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CN102270626A - 多晶封装发光二极管 - Google Patents

多晶封装发光二极管 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多晶封装发光二极管。该多晶封装发光二极管包括一个封装基板，多个发光二极管芯片，以及一个封装体。该封装基板其上形成有电路层，该电路层上具有多个焊接点。每个发光二极管芯片具有一个正极以及一个负极，每个发光二极管芯片的正极与负极分别与一个焊接点电连接，以使该多个发光二极管芯片形成至少两个分别正向串联的芯片组，该至少两个芯片组反向并联。该封装体设置在该封装基板上，用以覆盖所述多个发光二极管芯片。

Description

多晶封装发光二极管
技术领域
本发明涉及一种发光二极管，尤其涉及一种能够直接使用交流电源供电的多晶封装发光二极管。
背景技术
目前，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)因具有功耗低、寿命长、体积小及亮度高等特性已经被广泛应用到很多领域。
在发光二极管封装技术中，多晶封装(Multi-Chip Module，简称：MCM)是指复数个半导体发光二极管芯片封装成为一颗发光体。现有多晶封装发光二极管采用直流驱动。一般地，为发光二极管供电的驱动电路方案有两种，一种是通过传统的交流变压、整流、串联稳压等环节来获得直流驱动；一种是采用较先进的开关电源直接产生所需的直流稳压电源。前者因为使用了变压器、限流电阻等装置，具有成本高、能耗大、质量重等缺点，后者应用较为普遍，虽然具有较低的能耗，但结构复杂，成本也较高。
发明内容
下面将以实施例说明一种能够直接使用交流电源供电的多晶封装发光二极管。
一种多晶封装发光二极管，其包括：多个发光二极管芯片，一个封装基板，以及一个封装体。每个发光二极管芯片具有一个正极以及一个负极。该封装基板上形成有电路层，该电路层包括多个焊接点，每个发光二极管芯片的正极与负极分别与一个焊接点电连接，以使该多个发光二极管芯片形成至少两个分别正向串联的芯片组，该至少两个芯片组反向并联，该封装体设置在该封装基板上，用以覆盖该多个发光二极管芯片。
相对于现有技术，所述多晶封装发光二极管所包括的多个发光二极管芯片形成反向并联的芯片组，因此，该多晶封装发光二极管可以直接由交流电源供电，而无需设置桥式整流器，电路结构简单。
附图说明
图1是本发明第一实施例的多晶封装发光二极管的立体示意图。
图2是图1的发光二极管芯片覆晶封装在封装基板上的结构示意图。
图3是图1中封装基板上的焊接区域示意图。
图4是图3中的电路等效示意图。
图5是本发明第二实施例提供的多晶封装发光二极管的等效电路示意图。
图6是本发明第三实施例提供的多晶封装发光二极管的等效电路示意图。
图7是本发明第四实施例提供的多晶封装发光二极管的等效电路示意图。
主要元件符号说明
多晶封装发光二极管    10、70、80、90
封装基板              20
电路层                21
焊接区域              22
N型焊接点             23
P型焊接点             24
连接金属              25
第一芯片组            26、701、801
第二芯片组            27、702、802
发光二极管芯片        30、71、81、91
外延基底              31
缓冲层        32
多层磊晶结构  33
N型半导体层   34
N型电极       341
半导体活性层  35
P型半导体层   36
透明电极层    37
P型电极       371
N型连接材料   38
P型连接材料   39
封装体        40
散热基板      50
滑动电阻      706、707、806、906
表面          381
外表面        41
