòng)、響應(yīng)速度快、方向性好、壽命長(zhǎng)達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)、可低壓驅(qū)動(dòng)、光色接近白熾燈色、色溫變化不大且變化時(shí)不產(chǎn)生視覺(jué)誤差、無(wú)汞和鉛污染而引起世界各國(guó)高度重視和競(jìng)相研發(fā)，將成為替代白熾燈和熒光燈的高效節(jié)能光源。
盡管如此，作為照明用的發(fā)光二極管重要的特性參數(shù)是光亮度(能量)和光色(光譜能量分布)，對(duì)LED來(lái)說(shuō)單純地增加輸入功率，亮度會(huì)成比例地上升，但LED芯片的發(fā)熱量會(huì)隨之增加，過(guò)多的熱量將損壞它的結(jié)晶和封接而縮短壽命。因此使輸入功率的電能高效地轉(zhuǎn)換成光能是重要的關(guān)鍵技術(shù)。目前高輸出型發(fā)光二極管的外部量子效率僅為10％左右，即空穴和電子對(duì)的能量中的90％成為內(nèi)部熱被耗損掉，因此將這部分內(nèi)部耗損的熱能轉(zhuǎn)換成光能就可提高光亮度。雖然改進(jìn)的途徑有研究新的發(fā)光材料，提高發(fā)光層內(nèi)部結(jié)合的幾率，提高從芯片中取出光的效率而將現(xiàn)在的LED的光亮度再提高3-4倍、以達(dá)到熒光燈亮度的水平是完全可能的，如日本日亞公司研制的以GaN為基礎(chǔ)的LED芯片的光效正在以每年提高10-20％的高速度不斷改進(jìn)，但正因?yàn)槿绱?，該領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)已非常激烈，且剩余空間也已不大，如另有新徑可開(kāi)辟的話，其市場(chǎng)、科技及經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益將不可估量。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型就是為解決人類現(xiàn)有技術(shù)之不足而設(shè)計(jì)制造一種交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管，使其不僅可用直流電源發(fā)光工作，更可直接使用極其普及、可靠、廉價(jià)與方便的交流電源及其完整的正、負(fù)半周電能而高效利用和轉(zhuǎn)化交流電能發(fā)光工作，簡(jiǎn)化供電電源復(fù)雜程度和大幅提高供電系統(tǒng)功率因素及安全性，提高其能量轉(zhuǎn)化成光的比例與效率而顯著降低供電系統(tǒng)及其自身工作成本并大幅增加其壽命。
交流電是全世界最普遍、方便和廉價(jià)的電源，直流電則相反。本發(fā)明設(shè)計(jì)的產(chǎn)品既可用交流電、也可用直流電為電源，且使用變換非常簡(jiǎn)單，故具有最為廣泛的適用(實(shí)用)性和最為廣闊的市場(chǎng)與前景。發(fā)光二極管是在半導(dǎo)體PN結(jié)處施以正向電流時(shí)發(fā)出可見(jiàn)光、紅外光、紫外光的半導(dǎo)體發(fā)光器件。在發(fā)光二極管中，當(dāng)有正向電流流經(jīng)半導(dǎo)體PN結(jié)時(shí)，在活性層注入的電子和空穴產(chǎn)生穴產(chǎn)生輻射再結(jié)合的過(guò)程而發(fā)光。這就提示我們發(fā)光二極管也與其它用途的半導(dǎo)體二極管相似，只在正向電流時(shí)才能導(dǎo)通并轉(zhuǎn)換電能發(fā)光；反向電流時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)而承受相對(duì)于正向電壓的反向電壓即電源反向峰值電壓和電能沖擊而易被擊穿，加上前述的正向?qū)щ姇r(shí)高達(dá)60-90％的電能未轉(zhuǎn)換成光能而轉(zhuǎn)換成的熱能累積的結(jié)果迅速使PN結(jié)溫度升高而發(fā)高熱，而高溫會(huì)使半導(dǎo)體中載流子(電流方向相反的自由電子和空穴)數(shù)目增多，且溫度越高載流子數(shù)目也愈多、增長(zhǎng)也很快，而且不論是N型還是P型半導(dǎo)體雖然它們都是一種載流子占多數(shù)，但相對(duì)來(lái)說(shuō)另一種反向載流子即反向電流都會(huì)隨溫度增加而大幅快速上升，從而大幅降低反向電阻即耐壓，當(dāng)其增加到相當(dāng)值時(shí)，PN結(jié)的單向?qū)щ娦跃蜁?huì)被破壞而被反向擊穿即損壞報(bào)廢，所以溫度對(duì)半導(dǎo)體器件性能的影響很大。