JP2004014899A - Series structure of light emitting diode chips - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードチップの直列構造に関し、特に発光ダイオード内部で等価直列方式を利用して単一チップ(LED)の発光輝度および動作電圧を高めるとともに、外部の電源システムに取り付ける外部電源回路の使用を省略することができる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般の発光ダイオードチップにおいて単一チップの輝度を高める方式は、チップサイズを増大させることであり、そのサイズは9mm×9mmから25mm×25mmへとなり、最近2年間においては40mm×40mmまで発展してきている。そして一つのチップの動作電流は20mAから50mAへ、そして500mAへとなり、一般照明用電源は交流(AC)110Vあるいは220Vであり、発光ダイオード(LED)の電流は20mAから500mAとなっている。電圧は2Vから4Vの間の直流(DC)であり、中間の電流は大きければ大きいほど電源の供給が困難となった。そのため、交流(AC)の110Vあるいは220Vと直流(DC)パワーの2V×500mAから4V×1Aの整流設備、変圧回路設備のコストと困難度は相対的に高まった。長期間使用すると、非常に多くの電力を消耗するとともに電源設備は負荷に耐えることが難しくなった。上で述べた発光ダイオードの等価回路を図7および図8に示す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、発光ダイオードチップの内部を直列方式の等価回路によりチップ面積を増大させる方式で、単一発光ダイオード(LED)の輝度を高める際に、チップ動作電圧を高めて動作電流を維持し、従来の大型チップが大電流と低電圧を使用しなければならないという動作上の欠点を改善する。そして、発光ダイオードが2V×500mA、4V×1Aの直流(DC)パワーではなく、10V、24V、110V、…など、或いは20mA、50mA、…など、或いは10Vで2mAなど多くの選択肢を持たせることができる。本発明は異なる動作条件下で同様あるいは更に高いパワーを発生させて、発光ダイオード(LED)と外部電源の動作回路の複雑性を改善する。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上で述べた目的を達成するために、本発明の発光ダイオードチップの直列構造は、二次元アレイの方式により複数の発光ダイオードを単一の基板上に配置して、 複数の発光ダイオードのP型半導層とN型半導層が導電体により電気的に接続されて、複数の発光ダイオードのP、N型半導層を直列状態にするとともに、導電体と電気的に接続していないP、N型半導層がそれぞれ導電部と電気的に接続されて、導電部を外部電源に接続するのに使用する。このようにして、単一発光ダイオードを高輝度の光源として発光させるとともに、それに取り付ける電源設備を省略することができる。
【0005】
【発明実施の形態】
図1から図3はそれぞれ、本発明における発光ダイオードの平面図、基板の配置図および基板の側面図である。図示するように、本発明の発光ダイオードチップの直列構造において、発光ダイオード1は、P型半導層11および電気的に基板2上に接続されたN型半導層12からなる。基板2上には二次元アレイ方式により複数の発光ダイオード1が配置されて、基板2は絶縁材質からなる。基板2は透明体あるいは不透明体でもよく、複数の発光ダイオード1のP型半導層11およびN型半導層12は導電体3により電気的に接続される。導電体3は透明体あるいは不透明体であり、ワイヤーボンディングあるいはチップメッキコーティングの方式により、導電体3からなる所定の回路を基板2上に設けて、複数の発光ダイオード1のP型半導層11およびN型半導層12を通電状態にするとともに、導電体3と電気的に接続されていないP型半導層11およびN型半導層12をそれぞれ導電部4および導電部5と電気的に接続する。導電部4および導電部5を外部電源(図示しない)に接続することにより、導電部4および導電部5を、ワイヤーボンディング、チップメッキコーティングあるいはプリント回路板(PCB)の導電体の方式により外部電源と接続して、発光ダイオード1を点灯させる。本発明は複数の発光ダイオード1のP型半導層11およびN型半導層12を直列の単一発光ダイオードにするため、比較的小さい電流で動作電圧を高めて、輝度を向上させることができる。そのため、一般家庭用電源に適用させることができるとともに、単一発光ダイオード1を、高輝度発光の光源とすることができる。このようにして、別途新たな電源設備を付け加えることを省略することができる。そのため、未来の発光ダイオード(LED)は、2、3V、20〜500mAのパワーに制限されることなく、10Vあるいは100Vで、10mA、20mAのパワーとなる可能性がある。そして異なる動作条件下で、発光ダイオードに同様あるいは更に高いパワーを発生させることにより、発光ダイオード(LED)と外部電源設備の動作回路の複雑性を改善することができる。
【0006】
上で述べた複数の発光ダイオード1のP型半導層およびN型半導層は、基板の上方に設けることができる他、実際状況の必要に応じて基板の下方にも設けることができる(図4に示す)。P型半導層11およびN型半導層12は直列方式で電気的に接続しても良く(図5に示す)、あるいは並列にしてから直列方式により電気的に接続しても良い(図6に示す)。
【0007】
以上のごとく、この発明を好適な実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、同業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許の権利保護の範囲は、請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【0008】
【発明の効果】
発光ダイオードチップの直列構造を提供して、発光ダイオード内部で等価直列方式を利用することにより、単一チップ(LED)の発光輝度および動作電圧を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる、封入された発光ダイオードの平面図である。
【図2】本発明にかかる、基板の配置図である。
【図3】本発明にかかる、基板の側面図である。
【図4】本発明のもう一つの実施例にかかる、基板の側面図である。
【図5】本発明にかかる、直列状態の等価回路を示す回路図である。
【図6】本発明にかかる、直列および並列状態の等価回路を示す回路図である。
【図7】一般の大型チップを示す平面図である。
【図8】一般の大型チップの等価回路を示す回路図である。
【符号の説明】
1 発光ダイオード
11 P型半導層
12 N型半導層
2 基板
3 導電体
4 導電部
5 導電部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a serial structure of light emitting diode chips, and more particularly, to increasing the light emission luminance and operating voltage of a single chip (LED) using an equivalent series method inside a light emitting diode, and of an external power supply circuit attached to an external power supply system. It relates to a technology that can be omitted from use.
