CN203800046U - 一种灯驱合一的led封装器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种灯驱合一的LED封装器件，包括驱动芯片、LED发光芯片、封装基板和封装胶体，封装基板上对应安装一个驱动芯片及4组LED发光芯片，驱动芯片安装在矩形封装基板上表面的中央，4组LED发光芯片分布在封装基板上表面的四角，每组LED发光芯片包括红、绿、蓝LED发光芯片各1个，封装胶体覆盖在整个封装器件的上表面，封装胶体封装后形成像素点间距固定的LED发光器件；所述驱动芯片包含有12个单独可调的驱动输出端口，驱动输出端口以1对1的方式与LED发光芯片连接。本实用新型适用于高分辨率LED显示屏，不但降低了传统工艺难度，也降低了成本。

Description

一种灯驱合一的LED封装器件

技术领域

本实用新型涉及LED封装器件领域，更具体地，涉及一种灯驱合一的LED封装器件。 

背景技术

近年来LED显示屏迅速发展，从最初的大点距、低清晰度的户外显示发展到现在的小间距、超高清的室内高端显示，技术难度不断地升级，客户对显示性能的要求也越来越高。传统高密度LED显示屏一般采用分立LED灯珠器件贴片、驱动芯片扫描驱动的方式实现，如图1和2所示，R、G、B三种颜色的LED发光芯片封装在PCB板正面上，PCB板背面对应设置三个LED发光芯片的阳极和接地接口电极，但此方式存在LED灯珠对外接点（引脚）过多、布线密度过高、工艺复杂度高等问题，对生产良率、产品质量以及制作成本等方面带来许多困难与风险。同时，目前LED显示装置是扫描驱动，由一个输出通道驱动多个LED发光芯片，因而不利于各LED芯片一致性调整，目前行业一般通过软件方式进行逐点校正，但此做法将会导致显示灰阶的牺牲、刷新频率的降低，无法实现最优化显示效果。 

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种封装更简单，显示效果更好的灯驱合一的LED封装器件。 

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下： 

一种灯驱合一的LED封装器件，包括驱动芯片、LED发光芯片、封装基板和封装胶体，封装基板上对应安装一个驱动芯片及4组LED发光芯片，驱动芯片安装在封装基板上表面的中央，4组LED发光芯片分布在封装基板上表面的四角，每组LED发光芯片包括三个形成红、绿、蓝三种颜色光的LED发光芯片，封装胶体覆盖在整个封装器件的上表面，封装胶体封装后形成像素点间距固定的LED发光器件；

其中，所述驱动芯片包含有12个单独可调的驱动输出端口，驱动输出端口以1对1的方式与LED发光芯片连接。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果包括： 

（1）本实用新型中一个LED封装器件是一个驱动芯片和4组LED发光芯片封装在封装基板上，驱动芯片布置在封装基板的中央，4组LED发光芯片分布在封装基板的四个角，芯片的分布均匀有规则，像素点阵的点间距固定，可以避免因各LED发光芯片组与驱动芯片距离不一造成的焊线可靠性不一问题，减小了布线工艺的难度，方便了驱动芯片与LED发光芯片焊线连接，并且焊线的长度均匀，提高工艺可靠性，同时也是考虑提高材料利用率的最佳方案。

（2）相对于传统的采用1个驱动芯片驱动1组LED发光芯片，本实用新型的1个驱动芯片驱动4组LED发光芯片的封装方式更加节省成本和功耗；相对于一个驱动芯片驱动6组LED发光芯片或者更多组LED发光芯片，本实用新型的一个驱动芯片驱动4组LED发光芯片能够保证各个LED发光芯片和驱动芯片之间的距离相等，将LED发光芯片和驱动芯片安装到封装基板上时更加容易控制各个芯片的封装位置，而且能够克服由于距离不同导致的可靠性不同、距离较远导致的工艺难度高、容易出现不良或者坏灯的问题。 

（3）传统的LED封装器件采用扫描驱动方式，一个输出通道驱动多个LED发光芯片，不利于各LED发光芯片发光一致性调整，而本实用新型采用一驱一的非扫描式驱动，可实现小电流/低电压静态驱动。而且本实用新型一对一的驱动方式使得每个LED发光芯片均可以通过对应的驱动输出端口来单独调节其发光，无需牺牲显示灰阶、降低刷新频率，从而实现最优化显示。 

