发光元件的制作方法
发光元件的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是国际申请日为2009年10月13日、进入中国国家阶段日期为2011年5 月16日且发明名称为"发光元件"的中国发明专利申请200980145677. 1(国际申请号PCT/ CN2009/074422)的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明公开了一种发光元件，特别是关于一种在次载体上至少包含电子元件与至 少一颗发光二极管阵列巧片并且可直接用于交流电的发光元件。
【背景技术】
[000引发光二极管（li曲t-emittingdiode,LED)的发光原理是利用电子在n型半导体 与P型半导体间移动的能量差，W光的形式将能量释放，该样的发光原理有别于白巧灯发 热的发光原理，因此发光二极管被称为冷光源。此外，发光二极管具有高耐久性、寿命长、轻 巧、耗电量低等优点，因此现今的照明市场对于发光二极管寄予厚望，将其视为新一代的照 明工具，已逐渐取代传统光源，并且应用于各种领域，如交通标志、背光模块、路灯照明、医 疗设备等。
[0004] 图1为已知可用于交流电源的发光二极管照明元件结构示意图。如图1所示，已 知可用于交流电源的发光二极管照明元件100包含次载体（submount) 10、位于次载体10上 的发光二极管阵列巧片12,W及与上述的发光二极管阵列巧片12形成电性连接的至少一 焊垫14,其中上述的发光二极管阵列巧片12至少包含一基板120W及位于基板120上的多 个发光二极管单元122。
[0005] 若欲将上述已知可用于交流电源的发光二极管照明元件100直接取代一般照明 装置，此发光二极管照明元件100必须在100伏特至240伏特的高电压环境工作，而长时间 处于工作状态的发光二极管照明元件100容易产生温度过高的问题。在上述高温高电流 (压）的环境中，电子元件往往容易产生电致迁移效应（electronmigrationeffect),所 谓"电致迁移效应"指的是经由温度和电子风（electronwind)加乘效应所造成的金属离 子的移动。一般而言，温度愈高愈容易发生金属离子的电迁移现象。在发光二极管元件中， 电子流在高的温度下会使得金属原子从电极扩散至活性区域，诸如氧化铜锡（IndiumTin 化ide，IT0)和银等电极材料就容易有电致迁移。此外焊料（solder)或细小金属连结亦可 能因为电致迁移效应产生空洞（void)，进而导致元件断路。
[0006] 由上述描述可知，高温高电流（压）的工作环境大大地降低了可用于交流电源的 发光二极管照明元件的可靠度。
【发明内容】
[0007] 本发明的主要目的在于提供一种发光元件，其至少包含次载体（submount)、至少 一位于次载体上的电子元件，W及至少一颗位于次载体上的发光二极管阵列巧片，其中上 述至少一颗发光二极管阵列巧片与电子元件形成电性连接。
[000引本发明的又一目的是提供至少一位于次载体上的焊垫化ondpad),与上述的电子 元件W及发光二极管阵列巧片形成电性连接，并且通过焊垫与高压交流电源供应器连接， W提供交流电源至发光元件。
[0009] 本发明的再一目的是提供一发光元件，其中上述的电子元件可W是整流单元、电 阻单元、电容单元或电感单元等被动元件，用W提高发光元件的效率。
[0010] 本发明公开了一种发光元件，在此发光元件中具有至少一颗发光二极管阵列巧 片，且上述发光二极管阵列巧片包含串联或并联连接的多发光二极管单元。
[0011] 本发明揭示一种发光元件，在此发光元件中具有至少一颗发光二极管阵列巧片， 且上述发光二极管阵列巧片包含多发光二极管单元，并且排列成一串接的封闭回路。
[0012] 本发明说明一种发光元件，在此发光元件中具有至少一颗发光二极管阵列巧片， 且上述发光二极管阵列巧片包含多个发光二极管单元，多个发光二极管单元排列成多个串 接封闭回路，其中任二相邻的封闭回路具有相异的串接方向，且此相邻的封闭回路具有一 共用部分。
[0013] 本发明另一方面披露了一种发光元件，其至少包含：次载体；至少一电子元件，位 于该次载体上；至少一颗藍光发光二极体阵列巧片，位于该次载体上；至少一颗红光二极 体巧片，位于该次载体上；W及导电线路，位于该次载体上，并且分别使该电子元件、该藍 光二极体阵列巧片、W及该红光二极体巧片形成电性连接。
【附图说明】
[0014] 图1为已知可用于交流电源的发光二极管照明元件结构示意图。
[0015] 图2A为本发明实施例的上视结构示意图。
[0016] 图2B为本发明实施例的侧视结构示意图。
[0017] 图2C为本发明另一实施例的侧视结构示意图。
[0018] 图3为本发明又一实施例的上视结构示意图。
[0019] 图4为本发明发光二极管阵列巧片的侧视结构示意图。
[0020] 图5A至图抓为本发明实施例中发光二极管阵列巧片的制造流程示意图。
[0021] 图6为本发明实施例中发光二极管阵列巧片的上视结构示意图。
[0022] 图7A与图7B为本发明实施例中发光二极管阵列巧片的电路示意图。
[0023] 图8为本发明实施例中发光二极管阵列巧片的另一电路示意图。
[0024] 附图标记说明
[0025] 100照明元件 10次载体
