[发明专利]具有对比面的LED封装

说明书

本申请是Chan等人于2009年1月14日提交的公开号为No.2010/0155748且题为“Aligned Multiple Emitter Package”的美国专利申请的部分延续。

技术领域

本发明涉及发光二极管封装和利用发光二极管封装作为其光源的显示器。

背景技术

发光二极管(LED或LEDs)是将电能转换为光的固态器件，其通常包含一个或更多夹在相反掺杂层之间的半导体材料的有源层。当跨越上述掺杂层施加偏压时，空穴和电子被注入有源层，在那里空穴和电子复合以产生光。光从有源层以及LED的所有表面被发射。

在最近十年或更长时期内，科技进步已使得LED具有更小的占用空间(footprint)、提高的发射效率以及降低的成本。相比于其它发射器，LED也具有延长的工作寿命。例如，LED的工作寿命可以超过50,000小时，而白炽灯泡的工作寿命大约为2,000小时。LED也能比其它光源更坚固耐用且消耗更少能量。由于这些以及其它原因，LED更为普及且目前在越来越多的白炽、荧光、卤素及其它发射器的传统领域应用中使用。

为了在传统应用中使用LED芯片，已知的是将LED芯片装入封装中以提供环境和/或机械保护、颜色选择、聚光等。LED封装也包括用于电连接LED封装至外部电路的电引线、接触或迹线。在图1所示的典型双引脚LED封装/部件10中，单个LED芯片12通过焊料接合或导电环氧树脂安装在反射杯13上。一个或更多接合线(wire bond)11连接LED芯片12的欧姆接触至引线15A和/或15B，引线15A和/或15B可以附着到反射杯13或与反射杯13集成。反射杯13可以被密封剂材料16填充并且诸如磷光体的波长转换材料可以被包括在LED芯片上方中或者被包括在密封剂中。磷光体可以吸收LED发射的第一波长的光而自发地发射第二波长的光。于是，整个组件可以被装在透明保护树脂14中，其可以被模塑为透镜形状以引导或定形从LED芯片12发射的光。

图2所示的传统LED封装20可能更适合可产生更多热量的高功率操作。在LED封装20中，一个或更多LED芯片22安装到载体上，如印刷电路板(PCB)载体、基板或基台(submount)23。安装在基台23上的金属反射器24围绕LED芯片22并将LED芯片22发射的光反射离开封装20。反射器24还为LED芯片22提供机械保护。一个或更多线接合连接21制作在LED芯片22上的欧姆接触与基台23上的电迹线25A、25B之间。然后，用密封剂26覆盖安装的LED芯片22，其可以为芯片提供环境和机械保护，同时也充当透镜。典型地，通过焊料或环氧树脂接合，将金属反射器24附着至载体。

不同的LED封装，如图1和2示出的那些，不论大小，都可以作为广告牌和显示器的光源使用。在许多户内和户外场合，例如在体育场、赛马场、音乐会以及在大型公共区，如纽约城的泰晤士广场，大型屏幕基于LED的显示器(常称作巨屏)变得更普遍。这些显示器或屏幕中的一些可以是60英尺高且60英尺宽那样大。随着技术进步，期望开发更大的屏幕。

这些屏幕可以包括数千“像素”或“像素模块”，其每一个可以包含多个LED。像素模块可以使用高效率、高亮度LED，这些LED允许显示器从相对遥远处是可见的，即使是白天在日光的条件下。在一些广告牌中，每个像素可以具有单个LED芯片，而像素模块可以具有如3个或4个这样少的LED(一个红光、一个绿光以及一个蓝光)，这允许像素从红、绿和/或蓝光的结合中发射许多不同颜色的光。在最大的巨屏幕中，每个像素模块可以具有几十个LED。这些像素模块被设置为矩形网格。在一种类型的显示器中，该网格可以是640个模块宽以及480个模块高，且屏幕的尺寸取决于像素模块的实际尺寸。

传统的基于LED的显示器的一个重要方面是显示器中像素之间的对比度，对于好的图像质量，像素之间的对比度应该是最大化的。时常，增大像素之间的对比度可能导致像素中发射器的总发射强度降低，结果，LED显示器的总发射强度降低。

为了改善LED显示器的对比度，已经开发了LED封装，这些封装具有环绕LED芯片的表面区域，其包含与从LED 芯片发射的光形成对比的颜色。然而，这些封装仅用红光LED、绿光LED和蓝光LED作为它们的光源。通常认为，采用这种布置的LED封装发射的光可以包含LED芯片的光和转换材料的光(例如白光)，且采用这种布置会导致发射的光的不可接受的亮度损失。所关注的是环绕LED芯片的对比表面区域会吸收封装光，因此，降低了封装以及利用这些封装的广告牌或显示器的总亮度。

发明内容