附图说明

图1为传统封装的LED示意图。 

图2为传统封装的LED背面电极分布示意图。 

图3为通过正装工艺（有线键合）制作的发光单元结构示意图。 

图4为通过倒装工艺（无线键合）制作的发光单元结构示意图。 

图5为灯珠1背面电极分布示意图。 

图6为实施例2的LED灯珠结构俯视图。 

图7为实施例2的LED灯珠侧面结构示意图。 

图8为实施例3的LED灯珠结构俯视图。 

图9为实施例3的LED灯珠侧面结构示意图。 

图10为实施例4的LED灯珠结构俯视图。 

图11为实施例4的LED灯珠侧面结构示意图。 

其中，1是LED封装器件（LED灯珠），2是红色LED发光芯片，3是绿色LED发光芯片，4是蓝色LED发光芯片，5是驱动芯片（IC），6是封装基板，7是电极，8是连接线，9是红色LED发光芯片阳极，10是绿色LED发光芯片阳极，11是蓝色LED发光芯片阳极，12是灰阶数据接口电极，13是灰阶时钟接口电极，14是PWM时钟接口电极，15是数据锁存信号接口电极，16是灰阶数据环路输出接口电极，17是电源接口电极，18是接地接口电极（阴极），19是隔离沟道，20是格挡，21是透镜。 

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制； 

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。 

实施例1 

如图3和5所示，一种灯驱合一的LED封装器件1，包括驱动芯片5、LED发光芯片、封装基板6和封装胶体，封装6上对应安装一个驱动芯片5及4组LED发光芯片，驱动芯片5安装在封装基板6上表面的中央，4组LED发光芯片分布在封装基板6上表面的四角，每组LED发光芯片包括三个形成红、绿、蓝三种颜色光的LED发光芯片，一组LED发光芯片表示一个RGB像素，封装胶体覆盖在整个LED封装器件1的上表面，封装胶体封装后形成像素点间距固定的LED发光器件；驱动芯片5包含有12个单独可调的驱动输出端口，驱动输出端口以1对1的方式与LED发光芯片连接。

不同于图1-2所示的传统的LED封装器件，本实用新型将一个驱动芯片5及4组LED发光芯片集成于一个封装基板6上，驱动芯片5集成到LED发光单元内部，使其能够驱动LED发光芯片发光，此方法避免了灯与驱动芯片5间布线密集的困难，更有利于实现高分辨率。而且封装时驱动芯片5布置在封装基板6的中央，4组LED发光芯片分布在封装基板6的四个角，芯片的分布均匀有规则，使得封装基板上的布线更加简单，降低了封装工艺的难度，也降低了成本。同时本实用新型通过一个驱动输出端口驱动一个LED发光芯片实现静态显示，显示效果优于使用传统LED封装器件的显示屏，而且一对一的驱动方式使得每个LED发光芯片均可以通过对应的驱动输出端口来单独调节其发光，无需牺牲显示灰阶、降低刷新频率，从而实现最优化显示。 

在具体实施过程中，每组LED发光芯片中三个LED发光芯片可以是R、G、B三种颜色发光芯片组成，也可以是3个蓝色发光芯片通过光色转换材料（如荧光粉、量子点等）获得红绿蓝三种发光颜色。 

在具体实施过程中，驱动芯片5可以采用定制化驱动芯片，驱动芯片5的每个驱动输出端口的输出信号为电流值或电压值。为了便于驱动芯片针对每一个驱动输出口，其内可以设有一电流调节器或者电压调节器，电流调节器或者电压调节器调节每个驱动输端口的输出电流值或输出电压值，利用电流调节器或者电压调节器可以实现每个驱动输出口输出电流值或输出电压值的独立可调，如电流值调节范围可以为0-2mA。工作时驱动输出口输出电流或电压成一定比例驱动LED发光芯片组，同时可对电流值或电压值进行分档调整或同档微调，使LED发光芯片获得良好的发光亮度、颜色一致性。驱动输出口可以全时间段对LED发光芯片供电，实现静态驱动；同时针对本实用新型使用的驱动芯片5的时间增多而带来功耗增加问题，可以采用休眠节电方式解决，即可以对LED发光芯片进行分时供电，部分时间进入休眠状态，节省器件功耗。 

