专利名称：Led集成化管芯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种LED管芯，尤其是涉及一种LED集成化管芯。
背景技术：
常规生产的LED管一般都是“单管芯”产品，单管芯的LED有各种结构形式，通常有直插式、贴片式等，基片上的管芯的正负极分别通过纯金丝与支架上伸出的引脚相连接。在LED的电气连接上一般至少有2只引出脚，一只为LED的正极，另一只为负极，其符号如图1所示。目前，提高单颗LED发光量是业界的普遍追求，其方案有二一是提高管芯材料的发光效率，达到在IF不变的情况下获取更大的光通量，这是国内外斥巨资研发的主要方向，只是目前尚路途艰巨，任重道远；二是扩大单颗LED管芯面积，通过更多IF，从而达到更多发光的目的。但是这一方案带来的技术问题不少，除了散热之外，还会导致1、光效下降，目前小功率LED单颗光效可以达到40lm/W以上，加大管芯面积扩大IF后，光效下降到25lm/W甚至低于15lm/W！并且光效下降必然发热增加，使得散热问题更加突出；2、管芯面积加大，均衡电流密度更加困难，容易造成管芯局部电流过大过热而提前衰退，使LED整体寿命大打折扣。
目前也有“多管芯”的LED产品，就是在一个LED管内以等效于并联的方式装入2个或2个以上数量的LED管芯，这一类产品主要用于“一管多色”的场合。这种多管芯的LED与单芯管从结构上讲并没有本质的区别，其各个单颗管芯都是通过金丝与支架的引出脚相连，而单颗管芯之间彼此独立。这种管子通常有2只以上的引出脚，可对各管芯进行分别控制。此种电路结构并不能真的做到集成化，并且由于是并联形式的连接，其工作电压与单芯管没有区别，而管芯数量越多对电流的要求就越高，另外控制引脚的增多也会给工艺及设计带来困难。图2给出了“多管芯”LED的一个典型示意图。
此外，“白光LED”由于其在照明领域中的广阔应用前景，正受到普遍的研究和重视。目前的白光LED主要采用蓝光衬底加荧光材料产生白光，而荧光材料不仅昂贵，还容易衰减，目前国际最高水平也仅仅达到6000小时，比起半导体材料若干百万小时的寿命实在不相称！并且，其工艺全程已被日本等国的专利所封锁，如何绕开其森严的技术壁垒，以经济实用的方式获得自主知识产权的“白光LED”技术是一个迫切需要解决的问题。
发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种实现简单，工作电压可进行标准化设计的LED集成化管芯。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种LED集成化管芯，在一个LED基片上以串联的方式集成至少两级管芯，所述各级管芯是单颗管芯或是由多个单颗管芯经串联或并联或者串并联混合连接的方式构成。
作为优选方案，所述各级管芯的串联具有紧密排列正负级相贴的面接触的结构。
所述各单颗管芯可全部采用同类单色管芯。
所述管芯也可采用两种或两种以上不同颜色的单颗管芯。
所述管芯可由红、绿、蓝三种颜色的单颗管芯组成，其数量比例按照混合发光成白光进行配置。
所述管芯可选择黄、蓝两种颜色的单颗管芯组成，其数量比例按照混合发光成白光进行配置。
采用上述技术方案，本发明有益的技术效果在于1)以级间串联的形式对LED管芯进行集成化，可方便的通过对集成的管芯数量和类型的选择对工作电压进行标准化设计，以适于不同的应用场合；2)采用紧密排列的面接触形式实现串联，省略了连接线，不但简化了工艺和设计，并且较线连接更可靠，电流损耗更小也更稳定；3)对集成的各管芯色彩进行适当配比，能够以极经济的方式得到“白光LED”，不仅绕开了他国的专利技术封锁而且避免了荧光粉寿命低易衰减的弊病，同时由于单色管芯之间以串联集成的方式紧密贴靠，能够随着观察面远离光源迅速达到很好的白光效果，经济实用。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明图1是单芯LED示意图。
图2是并联多管芯LED示意图。
图3是三级串联LED集成化管芯结构示意图。
图4是一字形多级串联LED集成化管芯结构示意图。
图5是环绕形多级串联LED集成化管芯结构示意图。
