[发明专利]高密度多芯片LED器件

说明书

背景技术

发光二极管(LED)照明系统正越来越普遍地成为现有照明系统的替代品。LED是固态照明(SSL)的示例并且与传统的照明解决方案例如白炽照明和荧光照明相比因为其使用的能量更少、更加耐用、使用寿命更长、能够组合成可控制用于有效发出任何颜色光照的多色阵列并且不含任何铅或汞而更有优势。在很多应用中，一个或多个LED芯片(或管芯)被安装在LED封装内或LED模块上，并且这样的器件可以构成照明单元、灯、“照明灯泡”或简称“灯泡”的一部分，其中包括一个或多个电源以给LED供电。LED灯泡可以用允许其代替标准螺纹白炽灯泡或任何不同类型荧光灯的形状因数制成。

必须关心多芯片LED器件的设计。不同尺寸的LED对于相同的驱动电流具有不同的电流密度。随着芯片加热，当芯片被并联布置时正向电压降将导致芯片相对于其邻居汲取更多的电流，直到汲取的电流将电流密度增加到正向电压升高的程度。由于汲取的电流不平衡，某些LED芯片的正向电压分布可能会损伤多芯片并联布置，其可能使得多芯片器件的最佳电流/芯片效率失衡。应当指出，由于电流密度，对于相同的驱动电流，与较小的芯片相比大的芯片具有更低的正向电压。本发明的实施例提供在相对紧凑的封装中具有相对高效率和光输出的高密度多芯片LED器件。

发明内容

本发明的实施例提供了在相对紧凑的封装中具有相对高的效率和光输出的高密度多芯片LED器件。在某些实施例中，一种LED器件包括多个互连的LED芯片以及光学元件，被设置为影响来自LED芯片的光。在一些实施例中，所述光学元件的直径小于12mm，同时维持任何LED芯片与光学元件的边缘之间的间隙，以使得所述间隙为多个互连LED芯片宽度的大约0.2到0.8倍。在一些实施例中，所述光学元件的直径小于10mm。在某些实施例中，所述间隙为多个互连LED芯片宽度的大约0.3到0.65倍。在某些实施例中，一组LED芯片中的所有LED芯片或至少所有LED芯片并联连接。在其他实施例中，多个互连LED芯片包括至少两组LED芯片，其中每组内的LED芯片并联连接，并且所述两组串联连接。

本发明的实施例从相对小的芯片面积获得了高光输出和/或效能（按照流明/瓦的效率），从而允许对于小的灯具（诸如卤素MR16灯泡）的LED照明应用。通过使用具有低再吸收（尤其对于蓝光）的顶部发射或者侧光型芯片，本发明的实施例的设计允许LED芯片被一起紧靠配置。本发明LED器件的基座设计还允许芯片互连（诸如线接合）被配置在芯片组的外部以最小化电线的光吸收。优化透镜尺寸，并且基座设计也通过基座自身最小化光吸收。

在某些实施例中，LED器件包括基座和固定到基座的LED芯片。多个线接合连接到LED芯片，其中每个线接合连接在LED芯片与基座之间，多个线接合被设置为使得所有线接合被配置在一组LED芯片的外部。在某些实施例中，基座是陶瓷基座。在某些实施例中，基座由氧化铝制成。在某些实施例中，基座由氮化铝制成。在某些实施例中，基座包括半圆形金属区域，LED芯片接合到该半圆形金属区域。在某些实施例中，基座包括连接总线，并且用在LED器件中的至少一部分线接合连接到基座的连接总线。在某些实施例中，总线是中央总线。某些实施例中的LED器件随后可以通过固定LED芯片到基座，连接多个线接合从而所有线接合被配置在LED芯片组的外部并且连接诸如透镜的光学元件而被制造。

在某些实施例中，一组LED芯片包括尺寸近似相等的LED芯片。在某些实施例中，一组LED芯片包括至少两种不同尺寸的LED芯片。在某些实施例中，可以使用不同类型的芯片，例如垂直型和侧光型。在某些实施例中，也可以包括不同形状的LED芯片。在某些实施例中，每组包括六个LED芯片。在某些实施例中，一组包括七个或八个LED芯片。在两种不同尺寸的LED芯片的某些实施例中，每个较大LED芯片的尺寸为大约1000微米，而至少一组LED芯片进一步包括尺寸为约700微米或更小的至少一个LED芯片。

附图简要说明

图1是根据本发明示例性实施例的LED基座的俯视图。

图2是根据本发明实施例得到的多芯片LED器件的俯视图。在此情况下，每一个LED都通过芯片的底部安装面和芯片顶部的线接合连接。图2中的器件使用图1中的基座和透镜，并且为了清楚起见省略了器件的畸变。

图3是根据本发明另一个实施例的多芯片LED器件的俯视图。在此情况下，芯片是侧光型芯片，具有位于每一个LED芯片顶部的两根线接合，被用于连接芯片。图3中的器件同样使用图1中的基座和透镜，并且为了清楚起见省略了器件的畸变。