此時(shí)當(dāng)反向電壓也超過(guò)某一范圍時(shí)，反向電流也將突然大增。溫升與反向電壓這兩個(gè)重大破壞因素加在一起就會(huì)形成強(qiáng)大的降低耐壓的合力，半導(dǎo)體的反向電阻值即耐壓值就會(huì)大幅并快速降低，此時(shí)其標(biāo)稱的耐壓值等許多重要參數(shù)指標(biāo)早已大幅惡化下降、工作狀態(tài)隨時(shí)處于最危險(xiǎn)的崩潰邊沿。當(dāng)達(dá)到其此時(shí)的耐壓極限之下時(shí)、PN結(jié)就會(huì)突然被擊穿損壞。這就是所有PN結(jié)或日半導(dǎo)體(晶體)管尤其是發(fā)光二極管與具不怕熱優(yōu)勢(shì)的普通照明燈具本質(zhì)的不同之處。由此可見(jiàn)溫升與反向電壓是晶體管尤其是發(fā)光二極管損壞的關(guān)鍵且直接的因素，故現(xiàn)在的發(fā)光二極管基本都用低壓直流電源。
針對(duì)溫升問(wèn)題，解決的辦法為用耐熱和傳熱優(yōu)良的基片及導(dǎo)線作PN結(jié)如鎵N型材料傳熱的載體，并設(shè)計(jì)制造成面接觸型低電阻PN結(jié)，以減小發(fā)熱量和及時(shí)傳導(dǎo)出熱量并散發(fā)掉、以減小溫升即減小穿透電流而維持其標(biāo)稱耐壓值；針對(duì)反向電壓?jiǎn)栴}，除用上述設(shè)計(jì)的基片和PN結(jié)以維持耐壓值外，更重要的還在于在同一基片上同步設(shè)計(jì)反向?qū)ǖ亩O管，以分散發(fā)熱和徹底克服反向電壓及電流的危害并將其轉(zhuǎn)換成光能，亦即既可使用交流電源驅(qū)動(dòng)、又可使用直流電源驅(qū)動(dòng)，且能源利用與轉(zhuǎn)化率高、溫升很低、安全耐用。顯然實(shí)現(xiàn)如此目標(biāo)的發(fā)光二極管如價(jià)格并不貴即具高性價(jià)比的話，將可應(yīng)用于一切目的與場(chǎng)合，必將迅速擁有全部的市場(chǎng)，前景的確不可估量。
科技、經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新方案、優(yōu)點(diǎn)及原理如前所述，交流電是全世界最普遍、最方便和最廉價(jià)的電源，直流電則相反，且本發(fā)明設(shè)計(jì)的產(chǎn)品既可用交流電、也可用直流電為電源，且使用變換非常簡(jiǎn)單，故具有最為廣泛的適用(實(shí)用)性和最為廣闊的市場(chǎng)與前景；在電源為交流電時(shí)，一只只有一個(gè)PN結(jié)的發(fā)光二極管只能單向?qū)ㄒ粋€(gè)完整周期的交流電的一個(gè)半周、故僅能利用其一半的電能，雖然只需一只發(fā)光二極管即相當(dāng)于半波整流電路的原理與工作、與半波整流電路不同即區(qū)別特征之處只是發(fā)光二極管兼作了工作負(fù)載而已，故此時(shí)該發(fā)光二極管承受了電源全部正反向電壓和最大即峰值電壓，但另一方面這與把供發(fā)電網(wǎng)的功率因素降掉了一半沒(méi)有什么兩樣，亦即把供發(fā)電設(shè)備的效率與收益降到一半、這與把供發(fā)電企業(yè)的效益也下降了一半沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，且這些企業(yè)還得另花成本和設(shè)備來(lái)處理這未能轉(zhuǎn)換利用的電能所產(chǎn)生的新問(wèn)題如其所發(fā)的熱量等，相當(dāng)于這些企業(yè)的成本再次大幅上升、并造成能源與資源的浪費(fèi)，而現(xiàn)有的白織燈及其它照明燈具如電感性鎮(zhèn)流器日光燈、高壓燈等只需簡(jiǎn)單