[0026]12发光二极管阵列巧片 14焊垫
[0027]120基板 122发光二极管单元
[002引 200发光元件 20次载体
[0029] 21反射层 22电子元件
[0030] 23波长转换层 24发光二极管阵列巧片
[0031] 25封装胶材 26焊垫
[0032] 28导电线路 300发光元件
[0033] 30次载体 31整流元件
[0034] 32发光二极管阵列巧片 34电阻
[0035] 36电容 38焊垫
[0036] 39导电线路 400发光二极管阵列巧片
[0037] 40基板 42发光二极管单元
[003引 44电极 46电性连接结构
[0039] 500发光二极管阵列巧片 50基板
[0040] 52外延叠层 520第一导电型半导体层
[0041] 522活性层 524第二导电型半导体层
[0042] 54二极管单元 540发光二极管单元
[0043] 540'发光二极管单元542整流二极管单元
[0044] 56电极 58电性连接结构
[0045] 580绝缘层 582金属层
[0046] 542a整流二极管单元 54化整流二极管单元
[0047] 542c整流二极管单元 542d整流二极管单元
[0048] 56a电极 5化电极
【具体实施方式】
[0049] 本发明揭示一种发光元件。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，请参照下列描 述并配合图2A至图8的图示。
[0化日]图2A为本发明实施例的上视结构示意图，图2B为本发明实施例的侧视结构示意 图，如图2A与图2B所示，发光元件200至少包含次载体（submount) 20、至少一位于次载体 20上的电子元件22、多颗位于次载体20上发光二极管阵列巧片（li曲t-emitting array chip)24、至少一位于次载体20上的焊垫26, W及位于次载体20上的导电线路（comluctive trace) 28 W串联或并联的方式电性连接上述的电子元件22、发光二极管阵列巧片24与焊 垫26 ;其中，任二相邻发光二极管阵列巧片24之间具有一间距D，并且间距D大于10ym; 优选为大于100ym ;而上述焊垫26与一交流电电源供应器（图未示）形成电性连接，其中 此交流电电源供应器提供一般家用100V至240V的高压交流电至上述发光元件200。
[0化1] 上述的电子元件22可W是至少一种单元，其选自电阻、电容、电感等被动元件(passive element)所构成的组。
[0化2] 图2C为本发明另一实施例结构示意图，如图2C所示，本发明的发光元件200亦包 含位于次载体20上的反射层21，用W反射发光二极管阵列巧片24所发出的光线，而次载 体20上更具有碗杯状凹陷结构29W容纳上述的电子元件22或发光二极管阵列巧片24; 此外，上述的发光元件200还包含位于发光二极管阵列巧片24上的波长转换层23W及位 于次载体20上且至少覆盖上述发光二极管阵列巧片24的封装胶材25。
[0化3] 图3为本发明另一实施例的上视结构示意图，如图3所述，发光元件300至少包含 次载体30、位于次载体30上的整流元件31、多颗位于次载体30上的发光二极管阵列巧片 32、至少一位于次载体30上与发光二极管阵列巧片32串联的电阻34、至少一位于次载体 30上与发光二极管阵列巧片32与电阻34串联的电容36、至少一位于次载体30上的焊垫 38,W及位于次载体30上的导电线路39用W使上述的整流元件31、发光二极管阵列巧片 32、电容34、电阻36与焊垫38形成电性连接；其中，整流元件31包含至少一具有低导通电 压及高逆向偏压的二极管单元排列而成的桥式整流回路，通过此整流元件31将交流电源 供应器所提供的正弦波交流电（AC)转换为脉冲式直流电（pulsedDC)后供发光元件300利 用；其中，具有低导通电压高逆向偏压的二极管单元可W是基纳二极管狂enerDiode)或 萧特基二极管（SchottkyDiode);其材料选自包含III-V族化合物或IV族元素，例如氮化 嫁（GaN)系列材料、磯化侣嫁铜（AlGaIn巧系列材料、或娃。其中，任二相邻发光二极管阵 列巧片32之间具有大于10ym的间距，优选为大于100ym的间距；此外，上述焊垫38与一 交流电电源供应器（图未示）形成电性连接，其中上述的交流电电源供应器（图未示）提 供为一般家用100V至240V的高压交流电的电源至上述发光元件300。
[0化4]图4为上述实施例中发光二极管阵列巧片的侧视结构示意图，如图4所示，发光二 极管阵列巧片400包含基板40、位于基板40上的多个发光二极管单元（li曲t-emitting diodeunit)42、位于基板40上的至少两个电极44,W及W同向串联或并联方式使多个发 光二极管单元42与电极44形成电性连接的电性连接结构46 ;其中，上述连接结构46可W 是金属线（wire)或金属层，而上述的电极44用W与本发明发光元件次载体上的导电线路 形成电性连接（图未示）；不仅如此，此发光二极管阵列巧片400可通过控制发光二极管单 元42的数量与连接方式使发光二 极管阵列巧片400本身具有特定工作电压。通过上述发 光二极管阵列巧片可弹性设计电压的特性，再配合多颗发光二极管阵列巧片400串联的设 计，使本发明发光元件可符合一般家用100V至240V的电压条件。
