LED单体封装结构及其制造方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，更具体地涉及一种led单体封装结构及其制造方法。

背景技术：

led灯作为一种低制作成本、高照明效率的照明灯具被广泛应用于人们的日常工作生活中，现有的led灯功能单一，仅能通过控制led灯接入的高、低电平来控制led灯的亮灭。现有技术往往通过控制电路控制led灯按照一定规律亮灭以显示特定图案。然而，这种使用预设的控制电路控制led等的亮灭的方式还是没能满足使用者对led的实时响应的需求，大大制约了led灯的应用场合，没有更进一步的拓展led灯的使用领域。

因此，有必要提供一种能够实时响应使用者的操作的显示效率高、结构简单、生产成本低且后期维修保养费用低的led单体封装结构及其制造方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种led单体封装结构及其制造方法，该led单体封装结构内设有照明的led芯片和控制led芯片亮灭的双极性霍尔集成电路，可依据周围磁场的极性对应显示led的亮灭，可使用对应的n极性磁铁件或s极性磁铁件来对应控制led的亮灭。

为实现上述目的，本发明提供了一种led单体封装结构，其包括支架、至少一个led芯片和双极性霍尔集成电路，所述至少一个led芯片和所述双极性霍尔集成电路电连接，所述双极性霍尔集成电路感应周围磁场的极性，并依据所述磁场的极性控制并保持所述led芯片的亮灭，所述led芯片和所述双极性霍尔集成电路安装于所述支架内，所述支架上形成包裹所述led芯片和所述双极性霍尔集成电路的封装胶固化物以及显露于所述封装胶固化物外的电源引脚和接地引脚，所述电源引脚和接地引脚分别与所述led芯片和所述双极性霍尔集成电路电连接。

与现有技术相比，本发明将照明的至少一个led芯片和控制led芯片亮灭的双极性霍尔集成电路通过封装胶封装成一个单体，可使用对应的n极性磁铁件或s极性磁铁件来对应控制led的亮灭，即使将该led单体排列若干个时，也可以通过对应的极性磁铁件的接近控制若干led单体的亮灭，例如当n磁性磁铁件接近时led单体亮，s极磁性磁铁件接近时led单体灭，反之亦然，使得本发明所述led单体封装结构可以实时响应使用者的操作，例如用于电子黑板等书写类、显示类电子设备、舞台表演类等的led点阵显示面板或者led显示舞台，也可将led单体封装结构安装于舞台地面上，将对应极性的磁铁块用于使用者的鞋上，通过使用者的移动或者左右脚的极性磁铁块的不同控制脚下led灯的亮灭，控制简单，富有趣味。再者，由于本发明将led芯片和双极性霍尔集成电路有效封装为led单体，结构更加简单、生产成本更加低，将至少一个led芯片和双极性霍尔集成电路封装成一个led单体，更便于对led单体进行更换，在实际生产操作中更易于安装拆卸，后期需要维修保养led单体时，只需要将单个led单体拆出来进行维修保养即可。

较佳地，所述双极性霍尔集成电路包括感应模块、比较模块、与所述至少一个led芯片对应的至少一个开关元件以及与所述至少一个开关元件对应的至少一个锁存模块，所述感应模块感应周围磁场的极性以输出相应的感应信号，所述感应模块的两级分别电连接所述比较模块的正反馈端和负反馈端，所述比较模块根据所述感应信号对应输出感应电平，所述比较模块的输出端电连接所述锁存模块的输入端，所述锁存模块保持所述感应电平并将所述感应电平输出至对应的所述开关元件的控制端，所述开关元件电连接对应的所述led芯片并控制所述led芯片的亮灭。

较佳地，所述双极性霍尔集成电路还包括稳压模块，所述稳压模块的输入端电连接所述电源引脚，所述稳压模块的输出端电连接所述感应模块的输入端，并对所述感应模块的输入端提供一稳压电源。

