專利名稱：集成化交流型led燈絲的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種LED管芯，尤其是涉及一種集成化交流型LED燈絲。
背景技術：
常規(guī)生產的LED管一般都是“單管芯”產品，單管芯的LED有各種結構形式，通常有直插式、貼片式等，基片上的管芯的正負極分別通過純金絲與支架上伸出的引腳相連接。在LED的電氣連接上一般至少有兩只引出腳，一只為LED的正極，另一只為負極。目前，提高單顆LED發(fā)光量是業(yè)界的普遍追求，其方案有二一是提高管芯材料的發(fā)光效率，達到在IF不變的情況下獲取更大的光通量，這是國內外斥巨資研發(fā)的主要方向，只是目前尚路途艱巨，任重道遠；二是擴大單顆LED管芯面積，通過更多IF，從而達到更多發(fā)光的目的。但是這一方案帶來的技術問題不少，除了散熱之外，還會導致1、光效下降，目前小功率LED單顆光效可以達到40lm/W以上，加大管芯面積擴大IF后，光效下降到25lm/W甚至低于15lm/W！并且光效下降必然發(fā)熱增加，使得散熱問題更加突出；2、管芯面積加大，均衡電流密度更加困難，容易造成管芯局部電流過大過熱而提前衰退，使LED整體壽命大打折扣。
目前也有“多管芯”的LED產品，就是在一個LED管內以等效于并聯的方式裝入2個或2個以上數量的LED管芯，這一類產品主要用于“一管多色”的場合。這種多管芯的LED與單芯管從結構上講并沒有本質的區(qū)別，其各個單顆管芯都是通過金絲與支架的引出腳相連，而單顆管芯之間彼此獨立。這種管子通常有2只以上的引出腳，可對各管芯進行分別控制。此種電路結構并不能真的做到集成化，并且由于是并聯形式的連接，其工作電壓與單芯管沒有區(qū)別，而管芯數量越多對電流的要求就越高，另外控制引腳的增多也會給工藝及設計帶來困難。
此前，在申請?zhí)枮?00420105410.4的中國實用新型專利申請中，本發(fā)明的申請人已提出了一種LED集成化管芯，其基本結構是在一個LED基片上以串聯的方式集成至少兩級管芯。采用該種LED集成化管芯制成的LED燈可以直接與其電壓范圍相適應的直流電源進行連接，但如果要用在交流供電場合，就需要外加交直流整流、濾波等電路了，其應用范圍和便利性受到了一定的限制。

發(fā)明內容本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種能夠直接采用交流供電的集成化交流型LED燈絲。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是一種集成化交流型LED燈絲，包括并聯的至少兩列導通方向相反的串聯集成管芯，所述串聯集成管芯是在一個LED基片上以串聯的方式集成的至少兩級管芯，所述各級管芯是單顆管芯或是由多個單顆管芯經串聯或并聯或者串并聯混合連接的方式構成。
本發(fā)明集成化交流型LED燈絲中還可集成有恒流源電路，所述恒流源電路與一列串聯集成管芯或多列并聯的導通方向相同的串聯集成管芯串聯集成。
所述的恒流源電路可以采用這樣的結構，包括一個用作驅動電流調整管的三極管，其發(fā)射極串聯一個限流反饋電阻后與基極串聯一個二極管后并聯作為電流輸出端，其集電極串聯另一個二極管后與基極串聯一個基極偏置電阻后并聯作為電流輸入端。所述基極串聯的一個或一個以上的二極管還可以用穩(wěn)壓二極管來代替。
作為優(yōu)選方案，所述各級管芯的串聯具有緊密排列正負級相貼的面接觸的結構。
所述各單顆管芯可全部采用同類單色管芯。
所述管芯也可采用兩種或兩種以上不同顏色的單顆管芯。例如，由紅、綠、藍三種顏色的單顆管芯組成，其數量比例按照混合發(fā)光成白光進行配置；或者，由黃、藍兩種顏色的單顆管芯組成，其數量比例按照混合發(fā)光成白光進行配置。
包括并聯的至少兩列導通方向相反的串聯集成管芯，所述串聯集成管芯是在一個LED基片上以串聯的方式集成的至少兩級管芯，所述各級管芯是單顆管芯或是由多個單顆管芯經串聯或并聯或者串并聯混合連接的方式構成。
