CN201038187Y - 一种新型穿孔***式发光二极管的封装结构 - Google Patents

一种新型穿孔***式发光二极管的封装结构 Download PDF

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Abstract

一种新型穿孔***式发光二极管的封装结构，以现有方灯LED发光二极管的封装结构为基础，保留其管芯的构成要件，并对其顶部的平顶出光面进行改进，其特征在于：该封装体的顶部出光面是光滑曲面或数个光滑曲面的组合曲面。本实用新型针对显示屏的水平视角和垂直视角的不同视认要求，改变方灯LED发光管的顶部出光面的形状，结合适当确定LED芯片所在碗部到顶部出光面的距离，将显示屏垂直方向上原来较为发散的光线作调整聚合，从而提高发光管在视认范围内的光强；在此基础上还可以进一步考虑扩大显示屏的水平视角；同时可消除方灯LED作为显示像素的显示屏的镜面效应，从而使其更适用于显示屏应用领域。

Description

一种新型穿孔***式发光二极管的封装结构
技术领域
本实用新型涉及LED发光二极管的封装结构，更具体地，涉及采用穿孔***式封装的LED发光二极管的新型结构。
背景技术
穿孔***式封装是LED发光二极管最常见的一种封装形式。其基本方法是将LED芯片固定在引线框架上，焊好电极引线后用环氧树脂包封成一定的透明形状，并将框架引线引出的两个金属脚露在包封体外，成为外形似炮弹状、顶部为半球形、两根金属引脚从底部伸出的单个LED器件。使用时将其两根引脚从印制板的正面穿孔***，并在印制板背面与金属箔孔焊接固定。其横截面形状常见有圆形和椭圆形之分，常见圆形规格有直径为Φ3、Φ5等(参见图1(A))，俗称圆头灯。目前受工艺制作限制，保留微小间隙的两金属引脚的宽距通常在2.5mm以上，因此这种圆头灯的直径无法做得比Φ3更小。
用这种穿孔***式封装的LED发光管制作全彩色显示屏，存在像素之间点间距过大的缺陷。即使以目前最小规格的直径Φ3的红绿蓝三个LED组成一个全彩像素为例，纵然将LED作无缝隙紧密排列，其像素之间的最小点间距至少也要在6mm以上；如果考虑具体实现时其它因素对空间的占据需要，点间距要在8mm以上。由此直接导致显示屏的像素密度无法进一步提高，极大限制了其在室内显示屏领域的应用。
作为上述封装结构的改进，同属穿孔***式封装的方形平头LED发光二极管封装后外形不再呈炮弹状，而为扁平状长方体，俗称方灯(参见图1(B)和图2)。其封装体高度11和宽度12与上述圆头灯LED基本无异，横截面呈长方形，其厚度13与宽度12相比差异明显。当红绿蓝三个方灯LED沿厚度方向并排紧贴拼装为显示屏的一个全彩色像素时，方灯LED的宽度方向即显示屏的水平视认方向(图3中9所示)，方灯LED的厚度方向即显示屏的垂直视认方向(图3中10所示)。由于方灯厚度比最小的圆头灯直径要小一倍左右，这使得制作全彩屏时像素点之间的距离大大缩小，从而为制作三拼一的LED全彩屏，缩小此类全彩屏的像素点间距、提高显示屏的分辨率开辟了广阔空间。
用方灯LED制作的全彩显示屏效果和表贴式LED显示屏相近而价格优势明显，受到市场欢迎。但它的顶部出光面呈平项状，因而存在以下缺陷：
其一，平顶式的封装结构中其光线以90°或更大的半功率宽投射角从出光面射出，这在显示屏应用中并不合理。通常为满足显示屏视认者的要求，显示屏的水平视角应大于垂直视角，或者说垂直方向不需要像水平方向那样的大视角。平顶式的封装结构未能调整光线的出射角度，造成光线在水平方向和垂直方向均有很大的分布，显然忽略了显示屏在水平和垂直方向的不同视认需要，势必导致其向垂直方向发出的光线有相当一部分不能充分利用而被白白浪费，降低了光效。
其二，平顶式封装结构构成的像素组成显示屏后，因其表面呈平面状而产生镜面反光效应，当显示屏不工作时屏面会因外来光线照射出现不规则的反光斑驳现象，造成人眼视觉不适。
本实用新型内容
本实用新型的目的在于对现有LED发光管的封装结构进行改进，针对显示屏的水平视角和垂直视角的不同视认要求，改变方灯LED发光管的项部出光面的形状，结合适当确定LED芯片所在碗部到顶部出光面的距离，将显示屏垂直方向上原来较为发散的光线作调整聚合，从而提高发光管在视认范围内的光强；由于亮度得到加强，因此在此基础上还可以进一步考虑扩大显示屏的水平视角，从而使其更适用于显示屏应用领域。
