CN101142692B - 具有串联耦合的发光单元阵列的发光二极管封装 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种发光二极管封装，其具有串联耦合的发光单元阵列。发光二极管封装包括封装主体以及安装在封装主体上的发光二极管芯片。发光二极管芯片具有串联耦合的发光单元阵列。由于具有串联耦合的发光单元阵列的发光二极管芯片安装在发光二极管封装上，因此可使用交流电源直接对其进行驱动。

Description

具有串联耦合的发光单元阵列的发光二极管封装
技术领域
本发明涉及一种发光二极管(light emitting diode，LED)封装，且更特定来说涉及一种具有串联耦合的发光单元阵列的LED封装，其可直接连接到交流(alternating current，AC)电源并由AC电源驱动。
背景技术
由于发光二极管(LED)可显现颜色，因此其已广泛用于指示灯、电显示板和显示器。LED还用于一般照明，因为其可显现白光。由于此类LED具有高效率和较长寿命且对环境无害，因此其应用领域持续扩展。
同时，LED是由半导体p-n结(p-n junction)结构形成的半导体装置，且通过电子和空穴的重组来发射光。一般来说，LED由在一方向上流动的电流驱动。因此，当使用AC电源驱动LED时，需要AC/直流(direct current，DC)转换器以将AC电流转换为DC电流。通过将AC/DC转换器与LED一起使用，LED的安装成本增加，这使得难以使用LED用于家庭的一般照明。因此，为了使用LED用于一般照明，需要一种能够使用AC电源直接驱动而不需要AC/DC转换器的LED封装。
颁予James C.Johnson的题为“LIGHT EMITTING DIODE RETROFITLAMP”的第5,463,280号美国专利中揭示了此类LED灯。所述LED灯包含串联耦合的多个发光二极管、用于限制电流的构件以及二极管电桥(diodebridge)。由于通过二极管电桥将AC电流转换为DC电流，因此LED灯可由AC电源驱动。
然而，由于LED灯具有串联耦合的上面安装有个别LED芯片的LED，因此耦合LED的过程较复杂，且LED灯的尺寸由于LED占据较大空间而大大增加。
同时，由于LED的发光功率实质上与输入功率成比例，因此将输入到LED中的电功率的增加实现了高发光功率。然而，LED的结温(junction temperature)由于输入电功率的增加而增加。LED的结温增加导致表示输入能量转换为可见光的程度的光度效率减小。因此，必须防止LED的结温由于增加的输入功率而上升。
发明内容
技术问题
本发明的一目的是提供一种发光二极管(light emitting diode，LED)封装，其可使用交流(alternating current，AC)电源驱动而不需要外部AC/直流(directcurrent，DC)转换器，且因此可小型化。
本发明的另一目的是提供一种制造过程可简化且有利于大量生产的LED封装。
本发明的又一目的是提供一种可通过容易地散发产生的热量来改进光度效率且具有稳定结构的LED封装。
技术解决方案
为了实现本发明的这些目的，本发明提供一种LED封装，其具有串联耦合的发光单元阵列。根据本发明一方面的LED封装包括封装主体以及安装在所述封装主体上的LED芯片。LED芯片具有串联耦合的发光单元阵列。由于根据本发明此方面的LED封装在上面安装具有串联耦合的发光单元阵列的LED芯片，因此可使用AC电源直接对其进行驱动。
此处，术语“发光单元”意味着形成于单一LED芯片中的微小LED。尽管LED芯片一般仅具有一个LED，但本发明的LED芯片具有多个发光单元。
在本发明的实施例中，LED芯片包括衬底和形成于衬底上的多个发光单元。发光单元与衬底电绝缘。
在本发明的一些实施例中，LED芯片可包括用于将发光单元彼此串联电连接的线。串联耦合的发光单元阵列由发光单元和线形成。
在本发明的其它实施例中，子基座(submount)可插入在LED芯片与封装主体之间。所述子基座可具有对应于发光单元的电极图案，且所述电极图案可将发光单元彼此串联耦合。因此，串联耦合的发光单元阵列由发光单元和电极图案形成。
此外，LED芯片可进一步包括用于将预定整流功率施加到串联耦合的发光单元阵列的整流电桥单元。因此，可使用AC电源来驱动LED芯片。
同时，LED芯片可进一步包括一个或一个以上串联耦合的发光单元阵列。所述串联耦合的发光单元阵列可彼此反向并联连接。因此，可使用AC电源来驱动LED芯片而不需要整流电桥单元或AC/DC转换器。
密封剂和/或模制部件可密封LED芯片。密封剂和/或模制部件保护LED芯片不受潮湿或外力影响。此处术语“密封剂”和“模制部件”的使用彼此没有任何差异。然而，在一些实施例中，共同使用所述术语以区别地指代组件。
同时，LED封装可进一步包括用于转换从LED芯片发射的光的波长的磷光体。磷光体可并入在模制部件中，或者其可位于模制部件与LED芯片之间，或者在模制部件上。通过适当选择磷光体，可能提供可实现具有各种颜色的光或白光的LED封装。
同时，封装主体可具有各种结构。
举例来说，封装主体可为具有引线电极的印刷电路板(printed circuit board，PCB)。LED芯片电连接到所述引线电极。除此之外，反射部分可位于PCB上以反射从LED芯片发射并入射在其上的光。
此外，LED封装可进一步包括彼此间隔开的一对引线框(a pair of leadframes)，以及散热片。封装主体支撑所述对引线框和散热片。封装主体可具有用于暴露所述对引线框中的每一者的一部分以及散热片的上部部分的开口。同时，LED芯片安装在散热片上。通过采用散热片，可容易地散发从LED芯片产生的热量。
在本发明的一些实施例中，散热片可在其侧表面处直接连接到所述对引线框中的一者，且与所述对引线框中的另一者间隔开。因此，可防止散热片与封装主体分离，借此提供在结构方面稳定的LED封装。
除此之外，散热片可包括基底以及在所述基底的中央部分处向上突出的突出物。因此，散热表面的面积增加，使得可容易地散发热量且还可使LED封装的大小最小化。突出物可突出超过封装主体的顶面。
此外，散热片可具有引线框容纳凹槽，其用于在所述突出物的侧表面处容纳所述对引线框中的一者。所述直接连接的引线框可插入到引线框容纳凹槽内。相反，散热片以及直接连接到散热片的引线框可彼此一体地形成。
在本发明的其它实施例中，封装主体具有通过所述开口暴露的穿孔。此外，所述对引线框具有在封装主体的开口内暴露的一对内部框，以及从各个内部框延伸并突出到封装主体外部的外部框。除此之外，散热片通过所述穿孔与封装主体的下部部分组合。
另外，散热片可包括与封装主体的下部部分组合的基底，以及在基底的中央部分处向上突出且与所述穿孔耦合的突出物。此外，散热片可具有在突出物的侧表面处的闭锁阶梯。闭锁阶梯由封装主体的上表面阻挡或插入到界定穿孔的侧壁内，使得防止散热片与封装主体分离。
根据本发明的另一方面，提供一种LED灯，其上安装具有串联耦合的发光单元阵列的LED芯片。LED灯包括具有顶部以及从顶部延伸的引脚型(pin-type)或按扣型(snap-type)支脚的第一引线，以及经布置以与所述第一引线间隔开且具有对应于第一引线的引脚型或按扣型支脚的第二引线。具有串联耦合的发光单元阵列的LED芯片安装在所述顶部上。同时，接合线(bonding wire)将LED芯片分别电连接到第一引线和第二引线。另外，模制部件密封第一引线的顶部、LED芯片以及第二引线的一部分。根据此方面，通过安装具有串联耦合的发光单元阵列的LED芯片，可能提供可使用AC电源驱动而不需要AC/DC转换器的LED灯。
第一引线的顶部可具有腔(cavity)，且LED芯片可安装在腔内。
同时，如果第一和第二引线具有引脚型支脚，那么第一和第二引线中的每一者均可具有两个引脚型支脚。此类LED灯一般称为高通量LED灯。因此，根据此方面，可能提供可使用AC电源驱动的高通量LED灯。