地配上一個(gè)價(jià)并不貴的普通電容器也基本解決了這些問(wèn)題、電子鎮(zhèn)流器日光燈或高壓燈等因其功率因素可高達(dá)0.9以上則基本無(wú)這些問(wèn)題；全波整流電路雖無(wú)上述對(duì)供發(fā)電網(wǎng)、設(shè)備與企業(yè)不利的問(wèn)題，但因必需將電源電壓提升一倍而必需多用一只二極管及增加了一倍副邊繞組的帶中心抽頭的變壓設(shè)備，而且因副邊繞組即電壓增加了一倍、每個(gè)二極管要承受半波即電源的雙倍電壓，這些必然要大幅提高二極管的耐壓和增加既笨重又體積大且造價(jià)不低的變壓器等系列成本，還會(huì)使電源及電路復(fù)雜、龐大；橋式整流電路雖比全波電路多用2個(gè)管子，但避免了全波電路所有的缺點(diǎn)，如因是每?jī)蓚€(gè)管子串聯(lián)共同承擔(dān)全波即2倍電源電壓、故每個(gè)管子所承受的電壓僅為全波電壓的1/4、還可因無(wú)需而革除體大笨重與昂貴的變壓器，也克服了半波電路所有的缺點(diǎn)如完整利用正、負(fù)半周電能并因此而提高功率因素、每個(gè)管子也僅承擔(dān)半波即電源電壓的1/2，故可通過(guò)降低管子的耐壓和省去變壓器一半副繞組乃至徹底棄用變壓器及因此而提高的功率因素節(jié)約的重要成本等來(lái)降低所增加管子的成本，并因此而提高了被反向電壓擊穿的安全性因?yàn)樽儔浩魇窍辔粶蟮碾姼行詢?chǔ)能元器件、相當(dāng)于增加了反向電壓作用力。而且現(xiàn)在的集成電路技術(shù)與工藝和極低制造成本很容易在同一管內(nèi)復(fù)合幾片基片或同一基片上多制造幾個(gè)獨(dú)立的PN結(jié)、均相當(dāng)于多個(gè)獨(dú)立的二極管，且本發(fā)明設(shè)計(jì)的引線和使用方法也極其簡(jiǎn)化每個(gè)單元橋式LED包括交、直流兩用電源和輸入、輸出線變換在內(nèi)總共僅4條引線，這比用四個(gè)單一的二極管組成一個(gè)分立的工作電路以及再用多個(gè)這樣的電路組成復(fù)合電路簡(jiǎn)化得多、安裝使用維護(hù)也簡(jiǎn)單方便、成本顯然很低；更重要的是四個(gè)或更多個(gè)光源匯聚在同一管內(nèi)或同一基片上組成一個(gè)完整的復(fù)合管其亮度也強(qiáng)得多，且因制造原料、工藝及工作條件、發(fā)熱分散且散熱容易故溫升均勻一致，加上元件及電路的統(tǒng)一，其光譜、壽命等系列相互高度關(guān)聯(lián)的重要應(yīng)用與評(píng)價(jià)指標(biāo)也就必然高度一致與穩(wěn)定。
此外，本實(shí)用新型還具有更關(guān)鍵重要的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)從說(shuō)明書各幅附圖都可容易得知無(wú)論每個(gè)單元橋式LED是用于交流或直流電路，其內(nèi)部都有兩條相對(duì)獨(dú)立與完整的電路回路即電路通路，這就是說(shuō)當(dāng)某個(gè)甚至某些獨(dú)立橋式LED某條通路因某個(gè)PN結(jié)損壞斷路或開(kāi)路時(shí)、并不阻斷其另一條電路通路及其上的LED發(fā)光、也不會(huì)阻斷其前后左右串聯(lián)或并聯(lián)的其它獨(dú)立橋式LED的電路及發(fā)光；如果這個(gè)PN結(jié)只是被擊穿即未開(kāi)路(應(yīng)以此為主，因?yàn)檎彰饔肞N結(jié)或LED功率較大而設(shè)計(jì)采用面接觸型故不易完全斷路或開(kāi)路、而本發(fā)明還設(shè)計(jì)其PN結(jié)及其集成電路內(nèi)部導(dǎo)線系統(tǒng)采用金線焊接-見(jiàn)具體實(shí)施辦法內(nèi)容、而金具優(yōu)良延展性因而抗熱脹冷縮能力特強(qiáng)、還具優(yōu)良導(dǎo)電性故自身發(fā)熱低及高的熔解溫度故也不會(huì)輕易斷路或開(kāi)路)、此時(shí)其就相當(dāng)于導(dǎo)線、繼續(xù)連通電路并勾通該通路回路使其上的另一個(gè)LED發(fā)光，故不會(huì)因此而阻斷該通路及其上的另一個(gè)LED工作、且即使