图6是多级串联级间并联LED集成化管芯结构示意图。
图7是多级串联-首尾并联LED集成化管芯结构示意图；具体实施方式实施例一、三级串联LED集成化管芯，结合图3，在衬底基片1上将三个发光二极管管芯2、3、4按彼此正负相接的方式紧密排列，a为单颗管芯的正极，b为负极，c为发光体部分。各个单颗管芯单独成为串联的一级，管芯4、2两端的正、负极分别与衬底的正极A、负极B电气连接。
按照本实施例中的结构，还可以将更多的单颗管芯进行一字形或环绕形的多级串联，如图4、图5所示(图5中5为电气连接物质)，当然也可以做其他形状的排列。将多颗LED管芯以串联形式装配在/制造于一个共有的基片上，能够获得所需要的较高的正向电压VF，从而在功率相当的情况下，具有较小的正向电流IF。
实施例二、一种多级串联级间并联LED集成化管芯，结合图6，与实施例一相比，其结构上的区别在于串联的各级都是由并联的两个单颗管芯构成。当然也可以采用部分级以并联结构构成，而部分级仍使用单颗管芯的结构。
实施例三、一种多级串联-首尾并联LED集成化管芯，结合图7，由与实施例一具有相同的结构的两列一字形多级串联管芯首尾并联而成。
实施例四、一种白光三级串联LED集成化管芯，与实施例一具有相同的结构，并且其串联集成的三个发光二极管管芯2、3、4分别是红、绿、蓝三种颜色的。
本发明的实现既可以安排在单体LED管芯生产好之后，将所需的若干颗单体LED管芯以多级串联的结构集成到一起制造出一颗等效的具有较高VF的LED集成化管芯；也可以将工艺提前到单体LED管芯生产过程中，例如对于单一品种的LED或者对于采用相同半导体基础材料的LED，本发明的实现可以在掺杂、掩膜等前期工艺过程中就开始进行，这样制作可以简化后续工艺和成本。上述实施例中，集成管芯的数目多少可根据工作电压的标准化要求来确定，例如，当用于列车照明时，供给电压为24V，则可以选择一个白光九级串联LED集成化管芯，其九个管芯分别按照“红(R)、绿(G)、蓝(B)”的次序重复排列，由于各色管芯的工作电压分别为VfR＝1.6～2.4V，VfG＝2.8～4.0V，VfB＝2.8～4.0V，因此这样结构的一个集成LED就可以方便地象通常使用的列车照明灯具一样直接连接在列车的供电电源上，提供稳定而经济的白光照明。当管芯中出现个别毁损时，如果是短路毁损则不影响其他管芯的正常工作，只有开路毁损的情形才会导致整体的故障，而基于LED的高可靠性和长寿命，即使在有相当高的集成度的情况下，故障几率也是很小的。
权利要求
1.一种LED集成化管芯，其特征是在一个LED基片上以串联的方式集成至少两级管芯，所述各级管芯是单颗管芯或是由多个单颗管芯经串联或并联或者串并联混合连接的方式构成。
2.根据权利要求1所述的LED集成化管芯，其特征是所述各级管芯的串联具有紧密排列正负级相贴的面接触的结构。
3.根据权利要求1或2所述的LED集成化管芯，其特征是所述各单颗管芯全部采用同类单色管芯。
4.根据权利要求1或2所述的LED集成化管芯，其特征是所述管芯采用两种或两种以上不同颜色的单颗管芯。
5.根据权利要求4所述的LED集成化管芯，其特征是所述管芯由红、绿、蓝三种颜色的单颗管芯组成，其数量比例按照混合发光成白光进行配置。
6.根据权利要求4所述的LED集成化管芯，其特征是所述管芯由黄、蓝两种颜色的单颗管芯组成，其数量比例按照混合发光成白光进行配置。
全文摘要
本发明公开了一种LED集成化管芯，即在一个LED基片上以串联的方式集成至少两级管芯，所述各级管芯是单颗管芯或是由多个单颗管芯经串联或并联或者串并联混合连接的方式构成。优选的是所述各级管芯的串联具有紧密排列正负级相贴的面接触的结构。本发明的优点在于以级间串联的形式对LED管芯进行集成化，可方便的通过对集成的管芯数量和类型的选择对工作电压进行标准化设计，以适于不同的应用场合；采用紧密排列的面接触形式实现串联，省略了连接线，不但简化了工艺和设计，并且较线连接更可靠，电流损耗更小也更稳定。
文档编号H01L33/00GK1783505SQ20041008139
公开日2006年6月7日 申请日期2004年11月29日 优先权日2004年11月29日
发明者吕舟, 吕大明 申请人:吕大明