在具体实施过程中，本具体实施例的LED封装器件为芯片型（CHIP）表面贴装器件（SMD），CHIP型SMD器件适用于小间距高密度LED显示屏。通过SMT技术加工成的。通常在一块PCB板上制作上述结构的矩阵，然后切割成单个LED封装器件（LED灯珠）。 

在具体实施过程中，每个LED发光芯片的阳极和阴极连接方式可以采用如下方式： 

每个LED发光芯片的阳极与驱动芯片5驱动输出端口连接，每个LED发光芯片的阴极与封装基板6连接共地。或者，每个LED发光芯片的阴极与驱动芯片5的驱动输出端口连接，每个LED发光芯片的阳极与封装基板6连接共用电源。

在具体实施过程中，本实施例的驱动芯片5信号端口与封装基板6对应端口接点通过正装工艺（有线键合）或倒装工艺（无线键合）连接，同理，LED发光芯片组与驱动芯片5之间的连接以及LED发光芯片与封装基板之间的焊接也可以通过正装工艺（有线键合）或倒装工艺（无线键合）实现。如图3和图4所示，具体可以根据实际应用选择其中一种方式进行连接，其中使用倒装工艺可以省掉连接线，从而将发光像素的间距和发光单元做的更小，实现更高分辨率。 

在具体实施过程中，封装基板6为印刷电路板，其上表面承载驱动芯片5及LED发光芯片，并提供驱动芯片5与LED发光芯片的对外电气连接，下表面设有器件焊盘，焊盘与驱动芯片5相连接，为器件提供外部接口。 

在具体实施过程中，驱动芯片5上的驱动输出端口优选采用恒流输出端口，但不限于采用恒流输出端口，也可以采用其他形式的驱动输出端口。对应地外部接口包括：灰阶数据接口电极12，灰阶时钟接口电极13，PWM时钟接口电极14，数据锁存信号接口电极15，灰阶数据环路输出接口电极16，电源接口电极17，接地接口电极18。传统的LED封装器件，其4个像素有16个外部接口电极，即使使用芯片直接贴装（COB）工艺，其4个像素也需要13个外部接口电极，而本实用新型的LED封装器件仅有7个外部接口电极，大大减小了布线困难，减轻了PCB板的工艺难度，也降低了成本，更有利于实现高分辨率显示。 

在具体实施过程中，封装胶体为透明或半透明胶体，封装胶体覆盖在整个LED封装器件的上表面，其可以为环氧树脂胶体、硅胶胶体、硅树脂胶体等，也可以慘入黑色素或者染料，提高器件的对比度。 

本实施例是将驱动芯片5和四组三种不同颜色的R、G、B发光芯片2、3、4固定在PCB板上，通过正装工艺（有线键合）或倒装工艺（无线键合）将定驱动芯片5和三种不同颜色的R、G、BLED发光芯片2、3、4的电极连接到PCB板上使其形成通路，然后用封装胶体将PCB板上的驱动芯片5和三种不同颜色的R、G、BLED发光芯片2、3、4封住而保护起来。当对此发光单元中的驱动芯片5进行供电和数据信号输入等操作时，就可以控制其四组十二个不同颜色的R、G、BLED发光芯片2、3、4发光，驱动芯片5的每个驱动输出端口都只驱动一个LED发光芯片，因此可以通过调节相应的驱动输出端口的电流值来调节LED发光芯片的亮度，无需牺牲显示灰阶、降低刷新频率，从而实现了效果更好的静态显示。传统封装的LED显示装置，其4个像素有16个外部接口电极，即使使用COB工艺，其4个像素也需要13个外部接口电极，而本实用新型的LED封装器件只有7个外部接口电极，大大减小了传统的LED发光芯片与驱动芯片间的布线困难，减小了PCB板的工艺难度，更有利于实现高分辨率显示，并且将4个发光像素集成在一个LED灯珠中，此方法也可节约材料，提高效率，降低成本。 

