用于可見光高速通信的led燈具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種LED燈具，尤其是一種用于可見光高速通信的LED燈具，屬于LED可見光通信的【技術領域】。按照本發(fā)明提供的技術方案，所述用于可見光高速通信的LED燈具，包括燈罩以及位于所述燈罩內的基板，所述基板上設置若干用于可見光通信的LED光源，所述LED光源采用RGB-LED光源，LED光源內的紅光LED芯片、藍光LED芯片以及綠光LED芯片均采用高壓芯片封裝結構。本發(fā)明結構緊湊，提升了LED燈的光效，提高了通信帶寬，能滿足高速通信的要求，適應范圍廣，安全可靠。
【專利說明】用于可見光高速通信的LED燈具

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種LED燈具，尤其是一種用于可見光高速通信的LED燈具，屬于LED 可見光通信的【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 自2000年可見光通信的概念出現(xiàn)至今，實驗室已經實現(xiàn)利用白光LED作為光源同 時滿足照明與通信的要求。與其他光源相比，白光LED具有更高的調制帶寬，更有利于實現(xiàn) 高速通信。目前，用于可見光通信燈具的LED白光光源是PC-LED (藍光LED芯片表面涂覆 黃色熒光粉產生白光），通過對電源電流調制使LED燈具產生明暗變化，產生可用于通訊的 二進制〇、1信號。采用此方法的LED燈具通訊速度一般只能達到幾個Mb/S，難以滿足高速 通信的要求。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種用于可見光高速通信的 LED燈具，其結構緊湊，提升了 LED燈的光效，提高了通信帶寬，能滿足高速通信的要求，適 應范圍廣，安全可靠。
[0004] 按照本發(fā)明提供的技術方案，所述用于可見光高速通信的LED燈具，包括燈罩以 及位于所述燈罩內的基板，所述基板上設置若干用于可見光通信的LED光源，所述LED光源 采用RGB-LED光源，LED光源內的紅光LED芯片、藍光LED芯片以及綠光LED芯片均采用高 壓芯片封裝結構。
[0005] 所述采用高壓芯片封裝結構的藍光LED芯片或綠光LED芯片包括襯底以及位于 所述襯底上的若干N型GaN層，襯底上的相鄰N型GaN層通過隔離槽相隔離，所述N型GaN 層上設置有多層量子阱，所述多層量子阱上設置P型GaN層，在P型GaN層上設置電流擴展 層，所述電流擴展層上覆蓋有絕緣層，所述絕緣層填充在隔離槽內；在襯底的上方設置P打 線電極與N打線電極，所述P打線電極與N打線電極分別位于外側的N型GaN層上方，P打 線電極與下方對應的電流擴展層電連接，N打線電極與下方對應的N型GaN層電連接；填充 有絕緣層的隔離槽內設置有PN互連電極層，以通過PN互連電極層將襯底上的多個芯片串 接成高壓芯片。
[0006] 所述襯底采用藍寶石襯底，絕緣層為二氧化硅層。
[0007] 所述PN互連電極層支撐在絕緣層上，PN互連電極層的一端與隔離槽一側的N型 GaN層電連接，PN互連電極層的另一端與隔離槽另一側的N型GaN層上方的電流擴展層電 連接。
[0008] 所述燈罩采用散熱器，所述散熱器的底端設有面罩，所述散熱器與面罩間設有導 光板，所述導光板位于基板的正下方。
[0009] 所述散熱器外的頂端設置驅動調制電源，所述驅動調制電源通過電源支架安裝在 散熱器外的頂端，散熱器的外壁具有若干散熱翅片；所述驅動調制電源提供LED光源的工 作電源，并能LED光源的工作電流進行調制。
[0010] 所述驅動調制電源對LED光源的電流進行2η (η為大于1的整數(shù)）階的調制，以得 到在可見光通信中的多階信號。