是交流供電因還有另一個(gè)PN結(jié)在繼續(xù)正常工作故也不會(huì)因此而降低功率因素、自然更不會(huì)阻擋另一條通路；而同一條通路上的兩個(gè)PN結(jié)同時(shí)損壞的可能性更小，因?yàn)樗鼈儽緛?lái)就相互串聯(lián)共同承擔(dān)電源電壓、即每個(gè)PN結(jié)所承受的實(shí)際電壓僅為電源電壓的一半；同樣的道理，即使是第一類情況也很難發(fā)生，故很難想象會(huì)發(fā)生這樣的情況；至于兩條通路及其上的PN結(jié)都發(fā)生上述某類甚或兩類故障的可能性即概率則更微，依據(jù)微小概率事件實(shí)際上很難即不可能發(fā)生的概率通則，故不再逐一分析討論。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)的單元或復(fù)合橋式LED及其集成電路不會(huì)因某個(gè)甚至某些PN結(jié)的意外損壞而停止工作與發(fā)光，故使用安全可靠、更不易輕言報(bào)廢二字，亦即其使用壽命更長(zhǎng)、使用及維護(hù)成本低且因壽命長(zhǎng)報(bào)廢遺棄少故環(huán)境污染很小。
以上這些就是本實(shí)用新型交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管及制造方法的系列重要優(yōu)勢(shì)所在、現(xiàn)有單芯或多芯(簡(jiǎn)單機(jī)械重復(fù)羅列而已)LED因不可能具備這些優(yōu)勢(shì)而望塵莫及，還可廣闊推廣應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)與產(chǎn)品中，應(yīng)用前景和市場(chǎng)廣闊。



圖1設(shè)計(jì)的是單元橋式LED及工作于交流電路中的電原理圖?！妆硎镜氖墙涣麟娫?，*表示的是電連接點(diǎn)，LED1-LED4代表4只發(fā)光PN結(jié)，其中LED1、LED2代表功率較小的點(diǎn)接觸型或接觸面較小的面接觸型發(fā)光PN結(jié)，LED3-LED4代表功率及接觸面都較大的面接觸型發(fā)光PN結(jié)，R表示發(fā)光PN結(jié)以自身為負(fù)載的虛擬等效電阻。設(shè)交流電的正半周電壓加在LED2的箭號(hào)即+極端，LED1和LED4因反向電壓截止而不導(dǎo)通，LED2和LED3因是正向電壓而導(dǎo)通、并以自身為負(fù)載構(gòu)成電路回路消耗電能、再將其所消耗的電能的一部分轉(zhuǎn)換為光能、剩余的電能則轉(zhuǎn)換成熱量。當(dāng)交流電的負(fù)半周加在LED4+極端時(shí)，則與上述的情況剛好相反，LED1和LED4因正向電壓導(dǎo)通發(fā)光、LED2和LED3因是反向電壓不導(dǎo)通。
圖2設(shè)計(jì)的是單元橋式LED及工作于直流電路中的電原理圖。+和-表示的是直流電源及其正、負(fù)極，與圖1不同的是，LED1’-LED4’代表4只相同功率及接觸面積的發(fā)光PN結(jié)、并省去了虛擬的等效電阻及其電路。直流電壓加在LED1’和LED3’的箭號(hào)即+極端、因是正向電壓導(dǎo)通發(fā)光，LED2’和LED3’因也是正向電壓也導(dǎo)通發(fā)光。其余情況與圖1的說(shuō)明中的情況相似故不贅述。
圖3設(shè)計(jì)的是單元橋式LED及工作于交流電路中的集成電路及布線系統(tǒng)和4線引出腳示意圖。1、2、3、4表示的是4只引線腳的具體編號(hào)，其中1和3表示的是構(gòu)成電源回路的引線腳、2和4表示的是連接交流電源的引線腳，虛線表示集成電路外部即發(fā)光二極管引線腳間的相互電連接，其它情況與圖1說(shuō)明同。
圖4設(shè)計(jì)的是單元橋式LED及工作于直流電路中的集成電路及布線系統(tǒng)和4線引線腳示意圖。與圖3相似，1’、2’、3’、4’表示的也是4只引線腳的編號(hào)，與圖3不同的是，其中1’和3’表示的是與直流電源相連接的引線腳，同時(shí)也是構(gòu)成電源回路的引線腳，2’和4’表示的是連接交流電源的備用引線腳。其它情況與圖2說(shuō)明相同。
