CN102318087A - 利用区段式LEDs来补偿个别区段式LED在光输出上的制造工艺差异的光源 - Google Patents

利用区段式LEDs来补偿个别区段式LED在光输出上的制造工艺差异的光源 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光源及其制作方法。该光源(20)含有多个区段式LEDs(21)并联至一电力汇流排与一控制器(22)。该电力汇流排接受不同数目的区段式LEDs(21)。该控制器(21)接收交流电力并在该电力汇流排上提供一电力信号。每一该区段式LED(21)的特征在于其驱动电压值会大于与该区段式LED相同材料体是所制作出的传统LED的驱动电压的三倍。该光源(20)的所述区段式LEDs(21)的数目选成可补偿制造工艺差异所导致在个别区段式LEDs(21)光输出上的差异。在发明的另一态样中，连接至该电力汇流排的区段式LEDs(21)的数目在该光源组装后可以变更。

Description

利用区段式LEDs来补偿个别区段式LED在光输出上的制造工艺差异的光源
背景技术
发光二极管(Light emitting diodes，LEDs)是一种可以将电能转换成光的重要固态元件类型。这些元件上的改良已使其被用在那些设计来取代传统白炽光源与萤光光源的灯具中。LED具有极长的寿命，在某些情况下，其将电能转换成光的效率也较传统光源高的多。
为了本文讨论的目的，文中的LED会被视为具有三层结构，其为一主动层(active layer)夹在其他的两层之间。当来自外层的空穴与电子在该主动层中结合时该主动层会发出光线。这些空穴与电子是藉由将该LED通以电流而生成。该LED是透过位在顶层上的一电极来供能以及一接触来提供与底层的电性连接。
LEDs的成本与能量转换效率是为判定此种新技术将取代传统光源并被用在高能应用中比例的重要因素。一个LED的转换效率被定义成该LED所发出位于光谱中所欲光波段的光能与光源所耗费的电力之间的比例。该所耗费的电力取决于LED的转换效率以及那些可直接用来将交流电(AC)转为直流电(DC)供予LED晶粒电能的电路***。未转换成光离开LED的电力会被转换成热能而使得LED的温度上升。散热问题常常会使得LED得以运作的电力层级受到限制。此外，LED的转换效率会随电流的增加而减少。因此当LED为了增加其整体光输出量而增加电流时，其电能转换效率亦会跟着降低。再者，LED的寿命亦会因为在高电流环境下运作而减少。
单一的LED光源在许多应用中并不能够生成足以取代传统光源的光。一般而言，在可接受的能量转换效率下，LED每单位区域实际上所能生成的光有其限制在。此限制是由于LED的散热以及其材料体系的电能转换效率。因此为了提供较高强度的单一LED光源，势必采用面积较大的LED芯片(或晶粒)；然而，制作LED所用的制造工艺会使单一LED芯片的大小受到限制。当芯片的尺寸增加时，芯片的良率会下降。因此，一旦芯片尺寸超过预定的大小时，每个LED的成本增加的速度会超过其光输出增加的速度。
故此，在许多应用中，LED式的光源必须采用多个LEDs来提供所欲的光输出值。举例言之，要取代传统照明应用中所使用的100瓦白炽灯泡约需要25个大小为1mm2(平方毫米)的LED。其所需数量会视所欲的色温(colortemperature)以及LED芯片的实际大小而变。
再者，光源一般会含有电源供应器来将115V或240V的交流电力转换成适合用来驱动LED的直流电平。这类电源供应器的转换效率在价格上具有竞争力的商品中通常仅为80％或更低，此现象亦降低了光源整体的电转光转换效率。为了要提供最大的能量转换效率，电源供应器的输出应该要接近交流电源的峰值电压，且要将光源中经由多种导体传送的电流降到最低以避免这些导体中的电阻损耗。典型的氮化镓(GaN)LED需要约3.2-3.6V的驱动电压。因此从能量转换的观点来看，前文所述的25个LEDs光源会建构成一个单一的LED串，其25个LEDs是以串联方式与来自电源供应器约80伏特的输出电压串联在一起。