较佳地，所述开关元件的输出端电连接对应的所述led芯片的负极。

较佳地，所述双极性霍尔集成电路还包括第一使能控制单元，所述第一使能控制单元具有第一使能端并与所述双极性霍尔集成电路中所有的锁存模块电连接，依据所述第一使能端输入的信号控制允许或者禁止所述锁存模块锁存所述感应电平，所述支架上还设有显露于所述封装胶固化物外的第一使能引脚，所述使能引脚电连接所述第一使能端。

较佳地，每一所述双极性霍尔集成电路具有至少两个所述锁存模块，所述双极性霍尔集成电路还包括第二使能控制单元，所述第二使能控制单元具有第二使能端并与所述双极性霍尔集成电路中所有的锁存模块电连接，依据所述第二使能端输入的信号控制允许或者禁止所述锁存模块锁存所述感应电平，所述支架上还设有显露于所述封装胶固化物外的第二使能引脚，所述第二使能引脚电连接所述第二使能端。

较佳地，每一所述锁存模块对应至少一个led芯片，且至少两个所述锁存模块对应的所述led芯片颜色各不相同。

较佳地，所述双极性霍尔集成电路还包括控制单元，所述控制单元的输入端电连接所述比较模块，所述控制单元的输出端电连接所有的所述锁存模块，所述控制单元具有至少两个控制端，所述第二使能端处于允许状态时，所述至少两个控制端独立控制对应的所述锁存模块对应的所述led芯片的亮灭，所述控制端独立控制对应的所述锁存模块输出高低电平，且若干所述led单体的同一类型的控制端共同电连接。

较佳地，所述支架上还设有显露于所述封装胶固化物外的至少两个控制引脚，所述控制引脚电连接对应的所述控制端。

较佳地，所述led单体封装结构还包括设于所述支架上的电阻r，所述led芯片的正极通过电阻r电连接所述电源引脚。该电阻r用于保护led芯片不会因为流经led芯片的电流过大而导致其损坏，并且能够在具体电路应用该led单体时，无需在具体电路中额外增加保护电阻，即能很好的保护该led单体的正常工作，避免该led单体由于所处电路电流过大而损坏该led单体。

较佳地，所述支架上设有凹槽，所述led芯片和所述双极性霍尔集成电路分别安装于所述凹槽内，所述封装胶固化物填充所述凹槽。

较佳地，所述支架为基板，所述led芯片和所述双极性霍尔集成电路分别安装于所述基板内，所述封装胶固化物包裹所述基板。

相应的，本发明还提供了一种上述led单体封装结构的制造方法，包括如下步骤：

提供一所述支架，所述支架上设有预设的连接线路、电源引脚和接地引脚；

提供所述至少一个led芯片和所述双极性霍尔集成电路，将所述至少一个led芯片和所述双极性霍尔集成电路安装于所述支架的预设位置，以使所述双极性霍尔集成电路通过所述连接线路与所述至少一个led芯片电连接，所述电源引脚和所述接地引脚通过所述连接线路分别与所述至少一个led芯片和所述双极性霍尔集成电路电连接；

在所述支架上填充封装胶，使所述封装胶包裹所述至少一个led芯片和所述双极性霍尔集成电路并将所述电源引脚和所述接地引脚显露于所述封装胶外，所述封装胶固化形成所述封装胶固化物。

较佳地，所述支架上还设有预设的一个第一使能引脚/第二使能引脚，所述第一使能引脚/第二使能引脚电连接所述连接线路，所述第一使能引脚/第二使能引脚显露于所述封装胶外。