此外，散热片可与第一引线的支脚平行地从第一引线的顶部延伸。散热片容易地散发从LED芯片产生的热量，借此改进LED灯的光度效率。此外，散热片可在其表面上具有凹槽。凹槽增加散热片的表面积，借此更加增强散热性能。
在此方面的实施例中，LED芯片包括衬底和形成于衬底上的多个发光单元。发光单元与衬底电绝缘。
在此方面的一些实施例中，LED芯片可包括用于将发光单元彼此串联连接的线。
在此方面的其它实施例中，子基座可插入在LED芯片与所述顶部之间。子基座可具有对应于发光单元的电极图案，且所述电极图案可将发光单元彼此串联连接。
同时，LED芯片可进一步包括用于将预定整流功率施加到串联耦合的发光单元阵列的整流电桥单元。
此外，LED芯片可进一步包括一个或一个以上串联耦合的发光单元阵列。串联耦合的发光单元阵列可彼此反向并联连接。
同时，LED封装可进一步包括用于转换从LED芯片发射的光的波长的磷光体。磷光体可分散在模制部件中，或者可位于模制部件与LED芯片之间，或者在模制部件上。
根据本发明的又一方面，提供一种具有串联耦合的发光单元的LED封装。LED封装包括封装主体。具有电极图案的子基座安装在封装主体上。同时，发光单元接合到子基座的电极图案。此时，发光单元通过电极图案而彼此串联耦合。除此之外，模制部件可密封发光单元。
封装主体可为具有引线电极的印刷电路板，且子基座可电连接到引线电极。
同时，根据此方面的LED封装可进一步包括彼此间隔开的一对引线框，以及散热片。封装主体支撑所述对引线框和散热片，且其可具有用于暴露所述引线框中的每一者的一部分以及散热片的上部部分的开口。此外，子基座可安装在散热片上。
根据本发明的再一方面，提供一种具有串联耦合的发光单元阵列的LED灯。LED灯包括具有顶部以及从顶部延伸的引脚型或按扣型支脚的第一引线，以及经布置以与所述第一引线间隔开且具有对应于第一引线的引脚型或按扣型支脚的第二引线。同时，具有电极图案的子基座安装在所述顶部上。除此之外，发光单元接合到子基座的电极图案。此时，发光单元通过电极图案而彼此串联耦合。此外，接合线将子基座分别电连接到第一和第二引线。同时，模制部件密封第一引线的顶部、发光单元以及第二引线的一部分。
有利效果
根据本发明，可能提供一种LED封装和一种LED灯，其可使用AC电源驱动而不需要外部AC/DC转换器且因此可小型化。此外，由于采用形成于单一衬底上的发光单元，因此制造封装的工艺可简化，且因此有利于大量生产。此外，由于通过采用散热片可容易地散发所产生的热量，因此可改进发光单元的光度效率。此外，由于可防止散热片与封装主体分离，因此可能提供在结构方面稳定的LED封装。
附图说明
图1和图2是说明各具有串联耦合的发光单元阵列的发光二极管(LED)芯片的截面图，其适用于本发明实施例。
图3到图5是说明通过子基座的电极图案串联耦合的发光单元阵列的截面图，其适用于本发明实施例。
图6和图7是说明根据本发明实施例的发光单元阵列的电路图。
图8到图10是说明根据本发明实施例的LED封装的截面图。
图11是说明上面安装有具有串联耦合的发光单元阵列的多个发光装置的LED封装的截面图。
图12和图13是说明根据本发明一些实施例各采用散热片的LED封装的截面图。
图14到图18是说明根据本发明其它实施例各采用散热片的LED封装的视图。
图19到图23是说明根据本发明另外的实施例各采用散热片的LED封装的视图。
图24是说明根据本发明实施例具有串联耦合的发光单元的LED灯的截面图。
图25到图32是说明根据本发明其它实施例的高通量LED灯的视图。
具体实施方式
下文中，将参看附图详细描述本发明的优选实施例。仅出于说明性目的提供以下实施例，使得所属领域的技术人员可完全理解本发明的精神。因此，本发明不限于以下实施例，而是可以其它形式来实施。在图式中，为了便于说明而夸大了元件的宽度、长度、厚度等。整个说明书和图式中，相同参考标号指示相同元件。
<串联耦合的发光单元阵列>
根据本发明的发光二极管(light emitting diode，LED)封装包含串联耦合的发光单元阵列。图1到图5是说明串联耦合的发光单元阵列的截面图，其适用于本发明的实施例。此处，图1和图2是说明各具有通过线串联耦合的发光单元阵列的LED芯片的截面图，图3和图5是说明各具有通过子基座(submount)的电极图案串联耦合的发光单元阵列的LED芯片的截面图，且图4是说明通过子基座的电极图案串联耦合的发光单元阵列的截面图。
参看图1和图2，本发明的LED芯片形成于衬底20上且具有通过线80-1到80-n彼此串联耦合的多个发光单元100-1到100-n。也就是说，LED芯片包括所述多个发光单元100，其中相邻发光单元100-1到100-n的N型半导体层40和P型半导体层60电连接，N型垫95形成于位于LED芯片一端处的发光单元100-n的N型半导体层40上，且P型垫90形成于位于其另一端处的发光单元100-1的P型半导体层60上。
相邻发光单元100-1到100-n的N型半导体层40和P型半导体层60通过金属线80彼此电连接以形成串联耦合的发光单元阵列。发光单元100-1到100-n可与可由AC电源驱动的发光单元的数目一样多而串联耦合。在本发明中，根据用于驱动单一发光单元100的电压/电流和施加到LED芯片用于照明的AC驱动电压来选择串联耦合的发光单元100的数目。
在具有串联耦合的第一到第n发光单元100-1到100-n的LED芯片中，如图1所示，P型垫90形成于第一发光单元100-1的P型半导体层60上，且第一发光单元100-1的N型半导体层40和第二发光单元100-2的P型半导体层60通过第一线80-1连接。此外，第二发光单元100-2的N型半导体层40和第三发光单元(未图示)的P型半导体层(未图示)通过第二线80-2连接。第(n-2)发光单元(未图示)的N型半导体层(未图示)和第(n-1)发光单元100-n-1的P型半导体层60通过第(n-2)线80-n-2连接，且第(n-1)发光单元100-n-1的N型半导体层40和第n发光单元100-n的P型半导体层60通过第(n-1)线80-n-1连接。此外，N型垫95形成于第n发光单元100-n的N型半导体层40上。
本发明中的衬底20可为上面可制造多个LED芯片的衬底。此处，如图1和图2中所示由“A”指定的位置是指用于将衬底切割为离散LED芯片的切割位置。
此外，上述LED芯片可具有用于对外部AC电压进行整流的整流二极管单元。所述二极管单元以整流电桥的形式连接以形成桥式整流器。桥式整流器布置在外部电源与串联耦合的发光单元阵列之间。因此，将在某一方向上流动的电流供应到串联耦合的发光单元阵列。所述整流二极管单元可具有与发光单元的结构相同的结构。换句话说，可通过与发光单元相同的工艺来形成整流二极管单元。
同时，串联耦合的发光单元的至少两个阵列可形成于衬底上。所述阵列可彼此反向并联连接以由AC电源交替驱动。
下文将描述制造具有串联耦合的发光单元的LED芯片的方法。
在衬底20上依次生成缓冲层30、N型半导体层40、活性层50和P型半导体层60。透明电极层70可进一步形成于P型半导体层60上。衬底20可为由蓝宝石(Al2O3)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、硅(Si)、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、锂-氧化铝(LiAl2O3)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)或氮化镓(GaN)制成的衬底，且可依据形成于其上的半导体层的材料来选择衬底20。衬底20在基于GaN的半导体层形成于其上的情况下可为蓝宝石衬底或碳化硅(SiC)衬底。