[0011] 本發(fā)明的優(yōu)點：燈罩內的LED光源采用RGB-LED光源，且RGB-LED光源中，紅光LED 芯片、藍光LED芯片以及綠光LED芯片采用高壓芯片的封裝結構，從而能夠有效提高可見光 通信中的帶寬，提高可見光通信的響應速率，對LED光源采用多階電流調制，提高可見光通 信中的傳輸信息容量以及通信速率，結構緊湊，適應范圍廣，安全可靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的立體圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明的剖視圖。
[0014] 圖3為本發(fā)明藍光LED芯片或綠光LED芯片的高壓封裝的結構示意圖。
[0015] 圖4為本發(fā)明高壓封裝的剖視圖。
[0016] 附圖標記說明：1-面罩、2-彈簧卡扣、3-驅動調制電源、4-散熱器、5-定位圈、 6_電源支架、7-基板、8-導熱膠、9-LED光源、10-導光板、11-襯底、12-N型GaN層、13-多 層量子阱、14-P型GaN層、15-電流擴展層、16-絕緣層、17-P打線電極、18-PN互連電極層以 及19-N打線電極。

【具體實施方式】
[0017] 下面結合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0018] 如圖1和圖2所示：為了提升了 LED燈的光效，提高了通信帶寬，能滿足高速通信 的要求，本發(fā)明包括燈罩以及位于所述燈罩內的基板7,所述基板7上設置若干用于可見光 通信的LED光源9,所述LED光源9采用RGB-LED光源，LED光源9內的紅光LED芯片、藍光 LED芯片以及綠光LED芯片均采用高壓芯片封裝結構。
[0019] 具體地，采用RGB-LED (紅、綠、藍三色LED芯片進行混色形成白光）作為燈具的光 源，克服了現(xiàn)有PC-LED (藍色芯片需要激發(fā)黃色熒光粉產生白光）響應速率慢的問題，提升 了 LED燈具進行可見光通信的帶寬。
[0020] 本發(fā)明實施例中，RGB-LED光源中包含紅光LED芯片、藍光LED芯片以及綠光LED 芯片，其中，紅光LED芯片、藍光LED芯片以及綠光LED芯片可以分別由更小單元的微芯片 串聯(lián)而成，采用集成封裝的方式形成高壓芯片。高壓芯片與普通電壓的芯片相比，可降低流 過每顆微芯片的電流，電流可均勻擴撒致每個微芯片，降低了寄生電容，提升芯片的光效， 進一步提升了 LED燈具在可見光通信中的帶寬。
[0021] 所述燈罩采用散熱器4,所述散熱器4的底端設有面罩1，所述散熱器4與面罩1 間設有導光板10,所述導光板10位于基板7的正下方。
[0022] 所述散熱器4外的頂端設置驅動調制電源3,所述驅動調制電源3通過電源支架 6安裝在散熱器4外的頂端，散熱器4的外壁具有若干散熱翅片；所述驅動調制電源3提供 LED光源9的工作電源，并能LED光源9的工作電流進行調制。
[0023] 本發(fā)明實施例中，通過驅動調制電源3能與外部交流電連接，當驅動調制電源3與 外部交流電連接后，能為基板7上的LED光源9提供工作所需的電壓。所述散熱器4的底端 設有面罩1，所述散熱器4與面罩1間設有導光板10。散熱器4呈罩狀，面罩1呈平板狀， 以散熱器4構成的筒燈為例進行說明，當然，形成的燈具結構還可以采用形式的，具體不再 列舉。
[0024] 所述面罩1上設置堅直向上分布的定位圈5,散熱器4位于定位圈5內，散熱器4 利用定位圈5與面罩1安裝固定。導光板10能對LED光源9發(fā)出的光線進行導光輸出，避 免產生炫目等，導光板10位于散熱器4的端部，且位于散熱器4與面罩1之間，導光板10 也位于定位圈5內。