实施例2 

因为实施例1中LED灯珠中含有四组R、G、B三种发光芯片，每组发光芯片间距较小并无遮挡而容易产生光侵润，针对此问题可以在LED灯珠表面各组发光芯片之间的封装胶体内部设置有遮挡物。具体地，如图6和7所示，可以在封装胶体部分制作十字沟道19将四组发光芯片隔离开并将沟道涂黑，沟道形状可以是方形或“V”形等，制作方法可通过修改Molding封胶工艺中的模具而直接制作出。此方法解决光侵润问题，增加了单个像素的对比度。

本实施例的其他结构与实施例1相似，在此不再赘述。 

实施例3 

与实施例1不同，针对实施例1中存在的光侵润问题，本实施例在实施例1的基础上，在各组发光芯片之间的封装胶体内部设置遮挡物。具体制作时，如图8和9所示，可以在LED灯珠未封胶前，在其表面制作格挡20，然后通过封装胶体将器件保护起来，格挡20可以为较粘稠的不透明的围坝胶结构或参入黑色素的胶体等，制作方法可运用点胶机将不透明胶体直接在未封胶的器件表面上画出线条而直接制作出格挡20。

本实施例的其他结构与实施例1相似，在此不再赘述。 

实施例4 

在实施例1或实施例2或实施例3的基础上，为了增强本实用新型器件的显示效果，本实施例将发光芯片组出光处的封装胶体设置为透镜形状。具体地，如图10和11所示，可以在LED灯珠1上的4个像素上制作4个与之对应的透镜21，可以在封胶时一次性制作出透镜21，只需要将原有的Molding模具进行修改。此方法可以增强本实用新型LED灯珠发光均匀性，改善其发光角度。

本实施例的其他结构与实施例1或实施例2或实施例3的结构相似，在此不再赘述。 

相同或相似的标号对应相同或相似的部件； 

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种灯驱合一的LED封装器件，包括驱动芯片、LED发光芯片、封装基板和封装胶体，其特征在于，封装基板上对应安装一个驱动芯片及4组LED发光芯片，驱动芯片安装在矩形封装基板上表面的中央，4组LED发光芯片分布在封装基板上表面的四角，每组LED发光芯片包括三个形成红、绿、蓝三种颜色光的LED发光芯片，封装胶体覆盖在整个封装器件的上表面，封装胶体封装后形成像素点间距固定的LED发光器件；

所述驱动芯片包含有12个单独可调的驱动输出端口，驱动输出端口以1对1的方式与LED发光芯片连接。

2.根据权利要求1所述的灯驱合一的LED封装器件，其特征在于，各组发光芯片之间的封装胶体表面开设有不透明的沟道。

3.根据权利要求1所述的灯驱合一的LED封装器件，其特征在于，各组发光芯片之间的封装胶体内部设置有遮挡物。

4.根据权利要求1所述的灯驱合一的LED封装器件，其特征在于，发光芯片组出光处的封装胶体设置为透镜形状。

5.根据权利要求1所述的灯驱合一的LED封装器件，其特征在于，所述的驱动芯片的每个驱动输出端口的输出信号为电流值或电压值。

6.根据权利要求1所述的灯驱合一的LED封装器件，其特征在于，每个LED发光芯片的阳极与驱动芯片驱动输出端口连接，每个LED发光芯片的阴极与封装基板连接共地；或者每个LED发光芯片的阴极与驱动芯片驱动输出端口连接，每个LED发光芯片的阳极与封装基板连接共用电源。

7.根据权利要求1所述的灯驱合一的LED封装器件，其特征在于，所述封装基板为印刷电路板,印刷电路板上表面承载驱动芯片及LED发光芯片，并提供驱动芯片与LED发光芯片的对外电气连接；其下表面设有器件焊盘，为器件提供外部接口。

8.根据权利要求7所述的灯驱合一的LED封装器件，其特征在于，所述驱动输出端口为恒流输出端口，所述外部接口包括灰阶数据接口、灰阶时钟接口、PWM时钟接口、数据锁存信号接口、灰阶数据环路输出接口、电源接口和接地接口。

9.根据权利要求1所述的灯驱合一的LED封装器件，其特征在于，所述LED封装器件为芯片型表面贴装器件。

10.根据权利要求1至9任一项所述的灯驱合一的LED封装器件，所述驱动芯片信号端口与封装基板对应端口接点通过正装工艺或倒装工艺连接。