然而除了电转光转换效率外，还有如光源的成本暨可靠性等因素需加以考量。从可靠性的观点来看，单一的串联式LEDs串会是最差的选择。一般来说，LEDs比较可能会因为开路(open)而非短路(short)而失效。举例言之，如LED中连接接垫与外部电路的打线(wire-bond)失效。故此，串联式LED串中如果有单个LED故障将会导致整个光源毁灭性的失效。
从可靠性的观点来看，在LED的故障机制主因是开路因素的前提下，其内部的LED以并联方式连接的光源会是最佳的。假使今有单个LED故障而一恒定的电流源被用来驱动并联式LEDs，则经过其他LEDs的电流会稍微增加，因此这些其他的LEDs会一起补偿因其中的一个LED故障所造成的光能损失。可惜的是从能量供应效率的观点来看，这类设置的效率并不好，且需要具有能够处理大电流又不会造成显著传输成本的导体。
除了可靠性与能量转换效率，设计者必须要提供可适用于各个LEDs间光生成效率的差异的设计。LEDs是在晶圆上制造的，其整片晶圆以及晶圆与晶圆之间一定会有些许程度上的不均。如此，对商业上可用的LEDs而言，其LED与LED之间所生成的光量会有显著的差异。最终光源的光输出所能允许的差异是由要使其所有光源生成等量的光并具有相同外观的需求而定。一般而言，如果不进行一些LEDs分类动作来使彼此间的差异变小，这些LEDs间光输出的差异会大到无法满足光源制造商的需求。但这些分类流程会增加光源的成本。此外，许多的光源不能采用那些强度未落在制造时LEDs的强度分布范围内的LEDs。如此，未在目标范围内的LEDs的市场较小，其复又增加了位于所欲范围内的LEDs的成本以及减少了该范围外的LEDs的价值。
平衡LED可靠性与其供能效率之间的固有问题可透过建构具有多个组成式光源(component light source)并联在一起的光源而获得解决。该每个组成式光源是由多个LEDs串联在一起而组成，因此其所使用的驱动电压比个别的LED大的多。举例而言，典型的氮化镓系LED需要约3.2伏特的驱动电压与0.35安培的电流。要提供约2000流明(lumen)的光源需要驱动25个这类的LEDs。该光源可以并联五个上述的组成式光源的方式来建构，其每个组成式光源是由五个串联的LEDs所组成。因此其驱动电压会改善约5～16伏特。假如其中一个LED因开路而故障，剩余的4个组成式光源仍然可作用，因此光源可以持续运作，尽管是在较低的亮度下运作。然而由于这些剩余的LEDs必须让原本要通过该开路的组成式光源的电流通过，故这些LEDs会被超载20％。如此这些剩余LEDs的寿命会明显减短许多。
不幸的是，此设计并未使业界中只采用LED生产线中的一子生产线来制作所有给定的最终光源的作法需求减少。
发明内容
本发明包含一种光源及其制作方法。该光源含有多个区段式LEDs(segmented LEDs)以并联方式连接到一电力汇流排与一控制器。该电力汇流排接受不同数目的所述区段式LEDs，其数目选成可提供光源预定的光输出量。该控制器接收交流电力并在该电力汇流排上提供一电力信号。在本发明一态样中，每个该区段式LED的特征在于其驱动电压值会大于与所述区段式LEDs相同材料体系中所制作出的传统LED的驱动电压的三倍。该光源中所述区段式LEDs的数目选成可补偿制造工艺差异所导致在个别区段式LEDs光输出上的差异。在发明的另一态样中，连接至该电力汇流排的所述区段式LEDs的数目在该光源组装后可以变更。
附图说明
图1为根据本发明一光源的实施例；
图2为区段式LED 60的顶视图；
图3是第二图所示延切线2-2的区段式LED 60的截面图；