缓冲层30是用于在生成晶体时减少衬底20与后续层之间的晶格失配的层，且可为(例如)GaN膜。优选的是，在SiC衬底是导电衬底的情况下缓冲层30由绝缘层形成，且其可由半绝缘GaN形成。N型半导体层40是其中产生电子的层，且可由N型化合物半导体层和N型包覆层形成。此时，N型化合物半导体层可由掺杂有N型杂质的GaN制成。P型半导体层60是其中产生空穴的层，且可由P型包覆层和P型化合物半导体层形成。此时，P型化合物半导体层可由掺杂有P型杂质的AlGaN制成。
活性层50是其中形成预定带隙和量子阱以使得电子和空穴重组的区域，且可包含InGaN层。此外，由于电子和空穴的重组而产生的所发射光的波长依据构成活性层50的材料的种类而变化。因此，优选的是，依据目标波长来控制活性层50中包含的半导体材料。
随后，使用平版印刷和蚀刻技术图案化P型半导体层60和活性层50，使得N型半导体层40的一部分暴露。而且，部分移除N型半导体层40的暴露部分以使发光单元100彼此电隔离。此时，如图1所示，可通过移除缓冲层30的暴露部分来暴露衬底20的顶面，或蚀刻可停止于缓冲层30处。在缓冲层30导电的情况下，移除缓冲层30的暴露部分以使发光单元电隔离。
通过使用与上述制造工艺相同的工艺，可同时形成用于整流电桥的二极管单元。将了解，可通过典型的半导体制造工艺单独形成用于整流电桥的二极管单元。
接着，通过例如桥接工艺或跨越(step-over)工艺的预定工艺形成用于电连接相邻发光单元100-1到100-n的N型半导体层40和P型半导体层60的导电线80-1到80-n。导电线80-1到80-n由例如金属、掺杂有杂质的硅、或硅化合物的导电材料形成。
桥接工艺也称为空中桥接(air bridge)工艺，且将简要描述此工艺。首先，在上面形成有发光单元的衬底上提供光致抗蚀剂(photoresist)，且接着使用暴露技术形成具有用于暴露N型半导体层的暴露部分和P型半导体层上的电极层的开口的第一光致抗蚀剂图案。随后，使用电子束蒸发技术或类似技术形成具有较小厚度的金属材料层。所述金属材料层形成于所述开口和光致抗蚀剂图案的整个顶面上。随后，再次在第一光致抗蚀剂图案上形成用于暴露将彼此连接的相邻发光单元之间的区域以及所述开口上的金属材料层的第二光致抗蚀剂图案。随后，使用电镀技术形成金，且接着移除第一和第二光致抗蚀剂图案。结果，留下用于将相邻发光单元彼此连接的线，且所有其它金属材料层和光致抗蚀剂图案都被移除，使得线可以如图所示的电桥的形式将发光单元彼此连接。
同时，跨越工艺包含在具有发光单元的衬底上形成绝缘层的步骤。使用平版印刷和蚀刻技术来图案化所述绝缘层，以形成用于暴露N型半导体层和P型半导体层上的电极层的开口。随后，使用电子束蒸发(e-beam evaporation)技术或类似技术形成用于填充开口和覆盖绝缘层的金属层。随后，使用平版印刷和蚀刻技术图案化金属层，以形成用于将相邻发光单元彼此连接的线。可以对此跨越工艺作出各种修改。使用跨越工艺时，线由绝缘层支撑，借此改进线的可靠性。
同时，用于与外部电连接的P型垫90和N型垫95分别形成于位于LED芯片两端处的发光单元100-1和100-n上。接合线(未图示)可连接到P型垫90和N型垫95。
上述制造本发明的LED芯片的方法仅仅是特定实施例且不限于此。可依据装置的特征和工艺的方便而对其作出各种修改和添加。
举例来说，在衬底上形成各具有以一者位于另一者上的方式依次层压的N型电极、N型半导体层、活性层、P型半导体层和P型电极的多个垂直发光单元，或者通过接合在衬底上来排列具有此结构的发光单元。接着，通过将相邻发光单元的N型电极和P型电极彼此连接而串联耦合所述多个发光单元，借此制造LED芯片。将了解，垂直发光单元不限于上述实例的结构，而是可具有各种结构。此外，可能通过在衬底上形成多个发光单元、将发光单元接合在主衬底上并使用激光分离衬底或使用化学机械抛光技术将其移除，来在额外的主衬底上形成所述多个发光单元。随后，可通过线串联耦合相邻的发光单元。
发光单元100中的每一者均包括依次层压在衬底20上的N型半导体层40、活性层50和P型半导体层60，且缓冲层30插入在衬底20与发光单元100之间。发光单元100中的每一者均包括形成于P型半导体层60上的透明电极层70。此外，在垂直发光单元的情况下，其包括位于N型半导体层下方的N型电极。
N型垫和P型垫是用于将发光单元100电连接到外部金属线或接合线的垫，且可形成为Ti/Au的层压结构。此外，用于连接到线80的电极垫可形成于发光单元100的P型和N型半导体层上。另外，上述透明电极层70分配输入电流，使得电流均匀地输入到P型半导体层60中。
参看图1和图2描述的LED芯片具有通过线80串联耦合的发光单元100的阵列。然而，存在各种串联耦合发光单元的方法。举例来说，可使用子基座串联耦合发光单元。图3到图5是说明使用子基座串联耦合的发光单元阵列的截面图。
参看图3，LED芯片1000具有排列在衬底110上的多个倒装芯片型发光单元。发光单元中的每一者均包括形成于衬底110上的N型半导体层130、形成于N型半导体层130的一部分上的活性层140以及形成于活性层140上的P型半导体层150。同时，缓冲层120可插入在衬底110与发光单元之间。此时，在P型半导体层150上可形成用于减少P型半导体层150的接触电阻的额外P型电极层160。尽管P型电极层可为透明电极层，但其不限于此。此外，LED芯片1000进一步包括形成于P型电极层150上的用于缓冲的P型金属缓冲垫170以及形成于N型半导体层130上的用于缓冲的N型金属缓冲垫180。此外，具有10％到100％反射率的反射层(未图示)可形成于P型电极层160的顶部上，且额外的用于平稳供应电流的欧姆金属层可形成于P型半导体层150上。
衬底110、缓冲层120、N型半导体层130、活性层140以及P型半导体层150可由参看图1和2描述的衬底20和半导体层形成。
子基座2000包括上面界定有多个N区域和P区域的子基座衬底200、形成于子基座衬底200表面上的介电膜210以及用于将相邻N区域和P区域彼此连接的多个电极图案230。此外，子基座2000进一步包括位于衬底边缘处的P型接合垫240以及位于其另一边缘处的N型接合垫250。
N区域是指LED芯片1000中的N型金属缓冲垫180连接到的区域，且P区域是指LED芯片1000中的P型金属缓冲垫170连接到的区域。
此时，具有优良导热性的衬底用作子基座衬底200。举例来说，可使用由SiC、Si、锗(Ge)、锗化硅(SiGe)、AlN、金属等制成的衬底。介电膜210可形成为多层膜。在衬底导电的情况下，可省略介电膜210。介电膜210可由二氧化硅(SiO2)、氧化镁(MgO)或氮化硅(SiN)制成。
电极图案230、N型接合垫250以及P型接合垫240可由具有优良导电性的金属制成。
下文将描述制造用于具有如上所述构造的倒装芯片型发光单元的LED芯片的子基座衬底的方法。
凹入部分和凸起部分形成于衬底200上以在上面界定N区域和P区域。可依据上面将接合的LED芯片1000的N型金属缓冲垫180和P型金属缓冲垫170的大小来不同地修改N区域和P区域的宽度、高度和形状。在此实施例中，衬底200的凸起部分变为N区域，且衬底200的凹入部分变为P区域。可使用模具或通过预定蚀刻工艺来制造具有此形状的衬底200。也就是说，用于暴露P区域的掩模形成于衬底200上，且接着衬底200的暴露部分经蚀刻以形成凹陷的P区域。接着，移除掩模以使得形成凹陷的P区域和相对突出的N区域。或者，可借助于机械加工而形成凹陷的P区域。
接着，介电膜210形成于整个结构上。此时，在衬底200不是由导电材料制成的情况下可能不会形成介电膜210。如果使用具有优良导电性的金属衬底来改进导热性，那么形成介电膜210以充当充分的绝缘体。
电极图案230形成于介电膜210上，每一电极图案230成对地连接相邻N区域和P区域。可通过丝网印刷方法形成电极图案230，或可通过在电极层沉积之后通过平版印刷和蚀刻技术进行图案化来形成电极图案230。
