[发明专利]高压氮化物LED电路及相应的高压氮化物LED器件

说明书

技术领域

本发明属于发光器件制造领域，涉及一种发光器件的结构设计与制造，尤其涉及一种集成反向放电二极管的高压氮化物LED器件。

背景技术

随着以氮化物为基础的高亮度LED应用的开发，新一代绿色环保固体照明光源氮化物LED已成为研究的重点，尤其是以第三代半导体氮化镓(GaN)为代表的蓝色LED的开发。以GaN、氮化铟镓(InGaN)和氮化铝镓(AlGaN)合金为主的III族氮化物半导体材料具有宽的直接带隙、内外量子效率高、高热导率、耐高温、抗腐蚀、抗震性、高强度和高硬度等特性，是世界上目前制造高亮度发光器件的理想材料。

随着LED背光应用、路灯等功能性照明领域的应用快速发展，高压LED器件将成为照明领域中的一个发展趋势。要实现LED器件的高压供电，需要将多个LED串联在一起。但是，LED器件在制造或使用的过程中，由于电荷或电场的存在而产生电荷转移，从而形成两个电压极性相反的能量叫静电。静电电荷会不断积累，如果静电缺乏泄放通道，不能及时释放，那么电荷能量经过一段时间会累计到很高的数值，一旦超过LED芯片的最大承受值，电荷将以极短的瞬间(纳秒级别)在LED两个电极层之间进行放电。由于静电放电现象往往在电阻值很小、电极周边的位置发生，因此，在这些很小的电阻上泄放电压瞬间上升，泄放电流也会相应的瞬间变大，产生功率焦耳的热量，从而在导电层之间局部，往往是在电阻值最小、电极周边的位置上形成高温，高温将会把导电层之间熔融成一些小孔，从而造成漏电、暗亮、死灯、电性飘移等现象，甚至烧毁LED发光器件。而对于多个发光二极管串联的高压LED，只要其中一个LED因静电作用被破坏，整组LED组件就会失效，从而使高压LED器件因为遭受到静电损害而大大降低可靠性。

因此，要想使高压LED在各类产品和各种环境里的使用，就必须提高高压LED的抗静电能力。人们正在试图从技术上尝试各种能提高LED的抗静电能力的方法。比如其中一种方式是在器件封装或电路制造时，将硅质材料制造的齐纳二极管独立的和LED器件并联在一起。的确，在LED器件上加接齐纳二极管能有效提高LED的抗静电能力。其实，发光二极管本身就属于半导体的P-N结二极管结构，如果在LED芯片制造过程中直接把放电二极管制造出来，并通过集成手段与发光二极管并联连接，就可以简化生产步骤，提高集成发光芯片自身的抗静电性能。

综上所述，在制造III族氮化物高压LED发光芯片时一方面希望通过LED外延片自身质量的提高，以改善LED器件的抗静电能力，从而得到可靠的高压LED芯片。另一方面，在实际的实施过程中仍然存在着问题，亟待引进能有效改善上述缺陷的新方法，以解决第三代半导体材料使用面临的高压LED抗静电性能的二极管集成技术的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能提高高压氮化物LED抗静电能力的方法。

为解决上述问题，本发明提出了一种高压氮化物LED电路，包括多个发光二极管串联成一路发光二极管，所述一路发光二极管按序连续划分成n组，每组发光二极管与一个放电二极管反向并联，其中n为自然数。

相应地，本发明提供了一种高压氮化物LED器件，包括基底层以及形成在基底层上的第一器件区域和第二器件区域，所述第一器件区域内制作有N*M-K个发光二极管，所述第二器件区域内制作有K个放电二极管，使得基底层上集成的发光二极管和放电二极管的总数为N*M个，所述第一器件区域内的发光二极管串联成一路发光二极管，并按序连续划分成n组，每组发光二极管与第二器件区域内的一个放电二极管反向并联，其中，N、M、K、n为自然数，且N和M不同时为1、n≤N*M-K、K≤N*M/2。

相应地，本发明还提供了一种高压氮化物LED器件，包括基底层以及均匀分布在基底层上的n个单元，每个单元依次按序连续串联，所述每个单元包括一组发光二极管和与该组发光二极管反向并联的一个放电二极管，所述每个单元中的一组发光二极管依次串联连接，其中n为自然数。

通过金属有机化学气相淀积生长LED外延区后，通过采用集成的放电二极管技术，在没有改变LED外延结构的前提下，有效利用了原有芯片的自身结构特性，通过一些简单的工艺就将多个LED分组，且每组LED分别和相应的放电二极管集成反向并联，不仅能制作高压LED器件，以提高一组LED的光通量，而且由于放电二极管在制造过程中与LED同步生成，因此，当一个反向的静电电荷积累瞬间冲击LED时，经过放电二极管，这些电荷时刻都会被放电二极管释放掉，因此，提高了抗静电性能，防止LED静电损害，延长了LED的使用寿命，降低了成本。

附图说明