图4为区段式LED 70的顶视图，其表示出以互连电极组连接的相邻区段中较窄的p电极与n电极；
图5为图4延切线5-5的区段式LED 70的截面图；
图6为含有金属电极的区段式LED 75的顶视图，其可增强ITO层上的电流分布；
图7描绘出根据本发明实施例光源中的其中一种态样；
图8描绘出一根据本发明另一实施例的光源；及
图9描绘出一根据本发明另一实施例的交流光源。
附图标号：
20    光源
21    区段式LED
22    控制器
51    基板
52    n层
53    p层
55    主动层
56    ITO层
57    绝缘层
57a   延伸部位
58    开口区域
59    电极
60    区段式LED
61    电极
62    电极
64    区段
65    区段
66～69隔离沟槽
70    区段式LED
71    n电极
71’  接垫
72    p电极
72’  接垫
73    电极
73’  电极
75    区域式LED
77    隔离沟槽
78    电极
79    电极
80    光源
81    区段式LED
82    控制器
84    开关元件
90    光源
91    光源
92    电力轨
93    电力轨
94    控制器
100   光源
101   组成式光源
102   组成式光源
104   控制器
106   联结
171   接垫
具体实施方式
本发明提供其优点的方式将可透过图1的参照轻易了解，该图中描绘出一根据本发明的光源实施例。光源20系含有多个区段式(segmented)LEDs 21与一恒定的直流电源并联。通过每一该区段式LED的平均电流会由一控制器22来设定，该控制器内含一交流转直流(AC to DC)的电源转换器。
区段式LEDs在同样待审的美国专利申请案第12/208,502号(2008/9/11日提申)中有详细的讨论，在此并入本文中。下文中亦会有关于一区段式LED的详细讨论。为本讨论的目的，须注意每个区段式LED被定义成一单一的LED晶粒，这些LED晶粒被分成N个相互串联的区段，其中N＞1，且一般介于2～100之间。在作用上，该每一区段皆为一小型LED。每个区段式LED的面积皆会比一个传统的LED面积小上N倍。故此，虽然每个区段式LED大致上会生成与一个传统LED相同的光量，但是在相同单位面积的电流密度下其电流是传统LED的1/N倍。然而在相同的材料体系中，作动一个区段式LED所需的驱动电压大约与N倍作动一个传统LED所需的电压相同。因此须注意该区段式LED大致可以同样的电能产生与相同尺寸的传统LED芯片相同的光量，但其所需电流比后者小上N倍，所需电压大于后者N倍。一个区段式LED可以看作是由N个较小的LED芯片串联的LED串，其每一者皆约为传统LED芯片尺寸的1/N倍。然而该区段式LED所生成的光量仅为由N个传统LEDs串联而成的组成式光源(component light source)的1/N倍。结果，原来需要25个传统LEDs连接成5个并联的组成式光源(每个组成式光源由五个串联的传统LED组成)的光源设计，现在需要用25个并联的区段式LEDs。因此，每个区段式LED仅会占1/25的光输出量。故此，光源20的输出可以藉由增加或移除个别区段式LEDs来微调。
相反地，采用传统串联式的LED串的均等光源的光输出无法藉由简单地加入或减去一单一的LED的方式来微调。由于加入或减去一个LED会改变原先LED串中的驱动电压，故改变一串联式的LED组成串中的LED数目有其困难存在。故此，每个组成串皆需要独立的电源，此举会增加光源的成本。为避免上述情形，所有的LED组成串皆需要进行修改，亦因此会需要新增或移除5个LEDs。同样地，在电力轨(power rail)中增加或移除一整个串联式LED串会改变其整体光输出达5个LEDs或20％的量。故此，那些采用由N个传统LED串联所组成的组成串的设计会被受限在需一次加入或替换N个LEDs。此特性限制了整体设计透过改变设计中传统LEDs数目的方式可达到的微调程度。