LED芯片1000的P型缓冲垫170接合到P区域上的电极图案230，且其N型金属缓冲垫180接合到N区域上的电极图案230，使得LED芯片1000和子基座衬底200接合在一起。此时，LED芯片1000的发光单元通过电极图案230串联耦合以形成串联耦合的发光单元阵列。可通过接合线分别连接位于串联耦合的发光单元阵列两端处的P型接合垫240和N型接合垫250。
可通过各种接合方法(例如，使用低共熔温度的低共熔方法)接合金属缓冲垫170和180、电极图案230以及接合垫240和250。
此时，可依据将使用的电功率源和发光单元的功率消耗来不同地修改串联耦合的发光单元的数目。
参看图4，与图3的发光单元相比，发光单元100a到100c未排列在衬底(图3中的110)上，而是接合到子基座200，同时彼此分离。可在将LED芯片1000接合在子基座2000上之后(如图3所示)，通过使用激光使衬底110与LED芯片1000分离或者通过使用化学机械抛光技术移除衬底110来形成此类发光单元。此时，相邻发光单元100a到100c的N型金属缓冲垫180和P型金属缓冲垫170接合到形成于子基座2000上的电极图案230，使得可串联电耦合发光单元。
参看图5，上面界定有多个N区域和P区域的平坦衬底200形成有用于连接相邻N区域A和P区域B的电极图案230，且接着将LED芯片1000安装在子基座2000上。也就是说，与图3相反，电极图案230形成于没有形成特定图案(例如，凹入和凸起部分)的子基座衬底200上，且LED芯片1000的相邻发光单元的N型金属缓冲垫180和P型金属缓冲垫170接合在电极图案230上以将发光单元彼此电连接。此时，优选的是，N型金属缓冲垫180和P型金属缓冲垫170经形成以使得其顶面位于实质上相同的平面中。
在这些实施例中，尽管已说明P型金属缓冲垫170和N型金属缓冲垫180形成于LED芯片1000内的发光单元上，但其不限于此，而是P型金属缓冲垫170和N型金属缓冲垫180可分别形成于P区域A和N区域B上。此时，某些金属电极(未图示)可进一步形成于N型半导体层130和P型半导体层50上以便接合到金属缓冲垫170和180。
图6和图7是说明根据本发明实施例的发光单元阵列的电路图。
参看图6，通过串联耦合发光单元31a、31b和31c而形成第一串联阵列31，且通过串联耦合其它发光单元33a、33b和33c而形成第二串联阵列33。此处，术语“串联阵列”是指串联耦合的多个发光单元的阵列。
第一串联阵列31和第二串联阵列33中的每一者的两端均分别连接到AC电源35和接地。第一和第二串联阵列反向并联连接在AC电源35与接地之间。也就是说，第一串联阵列的两端电连接到第二串联阵列的两端，且第一串联阵列31和第二串联阵列33经布置以使得其发光单元由在相反方向上流动的电流驱动。换句话说，如图所示，第一串联阵列31中包含的发光单元的阳极和阴极以及第二阵列33中包含的发光单元的阳极和阴极布置在相反方向上。
因此，如果AC电源35处于正相位，那么第一串联阵列31中包含的发光单元接通以发射光，且第二串联阵列33中包含的发光单元断开。相反，如果AC电源35处于负相位，那么第一串联阵列31中包含的发光单元断开，且第二串联阵列33中包含的发光单元接通。
因此，第一串联阵列31和第二串联阵列33由AC电源交替地接通/断开，使得包含第一和第二串联阵列的发光芯片可持续发射光。
尽管各包括单一LED的LED芯片可彼此连接以由如图6的电路中的AC电源驱动，但LED芯片所占据的空间增加。然而，在本发明的LED芯片中，单一芯片可通过连接到AC电源而被驱动，借此防止LED芯片所占据的空间增加。
同时，尽管图6所示的电路经配置以使得第一和第二串联阵列中的每一者的两端分别连接到AC电源35和接地，但电路可经配置以使得其两端连接到AC电源的两个端子。此外，尽管第一和第二串联阵列中的每一者均包括三个发光单元，但这仅仅是用于获得更好理解的说明性实例，且在必要时可增加发光单元的数目。也可增加串联阵列的数目。
参看图7，串联阵列41包括发光单元41a、41b、41c、41e和41f。同时，包含二极管单元D1、D2、D3和D4的桥式整流器布置在AC电源45与串联阵列41之间以及接地与串联阵列41之间。尽管二极管单元D1、D2、D3和D4可具有与发光单元相同的结构，但其不限于此，而是可能不发射光。串联阵列41的阳极端子连接到二极管单元D1与D2之间的节点，且其阴极端子连接到二极管单元D3与D4之间的节点。同时，AC电源45的端子连接到二极管单元D1与D4之间的节点，且接地连接到二极管单元D2与D3之间的节点。
如果AC电源45处于正相位，那么桥式整流器的二极管单元D1和D3接通，且其二极管单元D2和D4断开。因此，电流经由桥式整流器的二极管单元D1、串联阵列41以及桥式整流器的二极管单元D3而流到接地。
同时，如果AC电源45处于负相位，那么桥式整流器的二极管单元D1和D3断开，且其二极管单元D2和D4接通。因此，电流经由桥式整流器的二极管单元D2、串联阵列41以及桥式整流器的二极管单元D4而流到AC电源。
因此，桥式整流器连接到串联阵列41，使得可使用AC电源45连续驱动串联阵列41。此处，尽管桥式整流器经配置以使得桥式整流器的端子连接到AC电源45和接地，但桥式整流器可经配置以使得两个端子均连接到AC电源的两个端子。同时，由于使用AC电源驱动串联阵列41，因此可能发生纹波，且可连接RC滤波器(未图示)以防止纹波的发生。
根据此实施例，单一串联阵列可通过电连接到AC电源而被驱动，且与图6的LED芯片相比可有效地使用发光单元。
可通过安装具有串联耦合的发光单元阵列的LED芯片或具有所接合的发光单元的子基座来提供具有各种结构的LED封装或LED灯。下文将详细描述具有串联耦合的发光单元阵列的LED封装或LED灯。
图8到图10是说明根据本发明实施例的LED封装的截面图。
参看图8，LED封装包括衬底310、形成于衬底310上的电极320和325、安装在衬底310上的发光装置350以及密封发光装置350的模制部件370。
发光装置350包括如参看图1和图2描述的通过线80串联耦合的发光单元阵列，或包括如参看图3到图5描述的具有电极图案250的子基座2000以及通过子基座2000的电极图案串联耦合的发光单元阵列。发光装置350包括至少一个发光单元阵列，且可包括至少两个反向并联耦合的发光单元阵列和/或用于预定整流操作的额外整流电桥单元。
发光单元中的每一者均包括N型半导体层和P型半导体层，且一个发光单元的N型半导体层和与其相邻的另一发光单元的P型半导体层彼此电连接。同时，可形成N形接合垫和P型接合垫以将外部电源连接到串联耦合的发光单元阵列的一端和另一端。除此之外，在发光装置350包含额外的整流电桥单元的情况下，在整流电桥单元中可形成电源垫。
由于发光单元形成于单一衬底上，因此与各个发光二极管经安装并接着串联耦合的现有技术相比，可能简化制造工艺并减小封装的大小。
衬底310可为上面印刷有第一和第二引线电极320和325的印刷电路板。引线电极320和325分别电连接到P型接合垫(图1和图2中的90，或图3到图5中的240)和N型接合垫(图1和图2中的95，或图3到图5中的250)，或发光装置350的电源垫。
可使用印刷技术形成引线电极320和引线电极325，或使用粘合剂将其附接到衬底310。第一电极320和第二电极325可由具有优良导电性的含有铜或铝的金属材料制成，且可经形成以使得其彼此电分离。
引线电极320和325以及发光装置350通过接合线390彼此电连接。也就是说，第一电极320和发光装置350的一个垫通过一个接合线390连接，且第二电极325和发光装置350的另一个垫通过另一接合线390连接。
