專利名稱：集成化交流型led燈絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種LED管芯，尤其是涉及一種集成化交流型LED燈絲。
背景技術(shù)：
常規(guī)生產(chǎn)的LED管一般都是“單管芯”產(chǎn)品，單管芯的LED有各種結(jié)構(gòu)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(nèi)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(shù)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(chǎn)品，就是在一個LED管內(nèi)以等效于并聯(lián)的方式裝入2個或2個以上數(shù)量的LED管芯，這一類產(chǎn)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(jié)構(gòu)上講并沒有本質(zhì)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(jié)構(gòu)并不能真的做到集成化，并且由于是并聯(lián)形式的連接，其工作電壓與單芯管沒有區(qū)別，而管芯數(shù)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(shè)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，本實用新型的申請人已提出了一種LED集成化管芯，其基本結(jié)構(gòu)是在一個LED基片上以串聯(lián)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(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)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(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是一種集成化交流型LED燈絲，包括并聯(lián)的至少兩列導通方向相反的串聯(lián)集成管芯，所述串聯(lián)集成管芯是在一個LED基片上以串聯(lián)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(jīng)串聯(lián)或并聯(lián)或者串并聯(lián)混合連接的方式構(gòu)成。
本實用新型集成化交流型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(lián)集成管芯或多列并聯(lián)的導通方向相同的串聯(lián)集成管芯串聯(lián)集成。
所述的恒流源電路可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，包括一個用作驅(qū)動電流調(diào)整管的三極管，其發(fā)射極串聯(lián)一個限流反饋電阻后與基極串聯(lián)一個二極管后并聯(lián)作為電流輸出端，其集電極串聯(lián)另一個二極管后與基極串聯(lián)一個基極偏置電阻后并聯(lián)作為電流輸入端。所述基極串聯(lián)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(lián)具有緊密排列正負級相貼的面接觸的結(jié)構(gòu)。
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(shù)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(shù)量比例按照混合發(fā)光成白光進行配置。
包括并聯(lián)的至少兩列導通方向相反的串聯(lián)集成管芯，所述串聯(lián)集成管芯是在一個LED基片上以串聯(lián)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(jīng)串聯(lián)或并聯(lián)或者串并聯(lián)混合連接的方式構(gòu)成。
采用上述技術(shù)方案，本實用新型有益的技術(shù)效果在于1)由于含有至少兩列導通方向相反的串聯(lián)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(xiàn)經(jīng)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(shù)量和類型來對整個LED燈絲的工作電壓進行標準化設(shè)計，能夠得到各種規(guī)格的產(chǎn)品以適于不同的應用場合；2)進一步集成能夠以簡單結(jié)構(gòu)實現(xiàn)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(nóng)村，或者供電線路中連接有大功率用電設(shè)備的場所；3)采用緊密排列的面接觸形式實現(xiàn)串聯(lián)，省略了連接線，不但簡化了工藝和設(shè)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(jīng)濟的方式得到“白光LED”，不僅繞開了他國的專利技術(shù)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(lián)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(jīng)濟實用。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細說明
圖1是三級集成化交流型LED燈絲結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是一字形多級集成化交流型LED燈絲結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是環(huán)繞形多級集成化交流型LED燈絲結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是一種恒流源電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是集成化交流型LED燈絲的掩膜結(jié)構(gòu)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(jié)合圖1，包括兩列導通方向相反的串聯(lián)集成管芯，每列串聯(lián)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(lián)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(jié)構(gòu)，各列串聯(lián)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(lián)的結(jié)構(gòu)，如圖2、圖3所示(圖3中5為電氣連接物質(zhì))，當然也可以做其他形狀的排列。將多顆LED管芯以串聯(lián)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?shù)那闆r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(lián)集成管芯的列數(shù)或增大單列串聯(lián)集成管芯的面積。在設(shè)計時，要注意使所并聯(lián)的各列串聯(lián)集成管芯工作電壓以及正反向?qū)ǖ碾娏鞔笮∠嗤蚪咏?br> 串聯(lián)集成管芯的各級可以是單顆管芯，也可以由并聯(lián)的兩個或多顆單顆管芯構(gòu)成。當然也可以采用部分級以并聯(lián)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，而部分級仍使用單顆管芯的結(jié)構(gòu)。
