專利名稱：具過壓及開路續(xù)流功能的led保護(hù)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及LED照明保護(hù)裝置，尤其涉及一種自身具有過壓及開路續(xù)流功能的LED保護(hù)單元的照明裝置。
背景技術(shù)：
在全球油價(jià)高漲、能源短缺的背景下，節(jié)能環(huán)保已成為全球熱議的話題，各國也紛紛制定了不少的政策法規(guī)，引導(dǎo)人們在日常生活、生產(chǎn)中能積極的節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境。2010年我國全社會(huì)耗電總量超過4萬億度，其中照明用電占12%，約5000億度，可見在照明領(lǐng)域的節(jié)能有著重要的效益。照明節(jié)能的重點(diǎn)在于提高光源的光效和降低燈具本身損耗，LED光源就是在這種背景下發(fā)展起來的。作為新一代綠色照明光源，LED光源有環(huán)保、節(jié)能、體積小等特點(diǎn)。但是LED照明雖然節(jié)能，由于其固有的散熱問題及其電路特點(diǎn)，導(dǎo)致其中一個(gè)LED器件壞，整個(gè)燈具就不能工作的缺陷。其抗過壓，過流能力差，暴露在戶外的路燈LED照明，機(jī)場跑道LED照明及汽車LED照明燈易受雷擊，電磁感應(yīng)等形成的浪涌電壓，電源電壓不穩(wěn)，以及電源極性誤接，ESD等影響而損壞。一般而言LED采用恒流源。而傳統(tǒng)的LED電路如圖1所示，由于單顆LED功率小，LED照明大都采用單顆1-3瓦的發(fā)光二極管串聯(lián)后并聯(lián)而成，這種電路結(jié)構(gòu)雖然提高了LED的功率和亮度，但是卻造成了單顆開路導(dǎo)致整個(gè)燈都不亮，易損壞及維護(hù)成本高的缺點(diǎn)凸顯。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是生產(chǎn)一種具開路續(xù)流能力，過壓和雷擊保護(hù)功能的LED保護(hù)器件，解決LED照明電路中由于單個(gè)發(fā)光二極管開路而造成裝置整體報(bào)廢、需維修更換的問題，為LED照明裝置的持續(xù)性功能應(yīng)用提供了行之有效的解決方案。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的上述目的，其技術(shù)方案為具過壓及開路續(xù)流功能的LED保護(hù)單元，設(shè)于LED照明電路芯片的LED串聯(lián)支路之中，所述LED串聯(lián)支路由多個(gè)發(fā)光二極管串聯(lián)構(gòu)成，且串聯(lián)支路分為均等或非均等的兩組發(fā)光二極管串，每一組所述發(fā)光二極管串與一個(gè)所述LED保護(hù)單元相并聯(lián)，其特征在于所述LED保護(hù)單元具有形成于P型襯底上正向自下而上的埋層P、重?fù)诫s的N型基極和P型發(fā)射極，所述埋層P與重?fù)诫s的N型基極構(gòu)成齊納擊穿保護(hù)電壓，所述P型襯底與重?fù)诫s的N型基極形成二極管反向ESD保護(hù)電壓，其中通過調(diào)節(jié)埋層P的濃度所得的齊納擊穿保護(hù)電壓大于對(duì)應(yīng)一組發(fā)光二極管串的驅(qū)動(dòng)電壓和。進(jìn)一步地，所述P型發(fā)射極的外側(cè)設(shè)有玻璃層，且P型發(fā)射極與N型基極之間設(shè)有短路孔。采用本實(shí)用新型LED照明裝置應(yīng)用在新LED的電路中，當(dāng)全部LED都正常工作時(shí)候，因?yàn)闆]有達(dá)到保護(hù)期間的觸發(fā)電壓，所有的LED發(fā)光二極管都能正常工作，本器件呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài)，漏電電流小于100納安，對(duì)整個(gè)電路沒有絲毫的影響，而當(dāng)有過壓，浪涌， ESD發(fā)生時(shí)候，由于其電壓高過其觸發(fā)電壓，保護(hù)裝置就自動(dòng)開通，把過壓過流引入到地線，起到有效保護(hù)發(fā)光二極管的作用，其保護(hù)裝置導(dǎo)通后，其導(dǎo)通電壓低，小于1.2V;持續(xù)導(dǎo)通電流大，大于1. 