[0化5]参考图2至图4,W应用于一般照明系统的110伏特的交流电力系统的应用为例， 前述的多颗发光二极管阵列巧片为一 2x2排列的矩阵（如图3所示），其中至少一颗发光二 极管阵列巧片32包含氮化铜嫁（InGaN)的发光层W发出峰波长（peakwavelength)范围 介于440~480纳米的藍光（定义为藍光二极管阵列巧片）；W及至少一颗发光二极管阵列 巧片32包含磯化侣嫁铜（AlGalnP)的发光层W发出峰波长（peakwavelength)范围介于 600~650纳米的红光（定义为红光二极管阵列巧片）。在藍光二极管阵列巧片上涂布可吸 收发出的藍光波长并转换为峰波长范围介于570~595纳米的黄光的波长转换层（定义为 黄光巧光粉），例如为商用的YAG或TAG巧光粉（如第2C图所示），W混合发出白光。为达 到不同色温（colortemperature)的要求，可调整所述的藍光及/或红光二极管阵列巧片 的颗数、所述的藍光及/或红光二极管阵列巧片的巧片面积、或所述的藍光及/或红光二极 管阵列巧片的二极管单元数量，或覆盖W可转换发出其他颜色的巧光粉，例如绿光巧光粉， W达到调整色温的要求。各实施例详列如下表所示，并举下表的第2实施例详述如后： [0056]
[0057] 上表的第2实施例为依本发明的发出暖白光（warmwhite)的发光元件，其中，所 有藍光二极管阵列巧片的发光功率与所有红光二极管阵列巧片的发光功率比约为3 ;1。所 述的发光元件包含藍光及红光二极管阵列巧片的颗数例如各为3颗及1颗。藍光二极管阵 列巧片中串联的发光二极管单元（定义为藍光二极管单元）数量为8个单元，红光二极管 阵列巧片中串联的发光二极管单元（定义为红光二极管单元）数量为12个单元。因此，发 光元件的所有藍光二极管单元与所有红光二极管单元的比例为24 ; 12或2 ;1。并且，各藍 光及红光二极管单元的顺向偏压值分别约为3伏特及2伏特。因此，所述的各藍光及红光 二极管阵列巧片为一 24伏特的高压直流阵列巧片，且其所串联而形成的一整体2x2矩阵为 一 96伏特的负载。在驱动时，上述的发光元件发出的藍光及红光功率比约为3:1。将此矩 阵串联至一预定电阻及前述的具有桥式整流回路的整流元件，可形成一用于110V交流电 力系统的发光元件。在本发明的实施例中，所有藍光二极管阵列巧片与所有红光二极管阵 列巧片的发光功率的比值约介于2至4,优选为介为2. 6~3. 4 ;或者所述的发光元件的所 有藍光与红光二极管单元的数量比值约介于4/3与8/3之间，W控制色温范围介于2000~ 5000K形成偏暖色系白光；优选为色温范围介于2000~3500K的暖白光。在本发明的另一 实施例，所述的红光二极管阵列巧片亦可被多个串联的非阵列式红光二极管巧片所取代， 所述的多个非阵列式红光二极管巧片串联的巧片数量相同于被取代的红光二极管阵列巧 片所具有的红光二极管单元的数量；其中，各所述的非阵列式红光二极管巧片仅具有一所 述的红光二极管单元，其顺向偏压值约为2伏特。
[0化引图5A至图抓为另一发光二极管阵列巧片的制造流程示意图。如图5A所示，提供 基板50,并且W有机金属化学气相沉积法在基板50上形成外延叠层52,其中上述的外延叠 层52由下而上至少包含第一导电型半导体层520、活性层522,W及第二导电型半导体层 524,并且此外延叠层52的材料选自包含侣（A1)、嫁佑a)、铜（In)、氮（脚、磯（巧或神（As) 的半导体物质，例如氮化嫁（GaN)系列材料或磯化侣嫁铜（AlGaIn巧系列材料。
[0059] 随后，如图5B所示，利用光刻蚀刻技术蚀刻上述的外延叠层52,W定义出多沟槽 53,由此在基板50上形成多个二极管单元54,其中上述二极管单元54包含发光二极管单元 540/540'与整流二极管单元542。此外，二极管单元54除了可W外延成长方式直接成长于 基板50,也可W二次基板转移（doublesubstratetransfer)的方式，在移除原成长基板 50之后，通过一粘着层或直接加压/加热的方式将二极管单元54接合至另一基板，W取代 原成长基板50,例如为热传导系数或透光度较原成长基板50为佳的高导热基板或透光基 板，W提高发光二极管阵列巧片的散热或光取出效率。W上述的红光二极管阵列巧片或非 阵列式红光二极管巧片为例，其中的红光二极管单元优选为W接合方式通过金属、氧化物、 或有机高分子等材料的粘着层接合至另一高导热基板或透光基板上。
[0060] 接着如图5C所示，再次利用光刻蚀刻技术蚀刻上述的二极管单元54,使二极管单 元54裸露部分的第一导电型半导体层520。
[0061] 最后，如图5D所示，在基板上形成电极56,用W与先前所述的次载体上的导电线 路（图未示）形成电性连接；并且形成多个电性连接结构58W电性连接相异二极管单元54 与电极56。在本实施例中，电性连接结构58包含覆盖二极管单元54的侧壁的绝缘层580 W及位于绝缘层580上的金属层582。
[0062] 此外，在上述发光二极管单元540中，任一发光二极管单元540W第一导电型半导 体层520通过电性连接结构58与相邻发光二极管单元540'的第二导电型半导体层524形 成电性连接，并且排列成一串接的封闭回路，通过上述的步骤成发光二极管阵列巧片500。