原则上，传统的光源设计能采用1/N尺寸的习知LED，使得一次加入或移除N个LEDs的作法可提供与本发明相同程度上的微调性。然而，这类设计会含有N倍的LEDs数量，无疑增加了制作成本。
上述本发明的实施例是建立在一区段式LED的基础上。现在请参照图2与图3，其描绘了本发明可采用的一区段式LED光源。图2为区段式LED 60的顶视图，而图3为以图2所示延切线2-2的区段式LED 60的截面图。图中区段式LED 60含有两个区段64与65；然而，在下面的讨论中阅者将了解到从本发明的教示中将可构思出具有更多区段的光源设计。区段式LED 60可建构自同样的三层式LED结构，其层结构是在一蓝宝石基板51上长成。n层52成长在一基板51上，而之后主动层55与p层53长在该n层52上。
区段64与65为一延伸穿过层52至基板51处的隔离沟槽66所分隔，因此在电性上隔绝了64与65两区段。隔离沟槽66上含有一平台67，其仅部分伸入层52中。隔离沟槽66的壁部会为一绝缘层57所覆盖，该绝缘层57上含有一开口区域58来形成一电性接触以接往与各区段有关联的层52部位。绝缘层57可用任何让绝缘层不受孔洞缺陷影响的材料来形成。举例言之，SiNx、SiOx、或其他一般半导体元件制作中常用的介电薄膜等皆可用来作为绝缘材料。其他的材料可能还包含了聚酰亚胺(polyimide)、苯环丁烯(Benzocyclobutene，BCB)、旋涂式玻璃(spin-on-glass)或是半导体业界中元件平坦化制造工艺惯用的材料。
如68与69所示，区段式LED 60的两端亦具有相同的沟槽结构。一串联电极59设置在该隔离沟槽66中使得电极59会穿过绝缘层57上的开口58与层52接触。电极59亦会与相邻区段中的ITO层(氧化铟锡层)56产生电性接触。故此，当经由电极61与62来提供电力时，区段64与65会串联。如此区段式LED 60会在传统LED的两倍电压及一半电流的环境下运作。
在本发明一态样中，绝缘层57会如图357a所示一般在电极59与61下方延伸。由于电极59不透明，其会挡住电极59正下方主动层55部位所生成的光。就此考量，须注意图式中所示的层厚度并非是按比例绘制。在实作中，层53的厚度远比层52的厚度来的小，亦比电极59或61一般宽度小上许多。因此，电极59会挡住大部分其下方所生成的光。故此，由于大部分电流所生成的光都散失了(在多次反射的过程中为不透明的金属所吸收)，故通过电极59下方层55的电流实质上是浪费掉了。该绝缘层的延伸部位57a挡住了电流使无法流经此层55结构的浪费区域，因此改善了光源的整体效率。同样的问题亦发生在电极61部位，因此绝缘层亦会延伸至该电极61下方处。
在图2与图3所示的实施例中，电极59会延伸涵盖整个区段式LED 60的宽度。如上述注明者，由于电极59下方生成的光会为电极59所遮挡并吸收，电极59下方的区段65部位是为非生产性、会损失光的区域。此设计会导致光转换效率的减少并降低LED晶粒表面的使用率，故需提供额外的晶粒主动区面积来补偿损失的面积，进而增加了光源的成本。现在请参照图4与图5，其描绘了本发明另一种可采用的区段式LED实施例。图4为区段式LED70的顶视图，而图5则为以图4延切线5-5所作的区段式LED 70的截面图。以图4所示切线2’-2’所作的区段式LED 70的截面图大致与图2所示者相同，除了其中的电极59为电极78所取代以及第四图中所示的n电极71与p电极72较窄外。故此，图式中省略该截面图。