可通过固化热固性树脂(例如，环氧树脂或硅树脂)来形成模制部件370。模制部件370可形成为各种形状，例如透镜、六面体、平板、半球或圆柱体，且进一步包含在其顶面上的多个小透镜特征。
同时，LED封装可进一步包括预定的磷光体(未图示)，其用于在发光装置350上实现具有目标颜色的光。可将磷光体施加在发光装置350上。此外，在磷光体与热固性树脂混合在一起之后，使用所述混合物形成模制部件370，使得磷光体可分散在模制部件370中。
根据此实施例的LED封装可进一步包括反射部分。图9和图10绘示具有此反射部分的LED封装。
参看图9，发光装置350安装在反射部分340内。可通过机械处理衬底(图8中的310)以形成预定凹槽来形成反射部分340。凹槽的内壁形成为具有特定斜率。因此，从发光装置350发射并接着入射在反射部分340上的光从反射部分340反射到外部，使得可改进光的亮度。优选的是，凹槽的底面具有平面的形状以在上面安装发光装置350。
参看图10，反射部分360形成于平坦衬底310上以围绕发光装置350。反射部分360具有特定斜率以将从发光装置350入射的光反射到外部。可通过模制热塑性或热固性树脂来形成反射部分360。同时，模制部件370通过填充反射部分360的内部而密封发光装置350。
此外，反射部分360和衬底310可彼此一体地形成。此时，使用引线框形成引线电极320和325，且通过插入模制引线框来形成反射部分360和衬底310。
根据本发明实施例的LED封装可包括如上所述的一个或一个以上发光装置3 50。图11是说明具有多个发光装置350的LED封装的截面图。
参看图11，根据此实施例的LED封装包括衬底310、形成于衬底310上的引线电极320和325，以及安装在衬底310上的多个发光装置350。为了增强光的亮度，形成反射部分360以围绕发光装置350，且在发光装置350上形成密封发光装置350的模制部件370。此外，引线电极320和325形成于衬底350上且通过接合线390连接到所述多个发光装置350。因此，所述多个发光装置350可通过引线电极320和325以及接合线390连接到外部电源。
如参看图8所述，发光装置350中的每一者均包括串联耦合的发光单元阵列。
根据此实施例，所述多个发光装置350串联、并联或串并联地不同地安装在衬底310上以获得期望的发光功率，且通过安装所述多个发光装置350可获得高发光功率。
图12和图13是说明根据本发明一些实施例各采用散热片的LED封装的截面图。
参看图12，根据此实施例的LED封装包括在两侧处形成有引线电极320和325且还具有穿孔的衬底或外壳311、安装在外壳311的穿孔内的散热片313、安装在散热片313上的发光装置350，以及密封发光装置350的模制部件370。
安装在外壳311的穿孔内的散热片313由具有优良导热性的材料制成，且将从发光装置350产生的热量散发到外部。如图13所示，散热片313可在其中央的预定区域中具有倒截头圆锥体形状的凹陷区域。凹陷区域构成反射部分380，且发光装置350安装在凹陷区域的底面上。为了增强亮度和光聚焦性能，倒截头圆锥体形状的凹陷区域形成为具有特定斜率。
如参看图8所述，发光装置350包括串联耦合的发光单元阵列。发光装置350通过接合线390连接到引线电极320和325。此外，在这些实施例中，多个发光装置350可安装在散热片313上。
如参看图8所述，密封发光装置350的模制部件370可形成为各种形状。此外，在发光装置350上形成磷光体(未图示)以发射具有目标颜色的光。
图14到图17是说明根据本发明其它实施例各采用散热片的LED封装的视图。图14和图15分别是说明根据本发明实施例的LED封装410的透视图和平面图，且图16是说明在LED封装410中使用的引线框415和416的平面图。同时，图17是说明所述LED封装的截面图。
参看图14到图17，LED封装410包括一对引线框415和416、散热片413以及支撑引线框和散热片的封装主体411。
如图17所示，散热片413可具有基底和从基底的中央部分向上突出的突出物。尽管基底和突出物可具有如图所示的圆柱形形状，但其不限于此，而是可具有各种形状，例如多边形柱及其组合。同时，可依据散热片413的基底的形状来修改封装主体411的外观。举例来说，在基底具有圆柱体形状的情况下，封装主体411的外观可为如图所示的圆柱体。或者，在基底具有矩形柱形状的情况下，封装主体411的外观可为矩形柱。
散热片413位在突出物的侧表面处，散热片413具有用于容纳引线框415的引线框容纳凹槽413a。尽管容纳凹槽413a可形成于突出物的侧表面的一部分处，但其可优选地形成为沿着突出物的侧表面的连续凹槽。因此，容易将引线框415组合到连续的容纳凹槽413a内而不用考虑散热片413的旋转。
同时，散热片413在基底的侧表面413b处可具有闭锁凹槽。闭锁凹槽可形成于基底的侧表面413b的一部分处，或者其可沿着其表面为连续的。由于随着散热片413的底面变宽而促进散热，因此基底的侧表面的下部端部可暴露于外部，如图14和图17所示。然而，闭锁凹槽和基底侧表面的在闭锁凹槽上方的一部分由封装主体411覆盖。因此，闭锁凹槽容纳封装主体411的一部分，使得可防止散热片413与封装主体411分离。
散热片413由导电材料制成，特定来说为例如铜(Cu)或铝(Al)的金属或其合金。此外，可使用模制或压制技术形成散热片413。
所述成对的引线框415和416位于散热片413周围，同时彼此间隔开。引线框415具有内部引线框415a与外部引线端子415b，引线框416具有内部引线框416a与外部引线端子416b。内部引线框415a和416a位于封装主体411内部，且外部引线框415b和416b从内部引线框延伸并向封装主体411的外部突出。此时，外部引线框415b和416b可弯曲以用于表面安装。
同时，内部引线框415a组合到散热片413的容纳凹槽413a内并接着直接电连接到散热片。如图16所示，内部引线框415a可呈环的形状，其一部分已经移除以容纳在散热片413的容纳凹槽413a内。随着从环形内部引线框移除的部分变小，散热片413与内部引线框415a之间的接触面更多地增加以加固电连接。此时，内部引线框415a可依据散热片413的突出物的形状而呈各种形状，例如环形环或多边形环。
另一方面，内部引线框416a经定位，同时与散热片413间隔开。内部引线框416a位于内部引线框415a的移除部分处，使得其可靠近散热片413而定位。引线框416可具有扣紧凹槽416c，且扣紧凹槽416c容纳封装主体411的一部分，使得可防止引线框416与封装主体411分离。引线框415也可具有扣紧凹槽。
封装主体411支撑散热片413以及引线框415和416。可使用插入模制技术形成封装主体411。也就是说，可通过将引线框415组合到散热片413的容纳凹槽内，将引线框416定位于相应位置并插入模制热塑性或热固性树脂来形成封装主体411。通过使用插入模制技术，可容易地形成具有此类复杂结构的封装主体411。此时，散热片413的突出物可向上突出超过封装主体411的顶部。
同时，封装主体411具有用于暴露各个内部引线框415a和416a的若干部分以及散热片413的突出物的一部分的开口。因此，凹槽形成于散热片413的突出物与封装主体411之间。如图14和图15所示，尽管凹槽可为沿着突出物周边的连续凹槽，但其不限于此，而是可为间断的。
此外，封装主体411可进一步包括沿着其外部周边定位的密封剂容纳凹槽411a。密封剂容纳凹槽411a容纳模制部件或密封剂421，使得防止密封剂421与封装主体411分离。除此之外，用于指示引线框415和416的位置的标记411b可形成于封装主体处，如图14和图15所示。标记411b指示直接连接到散热片413的引线框415的位置和与散热片间隔开的引线框416的位置。