[0063] 图6为图抓中发光二极管阵列巧片500的上视结构示意图，如图6所示，发光二 极管阵列巧片500包含基板50、位于基板50上的多个二极管单元54、位于基板50上的电 极56a/56b，W及W串联或并联方式使连接相异二极管单元54与电极56a/56b的电性连接 结构58。
[0064] 上述的多二极管单元54,包含多个发光二极管单元540W及多个整流发光二极管 单元542a/542b/542c/542d，其中电极56a通过电性连接结构58分别与整流发光二极管单 元542a的第一导电型半导体层（图未示）W及54化的第二导电型半导体层（图未示）形成 电性连接；而电极5化通过电性连接结构58分别与整流发光二极管单元542c的第一导电 型半导体层（图未示）W及542d的第二导电型半导体层（图未示）形成电性连接。此外，发 光二极管单元540排列形成串接的封闭回路，整流发光二极管单元542a/542b/542c/542d 则分别连接于上述封闭回路中相异的端点w/x/y/z，W形成一桥式回路。
[00化]图7A与图7B为上述发光二极管阵列巧片的电路示意图，其中箭号方向为发光二 极管阵列巧片电流通入时的电流路径方向，如图7A所示，当电流由电极56a流入发光二极 管阵列巧片500时，电流会流经整流二极管单元542a、封闭回路中部分的发光二极管单元 540 (如箭号所示的路径）、整流二极管单元542c，并且由电极5化离开发光二极管阵列巧片 500 ;相对于此，如图7B所示，当电流由5化流入发光二极管阵列巧片500时，电流会流经整 流二极管542d、封闭回路中部分的发光二极管单元540(如箭号所示的路径）、经整流二极 管54化，并且由电极56a离开发光二极管阵列巧片500。
[0066] 图8为本发明实施例中发光二极管阵列巧片另一电路不意图。如图8所不，发光 二极管阵列巧片800中多个发光二极管单元82排列成多串接封闭回路A/B及一共用回路 C，其中相邻封闭回路的电性串接方向相异。在本实施例中，封闭回路AW顺时针方向串接， 封闭回路BW逆时针方向串接，且上述相邻的封闭回路A与封闭回路B之间至少具有一共 用回路C。不仅如此，发光二极管阵列巧片800还包含多个整流二极管单元84,分别与封闭 回路A/B中相异的四个端点相连接形成一桥式回路，W提供整流功能。
[0067] W上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域的技术 人员能够了解本发明的内容并据W实施，当不能W之限定本发明的专利范围，即大凡依本 发明所揭示的精神所作的等同变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。
【主权项】
1. 一种可用于高压交流电的发光组件，包含： 成长基板； 多个发光二极管单元，形成于该成长基板上； 电极，直接位于该成长基板上； 导电线路，位于该成长基板上，并且电性连接该多个发光二极管单元及该电极；以及 多个整流二极管单元； 其中，该多个发光二极管单元排列成至少一串接的封闭回路，且该多个整流二极管单 元分别连接于所述封闭回路中相异的端点。2. -种可用于高压交流电的发光组件，包含： 次载体； 蓝光二极管阵列芯片，位于该次载体上，其中，该蓝光二极管阵列芯片包含第一基板及 共同形成于该第一基板上的多个蓝光二极管单元； 多个整流二极管单元，与该多个蓝光二极管单元具有相同的外延迭层； 红光二极管芯片，位于该次载体上，其中，该红光二极管芯片包含第二基板及形成于该 第二基板上的红光二极管单元；以及 导电线路，位于该次载体上，并且分别使该蓝光二极管阵列芯片、该多个整流二极管以 及该红光二极管芯片形成电性连接。3. -种可用于高压交流电的发光组件的制作方法，包含： 提供一次载体； 设置一蓝光发光二极管阵列芯片于该次载体上；以及 设置一红光二极管芯片于该次载体上并与该蓝光发光二极管阵列芯片形成电连接； 其中，形成该蓝光发光二极管阵列芯片的方法包含： 形成外延迭层于一基板上； 蚀刻该外延迭层，以形成多个蓝光二极管单元及多个整流二极管单元；以及 形成导电线路，电连接多个蓝光二极管单元及该整流二极管单元。
【专利摘要】本发明公开一种可用于高压交流电的发光组件，包含：成长基板；多个发光二极管单元，形成于该成长基板上；电极，直接位于该成长基板上；导电线路，位于该成长基板上，并且电性连接该多个发光二极管单元及该电极；以及多个整流二极管单元；其中，该多个发光二极管单元排列成至少一串接的封闭回路，且该多个整流二极管单元分别连接于所述封闭回路中相异的端点。
【IPC分类】H01L33/62, H01L25/075
【公开号】CN104900637
【申请号】CN201510168949
【发明人】陈昭兴, 洪详竣, 王希维, 梁立田, 范进雍, 钟健凯, 谢明勋
【申请人】晶元光电股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2009年10月13日
【公告号】CN101800219A, CN102257619A, CN102257619B, DE112009004359T5, US9142534, US20120049213, US20150357371, WO2010088823A1
