[发明专利]多电压和多亮度LED照明装置和使用它们的方法

说明书

相关申请

本申请是申请号为201080023109.7、发明名称为“多电压和多亮度LED照明装置和使用它们的方法”、国际申请日为2010年5月28日的专利申请的分案申请，其全部内容通过引用合并于此。

本申请是在2008年10月6日提交的美国专利申请No.12/287,267的部分继续，该专利申请要求在2007年10月6日提交的美国临时申请No.60/997,771的优先权；这个申请也要求在2009年5月28日提交的美国临时申请No.61/217,215的优先权；这些申请的每一个的内容通过参考特意包括在这里。

技术领域

本发明一般涉及用于AC操作的发光二极管（“LED”）。本发明明确地涉及多电压级和多亮度级LED装置、封装（package）及灯。

背景技术

本发明一般涉及用于多电压级和/或多亮度级操作的发光二极管（“LED”）。本发明明确地涉及用于直接AC电压电源操作、电桥整流AC电压电源操作或恒定DC电压电源操作的多电压级和多亮度级发光二极管电路、单芯片、封装及灯“装置”。

LED是半导体装置，这些半导体装置当将电流供给到它们时产生光。LED固有地是DC装置，这些DC装置仅按一个极性通过电流，并且在历史上一直由DC电压源驱动，这些DC电压源使用电阻器、电流调节器及电压调节器限制输送到LED的电压和电流。一些LED具有建造到LED封装中的电阻器，该LED封装提供较高电压LED，该较高电压LED典型地用5V DC或12V DC驱动。

借助于适当设计考虑，LED可以用直接AC或整流AC，比用恒定电压或恒定电流DC驱动方案更高效地驱动。

在世界上的一些标准AC电压包括12VAC、24VAC、100VAC、110VAC、120VAC、220VAC、230VAC、240VAC及277VAC。因此，便利的是，具有单芯片LED或多芯片单LED封装，该单芯片LED或多芯片单LED封装可容易地构造成，通过当封装多电压和/或多电流单芯片LED时简单地选择电压和/或电流级或者通过当将LED封装集成到印刷电路板上或成品照明产品内时选择具体电压和/或电流级，在多电压下操作。也便利的是，具有用于LED灯用途的多电流LED芯片和/或封装，以便通过接入辅助电路，正如对于标准白炽灯接入辅助灯丝那样，提供增大LED灯的亮度的装置。

US7,525,248公开了一种芯片规模LED灯，该芯片规模LED灯包括离散LED，这些离散LED能够建造在电绝缘、导电、或半导电基片上。而且，LED灯的构造使灯能够构造成用于高电压AC或DC电源操作。LED基固态发光装置或灯建造在电绝缘层上，该电绝缘层已经形成在基片的支撑表面上。明确地说，绝缘层可以外延生长到基片上，接着依次是n型半导体层、光学活性层、及p型半导体层的LED建造。通过蚀刻建造下至绝缘层的LED的特定部分，形成个别、离散LED的隔离云母结构，由此在相邻LED之间形成沟槽。此后，通过导电元件或迹线将个别LED电气联接在一起，这些导电元件或迹线沉积成用来连接一个LED的n型层和相邻LED的p型层，继续跨过LED的全部以形成固态发光装置。装置因此可以形成为集成AC/DC光发射器，该集成AC/DC光发射器具有用于供给电力的正和负引线。比如，LED灯可以构造成由高电压DC电源（例如，12V、24V等等）或高压AC电源（例如，110/120V、220/240V等等）供电。

US7,213,942公开了一种通过集成电路技术的使用的单芯片LED装置，该单芯片LED装置可用于标准高AC电压（对于北美110伏特，并且对于欧洲、亚洲等等220伏特）操作。单芯片AC LED装置集成多个较小LED，这些较小LED按串联连接。在LED制造过程期间进行集成，并且最终产品是单芯片装置，该单芯片装置可直接插入到住宅或建造物电源插座中，或者直接拧到白炽灯灯口中，这些白炽灯灯口由标准AC电压供电。串联连接的较小LED通过在单芯片上的光刻、蚀刻（如等离子干式蚀刻）及金属化而模制。在单芯片内在小LED之间的电气绝缘通过将发光材料蚀刻到绝缘基片中而实现，从而在小LED之间没有发光材料存在。跨小LED的每一个的电压大约与在常规DC操作LED中的电压相同（例如，对于蓝光LED约3.5伏特），该常规DC操作LED由相同类型的材料制造。

相应地，单芯片LED受到限制，并且还不是超越固定串联或固定并联电路构造的集成电路，直到AC LED的开发。然而，AC LED仍然是单电路、固定单电压设计。

LED封装在历史上还不是超越固定串联或固定并联电路构造的集成电路。