由于使用插入模制技术形成封装主体411，因此其填充形成于散热片413的基底的侧表面413b处的闭锁凹槽，借此支撑散热片。除此之外，引线框415容纳在散热片的容纳凹槽413a中，且引线框也由封装主体支撑。此外，封装主体填充容纳凹槽413a的剩余部分，除了其与引线框接触的部分。因此，根据本发明实施例，防止散热片与封装主体分离。
再次参看图17，发光装置417安装在散热片413上。发光装置417包括如参看图1和2描述的通过线80串联耦合的发光单元阵列，或包括具有电极图案250的子基座2000以及通过子基座2000的电极图案250串联耦合的发光单元阵列。发光装置417可包括至少一个发光单元阵列，且可包括至少两个反向并联连接的发光单元阵列和/或用于预定整流操作的额外整流电桥单元。
发光装置417通过接合线419a和419b电连接到引线框415和416。举例来说，在发光装置417是参看图1或图2描述的LED芯片的情况下，接合线419a和419b将形成于串联耦合的发光单元阵列的两端的接合垫(图1或图2的90和95)连接到引线框415和416。
此外，在发光装置417包括如参看图3到图5描述的子基座2000和接合在子基座上的发光单元100的情况下，接合线419a和419b将形成于子基座上的接合垫240和250连接到引线框415和416。如果LED芯片1000接合到如图3或5所示的子基座2000，那么子基座2000插入在LED芯片1000与散热片413之间。
接合线419b可直接连接到引线框415或散热片413。
同时，密封剂421覆盖LED芯片417的顶部。密封剂421可为环氧树脂或硅树脂。此外，密封剂可含有用于转换从LED芯片417发射的光的波长的磷光体421a。举例来说，在LED芯片417发射蓝光的情况下，密封剂421可含有用于将蓝光转换为黄光或绿光与红光的磷光体421a。因此，从LED封装向外部发射白光。
密封剂421填充封装主体411的开口和密封剂容纳凹槽411a。因此，密封剂421与封装主体411的接合力增加，使得防止密封剂与LED封装分离。同时，密封剂421可为透镜，并呈凸透镜的形状，使得从LED芯片417发射的光在预定范围的方向角中出现，如图17所示。另外，密封剂可依据其使用的目的而具有各种形状。
图18是说明根据本发明又一实施例的采用散热片的LED封装的截面图。
参看图18，根据此实施例的LED封装包括一对的引线框415和416、散热片413以及封装主体411。此外，如参看图17所描述，发光装置417安装在散热片413上，接合线419a和419b将发光装置417连接到引线框415和416，且密封剂421覆盖LED芯片417的顶部。磷光体421a可包含在密封剂421内。下文将描述其不同于图17的LED封装的特征。
在根据此实施例的LED封装中，散热片413和引线框415彼此一体地形成。也就是说，引线框415由与散热片413相同的材料制成，且与散热片413一起形成。由于散热片413和引线框415彼此一体地形成，因此可消除用于引线框的容纳凹槽(图17的413a)。
根据此实施例，由于散热片413和引线框415彼此一体地形成，因此可更加防止散热片413与封装主体411分离。
图19到图23是说明根据本发明另外的实施例各采用散热片的LED封装的视图。此处，图19和图20是说明根据本发明实施例的LED封装的上部和下部透视图，且图21是说明所述LED封装的分解透视图。同时，图22是绘示LED芯片安装在图19和图20的LED封装上并通过接合线与其连接的截面图，且图23是绘示模制部件形成于图22的LED封装上且透镜安装在其上的截面图。
参看图19到图21，本发明的LED封装包括封装主体，封装主体包含第一封装主体506和第二封装主体509。尽管第一封装主体和第二封装主体可单独制造，但这些封装主体可使用插入模制技术彼此一体地形成。如果这些封装主体彼此一体地形成，那么这些封装主体不会分离为第一封装主体506和第二封装主体509。然而，为了便于描述，将这些封装主体绘示为分离状态。
第一封装主体506具有开口508，且在第一封装主体506顶面处形成有凹槽，所述凹槽经凹陷以容纳密封剂或模制部件且由其内部表面围绕。尽管开口508具有与凹陷部分相同的面积，但尽管开口508的面积可小于如图所示的凹陷部分的面积。阶梯部分507可形成于第一封装主体的内壁中以容纳稍后将描述的模制部件。
第二封装主体509具有通过第一封装主体506的开口暴露的穿孔511。此外，内部框容纳凹槽510形成于第二封装主体509的顶面中，且散热片安置凹槽(heat sink-seating groove)512形成于其底面中。内部框容纳凹槽510定位于穿孔511周围且与其间隔开。
对引线框501定位于第一封装主体506与第二封装主体507之间，同时彼此间隔开。对引线框501具有通过第一封装主体506的开口暴露的一对内部框503和从内部框延伸并突出到封装主体外部的外部框502。内部框503经布置以形成对称结构，使得中空部分505可界定于其间的中央位置。内部框503安置于内部框容纳凹槽510内部，使得穿孔511定位于中空部分505内部。
同时，内部框503中的每一者均可具有从其延伸的支撑件504。支撑件504用以在使用具有多个所连接的对引线框501的引线面板(未图示)来大量生产LED封装时支撑对引线框501。此外，如图19和图20所示，外部框502可弯曲，使得LED封装可安装在印刷电路板或类似物的表面上。
同时，引线框501可形成如图所示的对称结构，但其不限于此。此外，尽管由内部框围绕的中空部分505可具有六边形形状，但其不限于此，而是可具有各种形状，例如圆形、矩形等。
散热片513在第二封装主体509的底面上与第二封装主体509组合。散热片513具有安置在第二封装主体的散热片安置凹槽512中的基底514和突出物515，所述突出物515将与第二封装主体组合同时在基底的中央部分处突出且将插入到第二封装主体的穿孔511中。闭锁阶梯可形成于突出物515的侧表面上。突出物515的顶面516可凹陷并通过第一封装主体506的开口508而暴露。
同时，第一和第二封装主体506和509可由例如导热塑料或高导热陶瓷的材料制成。导热塑料包含丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、液晶聚合物(LCP)、聚酰胺(PA)、聚亚苯基硫化物(PPS)、热塑性弹性体(TPE)等。高导热陶瓷包含氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)等。在陶瓷中，氮化铝(AlN)的性质等同于氧化铝的性质，且在导热性方面优于氧化铝。因此，实践中已广泛使用氮化铝。
如果第一封装主体506和第二封装主体509由导热塑料制成，那么这些封装主体可在引线框501定位于其间之后使用插入模制技术形成。
另一方面，如果第一封装主体506和第二封装主体509由高导热陶瓷制成，那么第一封装主体506和第二封装主体509可单独形成，且接着使用具有强粘合力的粘合剂或类似物而与这些封装主体固定地附接。
参看图22，在根据本发明的LED封装中，两个阶梯部分507a、507b形成于第一封装主体506的内壁中，使得这些阶梯部分可用作用于在模制所述模制部件时或在安装透镜时使用的固定阶梯，稍后将对此进行描述。
同时，散热片513的闭锁阶梯515a形成于突出物515的侧表面处，使得其可固定地插入到形成于界定第二封装主体509的穿孔515的壁中的凹槽内。此外，闭锁阶梯515a可形成于突出物515的上部部分处以耦合到第二封装主体509的顶面。因此，可防止散热片513与封装主体分离。闭锁阶梯可形成于基底的侧表面上。
散热片513由导热材料制成，特定来说是例如铜(Cu)或铝(Al)的金属或其合金。此外，可使用模制或压制技术来形成散热片513。
发光装置517安装在散热片513的上表面516上。由于发光装置517与参看图17描述的发光装置417相同，因此将省略其描述。
