固态发射器面板及其制造方法_2

文档序号:8513648阅读:来源:国知局
自LED的光的组合的不同颜色。
[0054]在其他实施方式中,封装件可包括能够发射单色光的像素,同时这些封装件用在不同应用中,比如照明或背光照明。在这些实施方式的一些中,像素能够发射白光并且能够包括具有一个或多个磷光体的至少一个蓝色LED,并且LED发射蓝色光和磷光体光的白色光组合。这些实施方式中不同的另一些能够允许控制每个像素中的各个LED,而在其他实施方式中LED能够由相同驱动信号驱动。在一些实施方式中,像素能够包括与红色发射二极管结合的一个或多个白色发射二极管,以达到期望像素发射,比如期望色温。在其他实施方式中,像素中的LED的发射能够被控制,以使得像素发射在从冷到暖的色温光谱中的不同色温。
[0055]根据本发明的封装件能够包括很多不同的形状和大小,并且能够被布置有不同数量的像素。在一些实施方式中,封装件可以是正方形,并且能够具有2乘2、4乘4、8乘8等格式的像素。在其他的实施方式中,封装件可以是矩形的,并且相比于在另一个方向上的像素,能够在一个方向上具有更少的像素。例如,封装件可以具有2乘3、4、5、6等,3乘4、5、6、7等,或4乘4、5、6、7、8等的像素格式。在又一些实施方式中,像素可以是像素2、3、4、5等长度的线性阵列。这些仅是封装件的形状中的一些,同时其他的封装件是三角形的、圆形的或非规则形状的。
[0056]根据本发明的LED封装件提供了优于现有技术单像素封装件的一些优势。通过降低诸如引线框架材料的材料成本,LED封装件能够致使每像素成本更低。相邻像素之间的间距也能够减小,同时保持郎伯(Iambertian)射束轮廓。通过减少像素之间的间距,能够制造更高分辨率的显示器。通过降低处置成本以及拾取组件和放置组件成本,显示器制造成本也能够降低。像素相互连接的复杂性也能够降低,因此降低了材料成本以及显示器制造水平。这也将减少了在显示器整个寿命中可能出故障的潜在相互连接。
[0057]本发明可以涉及许多不同封装件类型,其中下面的一些实施方式为表面安装装置。可以理解的是,本发明也能够与其他封装件类型(比如具有用于贯穿孔安装工艺的针的封装件)一起使用。
[0058]根据本发明的LED封装件,能够用在LED标志及显示器中,但是可以理解的是,它们能够用在很多不同的应用中。LED封装件能够与不同工业标准兼容,使得它们适合于用在LED基底标志、槽型发光字(channel letter lighting)、或普通背光照明以及照明应用中。一些实施方式可以包括平的顶发射表面,使得它们兼容于能够与灯管配合。这些仅是根据本发明的LED封装件的许多不同应用中的一小部分。
[0059]根据本发明的LED封装件可以包括单LED芯片或多LED芯片,并且能够包括环绕着一个或多个LED芯片的反射杯。围绕每个反射杯的外壳的上表面可以包括与由LED芯片发射出的光形成对比的材料。暴露在杯内的外壳的部分,和/或杯内的反射表面可以包括反射来自LED芯片的光的材料。在这些实施方式中的一些中,从LED芯片发射的光可以是白光或其他波长变化的光,并且在反射杯内的基台的表面以及杯的反射表面可以是白色的或能够以其他方式发射白色光或波长变化的光。反射杯的对比上表面可以是多种不同颜色的,但是在一些实施方式中是黑色的。
[0060]此处参考特定实施方式描述了本发明,但是可以理解的是,本发明能够以多种不同形式实施,并且不应理解为限制于此处阐述的实施方式。特别地,能够提供以上所述那些之外的多种不同LED芯片、反射杯以及引线框架设置,并且密封剂部能够提供进一步的特征,以提高LED封装件以及利用该LED封装件的显示器的可靠性与发射特性。尽管此处讨论的LED封装件的不同实施方式用在LED显示器中,但是LED封装件也能够用在许多不同的照明应用中。