较佳地，所述支架上还设有预设的至少两个控制引脚，所述至少两个控制引脚电连接所述连接线路，所述至少两个控制引脚显露于所述封装胶外。

附图说明

图1为本发明的实施例一中led单体封装结构的结构示意图。

图2为本发明的实施例一中led单体封装结构的电路图。

图3为图2中所述led单体封装结构中的双极性霍尔集成电路的电路图。

图4为本发明的实施例一中另一优选方式的所述led单体封装结构具有第一使能引脚时的结构示意图。

图5是图4中所述led单体封装结构的双极性霍尔集成电路的电路图。

图6为图4中所述led单体封装结构的电路图。

图7为本发明的实施例一中又一优选方式的所述led单体封装结构的结构示意图。

图8为本发明的实施例二中led单体封装结构的结构示意图。

图9为本发明的实施例二中led单体封装结构的电路图。

图10是图9中所述led单体封装结构中的双极性霍尔集成电路的电路图。

图11是图9中又一优选方式的电路图。

图12是图9的具体电路图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

实施例一

请参考图1和图2，本实施例的led单体封装结构100，其包括支架1、一个led芯片2和一个双极性霍尔集成电路3，其中，双极性霍尔集成电路3感应周围磁场的极性，并依据磁场的极性控制led芯片2的亮灭。具体地，支架1预设有连接线路(图中未示)、电源引脚5和接地引脚6，led芯片2和双极性霍尔集成电路3安装于支架1内，led芯片2和双极性霍尔集成电路3通过支架1上的连接线路实现电连接，电源引脚5和接地引脚6分别与led芯片2和双极性霍尔集成电路3电连接。支架1上形成包裹led芯片2和双极性霍尔集成电路3的封装胶固化物4，电源引脚5和接地引脚6显露于封装胶固化物4外。更具体地，本发明的双极性霍尔集成电路3感应周围磁场的极性，并依据磁场的极性控制led芯片2的亮灭。需要说明的是，双极性霍尔集成电路3可以采用能够实现本发明要求的双极性霍尔集成电路3性能的其他具体电路，故在此不以为限。双极性霍尔集成电路3依据磁场的极性控制led芯片2的亮灭可以根据实际需求设置，通过将带有n极磁场和/或s极磁场的物体(图中未示)的n极或s极靠近该双极性霍尔集成电路3，如当n极靠近该双极性霍尔集成电路3时，该双极性霍尔集成电路3控制led芯片2发亮；当s极靠近该双极性霍尔集成电路3时，该双极性霍尔集成电路3控制led芯片2熄灭，反之亦然。需要说明的是，该封装胶固化物4呈透光结构，该透光结构可以包含红色、黄色、绿色等不同颜色荧光粉，具体颜色可以根据实际需求选择，以使得本发明能够显示不同的颜色；该发光结构还可以为无色透明结构，通过选取不同发光颜色的led芯片以实现led单体的不同发光颜色，故在此不以为限。

较佳者，该支架1为基板，led芯片2和双极性霍尔集成电路3分别通过焊接的方式安装于该基板内，封装胶固化物4包裹该基板。当然，参考图7，在另一优选方案中，支架1上设有凹槽，led芯片2和双极性霍尔集成电路3分别安装于凹槽内，封装胶固化物4填充该凹槽，以进一步固定和保护led芯片2和双极性霍尔集成电路3。

请参考图3，双极性霍尔集成电路3包括一个感应模块31、一个比较模块32、一个锁存模块33以及一个开关元件34，感应模块31感应n极磁场或s极磁场以输出相应的感应信号，感应模块31的两级分别电连接比较模块32的正反馈端和负反馈端，比较模块32根据感应信号对应输出感应电平(本实施例中，该感应电平对应为高电平或低电平)，比较模块32的输出端电连接锁存模块33的输入端，锁存模块33保持感应电平并将感应电平输出至开关元件34的控制端，开关元件34电连接led芯片2并控制led芯片2的亮灭。

请参考图5，双极性霍尔集成电路3还包括稳压模块35，稳压模块35的输入端电连接电源引脚5，稳压模块35的输出端电连接感应模块31的输入端，并对感应模块31的输入端提供一稳压电源，从而确保双极性霍尔集成电路3工作电压的稳定。led芯片2的正极连接稳压模块35的输入端，开关元件34的输出端电连接led芯片2的负极。值得注意的是，本发明的双极性霍尔集成电路3的稳压模块35为电压稳压器，比较模块32为差分放大器，锁存模块33为施密特触发器，开关模块34为集电极开路的输出级，本发明还可以分别选取其他能够实现本发明的稳压模块35、比较模块32、锁存模块33以及开关元件34的功能的其他元器件，故在此不以为限。