【专利说明】
[0001] 本申请是国际申请日为2009年10月13日、进入中国国家阶段日期为2011年5 月16日且发明名称为"发光元件"的中国发明专利申请200980145677. 1(国际申请号PCT/ CN2009/074422)的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明公开了一种发光元件，特别是关于一种在次载体上至少包含电子元件与至 少一颗发光二极管阵列巧片并且可直接用于交流电的发光元件。
【背景技术】
[000引发光二极管（li曲t-emittingdiode,LED)的发光原理是利用电子在n型半导体 与P型半导体间移动的能量差，W光的形式将能量释放，该样的发光原理有别于白巧灯发 热的发光原理，因此发光二极管被称为冷光源。此外，发光二极管具有高耐久性、寿命长、轻 巧、耗电量低等优点，因此现今的照明市场对于发光二极管寄予厚望，将其视为新一代的照 明工具，已逐渐取代传统光源，并且应用于各种领域，如交通标志、背光模块、路灯照明、医 疗设备等。
[0004] 图1为已知可用于交流电源的发光二极管照明元件结构示意图。如图1所示，已 知可用于交流电源的发光二极管照明元件100包含次载体（submount) 10、位于次载体10上 的发光二极管阵列巧片12,W及与上述的发光二极管阵列巧片12形成电性连接的至少一 焊垫14,其中上述的发光二极管阵列巧片12至少包含一基板120W及位于基板120上的多 个发光二极管单元122。
[0005] 若欲将上述已知可用于交流电源的发光二极管照明元件100直接取代一般照明 装置，此发光二极管照明元件100必须在100伏特至240伏特的高电压环境工作，而长时间 处于工作状态的发光二极管照明元件100容易产生温度过高的问题。在上述高温高电流 (压）的环境中，电子元件往往容易产生电致迁移效应（electronmigrationeffect),所 谓"电致迁移效应"指的是经由温度和电子风（electronwind)加乘效应所造成的金属离 子的移动。一般而言，温度愈高愈容易发生金属离子的电迁移现象。在发光二极管元件中， 电子流在高的温度下会使得金属原子从电极扩散至活性区域，诸如氧化铜锡（IndiumTin 化ide，IT0)和银等电极材料就容易有电致迁移。此外焊料（solder)或细小金属连结亦可 能因为电致迁移效应产生空洞（void)，进而导致元件断路。
[0006] 由上述描述可知，高温高电流（压）的工作环境大大地降低了可用于交流电源的 发光二极管照明元件的可靠度。
【发明内容】
[0007] 本发明的主要目的在于提供一种发光元件，其至少包含次载体（submount)、至少 一位于次载体上的电子元件，W及至少一颗位于次载体上的发光二极管阵列巧片，其中上 述至少一颗发光二极管阵列巧片与电子元件形成电性连接。
[000引本发明的又一目的是提供至少一位于次载体上的焊垫化ondpad),与上述的电子 元件W及发光二极管阵列巧片形成电性连接，并且通过焊垫与高压交流电源供应器连接， W提供交流电源至发光元件。
[0009] 本发明的再一目的是提供一发光元件，其中上述的电子元件可W是整流单元、电 阻单元、电容单元或电感单元等被动元件，用W提高发光元件的效率。
[0010] 本发明公开了一种发光元件，在此发光元件中具有至少一颗发光二极管阵列巧 片，且上述发光二极管阵列巧片包含串联或并联连接的多发光二极管单元。
[0011] 本发明揭示一种发光元件，在此发光元件中具有至少一颗发光二极管阵列巧片， 且上述发光二极管阵列巧片包含多发光二极管单元，并且排列成一串接的封闭回路。
[0012] 本发明说明一种发光元件，在此发光元件中具有至少一颗发光二极管阵列巧片， 且上述发光二极管阵列巧片包含多个发光二极管单元，多个发光二极管单元排列成多个串 接封闭回路，其中任二相邻的封闭回路具有相异的串接方向，且此相邻的封闭回路具有一 共用部分。
[0013] 本发明另一方面披露了一种发光元件，其至少包含：次载体；至少一电子元件，位 于该次载体上；至少一颗藍光发光二极体阵列巧片，位于该次载体上；至少一颗红光二极 体巧片，位于该次载体上；W及导电线路，位于该次载体上，并且分别使该电子元件、该藍 光二极体阵列巧片、W及该红光二极体巧片形成电性连接。
【附图说明】
[0014] 图1为已知可用于交流电源的发光二极管照明元件结构示意图。
[0015] 图2A为本发明实施例的上视结构示意图。
[0016] 图2B为本发明实施例的侧视结构示意图。
[0017] 图2C为本发明另一实施例的侧视结构示意图。
[0018] 图3为本发明又一实施例的上视结构示意图。
[0019] 图4为本发明发光二极管阵列巧片的侧视结构示意图。
[0020] 图5A至图抓为本发明实施例中发光二极管阵列巧片的制造流程示意图。
[0021] 图6为本发明实施例中发光二极管阵列巧片的上视结构示意图。
[0022] 图7A与图7B为本发明实施例中发光二极管阵列巧片的电路示意图。
[0023] 图8为本发明实施例中发光二极管阵列巧片的另一电路示意图。
[0024] 附图标记说明
[0025] 100照明元件 10次载体
[0026]12发光二极管阵列巧片 14焊垫
[0027]120基板 122发光二极管单元