区段式LED 70与区段式LED 60的差别在于原本较宽的互连电极59已为多个串联电极如电极78与79所取代。这些电极可能仅有5-10微米宽且相隔约150微米，故此这些电极覆盖在区段65上的区域会比电极59所覆盖者小得多。故此，在此种设计下上述所讨论效率上的损失实质上会减少。此外，n电极72与p电极71已被一较窄的电极所取代，该窄电极含有两较宽的接垫71’与72’以与外部的电路***打线接合(wire bonding)。在一较佳实施例中，串联电极彼此间分隔的距离比电极宽度大五倍以上，使得这些串联电极所覆盖的区域会远小于分隔式LED中被连接区段的宽度。
发明中所需的串联电极数目系视ITO层56的导电率而定，一定要有足够的串联电极来确保电流平均地分布在ITO层56上。串联电极的宽度是根据通过区段之间的电流总量来决定。故此，其宽度取决与所使用的导体、这些导体的厚度以及串联电极的数目。在未被一串联层覆盖的区段65区域中，隔离沟槽77并不需要绝缘层，故使其底下的LED结构可接收到电能并生成有用的光线。
在ITO层56的表面设置上并入一些较窄的金属电极将能够改善ITO层56上的电流分布。现在请参照图6，其为一区段式LED 75的顶视图，该区段式LED 75中含有可加强电流在该ITO层上分布的金属电极。电极73会连接至p电极71以及区段间的串联电极。由于所述金属电极的传导率远大于该ITO层，故此这些极薄的电极可提高电流分布，而不挡到过多下层结构所生成的光。在本发明一态样中，其为电极挡住的区域小于20％的光发射区域，其中尤以小于10％的光发射区域为佳。
一较薄的n电极73’可选择性地整合在裸露的n层上来加强该n层上电流的分布。这类电极不会挡到所生成的光，故电极73’比的电极73可覆盖较大的面积。
本发明的串联电极可藉由在一设置在分隔各个区段的这些隔绝沟槽上的绝缘接垫上沉积任何合适的导体的方式来形成。这类绝缘接垫如图中171所示。应注意串联电极可以金属或ITO(氧化铟锡)材质来进行制作。ITO具有透明度较高的优点，其形成的串联电极所挡住的光较少。然而ITO的电阻较大，故需要较大的覆盖面积。
相较于传统的LEDs，由于区段式LEDs是以较高的电压运作，故在生成相同的光量的情况下区段式LEDs所需的驱动电流较小。如此，在一区段式LED上串联一开关元件实质上不会改变该区段式LED的效率，因为电能会在该开关元件中发散。现在请参照图7，其描绘了根据本发明实施例一光源态样。光源80系以多个由控制器82供能的区段式LEDs 81构成。每个区段式LED皆会透过一受控制器82控制的开关元件84连接至一电力轨。控制器82可采用该开关元件以形成短路(short)的方式移除一故障的区段式LED。此外，控制器82可藉由致动一或多个开关元件来增加或减少光源80的亮度。尽管图中所表示者为机械性质的开关，阅者将了解任何在导通状态下阻抗够低的开关类型皆可为本发明所采用，其中包含晶体管或其他可与控制器整合作为一单一驱动IC的半导体类元件。
如上述所注明者，在本发明中采用区段式LED的一重要优点在于可在远高于习知LED的电位势运作环境下提供光源，同时又可将该光源分散成足量的组成光源以补偿各个组成光源间光生成量的变异性。
此处假设一光源由数个具有制造工艺变异σ的个别LEDs所构成。如上述所注明者，此一变异是导因于其上制作LEDs的各个晶圆间的差异以及任何给定的生产运作中晶圆与晶圆间的差异。举例而言，LED与LED间光输出的差异可能约略呈一标准差为σ的高斯分布，尽管该些LEDs输出精确的分布形式在下述的讨论中并不重要。
一般而言，最终的光源必须符合光源与光源间光输出差异相关以及每一光源内部光强度的均匀度相关的设计规格。设计公差会确保所述光源是可以互换的。此即所制造出的不同光源的光输出对光源的观察者而言在外表与强度上是无法区分的。