请参考图4、图5和图6，双极性霍尔集成电路3还包括第一使能控制单元，第一使能控制单元具有第一使能端en1并与双极性霍尔集成电路3中的锁存模块33电连接，依据第一使能端en1输入的信号控制允许或者禁止所述锁存模块33锁存所述感应电平，该禁止状态下的led芯片2的亮灭不受其他信号的变化而变化，即此时led单体只根据实际外接电平控制各个led芯片2的亮灭。具体地，锁存模块33还包括使能端，锁存模块33的使能端用于允许或者禁止锁存模块33锁存控制led芯片2亮灭的磁场极性对应的电平。在本实施例中，第一使能端en1为该锁存模块33的使能端。支架1上还设有显露于封装胶固化物4外的第一使能引脚7，第一使能引脚7电连接锁存模块33的使能端，即第一使能引脚7电连接第一使能端en1。

请参考图6，支架1上还设置有电阻r，led芯片2的正极通过电阻r电连接电源引脚，该电阻r用于保护led芯片2不会因为流经led芯片2的电流过大而导致其损坏。

实施例二

请参考图7、图8和图9，本实施例的led单体封装结构200，其包括支架1、三个led芯片2和一个双极性霍尔集成电路3，其中，双极性霍尔集成电路3感应周围磁场的极性，并依据磁场的极性控制led芯片2的亮灭。具体地，支架1预设有连接线路(图中未示)、电源引脚5和接地引脚6，led芯片2和双极性霍尔集成电路3安装于支架1内，led芯片2和双极性霍尔集成电路3通过支架1上的连接线路实现电连接，电源引脚5和接地引脚6分别与led芯片2和双极性霍尔集成电路3电连接。支架1上形成包裹led芯片2和双极性霍尔集成电路3的封装胶固化物4，电源引脚5和接地引脚6显露于封装胶固化物4外。更具体地，本发明的双极性霍尔集成电路3感应周围磁场的极性，并依据磁场的极性控制led芯片2的亮灭。需要说明的是，双极性霍尔集成电路3可以采用其他能够实现本发明要求的双极性霍尔集成电路3性能的其他具体电路，故在此不以为限。双极性霍尔集成电路3依据磁场的极性控制led芯片2的亮灭可以根据实际需求设置，通过将带有n极磁场和/或s极磁场的物体(图中未示)的n极或s极靠近该双极性霍尔集成电路3，如当n极靠近该双极性霍尔集成电路3时，该双极性霍尔集成电路3控制led芯片2发亮；当s极靠近该双极性霍尔集成电路3时，该双极性霍尔集成电路3控制led芯片2熄灭，反之亦然。需要说明的是，该封装胶固化物4呈透光结构，该透光结构可以包含红色、黄色、绿色等不同颜色荧光粉，具体颜色可以根据实际需求选择，以使得本发明能够显示不同的颜色；该发光结构还可以为无色透明结构，通过选取不同发光颜色的led芯片以实现led单体的不同发光颜色，故在此不以为限。

较佳者，该支架1为基板，led芯片2和双极性霍尔集成电路3分别通过焊接安装于该基板内，封装胶固化物4包裹该基板。当然，参考图7，在另一优选方案中，支架1上设有凹槽，led芯片2和双极性霍尔集成电路3分别安装于凹槽内，封装胶固化物4填充该凹槽，以进一步固定和保护led芯片2和双极性霍尔集成电路3。

请参考图10，双极性霍尔集成电路3包括一个感应模块31、一个比较模块32、三个锁存模块33以及三个开关元件34，感应模块31感应n极磁场或s极磁场以输出相应的感应信号，感应模块31的两级分别电连接比较模块32的正反馈端和负反馈端，比较模块32根据感应信号对应输出感应电平(本实施例中，该感应电平对应为高电平或低电平)，比较模块32的输出端分别电连接三个锁存模块33的输入端，三个锁存模块33保持对应的感应电平并将对应的感应电平输送至对应的开关元件34的控制端，三个开关元件34分别电连接一个led芯片2并控制对应的led芯片2的亮灭。