[002引 200发光元件 20次载体
[0029] 21反射层 22电子元件
[0030] 23波长转换层 24发光二极管阵列巧片
[0031] 25封装胶材 26焊垫
[0032] 28导电线路 300发光元件
[0033] 30次载体 31整流元件
[0034] 32发光二极管阵列巧片 34电阻
[0035] 36电容 38焊垫
[0036] 39导电线路 400发光二极管阵列巧片
[0037] 40基板 42发光二极管单元
[003引 44电极 46电性连接结构
[0039] 500发光二极管阵列巧片 50基板
[0040] 52外延叠层 520第一导电型半导体层
[0041] 522活性层 524第二导电型半导体层
[0042] 54二极管单元 540发光二极管单元
[0043] 540'发光二极管单元542整流二极管单元
[0044] 56电极 58电性连接结构
[0045] 580绝缘层 582金属层
[0046] 542a整流二极管单元 54化整流二极管单元
[0047] 542c整流二极管单元 542d整流二极管单元
[0048] 56a电极 5化电极
【具体实施方式】
[0049] 本发明揭示一种发光元件。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，请参照下列描 述并配合图2A至图8的图示。
[0化日]图2A为本发明实施例的上视结构示意图，图2B为本发明实施例的侧视结构示意 图，如图2A与图2B所示，发光元件200至少包含次载体（submount) 20、至少一位于次载体 20上的电子元件22、多颗位于次载体20上发光二极管阵列巧片（li曲t-emitting array chip)24、至少一位于次载体20上的焊垫26, W及位于次载体20上的导电线路（comluctive trace) 28 W串联或并联的方式电性连接上述的电子元件22、发光二极管阵列巧片24与焊 垫26 ;其中，任二相邻发光二极管阵列巧片24之间具有一间距D，并且间距D大于10ym; 优选为大于100ym ;而上述焊垫26与一交流电电源供应器（图未示）形成电性连接，其中 此交流电电源供应器提供一般家用100V至240V的高压交流电至上述发光元件200。
[0化1] 上述的电子元件22可W是至少一种单元，其选自电阻、电容、电感等被动元件(passive element)所构成的组。
[0化2] 图2C为本发明另一实施例结构示意图，如图2C所示，本发明的发光元件200亦包 含位于次载体20上的反射层21，用W反射发光二极管阵列巧片24所发出的光线，而次载 体20上更具有碗杯状凹陷结构29W容纳上述的电子元件22或发光二极管阵列巧片24; 此外，上述的发光元件200还包含位于发光二极管阵列巧片24上的波长转换层23W及位 于次载体20上且至少覆盖上述发光二极管阵列巧片24的封装胶材25。
[0化3] 图3为本发明另一实施例的上视结构示意图，如图3所述，发光元件300至少包含 次载体30、位于次载体30上的整流元件31、多颗位于次载体30上的发光二极管阵列巧片 32、至少一位于次载体30上与发光二极管阵列巧片32串联的电阻34、至少一位于次载体 30上与发光二极管阵列巧片32与电阻34串联的电容36、至少一位于次载体30上的焊垫 38,W及位于次载体30上的导电线路39用W使上述的整流元件31、发光二极管阵列巧片 32、电容34、电阻36与焊垫38形成电性连接；其中，整流元件31包含至少一具有低导通电 压及高逆向偏压的二极管单元排列而成的桥式整流回路，通过此整流元件31将交流电源 供应器所提供的正弦波交流电（AC)转换为脉冲式直流电（pulsedDC)后供发光元件300利 用；其中，具有低导通电压高逆向偏压的二极管单元可W是基纳二极管狂enerDiode)或 萧特基二极管（SchottkyDiode);其材料选自包含III-V族化合物或IV族元素，例如氮化 嫁（GaN)系列材料、磯化侣嫁铜（AlGaIn巧系列材料、或娃。其中，任二相邻发光二极管阵 列巧片32之间具有大于10ym的间距，优选为大于100ym的间距；此外，上述焊垫38与一 交流电电源供应器（图未示）形成电性连接，其中上述的交流电电源供应器（图未示）提 供为一般家用100V至240V的高压交流电的电源至上述发光元件300。
[0化4]图4为上述实施例中发光二极管阵列巧片的侧视结构示意图，如图4所示，发光二 极管阵列巧片400包含基板40、位于基板40上的多个发光二极管单元（li曲t-emitting diodeunit)42、位于基板40上的至少两个电极44,W及W同向串联或并联方式使多个发 光二极管单元42与电极44形成电性连接的电性连接结构46 ;其中，上述连接结构46可W 是金属线（wire)或金属层，而上述的电极44用W与本发明发光元件次载体上的导电线路 形成电性连接（图未示）；不仅如此，此发光二极管阵列巧片400可通过控制发光二极管单 元42的数量与连接方式使发光二 极管阵列巧片400本身具有特定工作电压。通过上述发 光二极管阵列巧片可弹性设计电压的特性，再配合多颗发光二极管阵列巧片400串联的设 计，使本发明发光元件可符合一般家用100V至240V的电压条件。