本实用新型一种新型穿孔***式发光二极管的封装结构，以现有方灯LED发光二极管的封装结构为基础，包括设有内凹形碗部、LED芯片用固晶工艺置于碗部中的第一支架，与第一支架紧密相邻但保持一微小间隙的第二支架，该LED芯片的阳极用金属导线与第二支架作电性连接，用有机树脂将上述支架和芯片等包封成类似方灯的具有高宽厚的扁平状体，其横截面为厚宽差异明显的扁长方形，仅将第一支架和第二支架的延伸金属引脚裸露在封装体外，其特征在于：该封装体的顶部出光面是光滑曲面或数个光滑曲面的组合曲面。
上述新型穿孔***式发光二极管的封装结构，其特征在于：顶部出光面的光滑曲面是以方灯封装体的宽度为其高度的凸状的圆柱面、椭圆柱面或其它凸状柱形曲面。
上述新型穿孔***式发光二极管的封装结构，其特征在于：顶部出光面的光滑曲面是以方灯封装体的厚度为其高度的凸状的圆柱面、椭圆柱面或其它凸状柱形曲面。
上述新型穿孔***式发光二极管的封装结构，其特征在于：项部出光面的光滑曲面是沿方灯封装体的宽度和厚度方向都呈曲率变化的凸形曲面。
上述新型穿孔***式发光二极管的封装结构，其特征在于：顶部出光面由数个光滑曲面拼接组成，组成出光面的光滑曲面可以是上述各种凸状柱形曲面的一部分，也可以是沿方灯封装体的宽度和厚度方向都呈曲率变化的凸形曲面的一部分。
这一新型发光二极管的封装结构使原来方灯封装体的项部具有了凸透镜效果并具有以下益处：
由于封装体的厚度相对较薄，其在厚度方向形成的凸透镜的曲率半径相对较小，因此焦距相对较短。这时，LED芯片位于凸透镜焦点的外侧，与原先平顶式出光面时相比，其发出的光通过透镜后出现聚合现象。如前所述，方灯LED发光管(封装体)的厚度方向即显示屏的垂直视认方向，因此这一改进对显示屏垂直视角有调小作用，从而减少了在垂直方向的光效浪费，使整屏亮度比平顶状出光面时的亮度有很大提高。
在封装体的宽度方向，情况有所不同。封装体的宽度相对较宽，如果在宽度方向形成凸透镜效果，由于曲率半径较大，因此焦距较长。这时，LED芯片位于凸透镜焦点的内侧，与原先平顶式出光面时相比，其发出的光通过透镜后出现发散现象。如前所述，方灯LED发光管(封装体)的宽度方向通常是显示屏的水平视认方向，因此这样对显示屏水平视角可产生扩大作用。
如果方灯LED发光管的顶部出光面在厚度和宽度方向同时形成凸透镜的效果，犹如将原射向观屏者实际垂直视角以外的光线调整置换到水平方向而形成了更大的水平视角，并做到了整屏亮度不致因此而降低，或者比原先平顶式出光面时的亮度有所提高，这对某些需要特别加宽水平视角的场合是十分有利的。
这种新型封装结构的穿孔***式LED发光二极管拼贴为显示屏的像素后，由于顶部出光面不再呈平面，外来照射到显示屏的光线被散乱泛射，因此原先方灯LED发光管的镜面效应将会被彻底消除。
附图说明
图1(A)为现有圆头灯LED发光二极管外形示意图；
图1(B)为现有方灯LED发光二极管外形示意图；
图2为方灯LED发光二极管的封装结构示意图；
图3为三拼一方灯发光管组成显示屏(左下角)像素布局示意图；
图4为本实用新型实施例一的外形示意图；
图5为本实用新型实施例二的外形示意图；
图6为本实用新型实施例三的外形示意图；
图7为本实用新型实施例四的外形示意图；
图8为本实用新型实施前方灯发光管的光线通过厚度方向出光面的原理示意图；
图9为本实用新型经实施例一实施后新型封装结构的发光管的光线通过厚度方向出光面的原理示意图；
附图标记说明：11-方灯LED封装体的高；12-方灯LED封装体的宽；13-方灯LED封装体的厚；1-第一支架及其金属引脚；2-第二支架及其金属引脚；3-凹形碗部；4-LED芯片；5-金属导线；6-有机树脂(封装体)；7-顶部出光面；8-单个方灯LED发光管的出光面；9-显示屏的水平方向边界；10-显示屏的垂直方向边界。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施作进一步说明：
图1(B)和图2为现有方灯LED发光二极管的外形和封装结构的示意图。从图中看出，方灯LED发光管的顶部出光面7为一长方形平面，本实用新型在此基础上对此进行了改进，具体实施方式为：