请继续参考图10，双极性霍尔集成电路3还包括稳压模块35，稳压模块35的输入端电连接电源引脚5，稳压模块35的输出端电连接感应模块31的输入端，并对感应模块31的输入端提供一稳压电源，从而确保双极性霍尔集成电路3工作电压的稳定。led芯片2的正极连接稳压模块35的输入端，开关元件34的输出端电连接对应的led芯片2的负极。值得注意的是，本发明的双极性霍尔集成电路3的稳压模块35为电压稳压器，比较模块32为差分放大器，锁存模块33为施密特触发器，开关模块34为集电极开路的输出级，本发明还可以分别选取其他能够实现本发明的稳压模块35、比较模块32、锁存模块33以及开关元件34的功能的其他元器件，故在此不以为限。

请参考图10、图11和图12，双极性霍尔集成电路3还包括第二使能控制单元，第二使能控制单元具有第二使能端en2并与双极性霍尔集成电路3中所有的锁存模块33电连接，依据第二使能端en2输入的信号控制允许或者禁止所述锁存模块33锁存所述感应电平，该禁止状态下的led芯片2的亮灭不受其他信号的变化而变化，即此时led单体只根据实际外接电平控制各个led芯片2的亮灭。具体地，锁存模块33还包括使能端，锁存模块33的使能端用于允许或者禁止锁存模块33锁存控制led芯片2亮灭的磁场极性对应的电平。第二使能端en2电连接所有的锁存模块33的使能端，实现控制所有的锁存模块33的允许或禁止操作。支架1上还设有显露于封装胶固化物4外的第二使能引脚7，第二使能引脚7电连接第二使能端en2，即第二使能引脚7电连接所有锁存模块33的使能端。

请继续参考图10、图11和图12，双极性霍尔集成电路3还包括控制单元，控制单元的输入端电连接比较模块32，控制单元的输出端电连接所有的锁存模块33，控制单元具有三个控制端ctr1，ctr2，ctr3，第二使能端en2处于允许状态时，控制端ctr1，ctr2，ctr3独立控制对应的锁存模块33对应的led芯片2的亮灭，控制端ctr1，ctr2，ctr3独立控制对应的锁存模块33输出高低电平，且不同led单体的同一类型的控制端共同电连接。具体地，控制单元还包括三个逻辑模块36，本实施例中，逻辑模块36为与门元件。所有与门元件的一级共同电连接比较模块32的输出端，所有与门元件的另一级分别引出控制端ctr1，ctr2，ctr3，每一与门元件的输出端电连接对应的锁存模块33的输入端。当第二使能端en2为允许状态时，锁存模块33锁存并保持比较模块32输出的感应电平，通过控制每一控制端ctr1，ctr2，ctr3的电平，实现独立控制对应的每一led芯片2的亮灭，如控制端ctr1，ctr2，ctr3为高电平，则当前控制端ctr1，ctr2，ctr3对应的led芯片2可以受到磁场控制，控制端ctr1，ctr2，ctr3为低电平，则当前控制端ctr1，ctr2，ctr3对应的led芯片2熄灭，从而实现了每一led芯片2的状态的独立控制；当第二使能端en2为禁止状态时，锁存模块33停止工作，控制端ctr1，ctr2，ctr3的电平的变化不影响对应的led芯片的亮灭，此时led单体不会因为外部环境的磁场变化而产生led芯片2的亮灭的变化，即该禁止状态下的led芯片2的亮灭不受其他信号的变化而变化，此时led单体只根据实际外接电平控制各个led芯片2的亮灭。值得注意的是，本实施例的逻辑模块36为与门元件，当然，该逻辑模块36也可以为或门元件和与非门元件等其他类型的逻辑元件，在能实现每一led芯片2的状态的独立控制的情况下，逻辑模块36的选取可根据实际情况进行选择，故在此不以为限。需要说明的是，本实施例的三个led芯片2的颜色各不相同，可以分别为红、绿和蓝，也可以为其他颜色，当然led芯片2的颜色也可以相同，通过独立控制相同颜色的led芯片2的亮灭，可以实现本实施例的led单体的亮度的可调节性，故在此不以为限。还有，除了通过逻辑模块36控制每一led芯片2的亮灭外，还可以通过引入控制模块(图中未示)，拓展本实施例的led单体的更多显示状态，如各种脉冲闪烁等，该类控制模块为本领域技术人员所易于实现的，故在此不以为限。支架1上还设有显露于封装胶固化物4外的三个控制引脚8，控制引脚8电连接对应的控制端ctr1，ctr2,ctr3。