圖5設(shè)計(jì)的是由圖3和圖4兩只橋式LED組成的工作于交流電路中的并聯(lián)復(fù)合集成電路及布線系統(tǒng)和各自的4線引腳線示意圖，虛線表示集成電路外部即兩只發(fā)光芯片引腳線間的相互電連接，通過(guò)變換它們的引線腳的聯(lián)結(jié)將這兩只橋式LED并聯(lián)于交流電路中進(jìn)行工作及發(fā)光交流電源通過(guò)4與4’引線腳及2與2’引線腳將兩個(gè)橋式LED并聯(lián)并構(gòu)成回路，1與3腳及1’與3’腳分別構(gòu)成其各自所屬的橋式LED內(nèi)部電路回路。其它情況與圖1-4有關(guān)說(shuō)明相同。
圖6設(shè)計(jì)的是由圖3和圖4兩只橋式LED組成的工作于直流電路中的并聯(lián)復(fù)合集成電路及布線系統(tǒng)和各自的4線引腳線示意圖，虛線表示集成電路外部即兩只發(fā)光芯片引腳線間的相互電連接，通過(guò)變換它們的引線腳的聯(lián)結(jié)將這兩只橋式LED并聯(lián)于直流電路中進(jìn)行工作及發(fā)光直流電源通過(guò)1與1’引線腳及3與3’引線腳將兩個(gè)橋式LED并聯(lián)并構(gòu)成回路，2與4腳及2’與4’腳分別為各自橋式LED連接交流電源備用腳。其它情況與圖1-4有關(guān)說(shuō)明相同。
圖7設(shè)計(jì)的是由圖3和圖4兩只橋式LED組成的工作于交流電路中的串聯(lián)復(fù)合集成電路及布線系統(tǒng)和各自的4線引腳線示意圖，虛線表示集成電路外部即兩只發(fā)光芯片引腳線間的相互電連接，通過(guò)變換它們的引線腳的聯(lián)結(jié)將這兩只橋式LED串聯(lián)于交流電路中進(jìn)行工作及發(fā)光交流電源通過(guò)4與2’引線腳及2與4’引線腳將兩個(gè)橋式LED串聯(lián)起來(lái)并構(gòu)成回路，1與3腳及1’與3’腳分別構(gòu)成其各自所屬的橋式LED內(nèi)部電路回路。其它情況與圖1-4有關(guān)說(shuō)明相同。
圖8設(shè)計(jì)的是由圖3和圖4兩只橋式LED組成的工作于直流電路中的串聯(lián)復(fù)合集成電路及布線系統(tǒng)和各自的4線引腳線示意圖，虛線表示集成電路外部即兩只發(fā)光芯片引腳線間的相互電連接，通過(guò)變換它們的引線腳的聯(lián)結(jié)將這兩只橋式LED串聯(lián)于直流電路中進(jìn)行工作及發(fā)光直流電源通過(guò)1與3’引線腳構(gòu)成回路，1’與3腳將兩個(gè)橋式LED串聯(lián)起來(lái)，2與4引線腳及2’與4’引線腳分別為兩個(gè)橋式LED連接交流電路備用腳。其它情況與圖1-4有關(guān)說(shuō)明相同。
具體實(shí)施方式
首先是按所需LED如光譜等選用適當(dāng)耐壓與功率及面積的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格(屆時(shí)視發(fā)光二極管的設(shè)計(jì)總功率與電源電壓要求再具體選定)型基片作發(fā)光材料如鎵系列發(fā)光材料PN結(jié)的載體基片、也可用單一芯片組成復(fù)合基片或在同一基片的雙面或任一面需要部位、用同樣或不同發(fā)光材料和工藝制造4個(gè)或更多獨(dú)立的相同或不同發(fā)光材料的PN結(jié)、而形成一個(gè)具有4個(gè)或更多相同或不同的PN結(jié)即相當(dāng)于4個(gè)或更多相同或不同的發(fā)光基片的復(fù)合型LED芯片。其次是制造成集成電路將LED芯片放置在其導(dǎo)線結(jié)構(gòu)中，按照設(shè)計(jì)的如說(shuō)明書圖3-圖8單元或復(fù)合橋式集成電路電原理圖、每4個(gè)PN結(jié)組成一個(gè)完整的單元式橋式集成工作電路、集成電路內(nèi)部布線系統(tǒng)用金線焊接以完成電聯(lián)接、之后再對(duì)照附圖3或附圖4所標(biāo)明的4條引出線引出4條固定接線腳、并按照附圖3或附圖4所標(biāo)明的4條引出線的編號(hào)一一注明每一條固定接線腳與其相對(duì)應(yīng)的引出線的正確且唯一的編號(hào)；將每一個(gè)這樣完整且通用的獨(dú)立單元式橋式發(fā)光PN結(jié)或發(fā)光二極管及其工作電路再參照附圖3-8設(shè)計(jì)的各種獨(dú)立單元單用或合用于復(fù)合集成電路、通過(guò)簡(jiǎn)單改變每一個(gè)獨(dú)立橋式發(fā)光PN結(jié)或發(fā)光二極管外部引線相互之間的簡(jiǎn)易連接完成所需的集成電路內(nèi)外部整體的完整電聯(lián)接。