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。
请参阅图1、图2与图3，本发明第一实施例提供一种多晶封装发光二极管10，其包括：一个封装基板20，多个设置在该封装基板20上的发光二极管芯片30，以及一个用于覆盖该多个发光二极管芯片30的封装体40。
每个发光二极管芯片30包括一个外延基底31，依次形成在该外延基底31上的缓冲层32，以及多层磊晶结构33。在本实施例中，该外延基底31通常为蓝宝石(Sapphire)、碳化硅(SiC)、硅(Si)、砷化镓(GaAs)、偏铝酸锂(LiAlO2)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、或氮化铟(InN)等单晶基底。
该多层磊晶结构33依次包括形成在该缓冲层32上的N型半导体层34，半导体活性层35，P型半导体层36，以及透明电极层37。该多层磊晶结构33形成一个平台结构(Mesa Pattern)，以使该N型半导体层34具有一个暴露在外的表面381。该N型半导体层34上形成一个N型电极341，该透明电极层37上引出一个P型电极371。
在本实施例中，该封装基板20上形成有电路层21。该电路层21上具有多个焊接区域22，每个焊接区域22包括一个N型焊接点23以及一个P型焊接点24。该多个焊接区域22包括的N型焊接点23以及P型焊接点24分别通过连接金属25相互连接。该N型焊接点23以及该P型焊接点24分别与发光二极管芯片30的N型电极341与P型电极371相配合。具体地，该发光二极管芯片30分别通过该N型电极341与该P型电极371与该电路层21上的N型焊接点23以及该P型焊接点24电连接，从而将该发光二极管芯片30覆晶封装在该封装基板20上。并且，该多个发光二极管芯片30形成一个正向串联的第一芯片组26与一个正向串联的第二芯片组27，且该第一芯片组26与第二芯片组27反向并联。请一并参见图4所示，该多个发光二极管芯片30封装在该封装基板20上形成的多晶封装发光二极管10的等效电路图。在本实施例中，该两个芯片组所包括的发光二极管芯片30的数量相同。该第一芯片组26与第二芯片组27相互并联后与一个交流电源(图未示)电连接。该第一芯片组26与第二芯片组27所包括的发光二极管芯片30的数量取决于该交流电源的电压。一般地，为了保证该多个发光二极管芯片30在额定电压下正常工作，该第一芯片组26或者第二芯片组27包括的发光二极管芯片30的工作电压相加等于该交流电源的峰值电压。
优选地，在本实施例中，该N型电极341与电路层21上的N型焊接点23之间设有N型连接材料38，该P型电极371与电路层21的P型焊接点24之间设有P型连接材料39。
该封装体40设置在该封装基板20上，以用于覆盖该多个发光二极管芯片30以及该连接金属25。该封装体40可以避免该发光二极管芯片30及该连接金属25与外界水气相接触而被氧化。该封装体40的外表面41可为平面、凸曲面或凹曲面，以改变发光二极管芯片30发出的光线经由外表面41出射的角度，从而可以改变多晶封装发光二极管10的照射范围及光型。在本实施例中，该封装体40的外表面41为一个凸曲面。该封装体40所用材料可为环氧树脂、硅树脂或其他电绝缘的透明材料。当然，该封装体40中也可进一步包含有扩散粒子，例如二氧化硅微粒，用以散射该发光二极管芯片30发出的光线。当然，该封装体40内也可以设置光波长转换物质，使该多晶封装发光二极管10产生所需要的光颜色，例如荧光粉。
本实施例中，该多晶封装发光二极管10进一步包括一个承载该封装基板20上并远离该封装体40一侧的散热基板50，该散热基板50用于散发该多个发光二极管芯片30工作时導出的热量。可以理解的是，该散热基板50与该封装基板20的材料可以相同也可以不同。
该多晶封装发光二极管10所包括的多个发光二极管芯片30形成反向并联的两个芯片组。因此，在交流电源接通时，该交流电源在任意半个周期内，该第一芯片组26与第二芯片组27中有一个芯片组点亮，而另一个芯片组熄灭。因此，该多晶封装发光二极管10可以直接使用交流电源供电，而无需设置桥式整流器，电路结构简单。
