[发明专利]高可靠性的高电压垂直发光二极管阵列

说明书

【技术领域】

本发明涉及垂直LED阵列。具体地，本发明涉及高电压垂直LED阵列，其备有另一条电通路以防设备故障，从而拥有高可靠性能。

【背景技术】

在各种商业应用中（包括计算机显示器、住宅和商业室内照明、户外照明、标牌、信号显示、和电视机），LED作为光源具有许多现有的和潜在的应用。但是，传统LED也有不少问题。传统LED通常是单独封装，或每个封装只有少量器件在内。这种传统封装通常适用于低电压和高的驱动电流的环境之下。驱动电流越高，每个LED产生的热量就越多。因此需要散热机制，这包括厚重且昂贵的热沉或有源冷却如风扇。两种机制都大大增加了封装成本，而且使得很难使用上大量LED，尤其是在一个狭小的空间之内。

最近，有LED阵列的生产了。这些阵列通常都是使用多个水平发光的LED，它们和非阵列封装一样同样需要高驱动电流，因而亦会产生散热问题。尽管也有生产一些垂直发光的LED阵列，但是这些阵列通常都是很复杂的设计，制作成本高且产量低。

高电压LED也是为人所知的。这种LED是在高电压下运行，因此运作时消耗的电流很少。所以高电压LED产生的热量就会较少。举例，对于输出功耗同是1瓦特的LED，驱动3V的低电压LED要使用350mA的电流，而驱动50V的高电压LED仅需要20mA的电流。

因此改良LED阵列是有需要的，使其可以产生较少热量，而有高的流明输出。除此以外，可以更进一步改良LED阵列，使其阵列中如果一个或多个LED发生故障时，其还能有相当高的可靠性。

【发明内容】

本发明提供了一种改良的LED阵列，其使用垂直发光LED用于高电压、低电流驱动。和传统LED阵列相比，这个高电压垂直LED阵列产生较少的热量，而具有高亮度（高流明输出）和均匀发光特性。另外，一旦阵列中有一个或多个LED损坏，本发明的高电压垂直LED阵列是不会中断阵列中其它LED的运作。

特别是，本发明提供的高电压垂直LED阵列，每个LED包括位于发光面的第一电极和第二电极。一导电矩阵围绕着每个LED并电连接到每个电极。一电绝缘材料位于相邻LED之间，使得有第一电通路在第二和第一电极之间，穿过每个LED。一电隔离材料穿过相邻两个LED的第二电极之间的导电矩阵，以相互隔离相邻的两个第二电极。在相邻LED之间还有一阻抗改变材料，在一个单独的高电压垂直LED损坏后，其能永久性地降低其阻抗，以提供另一条电通路。

【附图说明】

图1A-1B显示本发明的实施例的高电压垂直发光二极管阵列的部分。

图2A-2B显示在正常状态下和在阵列中一个LED损坏后的电流流过高电压垂直发光二极管的情况。

图3A-3B显示串联连接的LED阵列（图3A）和并联连接的LED阵列（图3B）。

【具体实施方式】

参见附图，图1A和1B显示本发明的高电压垂直发光二极管（LED）阵列的一个部分100。在图1A中，显示有两个相邻的高电压发光二极管200；但是该明白，一个阵列中LED的数量是可以根据产品的最终应用来选择的（例如，该阵列是用于显示器或者用于商业照明等等）。所以一个阵列可以有很少或者很多个LED，如少至两个LED，到多至64个LED，这些数字仅仅只是示范性的，并不是限制性的；根据本发明，是还能够制作更大的LED阵列。

每个LED 200包括第一电极210和第二电极220，第一电极210置于LED 200的发光面202，第二电极220置于LED 200的另一面。本发明的阵列中所使用的高电压LED可以是任何垂直LED材料和结构，例如共同受让的美国专利7,846,753号披露的氮化镓基LED及其制作，该披露被引入本文作为参考之用。而本发明的阵列中还可以使用其它垂直发光LED材料和结构，包括有机和无机材料基的垂直LED。

对于电极210和220的电极材料，可以是相同的或不同的，可以是金属、合金、导电氧化层、或其它导电材料。因为电极210是位于发光面，所以最好选用透明的电极材料如铟锡氧化物。或者，也可以使用薄的金属电极作电极210。当金属/金属合金电极足够薄时，电极也就几乎是透明的/半透明的，LED发出的光也就几乎不会被该金属电极吸收了。这种薄电极包括金、金和钯的合金、铂、镍、氧化镍、和钯。也可以使用其它材料，只要它们的厚度在足够薄且薄到至少半透明时仍具有高导电性。