现在请参照图8，其描绘出一根据本发明另一实施例的光源90。此处假设可适用于不同光源数目的两电力轨92与93之间并联有M个组成式光源91。上述M的数值选定为使该M个组成式光源平均而言可生成光源设计规格中所明订的期望的光输出。假设每个组成式光源平均的光输出皆小于设计公差中所明订的光输出差异。在此状况下，吾人可扩充具有该M个组成式光源的光源并测量其光输出。假如测量出的输出值过高，则移除一或多个其中的组成式光源以达到设计规格内的光源输出。假如测量出的输出值过低，则在该光源中加入一或多个额外的组成式光源。
在先前技术中，组成式光源是为多个串联的传统LEDs串，使得每个组成式光源皆可在可有效提供的电位势下运作。此处假设一光源是设计成可提供2000流明(lumen)的光(约等于一个100瓦特的白炽灯光)。传统能产生80流明的LEDs可在良率与晶粒尺寸之间作出良好的妥协。因此电力轨之间会采用25个这类的LEDs，或是五个这类串联的LED串。因此，每个组成式光源会生成约20％的目标光输出量，而移除或增加一个这类的LED串会造成该光源光输出量上20％的改变，此光量变化会超出这类光源所允许的一般设计公差。故此，上述LEDs必须与每个串联的LED串搭配以确保每个LED串的光输出间的差异小到可以保证五条LED串会提供设计公差范围内的目标输出。对廉价的光源而言，这些LED在分类(binning)与搭配(matching)上的成本是很可观的。
在另一种作法中，控制器94可为每个光源编程以提供或多或少的电流到电力轨，因而补偿了各个LEDs间在光输出上的差异。这类程序需要测量每个光源的光输出量并改变电流来达至所欲的结果。控制器必须含有一个可变的输出电流源以及明订所需正确电流参数的储存单元。这类光源所需的控制器会比那些采用25个区段式LEDs的光源以及藉由在电力轨中增加或移除区段式LEDs来进行调整的光源所需的一般控制器花费更多的成本。
图8中所示的配置亦可用来建构出一交流的LED光源，其光源内部个别的组成式光源会直接由一已被全波整流电桥(rectifier bridge)整流的交流电源来供能，以在根本上提供可在每个组成式光源间施加的直流电压。该些组成式光源系由M个串联式LED串所组成，其中每一LED串含有N个区段式LEDs，使得LED接点的总数(M×N)乘以一般传统LED的运作电压(Vf)会约略等于交流电压整流后的峰值电压(Vpk)。一般而言，有时候为了要在LED未开启、其电压小于开启电压时过载该些LEDs，上述的M×N×Vf值会设定成稍微小于Vpk值以给予补偿。或者，亦可在LED关闭期间(OFF)并联一大型电容(一般需要是电解质类型的电容，以在这类应用所需的高电压环境下提供高电容值)，透过使LED放电的方式来开启该些LED。上述作法已是为人熟知的概念，但却牵涉到使用昂贵、低寿命、会增加光源成本并减少其寿命的电容。现在请参照图9，其描绘出根据本发明实施例一交流光源。光源100与上述参照第八图所讨论的光源90类似，其电力轨92与93间连接有数目可变的组成式光源，所选定的光源数目须能提供位于设计公差范围内所欲的光输出。光源100与光源90的差异之处在于控制器104会在电力轨92与93间提供交流输出电压，且其中半数的组成式光源(即101，102…)在两电力轨间以反向的方式连接。在交流电源信号每半次的循环中，一半的组成式光源会生成光(ON)，而其他半数则会关闭(OFF)。此方法的确会用到两倍的LEDs数量，但却节省了整体成本并降低加入整流二极管的复杂度。
在本发明一态样中，控制器104含有一具有固定主副线圈比例的变压器。这类实施例从成本的观点来看特别有吸引力。然而，施加在电力轨上的输出电压信号会受到变压器制造工艺中的变异性影响。于此，藉由改变制作期间电力轨间所连接的组成式光源数目，其光源可调整来提供一不受控制器104中差异影响的标准输出，故此发明态样提供的光源所需的成本比那些需要可变输出控制器来补偿制造工艺差异的光源的成本还要低。