[0061]可以理解的是,当诸如层、区域或基板的元件被表示为位于另一元件“上”时,它可以是直接地位于另一元件上,或也可以存在中介元件。此外,相对关系术语,比如“上方”以及“下方”,以及相似术语,此处可以用来描述一个层或另一区域的关系。可以理解的是,这些术语旨在也包含除图中描绘的定向之外的不同定向。
[0062]尽管此处术语第一、第二等可以用于描述各种元件、构件、区域、层和/或部分,但是这些元件、构件、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、构件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分。因此以下讨论的第一元件、第一构件、第一区域、第一层或第一部分,也可被称为第二元件、第二构件、第二区域、第二层或第二部分,而不背尚本发明的教导。
[0063]此处描述的本发明的实施方式参考的横截面视图示意图是本发明的实施方式的概要性示意图。因此,层的实际厚度可以是不同的,并且可以预期的是,例如,由于制造技术和/或公差而产生的与示意图形状的变化。本发明的实施方式不应被理解为限制于此处所示区域的特定形状,但是应包括,例如,由制造导致的在形状上的偏差。由于正常制造公差,图示为或描述为正方形或矩形的区域,将典型地具有倒圆的或弧形的特征。因此,在图中所示的区域本质上是概要性的,并且它们的形状不旨在描述装置的区域的精确形状,并且不旨在限制本发明的范围。
[0064]图4-7示出了根据本发明的多像素发射器封装件50的一个实施方式,图7更详细地示出了可用在根据本发明的一些实施方式中的像素发射器。封装件包括布置为2乘2的格式或布局的四个像素52a-d,封装件50具有大体上正方形的覆盖区。封装件50可以包括针对不同安装方法的特征,所示的实施方式具有允许表面安装的特征。也就是说,封装件50包括具有针和引线框架结构的表面安装装置(SMD),针和引线框架结构具有设置成使得运用表面安装技术,封装件可以安装在诸如印刷电路板(PCB)的结构上的针输出。如上所述,可以理解的是,本发明也能够应用于SMD之外的其他发射器封装件类型,比如针安装发射器封装件。封装件50包括承载着整体引线框架56的外壳或基台54。引线框架56包括用于将电信号传导至封装件的光发射器、并且也辅助消散由发射器生成的热量的多个导电连接部分。
[0065]外壳或基台(“外壳”)54能够由多种不同材料形成、或者由材料的组合形成,并且能够在不同部分具有不同材料。一种能接受的外壳材料是电绝缘的,比如介电材料。外壳54可以包括,至少部分地包括诸如氧化铝、氮化铝、碳化硅的陶瓷材料,或诸如聚酰胺和聚酯的聚合物材料。在一些实施方式中,外壳54可以包括具有相对高导热性的介电材料,比如氮化铝和氧化铝。在其他实施方式中,基台54可以包括印刷电路板(PCB)、蓝宝石或硅或任何其他适合的材料,比如可从明尼苏达的善哈斯的贝格斯公司(The Bergquist Companyof Chanhassen)获取的T-Clad热覆盖绝缘基板材料。对于PCB实施方式,能够使用不同PCB类型,比如标准FR-4型PCB、金属芯PCB、或任何其他类型的印刷电路板。
[0066]引线框架56能够以多种不同方式布置并且多种不同数量零件能够用在不同封装件实施方式中。像素可以具有相同的一个或多个发射器,比如LED,并且在一些实施方式中,不同像素可以具有不同数量的LED。如在图7中最佳可见的,封装件50可以包括每像素三个LED 58a-c,并且在所不的实施方式中引线框架56被布置成用于将电信号施加至LED58a-c。引线框架56包括用于将电信号从封装件安装表面(例如,PCB)传导至LED58a_c的导电零件。引线框架还可以包括用于为LED提供安装稳固性以及用于为消散发射器的热量提供辅助热路径的特征。引线框架还可以包括诸如孔、挖空部等的物理特征,以提高封装件的稳定性和可靠性,并且在一些实施方式中用于帮助保持构件间的防水密封。在授予陈(Chan)等人的美国专利申请序列号第13/192,293号、题目为“防水表面安装装置封装件(Water Resistant Surface Mount Device Package)”中描述了这些不同特征,该申请通过引证被整体包含于此。
