[發明專利]具有集成恒流驅動器的發光器件

無效

• 申請號: 201410115128.2
• 申請日: 2008-07-11
• 公開（公告）號: CN104023432A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: R·安德伍德;吳益逢
• 申請（專利權）人: 美商克立股份有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;H05B33/08;H01L25/16
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 金曉

本申請是優先權日為2007年7月17日、申請號為200880107268.8，發明名稱為“具有集成恒流驅動器的發光器件”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及半導體器件，更具體地說，涉及發光器件和具有集成驅動電子設備的發光器件的制造方法。

背景技術

發光二極管和激光二極管是眾所周知的固態電子設備，在施加足夠電壓下，其可產生光。發光二極管和激光二極管，可概稱為發光器件(LED)。發光器件通常包括PN結，其在外延(epi)層內形成，例如在諸如藍寶石(Al₂O₃)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs)等等的襯底上生長的氮化鎵(GaN)。由LED產生的光的波長分布取決于制造PN結所用的材料以及包含器件活性區的薄外延層的結構。商用的高效率LED通常用兩類III-V族半導體材料來制造。基于III族氮化物(III-N)的材料用于紫外線至藍綠色的色域，而III族砷磷化物(III-AsP)則用于黃色至紅外線的色域。

目前業已有許多人對用基于III族氮化物的材料體系形成的LED極有興趣，這歸因于其獨特的材料特性組合，包括擊穿電場高、禁帶寬(氮化鎵(GaN)在室溫下為3.36eV)、導帶偏移大和飽和電子漂移速度高。摻雜和活性層通常在襯底上形成，所述襯底可用不同的材料制作，諸如硅(Si)、碳化硅(SiC)和藍寶石(Al₂O₃)。對于這些類型的異質結構而言，往往會優先選有SiC圓片，因為其緊密得多的晶格與III族氮化物相配，使III族氮化物薄膜具有較高的質量。SiC還具有極高的熱導率，以致在SiC上的III族氮化物器件的總輸出功率不會受限于晶圓的熱阻(正如一些在藍寶石或Si上形成的器件的情況那樣)。此外，半絕緣SiC圓片的可用性使器件能絕緣和可減少寄生電容，使商用器件成為可能。

LED為消耗電流器件，其通常要求恒流式直流電源作有效和穩定的操作(例如提供和維持輸出亮度和顏色)。能夠使電子系統的電壓與LED的所需電壓相配的恒流電源可以具有多種形式，但其要求由有源元件(例如晶體管、振蕩器、運算放大器)以及線性和非線性無源元件(例如二極管、熱敏電阻器、電感器、電容器、電阻器)組成的電路。為了使效率高，輸入電壓應該盡量及盡可能地與LED的工作電壓相配。

在電子設備內的典型電源通常為電壓電源，諸如電池、燃料電池、或從AC電源提供直流電壓的整流或開關式電源。LED電路通常包括一或多個與電感器和電容器連接的晶體管、振蕩器、或放大器，以提供恒定電流。在目前的LED工藝中，供電(電源)和電流控制元件與LED的本體是分離的，該些工藝具有以下的一或多個與電源和控制元件相關的缺點：

(a)電源的電壓與LED的工作電壓通常不相配；

(b)考慮到電壓電源的操作，LED的工作電壓—即使是那些來自同一制造商以及具有相同型號和批次，通常都不太匹配；

(c)對于不熟悉恒流電路的設計的潛在LED使用者而言，實現在LED外部的驅動電路可能大成問題；

(d)在空間有限的應用中，不能考慮在LED外部的電源。

發明內容

簡單來說，大體上，本發明涉及一種集成電路，其用于匹配電子系統的電源電壓與LED要求的工作電壓。可以制造集成LED封裝以提供較小的電子元件容器，其具有端子以提供電和/或光入口。本發明從而提供一種電源電壓操作裝置，以便使電源電壓與LED的工作電壓相配，而且有助于為任何特定類型的LED排除對獨立式電源或電流控制電路的需要或設計。

本發明可用于種種要求照明的場合，包括但不限于普通的照明燈具、便攜式電子設備以及個人照明。

具體地說，本發明將LED的電源和電流控制元件集成入較少數的元件中；LED/有源驅動器和所需的外部無源元件。讓若干電源電路并入LED內可簡化具有恒壓電源的LED的使用。例如，潛在的LED使用者就無需設計或擁有獨立的電源或電流控制電路。雖然仍須為特定的設備或設備類型來選擇適用于現有輸入電壓及LED所需電流驅動器的無源元件，一般而言，這比設計整個電源電路更容易。