[0025] 所述散熱器4上設置對稱分布的彈簧卡扣2。通過彈簧卡扣2能夠將整個燈具安 裝固定在所需的位置，利用彈簧卡扣2進行安裝固定，為本【技術領域】常用的技術手段，彈簧 卡扣2的具體結構為本【技術領域】人員所熟知，此處不再贅述。
[0026] 所述驅動調制電源3通過電源支架6安裝在散熱器4外的頂端，散熱器4的外壁 具有若干散熱翅片。通過散熱翅片能提高散熱器4的散熱面積，提高散熱效率，確保對LED 光源9的散熱效果。所述基板7采用鋁基板，基板7與散熱器4內的底壁間設置有導熱膠 8?；?采用鋁基板，使得具有較好的散熱效果，此外，基板7還可以采用常用的其他材料。 導熱膠8能將基板7上的熱量及時有效地傳導到散熱器4上，通過散熱器4上的翅片結構 進行散熱，確保LED光源9的工作穩(wěn)定性與可靠性。
[0027] 如圖3和圖4所示，所述采用高壓芯片封裝結構的藍光LED芯片或綠光LED芯片 包括襯底11以及位于所述襯底11上的若干N型GaN層12,襯底11上的相鄰N型GaN層 12通過隔離槽相隔離，所述N型GaN層12上設置有多層量子阱13,所述多層量子阱13上 設置P型GaN層14,在P型GaN層14上設置電流擴展層15,所述電流擴展層15上覆蓋有 絕緣層16,所述絕緣層16填充在隔離槽內；在襯底11的上方設置P打線電極17與N打線 電極19,所述P打線電極17與N打線電極19分別位于外側的N型GaN層12上方，P打線 電極17與下方對應的電流擴展層15電連接，N打線電極19與下方對應的N型GaN層12電 連接；填充有絕緣層16的隔離槽內設置有PN互連電極層18,以通過PN互連電極層18將 襯底11上的多個芯片串接成高壓芯片。
[0028] 本發(fā)明實施例中，藍光LED芯片或綠光LED芯片的結構相同，僅僅是多層量子阱13 的不同，可以設置多層量子阱13來得到藍光ED芯片或綠光LED芯片，具體為本【技術領域】人 員所熟知，此處不再贅述。此外，紅光LED芯片的結構與藍光LED芯片以及綠光LED芯片的 結構不同，但只要能將多個紅光LED芯片串接成高壓芯片封裝即可，此處不再一一列舉。
[0029] 圖3和圖4中示出了，三個藍光LED芯片或三個綠光LED芯片的串接封裝結構，當 采用多個藍光LED芯片或綠光LED芯片的結構時，進行上述擴展即可。在襯底11上每個 LED芯片的結構通過隔離槽進行隔離，絕緣層16填充在隔離槽內，并將每個LED芯片的結 構進行覆蓋，即絕緣層16將電流保護層15、P型GaN層14、多層量子阱13以及N型GaN層 12的外圈進行覆蓋。此外，相鄰的N型GaN層12還通過絕緣層16進行絕緣隔離。
[0030] 本發(fā)明實施例中，無論采用多少個LED芯片的串接形成高壓芯片，在襯底11上只 需要設置一個P打線電極17以及一個N打線電極19。在設置P打線電極17的下方設置貫 通絕緣層16的開口，P打線電極17通過開口與電流擴展層15電連接；同時，在設置N打線 電極19的下方設置貫通絕緣層16的開口，N打線電極19通過開口與N型GaN層12電連 接。
[0031] 一般地,Ρ打線電極17與N打線電極19分別位于襯底11上方的外側，圖3和圖4 中，P打線電極17位于襯底11上最左側的N型GaN層12上方，N打線電極19位于襯底11 上最右側的N型GaN層上；PN互連電極層18位于P打線電極17與N打線電極19之間，相 鄰的LED芯片間通過PN互連電極層18電連接，以將襯底11上形成的多個藍光LED芯片或 綠光LED芯片相互串接成一體，形成所需的高壓芯片。
[0032] 進一步地，所述襯底11采用藍寶石襯底，絕緣層16為二氧化硅層。所述PN互連 電極層18支撐在絕緣層16上，PN互連電極層18的一端與隔離槽一側的N型GaN層12電 連接，PN互連電極層18的另一端與隔離槽另一側的N型GaN層12上方的電流擴展層15電 連接。