本实用新型一种新型穿孔***式发光二极管的封装结构，以现有方灯LED发光二极管的封装结构为基础(参见图2)，包括设有内凹形反光碗部3、LED芯片4用固晶工艺置于碗部中的第一支架1，与第一支架紧密相邻但保持一微小间隙的第二支架2，该LED芯片的阳极用金属导线5与第二支架作电性连接，用有机树脂将上述支架和芯片等包封成具有高宽厚的扁平状体6，其横截面为厚度与宽度差异明显的扁长方形，仅将第一支架1和第二支架2的延伸金属引脚裸露在封装体外，本实用新型的区别特征在于：该封装体的顶部出光面7(参见图4-图7)是光滑曲面或数个光滑曲面的组合曲面。
图4-图7是几种具体的实施例。其中：
实施例一图4的封装体项部出光面7是以方灯发光二极管封装体的宽度为其高的凸状柱形曲面(如圆柱面、椭圆柱面或其它柱形曲面)，最典型的是，出光面为符合上述特征的半圆柱形曲面。图4的实施例使封装体的出光面在厚度方向形成小曲率半径的凸透镜效果。图9是本实用新型经实施例一图4改进后光线通过厚度方向的凸透镜出光面的原理示意图，对比本实用新型改进前光线穿出平顶出光面的原理示意图图8可以看出，经图4实施例改进后，发出的光通过透镜后在厚度方向出现聚合现象，对显示屏的垂直视角产生调小作用，使整屏亮度比平顶状出光面时有较大提高。
实施例二图5的封装体顶部出光面7是以方灯发光二极管封装体的厚度为高的凸状柱形曲面(如圆柱面、椭圆柱面或其它柱形曲面)。图5的实施例使封装体的出光面在宽度方向形成较大曲率半径的凸透镜效果，其发出的光通过透镜后出现发散现象，对显示屏水平视角可产生扩大作用。
实施例三图6的封装体顶部出光面7是沿方灯发光二极管封装体的宽度和厚度方向都呈曲率变化的凸形曲面。图6的实施例综合了图4和图5的实施效果，既对显示屏垂直视角有调小作用，又对显示屏水平视角产生扩大作用。
实施例四图7的封装体顶部出光面7是由数个光滑曲面拼接组成，具体在图7中，顶部出光面由三部分组成。组成出光面的光滑曲面可以是上述各种凸状柱形曲面的一部分。在图7中，出光面的中部为以该封装体的宽度为高的呈半圆形凸状的圆柱面的一部分，出光面的宽度两侧分别为以该封装体的厚度为高的小于半圆形的凸状圆柱面的一部分。理论上说，组成出光面的光滑曲面还可以是沿方灯发光二极管封装体的宽度和厚度方向都呈曲率变化的凸形曲面的一部分。图7的实施例意在对上述几种实施例作进一步精细改进的探索，以期收到更为理想的效果。
本实用新型的范围并不限于上述几个具体实施例。凡依照本实用新型内容所作的改变，其功效和特征与本实用新型的实施例类似，并且由本领域熟练技术人员所能构想的其它非平面状出光面，均应属于本实用新型所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种新型穿孔***式发光二极管的封装结构，以现有方灯LED发光二极管的封装结构为基础，包括设有内凹形碗部、LED芯片用固晶工艺置于碗部中的第一支架，与第一支架紧密相邻但保持一微小间隙的第二支架，该LED芯片的阳极用金属导线与第二支架作电性连接，用有机树脂将上述支架和芯片等包封成具有高宽厚的扁平状体，其横截面为厚宽差异明显的扁长方形，仅将第一支架和第二支架的延伸金属引脚裸露在封装体外，其特征在于：该封装体的顶部出光面是光滑曲面或数个光滑曲面的组合曲面。
2.根据权利要求1所述一种新型穿孔***式发光二极管的封装结构，其特征在于：顶部出光面的光滑曲面是以方灯发光二极管封装体的宽度为其高度的凸状的圆柱面、椭圆柱面或其它凸状柱形曲面。
3.根据权利要求1所述一种新型穿孔***式发光二极管的封装结构，其特征在于：顶部出光面的光滑曲面是以方灯发光二极管封装体的厚度为高度的凸状的圆柱面、椭圆柱面或其它凸状柱形曲面。
4.根据权利要求1所述一种新型穿孔***式发光二极管的封装结构，其特征在于：顶部出光面的光滑曲面是沿方灯发光二极管封装体的宽度和厚度方向都呈曲率变化的凸形曲面。
5.根据权利要求1所述一种新型穿孔***式发光二极管的封装结构，其特征在于：顶部出光面由数个光滑曲面拼接组成，组成出光面的光滑曲面可以是上述各种凸状柱形曲面的一部分，也可以是沿方灯发光二极管封装体的宽度和厚度方向都呈曲率变化的凸形曲面的一部分。
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