参看图23，模制部件521和523密封发光装置517的顶部且模制在第一封装主体506的凹槽内部。模制部件可包括第一模制部件521和第二模制部件523。第一和第二模制部件中的每一者均可由环氧树脂或硅树脂制成，且这些模制部件可由相同材料或不同材料制成。优选的是，第二模制部件523的硬度值大于第一模制部件521的硬度值。第一和第二模制部件可填充第一封装主体506的凹槽以在阶梯部分507a附近形成界面。
同时，第一模制部件521和/或第二模制部件523中可含有磷光体。此外，第一模制部件521和/或第二模制部件523中可含有用于漫射光的漫射体。将磷光体涂覆在发光装置517上，使得其可设置在第一模制部件521与发光装置517之间，或者在第一模制部件521或第二模制部件523上。
此外，透镜525可设置在模制部件的顶部上。透镜525固定到阶梯部分507b中的上部一个阶梯部分。透镜525呈凸透镜的形状，使得从LED芯片517发射的光在如图所示的预定范围的方向角中出现。另外，透镜可依据其使用目的而具有各种形状。
图24是说明根据本发明实施例的具有串联耦合的发光单元的LED灯的截面图。
参看图24，LED灯包括顶部603以及具有从顶部603延伸的引脚型支脚601a的第一引线。具有引脚型支脚601b的第二引线经布置以对应于第一引线，同时与第一引线间隔开。
发光装置617安装在第一引线的顶部603上。第一引线的顶部603可具有凹陷腔，且发光装置617安装在腔内部。腔的内壁可形成倾斜反射表面，使得从发光装置617发射的光可在预定方向上反射。发光装置617通过接合线613a和613b电连接到第一和第二引线。
由于发光装置617与参看图17描述的发光装置417相同，因此将省略其描述。
同时，模制部件611密封第一引线的顶部603、发光装置617以及第二引线的一部分。模制部件611一般由透明树脂形成。模制部件611可保护发光装置617且同时具有在预定方向角的范围中折射已从LED芯片617发射的光的透镜功能。
除此之外，密封剂609形成于腔内部以覆盖发光装置617的顶部。密封剂609可由环氧树脂或硅树脂制成。
同时，密封剂609可含有磷光体。磷光体转换从发光装置617发射的光的波长，使得可发射具有期望波长的光。磷光体可通过涂覆在发光装置617上而形成。
引脚型支脚601a和601b插入穿过印刷电路板(printed circuit board，PCB)(未图示)并安装在所述PCB上，且通过PCB将电流施加到LED灯，使得发光装置617可发射光。同时，引脚型支脚601a和601b可直接连接到家用AC电源的插槽。因此，LED灯可用于一般家庭照明。
接下来，将参看图25到图32描述根据本发明其它实施例的作为一种LED灯的高通量LED灯。
图25和图26是说明根据本发明其它实施例的高通量LED灯的透视图，且图27是图26的截面图。
参看图25到图27，高通量发光二极管(light emitting diode，LED)灯具有第一引线和第二引线。第一引线具有顶部703。两个引脚型支脚701a和701c从顶部703延伸且暴露于外部。第二引线具有对应于第一引线的两个引脚型支脚701b和701d，且两个引脚型支脚701b和701d在其上部部分处彼此连接。第一和第二引线可由例如铜或铁的金属或铜与铁的合金制成，且这些引线可使用模制技术形成。
第一引线的顶部703具有上面将安装发光装置717的顶面，以及底面。顶部703的顶面可为平坦表面。此外，如图27所示，腔可形成于顶部703的顶面中，且发光装置717安装在腔内部。腔的侧壁可形成倾斜反射表面，使得从LED发射的光可在预定方向上反射。
由于发光装置717与参看图17描述的发光装置417相同，因此将省略其描述。发光装置717通过接合线713a和713b电连接到第一和第二引线。
同时，模制部件711密封第一引线的顶部703、发光装置717和第二引线的一部分。尽管模制部件711可由例如环氧树脂或硅树脂的透明树脂形成，但其可依据其目的而由半透明树脂形成。模制部件711可保护发光装置717，且同时具有在预定范围的方向角中折射已从LED芯片717发射的光的透镜功能。因此，模制部件711的外观可依据期望的方向角而呈各种形状。举例来说，模制部件711的上部部分可凸起，其具有较小曲率以获得较窄范围的方向角，而模制部件711的上部部分可实质上平坦，其具有较大曲率以获得较宽范围的方向角。此外，如图25所示，模制部件711可经形成以使得透镜711a界定在发光装置717的上部部分附近。或者，如图26所示，模制部件711可经形成以使得其整个上部部分呈透镜的形状。
除此之外，密封剂709可形成于腔内部以覆盖发光装置717的顶部。密封剂709可由环氧树脂或硅树脂制成。同时，密封剂709可含有如参看图24描述的磷光体。
引脚型支脚701a、701b、701c和701d插入通过印刷电路板(PCB)(未图示)并安装在所述PCB上，且接着可借助于软焊而固定。通过PCB将电流施加到LED灯，使得发光装置可发射光。
图28是说明根据本发明又一实施例的高通量LED灯的透视图，且图29和30分别是图28的截面图和侧视图。
参看图28到30，LED灯包括顶部723以及具有从顶部723延伸的按扣型支脚721a的第一引线。按扣型支脚721a具有较宽侧表面以及在其下部部分处实质上垂直弯曲的弯曲部分722a。此外，具有按扣型支脚721b的第二引线经布置以对应于第一引线，同时与其间隔开。第二引线的按扣型支脚721b也具有较宽侧表面以及在其下部部分处实质上垂直弯曲的弯曲部分722b。优选的是，弯曲部分722a和722b在相反方向上延伸。第一和第二引线可由例如铜或铁的金属或铜与铁的合金制成，且这些引线可使用模制技术形成。
如参看图27所述，第一引线的顶部723具有上面将安装发光装置717的顶面，以及底面。顶部723的顶面可为平坦表面。或者，如图29所示，腔可形成于顶部723的顶面中，且发光装置717安装在腔内部。腔的侧壁可形成倾斜反射表面，使得从LED发射的光可在预定方向上反射。
如参看图27所描述，发光装置717通过接合线713a和713b电连接到第一和第二引线。因此，在第一和第二引线的弯曲部分722a和722b固定到PCB之后，通过PCB将电流施加到LED灯。
同时，如上所述，模制部件711密封第一引线的顶部723、发光装置717和第二引线的一部分，且密封剂709可覆盖腔内部的发光装置717。此外，密封剂709可含有磷光体。
同时，散热片723a可在与第一引线的支脚721a平行的方向上从第一引线的顶部723延伸。散热片723a至少突出到模制部件711外部。散热片723a可延伸到第一引线的支脚721a的最下部部分。因此，在LED灯安装在PCB上的情况下，散热片723a也可附接到PCB。散热片723a可在其表面上具有凹槽。凹槽增加散热片723a的表面积。此类凹槽可形成为具有各种形状和宽度。散热片723a可与第一引线的顶部723和支脚721a一体地形成。
根据本发明实施例，LED芯片717借助于施加到其处的电流而发射光且此时还产生热量。从LED芯片717产生的热量经由第一引线的顶部723和支脚721a、第二引线以及线713a和713b散发到外部。由于第一和第二引线的支脚721a和721b为按扣型，因此其表面积比引脚型支脚的表面积宽。因此，LED灯的散热性能增强。除此之外，在散热片723a从第一引线的顶部723延伸的情况下，热量可通过散热片723a散发，使得LED灯的散热性能可更加增强。散热片723a可从参看图25到图27描述的具有引脚型支脚701a到701d的高通量LED灯的顶部703延伸。
图31和图32是说明通过修改按扣型支脚721a和721b来增强散热性能的高通量LED灯的侧视图。