可以理解的是，该多个焊接区域22在该封装基板20上的排列不限于本实施例所示，还可以为其他排列方式，如交错排列，不对称排列，只要相邻的焊接区域22的N型焊接点23与和其相邻的焊接区域22的P型焊接点24通过连接金属25相互连接即可。
请参见图5，本发明提供第二实施例提供的多晶封装发光二极管70。该多晶封装发光二极管70与该多晶封装发光二极管10基本相同，不同之处在于：在本实施例中，该多晶封装发光二极管70所包括的第一芯片组701以及第二芯片组702分别与一个滑动电阻706、707串联。因此，在本实施例中，该第一芯片组701以及第二芯片组702分别串联的发光二极管芯片71的数量可以不相同，其分别通过该滑动电阻706、707控制处于工作状态的其中一个芯片组的电压，以保证该多个发光二极管芯片71均处于额定电压下工作。由于该多晶封装发光二极管70每个芯片组中所包括的发光二极管芯片71的数量以及工作电压分别可以调节，若发光二极管芯片的数量不同时，可利用滑动电阻调节工作电压。因此，该多晶封装发光二极管70的设计更具灵活性。
请参见图6，本发明提供第三实施例提供的多晶封装发光二极管80。该多晶封装发光二极管80与该多晶封装发光二极管70基本相同，不同之处在于：该多晶封装发光二极管80仅包括一个滑动电阻806。该第一芯片组801与该第二芯片组802反向并联后再与该滑动电阻806串联。
请参见图7，本发明提供第四实施例提供的多晶封装发光二极管90。该多晶封装发光二极管90与多晶封装发光二极管80基本相同，不同之处在于：该多晶封装发光二极管90包括四个并联的芯片组，其中两两反向并联。
可以理解的是，在本实施例中，该四个并联的芯片组，也可以仅将其中一个芯片组与另外三个芯片组反向并联。每个芯片组所包括的发光二极管芯片91的数量可以不同，也可以相同。优选地，同向并联的芯片组所包括的发光二极管芯片91的数量相同，因此，当同向并联的芯片组均处于工作状态时，其每一个芯片组的电压相等，并且通过调节该滑动电阻906，从而使发光二极管芯片91在额定电压下工作。
当然，在本实施例，并联的芯片组也不限于四个，可以为三个或者四个以上，并且，也可以在每个芯片组上串联一个滑动电阻，从而同向并联的芯片组所包括的发光二极管芯片91的数量也可以不相同。
可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种多晶封装发光二极管，其包括：
一个封装基板，其上形成有电路层，该电路层上具有多个焊接点；
多个发光二极管芯片，每个发光二极管芯片具有一个正极以及一个负极，每个发光二极管芯片的正极与负极分别与一个焊接点电连接，以使该多个发光二极管芯片形成至少两个分别正向串联的芯片组，该至少两个芯片组反向并联；
一个封装体，其设置在该封装基板上，用以覆盖所述多个发光二极管芯片。
2.如权利要求1所述的多晶封装发光二极管，其特征在于，每个发光二极管芯片通过覆晶方式与焊接点电连接。
3.如权利要求1所述的多晶封装发光二极管，其特征在于，进一步包括一个滑动电阻，该滑动电阻与该至少两个反向并联的芯片组串联。
4.如权利要求1所述的多晶封装发光二极管，其特征在于，进一步包括至少两个滑动电阻，该至少两个滑动电阻分别与该至少两个反向并联的芯片组串联。
5.如权利要求1所述的多晶封装发光二极管，其特征在于，进一步包括一个滑动电阻，该滑动电阻与其中一个芯片组串联。
6.如权利要求1所述的多晶封装发光二极管，其特征在于，每个芯片组包括的发光二极管芯片数量相同。
7.如权利要求1所述的多晶封装发光二极管，其特征在于，每个芯片组包括的发光二极管芯片数量不同。
8.如权利要求1所述的多晶封装发光二极管，其特征在于，进一步包括一个散热基板，该散热基板设置在该封装基板的远离该发光二极管芯片的一侧。
9.如权利要求2、3或4所述的多晶封装发光二极管，其特征在于，每个芯片组包括的发光二极管芯片数量相同。
10.如权利要求2、3或4所述的多晶封装发光二极管，其特征在于，每个芯片组包括的发光二极管芯片数量不同。
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