采用上述技術方案，本發(fā)明有益的技術效果在于1)由于含有至少兩列導通方向相反的串聯集成管芯，可方便的直接與其電壓范圍相適應的交流電源相連接，實現經濟而高效的交流照明，并且由于可以通過控制集成管芯的數量和類型來對整個LED燈絲的工作電壓進行標準化設計，能夠得到各種規(guī)格的產品以適于不同的應用場合；2)進一步集成能夠以簡單結構實現的恒流源電路，可以使得工作電流更加穩(wěn)定，能夠適應電壓波動較大的場合，例如農村，或者供電線路中連接有大功率用電設備的場所；3)采用緊密排列的面接觸形式實現串聯，省略了連接線，不但簡化了工藝和設計，并且較線連接更可靠，電流損耗更小也更穩(wěn)定；4)對集成的各管芯色彩進行適當配比，能夠以極經濟的方式得到“白光LED”，不僅繞開了他國的專利技術封鎖而且避免了熒光粉壽命低易衰減的弊病，同時由于單色管芯之間以串聯集成的方式緊密貼靠，能夠隨著觀察面遠離光源迅速達到很好的白光效果，經濟實用。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明
圖1是三級集成化交流型LED燈絲結構示意圖。
圖2是一字形多級集成化交流型LED燈絲結構示意圖。
圖3是環(huán)繞形多級集成化交流型LED燈絲結構示意圖。
圖4是一種帶恒流源電路的三級集成化交流型LED燈絲等效電路結構示意圖。
圖5是一種恒流源電路結構示意圖。
圖6是集成化交流型LED燈絲的掩膜結構示意圖。
具體實施方式實施例一、三級集成化交流型LED燈絲，結合圖1，包括兩列導通方向相反的串聯集成管芯，每列串聯集成管芯都由在襯底基片1上按彼此正負相接的方式緊密排列的三個發(fā)光二極管管芯2、3、4組成，各個單顆管芯單獨成為串聯集成管芯的一級，a為單顆管芯的正極，b為負極，c為發(fā)光體部分。管芯4的正極、管芯2的負極分別與襯底的正極A、負極B電氣連接。
按照本實施例中的結構，各列串聯集成管芯還可以采用將更多的單顆管芯進行一字形或環(huán)繞形的多級串聯的結構，如圖2、圖3所示(圖3中5為電氣連接物質)，當然也可以做其他形狀的排列。將多顆LED管芯以串聯形式裝配在/制造于一個共有的基片上，能夠獲得所需要的較高的正向電壓VF，從而在功率相當的情況下，具有較小的正向電流IF。
此外，為了提高燈絲的整體亮度，還可以增加串聯集成管芯的列數或增大單列串聯集成管芯的面積。在設計時，要注意使所并聯的各列串聯集成管芯工作電壓以及正反向導通的電流大小相同或接近。
串聯集成管芯的各級可以是單顆管芯，也可以由并聯的兩個或多顆單顆管芯構成。當然也可以采用部分級以并聯結構構成，而部分級仍使用單顆管芯的結構。
實施例二、帶恒流源電路的三級集成化交流型LED燈絲，結合圖1、圖4和圖5，其與實施例一相比，增加了與各列串聯集成管芯串聯集成的恒流源電路Ic，其等效電路圖如圖4所示。所述恒流源電路Ic具有圖5所示的結構，包括一個用作驅動電流調整管的三極管T，其發(fā)射極串聯一個限流反饋電阻Re后與基極串聯一個二極管D2后并聯作為電流輸出端，其集電極串聯另一個二極管D1后與基極串聯一個基極偏置電阻Rb后并聯作為電流輸入端。
在本例中，二極管D1可以是外加的二極管也可以是串聯集成管芯中的一個單顆管芯；所述基極串聯的一個或一個以上的二極管還可以用穩(wěn)壓二極管來代替，使用穩(wěn)壓二極管來代替串聯的二極管，能夠提供十分穩(wěn)定的基準電壓，有更好的恒流效果；而使用普通二極管串接的方案，則可以選擇寬的基準電壓范圍，較穩(wěn)壓二極管有更低廉的成本和更大的控制范圍，兩種方式各有優(yōu)點，可以根據實際情況進行選擇。
實施例三、一種白光三級集成化交流型LED燈絲，與實施例一具有相同的結構，并且其串聯集成的三個發(fā)光二極管管芯2、3、4分別是紅、綠、藍三種顏色的。