请参考图11，支架1上还设置有一个电阻r，三个led芯片2的正极共同通过电阻r电连接电源引脚，该电阻r用于保护三个led芯片2不会因为流经led芯片2的电流过大而导致其损坏。值得注意的是，作为又一优选实施例，支架1上设置有三个电阻r，每个led芯片2的正极可以独立串联一个电阻r后共同电连接电源引脚，故在此不以为限。

需要说明的是，本实施例的led芯片2的数量为三个，也可以为两个，此时对应的锁存模块33、开关元件34和逻辑模块36均为两个，当然，led芯片2的数量也可以为其他两个以上的，相对应的锁存模块33、开关元件34和逻辑模块36均与之相对应，具体实施中led芯片2、锁存模块33、开关元件34和逻辑模块36的数量可以根据实际情况选择，故在此不以为限。

结合图1-图12，本发明的led单体封装结构100，200将led芯片2和双极性霍尔集成电路3电连接并安装于支架1内，支架1上形成包裹led芯片2和双极性霍尔集成电路3的封装胶4以及显露于封装胶4外的电源引脚5和接地引脚6，电源引脚5和接地引脚6分别与led芯片2和双极性霍尔集成电路4电连接。通过将led芯片2和双极性霍尔集成电路3封装在一起，利用双极性霍尔集成电路3感应周围磁场的极性，并双极性霍尔集成电路3依据磁场的极性控制led芯片2的亮灭状态，使得本发明所述led单体封装结构100，200可以实现实时响应使用者的操作。该led单体封装结构100，200的结构简单，且其亮灭控制简单快捷富有趣味，可将该led单体封装结构100，200密集的排列在一起用于电子黑板等书写类、显示类电子设备、舞台表演类等的led点阵显示面板，或者将若干个所述led单体封装结构100，200以预设的图案、路径安装于适当的位置，例如舞台地面、墙壁等处，例如可将led单体封装结构100，200安装于舞台地面上，将对应极性的磁铁块设于使用者的鞋上，通过使用者的移动或者左右脚的极性磁铁块的不同控制脚下led灯的亮灭，控制简单，富有趣味。

相应的，本发明还提供了一种led单体封装结构100，200的制造方法，包括如下步骤：

提供一支架1，支架1上设有预设的连接线路、电源引脚5和接地引脚6；

提供至少一个led芯片2和双极性霍尔集成电路3，将led芯片2和双极性霍尔集成电路3安装于支架1的预设位置，以使双极性霍尔集成电路3通过连接线路与led芯片2电连接，电源引脚5和接地引脚6通过连接线路分别与led芯片2和双极性霍尔集成电路3电连接；

在支架1上填充封装胶，使封装胶包裹led芯片2和双极性霍尔集成电路3并将电源引脚5和接地引脚6显露于封装胶外，封装胶固化形成封装胶固化物4。

较佳者，支架上还设有预设的一个第一使能引脚7/第二使能引脚7，第一使能引脚7/第二使能引脚7电连接连接线路，第一使能引脚7/第二使能引脚7显露于封装胶外。

较佳者，支架上1还设有预设的至少两个控制引脚8，至少两个控制引脚8电连接连接线路，至少两个控制引脚8显露于封装胶外。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。