實施例二、帶恒流源電路的三級集成化交流型LED燈絲，結(jié)合圖1、圖4和圖5，其與實施例一相比，增加了與各列串聯(lián)集成管芯串聯(lián)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(jié)構(gòu)，包括一個用作驅(qū)動電流調(diào)整管的三極管T，其發(fā)射極串聯(lián)一個限流反饋電阻Re后與基極串聯(lián)一個二極管D2后并聯(lián)作為電流輸出端，其集電極串聯(lián)另一個二極管D1后與基極串聯(lián)一個基極偏置電阻Rb后并聯(lián)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(lián)集成管芯中的一個單顆管芯；所述基極串聯(lián)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(lián)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(jù)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(jié)構(gòu)，并且其串聯(lián)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。
本實用新型的實現(xiàn)既可以安排在單體LED管芯生產(chǎn)好之后，將所需的若干顆單體LED管芯以多級串聯(lián)的結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(chǔ)材料的LED，本實用新型的實現(xiàn)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(jié)結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)串聯(lián)形式版圖。具體的LED燈絲電路的工作電壓VF由PN結(jié)串聯(lián)級數(shù)確定，其功率則由PN結(jié)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(jù)電流密度與工作電流IF之間的關(guān)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(shù)目多少可根據(jù)工作電壓的標準化要求來確定，當管芯中出現(xiàn)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(wǎng)供電的情況下如果選用標稱值較低的交流型LED燈絲產(chǎn)品，應當配合合適的變壓器，將市電電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楹线m的交流電壓。
權(quán)利要求1.一種集成化交流型LED燈絲，其特征是包括并聯(lián)的至少兩列導通方向相反的串聯(lián)集成管芯，所述串聯(lián)集成管芯是在一個LED基片上以串聯(lián)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(jīng)串聯(lián)或并聯(lián)或者串并聯(lián)混合連接的方式構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)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(lián)集成管芯或多列并聯(lián)的導通方向相同的串聯(lián)集成管芯串聯(lián)集成。
3.根據(jù)權(quán)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(qū)動電流調(diào)整管的三極管，其發(fā)射極串聯(lián)一個限流反饋電阻后與基極串聯(lián)一個或一個以上的二極管后并聯(lián)作為電流輸出端，其集電極串聯(lián)另一個二極管后與基極串聯(lián)一個基極偏置電阻后并聯(lián)作為電流輸入端。
4.根據(jù)權(quán)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(lián)的一個或一個以上的二極管由穩(wěn)壓二極管代替。
5.根據(jù)權(quán)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(lián)具有緊密排列正負級相貼的面接觸的結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(shù)量比例按照混合發(fā)光成白光進行配置。
8.根據(jù)權(quán)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(shù)量比例按照混合發(fā)光成白光進行配置。
9.根據(jù)權(quán)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(shù)量比例按照混合發(fā)光成白光進行配置。
10.根據(jù)權(quán)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(shù)量比例按照混合發(fā)光成白光進行配置。
專利摘要本實用新型公開了一種集成化交流型LED燈絲，包括并聯(lián)的至少兩列導通方向相反的串聯(lián)集成管芯，所述串聯(lián)集成管芯是在一個LED基片上以串聯(lián)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(jīng)串聯(lián)或并聯(lián)或者串并聯(lián)混合連接的方式構(gòu)成。本實用新型的優(yōu)點在于由于含有至少兩列導通方向相反的串聯(lián)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(xiàn)經(jīng)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(shù)量和類型來對整個LED燈絲的工作電壓進行標準化設(shè)計，能夠得到各種規(guī)格的產(chǎn)品以適于不同的應用場合。
文檔編號F21Y101/02GK2773910SQ200520033430
公開日2006年4月19日 申請日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月4日
發(fā)明者呂大明 申請人:呂大明