此處還應(yīng)當(dāng)特別強(qiáng)調(diào)指出的是雖然限于篇幅的原因本發(fā)明僅設(shè)計(jì)和同時(shí)使用了兩個(gè)獨(dú)立橋式發(fā)光PN結(jié)或發(fā)光二極管及其集成電路，但其公開(kāi)的電路、工作原理和接線、聯(lián)結(jié)等核心實(shí)質(zhì)性內(nèi)容與具體方案已充分、明確揭示既然不論是交、直流電路還是串、并連電路都可同時(shí)使用兩個(gè)、自然也可根據(jù)需要同時(shí)使用若干個(gè)，如多個(gè)串聯(lián)使用以直接用日常交流照明電源及較高的電壓驅(qū)動(dòng)以省去較貴且體大笨重的變壓器、也可同時(shí)使用多個(gè)并聯(lián)以提高發(fā)光功率滿足不同的照明強(qiáng)度和面積需求、還可既串又并兼而有之以滿足多種應(yīng)用場(chǎng)合與需求。再次是如非直接使用其所發(fā)之光、而是通過(guò)熒光照明的話，也只需簡(jiǎn)單地在芯片周圍涂覆YAG等熒光材料相互適當(dāng)配合。最后按照生產(chǎn)需要用環(huán)氧樹脂封接入一個(gè)或多個(gè)單元橋式集成電路，再核定、標(biāo)定并標(biāo)準(zhǔn)化固定各管腳線，即得交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管。應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)指出的是樹脂既起保護(hù)基片即芯片的作用、又起集光棱鏡的作用，故在設(shè)計(jì)制造其內(nèi)部的發(fā)光PN結(jié)的具體位置和具體封接外形時(shí)，應(yīng)把這二個(gè)因素結(jié)合在一起以相互配合。另外再介紹一下白色LED與普通白熾燈的光譜及分布的一些區(qū)別所在，以便更多人民了解本發(fā)明在不遠(yuǎn)的將來(lái)即將大量制造使用的第四代光源即白色LED中的應(yīng)用價(jià)值與市場(chǎng)前景之所在白色LED的光最初從LED發(fā)出，入射到周圍的熒光粉層內(nèi)，經(jīng)多重散亂反射、吸收后向外部發(fā)射出光，LED的光譜峰值為465nm，半峰值寬度30nm、為非常尖銳的藍(lán)色光譜，由藍(lán)光激勵(lì)YAG熒光粉發(fā)出峰值為黃色光555nm的平緩光譜線，黃、藍(lán)光相混互襯后得到白色光。白色LED具有顏色的多樣性和配光特性自由度大的特征。如上所述，與普通LED燈相同，白色LED同樣可通過(guò)制造時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)需要決定單一或復(fù)合及橋式芯片及它們的PN結(jié)的具體位置以及樹脂棱鏡的曲率及棱鏡與芯片間的距離來(lái)得到各式各樣的配光特性、對(duì)于形狀小的束狀集光或廣角的擴(kuò)散光都易于進(jìn)行配光控制。顯然橋式LED最具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
實(shí)施例及說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例及說(shuō)明同附圖3-8及說(shuō)明，故以附圖3-8及說(shuō)明直接代替實(shí)施例及說(shuō)明，不再重復(fù)敘述。