[0化5]参考图2至图4,W应用于一般照明系统的110伏特的交流电力系统的应用为例， 前述的多颗发光二极管阵列巧片为一 2x2排列的矩阵（如图3所示），其中至少一颗发光二 极管阵列巧片32包含氮化铜嫁（InGaN)的发光层W发出峰波长（peakwavelength)范围 介于440~480纳米的藍光（定义为藍光二极管阵列巧片）；W及至少一颗发光二极管阵列 巧片32包含磯化侣嫁铜（AlGalnP)的发光层W发出峰波长（peakwavelength)范围介于 600~650纳米的红光（定义为红光二极管阵列巧片）。在藍光二极管阵列巧片上涂布可吸 收发出的藍光波长并转换为峰波长范围介于570~595纳米的黄光的波长转换层（定义为 黄光巧光粉），例如为商用的YAG或TAG巧光粉（如第2C图所示），W混合发出白光。为达 到不同色温（colortemperature)的要求，可调整所述的藍光及/或红光二极管阵列巧片 的颗数、所述的藍光及/或红光二极管阵列巧片的巧片面积、或所述的藍光及/或红光二极 管阵列巧片的二极管单元数量，或覆盖W可转换发出其他颜色的巧光粉，例如绿光巧光粉， W达到调整色温的要求。各实施例详列如下表所示，并举下表的第2实施例详述如后： [0056]
[0057] 上表的第2实施例为依本发明的发出暖白光（warmwhite)的发光元件，其中，所 有藍光二极管阵列巧片的发光功率与所有红光二极管阵列巧片的发光功率比约为3 ;1。所 述的发光元件包含藍光及红光二极管阵列巧片的颗数例如各为3颗及1颗。藍光二极管阵 列巧片中串联的发光二极管单元（定义为藍光二极管单元）数量为8个单元，红光二极管 阵列巧片中串联的发光二极管单元（定义为红光二极管单元）数量为12个单元。因此，发 光元件的所有藍光二极管单元与所有红光二极管单元的比例为24 ; 12或2 ;1。并且，各藍 光及红光二极管单元的顺向偏压值分别约为3伏特及2伏特。因此，所述的各藍光及红光 二极管阵列巧片为一 24伏特的高压直流阵列巧片，且其所串联而形成的一整体2x2矩阵为 一 96伏特的负载。在驱动时，上述的发光元件发出的藍光及红光功率比约为3:1。将此矩 阵串联至一预定电阻及前述的具有桥式整流回路的整流元件，可形成一用于110V交流电 力系统的发光元件。在本发明的实施例中，所有藍光二极管阵列巧片与所有红光二极管阵 列巧片的发光功率的比值约介于2至4,优选为介为2. 6~3. 4 ;或者所述的发光元件的所 有藍光与红光二极管单元的数量比值约介于4/3与8/3之间，W控制色温范围介于2000~ 5000K形成偏暖色系白光；优选为色温范围介于2000~3500K的暖白光。在本发明的另一 实施例，所述的红光二极管阵列巧片亦可被多个串联的非阵列式红光二极管巧片所取代， 所述的多个非阵列式红光二极管巧片串联的巧片数量相同于被取代的红光二极管阵列巧 片所具有的红光二极管单元的数量；其中，各所述的非阵列式红光二极管巧片仅具有一所 述的红光二极管单元，其顺向偏压值约为2伏特。
[0化引图5A至图抓为另一发光二极管阵列巧片的制造流程示意图。如图5A所示，提供 基板50,并且W有机金属化学气相沉积法在基板50上形成外延叠层52,其中上述的外延叠 层52由下而上至少包含第一导电型半导体层520、活性层522,W及第二导电型半导体层 524,并且此外延叠层52的材料选自包含侣（A1)、嫁佑a)、铜（In)、氮（脚、磯（巧或神（As) 的半导体物质，例如氮化嫁（GaN)系列材料或磯化侣嫁铜（AlGaIn巧系列材料。
[0059] 随后，如图5B所示，利用光刻蚀刻技术蚀刻上述的外延叠层52,W定义出多沟槽 53,由此在基板50上形成多个二极管单元54,其中上述二极管单元54包含发光二极管单元 540/540'与整流二极管单元542。此外，二极管单元54除了可W外延成长方式直接成长于 基板50,也可W二次基板转移（doublesubstratetransfer)的方式，在移除原成长基板 50之后，通过一粘着层或直接加压/加热的方式将二极管单元54接合至另一基板，W取代 原成长基板50,例如为热传导系数或透光度较原成长基板50为佳的高导热基板或透光基 板，W提高发光二极管阵列巧片的散热或光取出效率。W上述的红光二极管阵列巧片或非 阵列式红光二极管巧片为例，其中的红光二极管单元优选为W接合方式通过金属、氧化物、 或有机高分子等材料的粘着层接合至另一高导热基板或透光基板上。
[0060] 接着如图5C所示，再次利用光刻蚀刻技术蚀刻上述的二极管单元54,使二极管单 元54裸露部分的第一导电型半导体层520。
[0061] 最后，如图5D所示，在基板上形成电极56,用W与先前所述的次载体上的导电线 路（图未示）形成电性连接；并且形成多个电性连接结构58W电性连接相异二极管单元54 与电极56。在本实施例中，电性连接结构58包含覆盖二极管单元54的侧壁的绝缘层580 W及位于绝缘层580上的金属层582。
[0062] 此外，在上述发光二极管单元540中，任一发光二极管单元540W第一导电型半导 体层520通过电性连接结构58与相邻发光二极管单元540'的第二导电型半导体层524形 成电性连接，并且排列成一串接的封闭回路，通过上述的步骤成发光二极管阵列巧片500。