[0033] 所述驅動調制電源3對LED光源9的電流進行2η (η為大于1的整數(shù)）階的調制， 以得到在可見光通信中的多階信號。本發(fā)明實施例中，驅動調制電源3使LED光源9的工 作電流進行調制，以使得LED光源9發(fā)出不同亮度的光線，將不同的亮度進行分階，與傳統(tǒng) 的二進制信號調制相比，多階信號調制在單位時間傳輸?shù)男畔⑷萘扛?。采用此方法，可?提高LED燈具的帶寬，極大提高LED燈具的通訊速率，可以達到500Mb/S以上。
[0034] 對LED光源9進行調流調制的不同，即η取不同值時，相應的編碼情況，可以參考 下述表格，具體地：
[0035] 1)、二進制編碼（n = 1)
[0036]

【權利要求】
1. 一種用于可見光高速通信的LED燈具，其特征是：包括燈罩以及位于所述燈罩內的 基板（7 )，所述基板（7 )上設置若干用于可見光通信的LED光源（9 )，所述LED光源（9 )采用 RGB-LED光源，LED光源（9)內的紅光LED芯片、藍光LED芯片以及綠光LED芯片均采用高 壓芯片封裝結構。
2. 根據(jù)權利要求1所述的用于可見光高速通信的LED燈具，其特征是：所述采用高壓 芯片封裝結構的藍光LED芯片或綠光LED芯片包括襯底（11)以及位于所述襯底（11)上的 若干N型GaN層（12)，襯底（11)上的相鄰N型GaN層（12)通過隔離槽相隔離，所述N型 GaN層（12)上設置有多層量子阱（13)，所述多層量子阱（13)上設置P型GaN層（14)，在P 型GaN層（14)上設置電流擴展層（15)，所述電流擴展層（15)上覆蓋有絕緣層（16)，所述絕 緣層（16)填充在隔離槽內；在襯底（11)的上方設置P打線電極（17)與N打線電極（19)， 所述P打線電極（17)與N打線電極（19)分別位于外側的N型GaN層（12)上方，P打線電 極（17)與下方對應的電流擴展層（15)電連接，N打線電極（19)與下方對應的N型GaN層 (12)電連接；填充有絕緣層（16)的隔離槽內設置有PN互連電極層（18)，以通過PN互連電 極層（18)將襯底（11)上的多個芯片串接成高壓芯片。
3. 根據(jù)權利要求2所述的用于可見光高速通信的LED燈具，其特征是：所述襯底（11) 采用藍寶石襯底，絕緣層（16)為二氧化硅層。
4. 根據(jù)權利要求2所述的用于可見光高速通信的LED燈具，其特征是：所述PN互連電 極層（18)支撐在絕緣層（16)上，PN互連電極層（18)的一端與隔離槽一側的N型GaN層 (12)電連接，PN互連電極層（18)的另一端與隔離槽另一側的N型GaN層（12)上方的電流 擴展層（15)電連接。
5. 根據(jù)權利要求1所述的用于可見光高速通信的LED燈具，其特征是：所述燈罩采用 散熱器（4)，所述散熱器（4)的底端設有面罩（1 )，所述散熱器（4)與面罩（1)間設有導光板 (10)，所述導光板（10)位于基板（7)的正下方。
6. 根據(jù)權利要求5所述的用于可見光高速通信的LED燈具，其特征是：所述散熱器（4) 外的頂端設置驅動調制電源（3)，所述驅動調制電源（3)通過電源支架（6)安裝在散熱器 (4)外的頂端，散熱器（4)的外壁具有若干散熱翅片；所述驅動調制電源（3)提供LED光源 (9)的工作電源，并能LED光源（9)的工作電流進行調制。
7. 根據(jù)權利要求6所述的用于可見光高速通信的LED燈具，其特征是：所述驅動調制 電源（3)對LED光源（9)的電流進行2 η (η為大于1的整數(shù)）階的調制，以得到在可見光通 信中的多階信號。
【文檔編號】F21S2/00GK104295969SQ201410588513
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權日:2014年10月28日
【發(fā)明者】張琦, 黃慧詩 申請人:江蘇新廣聯(lián)光電股份有限公司