[0002]
[Prior art]
In a general light emitting diode chip, a method of increasing the brightness of a single chip is to increase the chip size, the size of which increases from 9 mm × 9 mm to 25 mm × 25 mm, and has grown to 40 mm × 40 mm in the last two years. I have. The operating current of one chip is changed from 20 mA to 50 mA and then to 500 mA, the power supply for general lighting is 110 V or 220 V alternating current (AC), and the current of the light emitting diode (LED) is 20 mA to 500 mA. The voltage was direct current (DC) between 2V and 4V, and the larger the intermediate current, the more difficult it was to supply power. Therefore, the cost and difficulty of rectifying equipment and transformer circuit equipment of 110 V or 220 V of alternating current (AC) and 2 V × 500 mA of direct current (DC) power to 4 V × 1 A have relatively increased. When used for a long time, a great deal of power is consumed and the power supply equipment becomes difficult to withstand the load. FIGS. 7 and 8 show equivalent circuits of the light emitting diode described above.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The main object of the present invention is to increase the chip area by increasing the chip operating voltage when increasing the brightness of a single light emitting diode (LED) by using a series equivalent circuit to increase the chip area inside the light emitting diode chip. To improve the operational disadvantage that conventional large chips must use large currents and low voltages. In addition, the light emitting diode is not a direct current (DC) power of 2 V × 500 mA and 4 V × 1 A, but has many options such as 10 V, 24 V, 110 V,..., Or 20 mA, 50 mA,. Can be. The present invention generates similar or higher power under different operating conditions to improve the complexity of the light emitting diode (LED) and external power supply operating circuitry.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the light emitting diode chip of the present invention has a series structure in which a plurality of light emitting diodes are arranged on a single substrate by a two-dimensional array method. The semiconductor layer and the N-type semiconductor layer are electrically connected by a conductor, the P and N-type semiconductor layers of the plurality of light emitting diodes are connected in series, and the P and N-type semiconductor layers are not electrically connected to the conductor. , N-type semiconductor layers are electrically connected to the conductive portions, respectively, and are used to connect the conductive portions to an external power supply. In this way, the single light emitting diode can emit light as a light source with high luminance, and the power supply equipment attached to the light emitting diode can be omitted.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3 are a plan view of a light emitting diode, a layout view of a substrate, and a side view of the substrate, respectively, according to the present invention. As shown, in the light emitting diode chip series structure of the present invention, the
[0006]
The P-type semiconductor layer and the N-type semiconductor layer of the plurality of
[0007]
As described above, the present invention has been disclosed by the preferred embodiments. However, the present invention is not intended to limit the present invention, and within the scope of the technical concept of the present invention, as can be easily understood by those skilled in the art. Since appropriate changes and modifications can naturally be made, the scope of protection of the patent must be determined based on the claims and their equivalents.
[0008]
【The invention's effect】
By providing a series structure of light emitting diode chips and utilizing an equivalent series method inside the light emitting diode, the light emission brightness and operating voltage of a single chip (LED) can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an encapsulated light emitting diode according to the present invention.
FIG. 2 is a layout diagram of a substrate according to the present invention.
FIG. 3 is a side view of a substrate according to the present invention.
FIG. 4 is a side view of a substrate according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an equivalent circuit in a series state according to the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing an equivalent circuit in series and parallel states according to the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing a general large chip.
FIG. 8 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a general large chip.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (9)
前記基板上に二次元アレイの方式により複数の発光ダイオードが配置されて、前記複数の発光ダイオードのP型半導層とN型半導層が、導電体により電気的に接続されて、前記した複数の発光ダイオードのP、N型半導層を直列方式により導通状態にするとともに、該導電体と電気的に接続していない端末のP、N型半導層をそれぞれ導電部と電気的に接続して外部電源に接続し、このようにして、前記発光ダイオードの単一チップの高輝度化と共に、高電圧、低電流による作動を可能として電源設備の負荷を低減した、発光ダイオードチップの直列構造。A light emitting diode chip comprising a P-type semiconductor layer and an N-type semiconductor layer formed on a substrate,
A plurality of light-emitting diodes are arranged on the substrate by a two-dimensional array method, and the P-type semiconductor layer and the N-type semiconductor layer of the plurality of light-emitting diodes are electrically connected by a conductor. The P and N-type semiconductor layers of the plurality of light emitting diodes are made conductive by a series method, and the P and N-type semiconductor layers of the terminals that are not electrically connected to the conductor are electrically connected to the conductive portions, respectively. Connected to an external power supply, thus increasing the brightness of the single chip of the light emitting diode, reducing the load on the power supply equipment by enabling operation with high voltage and low current, and connecting the light emitting diode chips in series. Construction.
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