2A，瞬態(tài)保護(hù)電壓能夠達(dá)到6KV，電流更是大到幾百安培以上的特點(diǎn) (2X10 μ s波形500Α，10Χ1000μ s波形100Α)，能夠有效的防止ESD，浪涌電壓和電磁感應(yīng)所形成的過壓過流。即使發(fā)光二極管由于種種別的原因?qū)е麻_路，由于開路，電源電壓被加到LED保護(hù)器件上，保護(hù)器件被觸發(fā)導(dǎo)通，開路保護(hù)器件的觸發(fā)導(dǎo)通使得LED照明裝置能在部分發(fā)光二極管開路時(shí)，使得別的發(fā)光二極管能夠得以續(xù)流，進(jìn)行持續(xù)照明工作。以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳述，以使本實(shí)用新型技術(shù)方案更易于理解、掌握。

圖1是傳統(tǒng)LED照明裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型LED照明裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型LED保護(hù)器件縱向截面示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型為了解決LED照明電路中由于單個(gè)發(fā)光二極管開路而造成裝置整體報(bào)廢、需維修更換的問題，對(duì)傳統(tǒng)串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的LED照明裝置作出改進(jìn)，提出了一種具開路續(xù)流的LED照明裝置。本實(shí)用新型專利典型應(yīng)用電路裝置，由多個(gè)單顆功率1-3W的發(fā)光二極管3串并聯(lián)構(gòu)成，兩條發(fā)光二極管串聯(lián)支路相并聯(lián)，且兩端與開關(guān)2、電源1串聯(lián)成回路。每一串聯(lián)支路含有五個(gè)發(fā)光二極管。其缺點(diǎn)是當(dāng)其中任意一個(gè)發(fā)光二極管開路時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)串聯(lián)支路無法照明，這在背景技術(shù)中已有所介紹。而如圖2所示，用本新型專利的器件將每一串聯(lián)支路中兩個(gè)發(fā)光二極管成一組、三個(gè)發(fā)光二極管成另一組，對(duì)應(yīng)每組發(fā)光二極管串分別并聯(lián)LED保護(hù)單元41、42。其優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)其中的一個(gè)LED發(fā)光二極管開路時(shí)，會(huì)觸發(fā)所對(duì)應(yīng)的旁路LED保護(hù)單元，達(dá)到續(xù)流作用使得另外一組的LED發(fā)光二極管能得的持續(xù)電流繼續(xù)照明。同樣原理，該LED保護(hù)單元4能夠在過壓、ESD沖擊時(shí)，能夠開通旁路電流到地， 起到保護(hù)發(fā)光二極管的作用，其有開起電壓低，開起電流小，導(dǎo)通電流大，導(dǎo)通功耗小的特點(diǎn)。本器件的反向，是單個(gè)PN結(jié)，能夠起到反向ESD，電源反接及反向浪涌電壓保護(hù)功能。如圖3所示，該LED器件在LED保護(hù)單元處深度方向自上而下依次為P型發(fā)射極 51、重?fù)诫s的N型基極52、埋層P 53、P型襯底M和N型集電極55，該埋層P與重?fù)诫sN 構(gòu)成齊納擊穿保護(hù)電壓，該P(yáng)型襯底與重?fù)诫sN形成二極管反向ESD保護(hù)電壓，其中通過調(diào)節(jié)埋層P的濃度所得到的齊納擊穿保護(hù)電壓大于對(duì)應(yīng)一組發(fā)光二極管串的驅(qū)動(dòng)電壓和。使用P型半導(dǎo)體襯底，通過調(diào)節(jié)埋層P的濃度，達(dá)到生產(chǎn)任意所需要保護(hù)電壓的要求，埋層上面是重?fù)诫s的外延層N，形成PNP三極管的基極和NPN三極管的集電極，以形成無門極的晶閘管的特點(diǎn)低導(dǎo)通電壓，大導(dǎo)通電流，通過調(diào)節(jié)埋層的濃度，達(dá)到任意調(diào)節(jié)所需要保護(hù)的電壓的作用。