[0063] 图6为图抓中发光二极管阵列巧片500的上视结构示意图，如图6所示，发光二 极管阵列巧片500包含基板50、位于基板50上的多个二极管单元54、位于基板50上的电 极56a/56b，W及W串联或并联方式使连接相异二极管单元54与电极56a/56b的电性连接 结构58。
[0064] 上述的多二极管单元54,包含多个发光二极管单元540W及多个整流发光二极管 单元542a/542b/542c/542d，其中电极56a通过电性连接结构58分别与整流发光二极管单 元542a的第一导电型半导体层（图未示）W及54化的第二导电型半导体层（图未示）形成 电性连接；而电极5化通过电性连接结构58分别与整流发光二极管单元542c的第一导电 型半导体层（图未示）W及542d的第二导电型半导体层（图未示）形成电性连接。此外，发 光二极管单元540排列形成串接的封闭回路，整流发光二极管单元542a/542b/542c/542d 则分别连接于上述封闭回路中相异的端点w/x/y/z，W形成一桥式回路。
[00化]图7A与图7B为上述发光二极管阵列巧片的电路示意图，其中箭号方向为发光二 极管阵列巧片电流通入时的电流路径方向，如图7A所示，当电流由电极56a流入发光二极 管阵列巧片500时，电流会流经整流二极管单元542a、封闭回路中部分的发光二极管单元 540 (如箭号所示的路径）、整流二极管单元542c，并且由电极5化离开发光二极管阵列巧片 500 ;相对于此，如图7B所示，当电流由5化流入发光二极管阵列巧片500时，电流会流经整 流二极管542d、封闭回路中部分的发光二极管单元540(如箭号所示的路径）、经整流二极 管54化，并且由电极56a离开发光二极管阵列巧片500。
[0066] 图8为本发明实施例中发光二极管阵列巧片另一电路不意图。如图8所不，发光 二极管阵列巧片800中多个发光二极管单元82排列成多串接封闭回路A/B及一共用回路 C，其中相邻封闭回路的电性串接方向相异。在本实施例中，封闭回路AW顺时针方向串接， 封闭回路BW逆时针方向串接，且上述相邻的封闭回路A与封闭回路B之间至少具有一共 用回路C。不仅如此，发光二极管阵列巧片800还包含多个整流二极管单元84,分别与封闭 回路A/B中相异的四个端点相连接形成一桥式回路，W提供整流功能。
[0067] W上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域的技术 人员能够了解本发明的内容并据W实施，当不能W之限定本发明的专利范围，即大凡依本 发明所揭示的精神所作的等同变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。
【主权项】
1. 一种可用于高压交流电的发光组件，包含： 成长基板； 多个发光二极管单元，形成于该成长基板上； 电极，直接位于该成长基板上； 导电线路，位于该成长基板上，并且电性连接该多个发光二极管单元及该电极；以及 多个整流二极管单元； 其中，该多个发光二极管单元排列成至少一串接的封闭回路，且该多个整流二极管单 元分别连接于所述封闭回路中相异的端点。2. -种可用于高压交流电的发光组件，包含： 次载体； 蓝光二极管阵列芯片，位于该次载体上，其中，该蓝光二极管阵列芯片包含第一基板及 共同形成于该第一基板上的多个蓝光二极管单元； 多个整流二极管单元，与该多个蓝光二极管单元具有相同的外延迭层； 红光二极管芯片，位于该次载体上，其中，该红光二极管芯片包含第二基板及形成于该 第二基板上的红光二极管单元；以及 导电线路，位于该次载体上，并且分别使该蓝光二极管阵列芯片、该多个整流二极管以 及该红光二极管芯片形成电性连接。3. -种可用于高压交流电的发光组件的制作方法，包含： 提供一次载体； 设置一蓝光发光二极管阵列芯片于该次载体上；以及 设置一红光二极管芯片于该次载体上并与该蓝光发光二极管阵列芯片形成电连接； 其中，形成该蓝光发光二极管阵列芯片的方法包含： 形成外延迭层于一基板上； 蚀刻该外延迭层，以形成多个蓝光二极管单元及多个整流二极管单元；以及 形成导电线路，电连接多个蓝光二极管单元及该整流二极管单元。
【专利摘要】本发明公开一种可用于高压交流电的发光组件，包含：成长基板；多个发光二极管单元，形成于该成长基板上；电极，直接位于该成长基板上；导电线路，位于该成长基板上，并且电性连接该多个发光二极管单元及该电极；以及多个整流二极管单元；其中，该多个发光二极管单元排列成至少一串接的封闭回路，且该多个整流二极管单元分别连接于所述封闭回路中相异的端点。
【IPC分类】H01L33/62, H01L25/075
【公开号】CN104900637
【申请号】CN201510168949
【发明人】陈昭兴, 洪详竣, 王希维, 梁立田, 范进雍, 钟健凯, 谢明勋
【申请人】晶元光电股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2009年10月13日
【公告号】CN101800219A, CN102257619A, CN102257619B, DE112009004359T5, US9142534, US20120049213, US20150357371, WO2010088823A1
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