[实用新型]LED封装

说明书

技术领域

本实用新型涉及发光二极管(LED)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、色彩选择、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可以被可含有波长转换材料(如磷光体)的密封剂材料16填充。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。而反射杯13可在向上的方向上引导光，当光反射时可能发生光损耗(即由于实际反射器表面的小于100％的反射率，一些光可能被反射杯吸收)。此外，对于如在图1中所示的封装10的封装而言，热滞留(heat retention)可能是一个问题，因为可能难以通过引线15A、15B汲取热量。

不同的LED封装，如图1示出的那些，不论大小，都可以作为显示器的光源使用。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。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。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。

最传统的基于LED的显示器通过接受输入信号(例如TV信号)的计算机系统控制并基于在该像素模块中所需的特定颜色而形成整个显示器图像，该计算机系统决定在每个像素模块中的哪一个LED发光以及发多亮。也可包括电源系统，其提供功率至每一个像素模块以及提供至每一个LED的功率可被调制以便其发射所需的亮度。提供导体以施加合适的功率信号至像素模块中的每一个LED。

LED显示器很少安装在观看者视线的高度，并且更典型的是安装在视线高度的上方，例如建筑物的侧面或运动场中正面看台的顶部上。现在参考图2，所示的传统LED显示器20安装在观看者22视线高度的上方升高的位置。观看者22典型地位于显示器20的下方并向上观看显示器使得观看者到显示器20的视线24到显示器的垂直发射方向26呈角度θ。图2的LED显示器典型地包括多个诸如图1所示的那些的发射器28，这些发射器呈现典型地沿封装纵轴的峰值发射，且峰值发射邻近中心。

使显示器包括多个LED封装28可获得在垂直方向26上的垂直的显示峰值发射特性，如所示的。LED显示器20的Iv和远场图形(FFP)峰值发射特性可垂直于沿垂直轴26的显示。当显示器20安装在升高位置时，观看者视线24低于垂线，由显示器发射的多数光未被观察者看见并浪费掉。观看者在显示器下方和显示器侧面时也存在该情况。减少浪费的光量的一种方法是通过在较好匹配观察者视线24的角度上安装显示器，但是其需要复杂和昂贵的安装硬件，该安装硬件难以使用，尤其是对于安装在高海拔的巨大显示器。