反向是單個(gè)PN結(jié)防止電源反接或反向浪涌電壓以及ESD等對(duì)LED發(fā)光二極管所造成的損壞。[0016]圓形埋層P 53形成內(nèi)部擊穿，而邊沿?fù)舸╇妷哼h(yuǎn)高于內(nèi)部擊穿電壓，以此能夠有效提高器件的可靠性，減少外部邊緣污染，裂紋導(dǎo)致的產(chǎn)品失效。其能夠有效提高長波形的過流過壓保護(hù)能力，有效提高持續(xù)導(dǎo)通電流能力。作為上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，該發(fā)射極P的外側(cè)設(shè)有玻璃層，且發(fā)射極P與集電極N之間設(shè)有短路孔，以調(diào)節(jié)開通特性，特別用來調(diào)節(jié)LED器件的開關(guān)速度和提高短波的過壓過流保護(hù)能力，使得產(chǎn)品能夠通過高達(dá)500A 2X10ys波形的電流能力。如此設(shè)計(jì)并連接構(gòu)成的LED照明器件，能有效克服單顆發(fā)光二極管因意外開路而導(dǎo)致整個(gè)照明裝置失效的缺陷，也有效的克服了由于外部惡劣的環(huán)境諸如ESD，電源不穩(wěn)定，電磁感應(yīng)產(chǎn)生的瞬間高壓或電源誤接等導(dǎo)致的過壓損壞。從而持久保持LED照明裝置的有效使用壽命。該器件的特點(diǎn)具有開啟電壓低、電流小，導(dǎo)通電流大、功耗小的特點(diǎn)，提高了 LED照明設(shè)備的可靠性，也降低了照明設(shè)備的維護(hù)成本。
權(quán)利要求1.具過壓及開路續(xù)流功能的LED保護(hù)單元，設(shè)于LED照明電路芯片的LED串聯(lián)支路之中，所述LED串聯(lián)支路由多個(gè)發(fā)光二極管串聯(lián)構(gòu)成，且串聯(lián)支路分為均等或非均等的兩組發(fā)光二極管串，每一組所述發(fā)光二極管串與一個(gè)所述LED保護(hù)單元相并聯(lián)，其特征在于所述LED保護(hù)單元具有形成于P型襯底上正向自下而上的埋層P、重?fù)诫s的N型基極和P型發(fā)射極，所述埋層P與重?fù)诫s的N型基極構(gòu)成齊納擊穿保護(hù)電壓，所述P型襯底與重?fù)诫s的N 型基極形成二極管反向ESD保護(hù)電壓，其中通過調(diào)節(jié)埋層P的濃度所得的齊納擊穿保護(hù)電壓大于對(duì)應(yīng)一組發(fā)光二極管串的驅(qū)動(dòng)電壓和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具過壓及開路續(xù)流功能的LED保護(hù)單元，其特征在于所述P 型發(fā)射極的外側(cè)設(shè)有玻璃層，且P型發(fā)射極與N型基極之間設(shè)有短路孔。
專利摘要本實(shí)用新型揭示了一種具過壓及開路續(xù)流功能的LED保護(hù)單元，LED照明由多個(gè)單顆功率1-3W的發(fā)光二極管串并聯(lián)構(gòu)成，該實(shí)用新型專利器件具有開路續(xù)流，過壓保護(hù)和靜電保護(hù)三重功能，其構(gòu)成是由正向PNPN結(jié)組成的正向齊納過壓保護(hù)和開路續(xù)流單元和由一個(gè)反向PN結(jié)形成的反向ESD及浪涌電壓保護(hù)單元。采用本實(shí)用新型LED照明裝置新結(jié)構(gòu)后，通過調(diào)節(jié)埋層P的濃度，達(dá)到生產(chǎn)任意所需要保護(hù)電壓的要求，反向是單個(gè)PN結(jié)防止電源反接或反向浪涌電壓以及ESD等對(duì)LED發(fā)光二極管所造成的損壞。該器件具有開啟電壓低、電流小，導(dǎo)通電流大、功耗小的特點(diǎn)，能夠有效減少由于雷擊，過壓等導(dǎo)致的LED照明裝置失效問題。
文檔編號(hào)H01L27/02GK202332849SQ20112038435
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者王萌 申請人:康可電子(無錫)有限公司