本發(fā)明的實現既可以安排在單體LED管芯生產好之后，將所需的若干顆單體LED管芯以多級串聯的結構集成到一起制造出一顆等效的具有較高VF的LED集成化管芯；也可以將工藝提前到單體LED管芯生產過程中，例如對于單一品種的LED或者對于采用相同半導體基礎材料的LED，本發(fā)明的實現可以在摻雜、掩膜等前期工藝過程中就開始進行，在襯底材料上，直接掩膜生成連續(xù)的PN結結構，這樣制作可以簡化后續(xù)工藝和成本。圖6是在作為基片的晶園上直接生成集成化交流型LED燈絲的掩膜結構示意圖，圖6中6為生成P型材料的部分，相鄰的7為生成N型材料的部分，相鄰PN結之間的隔離帶用導電材料8填充，如此排列周而復始，形成大面積的PN結串聯形式版圖。具體的LED燈絲電路的工作電壓VF由PN結串聯級數確定，其功率則由PN結導電面積(即圖6中以虛線劃分開的各列的不同寬度)確定。由于考慮到大功率大電流會帶來散熱上的困難，而溫升又會進一步帶來IF上升，因此不同寬度的確定應當根據電流密度與工作電流IF之間的關系，充分平衡增加功率與散熱兩方面的要求。
在上述實施例中，集成管芯的數目多少可根據工作電壓的標準化要求來確定，當管芯中出現個別毀損時，如果是短路毀損則不影響其他管芯的正常工作，只有開路毀損的情形才會導致整體的故障，而基于LED的高可靠性和長壽命，即使在有相當高的集成度的情況下，故障幾率也是很小的。在市電網供電的情況下如果選用標稱值較低的交流型LED燈絲產品，應當配合合適的變壓器，將市電電壓轉變?yōu)楹线m的交流電壓。
權利要求
1.一種集成化交流型LED燈絲，其特征是包括并聯的至少兩列導通方向相反的串聯集成管芯，所述串聯集成管芯是在一個LED基片上以串聯的方式集成的至少兩級管芯，所述各級管芯是單顆管芯或是由多個單顆管芯經串聯或并聯或者串并聯混合連接的方式構成。
2.根據權利要求1所述的集成化交流型LED燈絲，其特征是還包括恒流源電路，所述恒流源電路與一列串聯集成管芯或多列并聯的導通方向相同的串聯集成管芯串聯集成。
3.根據權利要求2所述的集成化交流型LED燈絲，其特征是所述的恒流源電路包括一個用作驅動電流調整管的三極管，其發(fā)射極串聯一個限流反饋電阻后與基極串聯一個或一個以上的二極管后并聯作為電流輸出端，其集電極串聯另一個二極管后與基極串聯一個基極偏置電阻后并聯作為電流輸入端。
4.根據權利要求3所述的集成化交流型LED燈絲，其特征是所述基極串聯的一個或一個以上的二極管由穩(wěn)壓二極管代替。
5.根據權利要求1至4任意一項所述的集成化交流型LED燈絲，其特征是所述各級管芯的串聯具有緊密排列正負級相貼的面接觸的結構。
6.根據權利要求1至4任意一項所述的LED集成化管芯，其特征是所述各單顆管芯全部采用同類單色管芯。
7.根據權利要求1至4任意一項所述的LED集成化管芯，其特征是所述管芯由紅、綠、藍三種顏色的單顆管芯組成，其數量比例按照混合發(fā)光成白光進行配置。
8.根據權利要求5所述的LED集成化管芯，其特征是所述管芯由紅、綠、藍三種顏色的單顆管芯組成，其數量比例按照混合發(fā)光成白光進行配置。
9.根據權利要求1至4任意一項所述的LED集成化管芯，其特征是所述管芯由黃、藍兩種顏色的單顆管芯組成，其數量比例按照混合發(fā)光成白光進行配置。
10.根據權利要求5所述的LED集成化管芯，其特征是所述管芯由黃、藍兩種顏色的單顆管芯組成，其數量比例按照混合發(fā)光成白光進行配置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種集成化交流型LED燈絲，包括并聯的至少兩列導通方向相反的串聯集成管芯，所述串聯集成管芯是在一個LED基片上以串聯的方式集成的至少兩級管芯，所述各級管芯是單顆管芯或是由多個單顆管芯經串聯或并聯或者串并聯混合連接的方式構成。本發(fā)明的優(yōu)點在于由于含有至少兩列導通方向相反的串聯集成管芯，可方便的直接與其電壓范圍相適應的交流電源相連接，實現經濟而高效的交流照明，并且由于可以通過控制集成管芯的數量和類型來對整個LED燈絲的工作電壓進行標準化設計，能夠得到各種規(guī)格的產品以適于不同的應用場合。
文檔編號H01L25/10GK1684280SQ20051002049
公開日2005年10月19日 申請日期2005年3月4日 優(yōu)先權日2005年3月4日
發(fā)明者呂大明 申請人:呂大明