上述的光源取决于调整那些在制作期间连接到电力轨上的组成式光源数目，以补偿各组成式光源间光输出的差异，或是负责致能这些组成式光源的控制器的输出差异。在本发明一态样中，组成式光源的数目会经由下列流程来调整：首先从一具有M个组成式光源的光源开始，其中数目M选定成会使得该光源具有正确的组成式光源数目或是会具有一两个不需要提供设计光输出的额外组成光源。光源在组装后会进行测试。这些光源可能会有正确的光输出，亦有可能光输出过高。如果测试出其光输出过高，则其中一电力轨的中的联结106会藉由激光消蚀法(laser ablation)或是类似的制造工艺来中断以使其中一组成式光源在一般运作期间不会受到供能。本发明光源中可具有多个这类的联结106以移除一个以上的光源。
此方法以纳入一两个额外的组成式光源为代价来提供一可完全自动化的组装流程。假如这些组成式光源是区段式LEDs，该成本基本上与一两个额外的LED晶粒成本相同，这样成本上的增加在许多应用中是可以接受的。
应注意即便是在区段式LED的例子中LED仍需进行一些分类(binning)的动作以提供较佳的光源均匀性。具有多个LEDs的光源的实体尺寸有可能会大到让使用者察觉到因其上LEDs光输出的不同所引起的局部性光源不均。一般而言，由制造工艺变异所引起在光强度上的差异会大于光源中所允许的最大变异。这类光源中的变异会发生在单一晶圆上或是生产线上的晶圆与晶圆之间。故此，LEDs须按相同的光输出来分类以确保观察者在观看时任何所给定分类中的所有LED足够均匀一致。
此处我们用σm来代表一光源中可允许的区段式LED最大差异。此即，光源的区段式LEDs须具有介于I±σm所定义的强度范围内的强度。一般来说，制造工艺差异的特征在于σ＞σm。因此，所述区段式LEDs会被分成数个非重迭的分类群(“bins”)，其中每个分类群皆有一平均光强度的特征。此处吾人假设一流程中含有两个平均强度分别为I1与I2特征的分类群。用于制作光源的所述区段式LEDs的最小数目M会设定成使得MI1等于(M+1)I2。一般而言，每个分类群内的差异值约为10％。
举例言之。今假设有一2000流明的光源以每个区段式LED标称为80流明的区段式LEDs来建构。如果多片晶圆上的区段式LEDs的范围介于70～90流明之间，则这些区段式LEDs会被分成四个分类(bins)，第一是具有70～75流明光输出的区段式LEDs，其他则分别为具有75～80流明光输出的区段式LEDs、具有80～85流明光输出的区段式LEDs以及具有85～90流明光输出的区段式LEDs。目标光源可以藉由采用29个第一分类的区段式LEDs来建构，或是采用26个第二分类的区段式LEDs、23个第三分类的区段式LEDs或是25个第四分类的区段式LEDs来建构。由于电力轨能容纳不同数目的区段式LEDs，其每个对光源的选择皆可采用相同的电路载体与设置，基本上制造工艺中所有的区段式LEDs皆可采用。此外，其光源于制造后不需进行量测与修整即可符合设计规格。然而发明中进行这类的测量与修整可进一步减少最终光源与光源间的差异性。
如上所述，本发明中较佳的组成式光源为区段式LEDs。一般来说，为了要有效地传送电能到并联的组成式光源中，这些组成式光源须在实质上大于单一接点式LED的电压下运作，其对氮化镓(GaN)系的LED而言一般为3.2伏特。本发明一实施例中会采用具有五个区段的区段式LEDs来提供16伏特驱动电压的组成式光源。然而，驱动电压至少是单一接点式LED的三倍的组成式光源在吾人所讨论的材料体系中更能被有利地采用。
上述本发明实施例已提供来说明本发明多种态样。然而，阅者将能了解到其中表示本发明各种特定实施例的多种不同态样可以组合来提供本发明其他的实施例。此外，本发明多种的态样修改从前文描述与随附图式的参照中将变得益加明显。据此，本发明的范畴会仅由下列的权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种光源，其包括：