参看图31，尽管LED灯具有与参看图28到图30描述的LED灯相同的组件，但其具有第一引线的按扣型支脚751a和/或第二引线的按扣型支脚(未图示)，所述支脚是从第一引线和/或第二引线的按扣型支脚721a和721b修改而成。也就是说，第一引线的支脚751a具有至少一个空气可通过的穿孔751h。此外，第二引线的支脚也可具有至少一个空气可通过的穿孔。穿孔751h可经形成以呈各种形状，例如矩形、圆形和椭圆形。此外，穿孔751h可以各种图案布置在第一引线的支脚751a内。也就是说，如图31所示，穿孔可布置成行、列或矩阵。穿孔751h也可布置在第二引线的支脚内。
根据此实施例，由于空气可通过穿孔751h，因此引线的支脚可借助于对流而冷却。因此，LED灯的散热性能可更加增强。
参看图32，尽管根据此实施例的LED灯具有与参看图28到30描述的LED灯相同的组件，但其具有第一引线的按扣型支脚771a和/或第二引线的按扣型支脚(未图示)，所述支脚是从第一引线和/或第二引线的按扣型支脚721a和721b修改而成。也就是说，第一引线的支脚771a具有凹槽771g。凹槽771g可形成于第一引线的支脚771a的外表面和/或内表面上。此外，凹槽771g可形成于第二引线的支脚上。凹槽771g可经形成以呈各种形状，例如直线和螺旋形。
根据此实施例，第一引线的支脚的表面积和/或第二引线的支脚的表面积可增加，借此更增强通过第一引线的支脚和/或第二引线的支脚的散热性能。

Claims (22)

1.一种发光二极管封装，其包括：
一对引线框，彼此间隔开；
散热片，包括基底、在所述基底的中央部分处向上突出的突出物以及引线框容纳凹槽，所述引线框容纳凹槽用于在所述突出物的侧表面处容纳所述对引线框中的一者；
封装主体，支撑所述对引线框和所述散热片，且具有用于暴露所述引线框中的每一者的一部分以及所述散热片的上部部分的开口；以及
发光二极管芯片，其安装在所述散热片上且具有串联耦合的发光单元阵列，
其中，所述散热片在其侧表面处直接连接到所述对引线框中的一者，且与所述对引线框中的另一者间隔开，
其中，所述直接连接的引线框插入到所述引线框容纳凹槽内。
2.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其中所述发光二极管芯片包括：
衬底；以及
发光单元，其形成于所述衬底上且与所述衬底电绝缘。
3.根据权利要求2所述的发光二极管封装，其中所述发光二极管芯片包括将所述发光单元彼此串联连接的线。
4.根据权利要求2所述的发光二极管封装，其进一步包括插入在所述发光二极管芯片与所述封装主体之间的子基座，所述子基座具有对应于所述发光单元的电极图案，其中所述发光单元通过所述电极图案而彼此串联连接。
5.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其中所述发光二极管芯片进一步包括用于将预定整流功率施加到所述串联耦合的发光单元阵列的整流电桥单元。
6.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其中所述发光二极管芯片进一步包括一个或一个以上串联耦合的发光单元阵列，且所述串联耦合的发光单元阵列彼此反向并联连接。
7.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其进一步包括覆盖所述发光二极管芯片的模制部件。
8.根据权利要求7所述的发光二极管封装，其中所述封装主体是具有引线电极的印刷电路板，且所述发光二极管芯片电连接到所述引线电极。
9.根据权利要求7所述的发光二极管封装，其进一步包括反射部分，所述反射部分围绕所述发光二极管芯片以反射从所述发光二极管芯片反射并入射在其上的光。
10.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其进一步包括转换从所述发光二极管芯片发射的光的波长的磷光体。
11.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其中所述散热片和所述直接连接到所述散热片的引线框彼此一体地形成。
12.根据权利要求1所述的发光二极管封装，其中所述封装主体具有通过所述开口暴露的穿孔，
所述对引线框包括在所述封装主体的所述开口内暴露的一对内部框，以及从所述各个内部框延伸并突出到所述封装主体外部的外部框，且
所述散热片通过所述穿孔而与所述封装主体的下部部分组合且通过所述开口而暴露。
13.根据权利要求12所述的发光二极管封装，其中所述散热片包括：
基底，其与所述封装主体的所述下部部分组合；
突出物，其在所述基底的中央部分处向上突出且与所述穿孔耦合；以及
闭锁阶梯，其形成于所述突出物的侧表面上。
14.一种发光二极管灯，其包括：
第一引线，其具有顶部以及从所述顶部延伸的引脚型或按扣型支脚；
第二引线，其经布置以与所述第一引线间隔开且具有对应于所述第一引线的引脚型或按扣型支脚；
发光二极管芯片，其安装在所述顶部上且具有串联耦合的发光单元阵列；
接合线，其用于将所述发光二极管芯片分别连接到所述第一和第二引线；
模制部件，其用于密封所述第一引线的所述顶部、所述发光二极管芯片以及所述第二引线的一部分；以及
散热片，所述散热片与所述第一引线的所述支脚平行地从所述第一引线的所述顶部延伸，
其中，所述散热片在其表面上具有凹槽，
其中，所述第一引线、所述第二引线和所述散热片从所述模制部件的底表面突出。
15.根据权利要求14所述的发光二极管灯，其中所述第一引线的所述顶部具有腔，且所述发光二极管芯片安装在所述腔内。
16.根据权利要求14所述的发光二极管灯，其中如果所述第一和第二引线具有引脚型支脚，那么所述第一和第二引线中的每一者均具有两个引脚型支脚。
17.根据权利要求14所述的发光二极管灯，其中所述发光二极管芯片包括：
衬底；以及
发光单元，其形成于所述衬底上且与所述衬底电绝缘。
18.根据权利要求17所述的发光二极管灯，其中所述发光二极管芯片包括将所述发光单元彼此串联连接的线。
19.根据权利要求17所述的发光二极管灯，其进一步包括插入在所述发光二极管芯片与所述第一引线的所述顶部之间的子基座，所述子基座具有对应于所述发光单元的电极图案，
其中所述发光单元通过所述电极图案而彼此串联连接。
20.一种发光二极管封装，其包括：
一对引线框，其彼此间隔开；
散热片，包括基底、在所述基底的中央部分处向上突出的突出物以及引线框容纳凹槽，所述引线框容纳凹槽用于在所述突出物的侧表面处容纳所述对引线框中的一者；
封装主体，所述封装主体支撑所述对引线框和所述散热片，且具有用于暴露所述对引线框中的每一者的一部分和所述散热片的上部部分的开口；
子基座，其安装在所述散热片上且具有电极图案；
发光单元，其接合到所述子基座的所述电极图案且通过所述电极图案而彼此串联耦合；以及
密封剂或模制部件，其覆盖所述发光单元，
其中，所述散热片在其侧表面处直接连接到所述对引线框中的一者，且与所述对引线框中的另一者间隔开，
其中，所述直接连接的引线框插入到所述引线框容纳凹槽内。
21.根据权利要求20所述的发光二极管封装，其中所述封装主体是具有引线电极的印刷电路板，且所述子基座电连接到所述引线电极。
22.一种发光二极管灯，其包括：
第一引线，其具有顶部以及从所述顶部延伸的引脚型或按扣型支脚；
第二引线，其经布置以与所述第一引线间隔开且具有对应于所述第一引线的引脚型或按扣型支脚；
子基座，其安装在所述顶部上且具有电极图案；
发光单元，其接合到所述子基座的所述电极图案且通过所述电极图案而彼此串联耦合；
接合线，其用于将所述子基座分别连接到所述第一和第二引线；
模制部件，其用于密封所述第一引线的所述顶部、所述发光单元以及所述第二引线的一部分；以及
散热片，所述散热片与所述第一引线的所述支脚平行地从所述第一引线的所述顶部延伸，
其中，所述散热片在其表面上具有凹槽，
其中，所述第一引线、所述第二引线和所述散热片从所述模制部件的底表面突出。
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