[0067]引线框架56的制造可以通过冲压、注塑成型、切割、蚀刻、折弯或通过其他已知方法和/或方法的组合完成,以达到期望构造。例如,导电零件可以通过部分地金属冲压(例如由相关金属的单板同时地冲压)、适当地折弯、并且完全地分离或在外壳的全部或部分成形之后完全地分离而制造。
[0068]弓丨线框架56可以由导电金属或金属合金制成,比如由铜、铜合金和/或其他适合的低电阻防腐蚀的材料或材料的组合制成。应注意的是,引线的导热性在一定程度上辅助将来自LED 58a-c的热量传导消散。
[0069]外壳54可以具有多种不同的形状和大小,并且在图不的实施方式中是大体正方形或矩形,夕卜壳具有上表面60和下表面62(在图5和图6中最佳可视),以及第一侧表面64和第二侧表面66。外壳的上部分进一步包括凹槽或腔72,该凹槽或腔从上表面60开始延伸,进入外壳54的主体并到达引线框架56。每个像素的LED 58a_c布置在相应一个腔72的引线框架56上,使得来自于LED的光从封装件50穿过腔72发射。每个腔72可以具有成角度的侧表面,该侧表面形成了围绕LED 58a-c的反射杯以帮助反射的发射器光从封装件50中离开。在一些实施方式中,反射插入件或环(未示出)可以沿腔72的侧表面74的至少部分被定位并且被固定。该环的反射性效果以及封装件的发射角度可以通过将腔72锥形化来加强,并且该环向内地朝向外壳的内部而被承载在外壳内。仅为示例性的方式,约为50度的反射器角度提供了适合的反射性和观察角度。
[0070]在一些实施方式中,腔72可以用填充材料(或密封剂部)至少部分地填充,该填充材料能够保护引线框架56以及LED 58a-c并且使得引线框架何LED的位置稳定。在一些实施方式中,填充材料可以覆盖发射器以及引线框架56通过腔72暴露的部分。可将填充材料选择为具有预定的光学特性以加强来自LED的光的投射,而在一些实施方式中,填充材料对于由封装件的发射器发射的光是基本上透明的。填充材料还可以是平的,使得它具有与上表面60大致相同的水平高度,或者它可以成形为透镜,比如半球形或子弹形。可替代地,填充材料可以全部地或部分地凹入一个或多个腔72中。填充材料可以由树脂、环氧树脂、热塑型缩聚物、玻璃、和/或其他适合材料或材料的组合制成。在一些实施方式中,可以将材料添加至填充材料中以增强光向LED的发射、吸收和/或传播和/或来自LED的光的发射、吸收和/或传播。
[0071]外壳54可以由优选地电绝缘并且热传导的材料制成。这样的材料在本领域是众所周知的,可以包括(但非限制性的)某些陶瓷、树脂、环氧树脂、热塑型塑料、缩聚物(例如,聚邻苯二甲酰胺(PPA))以及玻璃。封装件50以及它的外壳54可以通过本领域公知的多种已知方法中的任意一种形成和/或组装。例如,外壳54可以,比如通过注塑成型,围绕引线框架形成或模制。可替代地,外壳可以以部分的方式形成,例如,以顶部部分和底部部分的方式形成,其中在底部部分上形成有导电零件。顶部部分和底部部分然后使用已知方法及材料粘合在一起,比如使用环氧树脂、粘合剂或其他适合连接材料粘合在一起。
[0072]根据本发明的封装件可以使用多种不同的发射器,封装件50利用LED 58a_c。不同实施方式可以具有发射不同颜色的光的不同LED芯片,并且在所示的实施方式中,封
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