多个区段式LEDs，其并联至一电力汇流排，该汇流排接受不同数目的区段式LEDs，该数目是选来让该光源提供预先定义的光输出；及
一控制器，其接收交流电力并在该电力汇流排上提供一电力信号。
2.如权利要求1所述的光源，其中每一该区段式LED的特征在于其驱动电压值会大于与该区段式LED相同材料体系所制作出的传统LED的驱动电压的三倍。
3.如权利要求1所述的光源，其中每一该区段式LED会生成在预先定义的强度范围的光，该强度范围小于所述区段式LEDs所生成的平均光强度的10％。
4.如权利要求1所述的光源，其中该电力汇流排含有一可打断的联结来中断其中一所述区段式LEDs与该电力汇流排的连接。
5.如权利要求4所述的光源，其中该可打断的联结包含一可藉由激光消蚀法移除的导体区域。
6.如权利要求1所述的光源，其中该电力汇流排含有一开关元件来中断其中一所述区段式LEDs以回应来自该控制器的指令。
7.一种制作光源的方法，其包括：
提供一具有第一电力轨与第二电力轨的基板；
提供一控制器来在该第一电力轨与第二电力轨上生成电力信号；及
在该第一电力轨与第二电力轨之间并联连接M个区段式LEDs；当为该电力信号所供能时，每一该区段式LED会生成强度在一第一预定强度范围内的光。
8.如权利要求7所述的制作光源的方法，更包含测量来自该光源的光输出，若该被测量的光输出与一目标光输出不同，则改变连接到所述电力轨的所述区段式LEDs的数目。
9.如权利要求8所述的制作光源的方法，其中一个所述区段式LEDs会中断与其中一个所述电力轨的连接。
10.如权利要求9所述的制作光源的方法，其中一个所述区段式LEDs会藉由打断其中一个所述电力轨中的连结来中断。
11.一种制作具有大致相同的目标输出强度的多个光源的方法，该方法包括：
根据所述区段式LEDs所测量出的光强度将所述区段式LEDs分类成群组，每一所述群组的特征在于其平均光源强度与该群组中光强度的分布；
制作具有该目标强度的第一光源与第二光源，该第一光源与第二光源包含：
一第一基板，其具有第一电力轨与第二电力轨；
一控制器，其在该第一电力轨与第二电力轨上生成一电力信号；及
来自一个所述群组的多个区段式LEDs，并联连接在该第一电力轨与第二电力轨之间，所述区段式LEDs会生成强度大致为该目标输出强度的一集体光输；
其中该第一光源包含多个来自与该第二光源不同群组的区段式LEDs，且其中该第一光源中所述区段式LEDs的数目与该第二光源中所述区段式LEDs的数目不同。
12.一光源，其包括：
一基板；
一光发射结构，包含：
一第一导电型的第一半导体层，其沉积在该基板上；
一主动层，位于该第一半导体层上；及
一与该第一导电型相反导电型的第二半导体层，位于该主动层上；
一屏障，将该光发射结构分成彼此相互电性隔离的第一区段与第二区段；
一串联电极，其连接该第一区段内的该第一半导体层与该第二区段内的该第二半导体层；
一第一电力接触件，其电性连接至该第一区段中的该第二半导体层；及
一第二电力接触件，其电性连接至该第二区段中的该第一半导体层，其中当该第一电力接触件与该第二电力接触间有电位差时该第一区段与第二区段会生成光；
其中该串联电极包含多个分隔的导体横跨在该屏障上。
13.如权利要求12所述的光源，其中该第二半导体层包含一p型半导体，且其中该光源更包含一透明电极位在该第二半导体层上以及多个电流分布电极在该透明电极上延伸以将电流分布到该透明电极的不同部位，该电流分布电极与该串联电极电性连接。
14.如权利要求13所述的光源，其中该电流分布电极在该第二半导体层上所覆盖的面积小于该第二半导体层的20％。
15.如权利要求12所述的光源，其中所述分隔的导体的特征在于其垂直该屏障方向上的导体宽度，其中所述分隔的导体系彼此相隔一段大于该导体宽度五倍的距离。
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