權(quán)利要求1.一種交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管，其特征是將每4個(gè)發(fā)光PN結(jié)電連接組成單元橋式發(fā)光PN結(jié)，每個(gè)單元橋式發(fā)光PN結(jié)引出4個(gè)接線腳，對(duì)需通過(guò)熒光轉(zhuǎn)化光質(zhì)的PN結(jié)、在其周圍涂敷與其相適應(yīng)的熒光材料，再將一個(gè)或多個(gè)單元橋式芯片用環(huán)氧樹脂封接。
2.按照權(quán)利要求1所述的交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管，其特征在于在其負(fù)載發(fā)光PN結(jié)的芯片的任一面或雙面需要部位制造4個(gè)或更多個(gè)PN結(jié)。
3.按照權(quán)利要求1所述的交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管，其特征在于其發(fā)光PN結(jié)用同樣或不同發(fā)光材料制造。
4.按照權(quán)利要求1所述的交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管，其特征在于其發(fā)光PN結(jié)用同樣或不同工藝制造。
5.按照權(quán)利要求1所述的交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管，其特征在于其單元橋式發(fā)光PN結(jié)還可用4個(gè)相同或不同發(fā)光材料的單一PN結(jié)芯片組成。
6.按照權(quán)利要求1所述的交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管，其特征在于其單元式橋式集成電路用金線焊接完成電聯(lián)接。
7.按照權(quán)利要求1所述的交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管，其特征在于其單元式橋式集成電路引出線為4線制。
8.按照權(quán)利要求1所述的交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管，其特征在于其發(fā)光PN結(jié)芯片集成電路中非直接使用PN結(jié)所發(fā)之光的PN結(jié)、在該P(yáng)N結(jié)周圍涂覆與其相適用的熒光材料。
9.按照權(quán)利要求1所述的交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管，其特征在于其發(fā)光PN結(jié)芯片集成電路按照生產(chǎn)需要用環(huán)氧樹脂封接入一個(gè)或多個(gè)單元橋式集成電路。
10.按照權(quán)利要求1所述的交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管，其特征在于其每個(gè)單元橋式發(fā)光PN結(jié)單獨(dú)應(yīng)用或組合應(yīng)用。
專利摘要一種交直流電源兩用橋式照明發(fā)光二極管，其特征是用具備4個(gè)獨(dú)立的發(fā)光PN結(jié)的復(fù)合芯片或用4個(gè)單一PN結(jié)芯片組成單元橋式芯片，每個(gè)芯片引出4個(gè)接線腳，對(duì)需通過(guò)熒光轉(zhuǎn)化光質(zhì)的PN結(jié)、在其周圍涂覆與其相適應(yīng)的熒光材料、環(huán)氧樹脂封接。選用于交流或直流電路中，供作各種照明發(fā)光燈具及其它光源使用，每個(gè)發(fā)光二極管或每個(gè)單元橋式發(fā)光PN結(jié)芯片集成電路單獨(dú)應(yīng)用或多個(gè)串聯(lián)、并聯(lián)或串聯(lián)、并聯(lián)組合應(yīng)用，能完整利用廉價(jià)交流電的正、負(fù)半周電能和可串聯(lián)組合并省去體大笨重價(jià)昂的變壓器而直接應(yīng)用于照明交流電路中，使用壽命長(zhǎng)、成本低。
文檔編號(hào)H01L33/00GK2717024SQ20042003394
公開(kāi)日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者顏曉川, 易敏, 顏懷瑋, 顏懷璞, 顏懷璋, 顏懷黔, 顏懷瑨, 顏懷琦 申請(qǐng)人:顏懷瑋