CN101308841B

CN101308841B - 半导体发光二极管

Info

Publication number: CN101308841B
Application number: CN2008101156543A
Authority: CN
Inventors: 张丽蕾; 王刚; 邵喜斌
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2028-06-26
Also published as: CN101308841A

Abstract

本发明公开了一种半导体发光二极管，包括绝缘载体，在所述绝缘载体的表面开设有凹杯，所述凹杯底部设置有多组发光芯片，每组发光芯片包括一个红色发光芯片、一个绿色发光芯片与一个蓝色发光芯片，所述凹杯内壁嵌设有用于控制所述发光芯片发射光线传输方向的反射杯，所述发光芯片具有穿设所述绝缘载体的阳极引脚与阴极引脚。本发明可以有效减少使用的发光芯片的数量，并且可以缩减LED灯体积，可以有效满足背光模块光源在小型化与薄形化方面的要求。

Description

半导体发光二极管

技术领域

本发明涉及发光器件，尤其是一种半导体发光二极管(Light EmittingDiode，以下简称：LED)。

背景技术

本发明涉及了半导体发光二极管的结构，主要涉及了有多个管芯的红绿蓝三色半导体发光二极管(LED)的封装结构。

LED由半导体基底上的P型磊晶层和N型磊晶层构成。当向PN结加正向电压时，能将注入的少数载流子与多数载流子复合使多余的能量以光的形式释放出来，从而将电能直接转换为光能。由于LED作为光源，在色彩表现力、使用寿命以及环保等方面都具有较大优势，目前LED已经得到了日益广泛的应用。在液晶显示领域，LED已经作为小尺寸液晶屏中背光模块的主要光源。并且，根据液晶显示领域的发展趋势，在中大尺寸的背光模块中，LED光源也将会逐渐代替冷阴级管(Cold Cathode Fluorescent Lamps，以下简称：CCFL)光源。

半导体发光二极管是由半导体材料制成的发光器件，其封装结构的大小和形状直接影响到它的应用领域。在液晶显示领域，液晶显示器趋于薄型化的趋势，对LED的封装结构提出了小、薄的要求。其中，多芯片LED集中封装的方式在结构小型化方面有不可比拟的优势，因此有着更为广泛的需求。

在现有的适于液晶背光模块光源的LED封装技术中，整体结构紧凑的封装主要有两类：一类是一组红绿蓝三色芯片的封装；另一类是多芯片白光LED的封装，其芯片个数多于三个。因此，目前多芯片整体封装主要集中在单色芯片的白光LED。由于通常采用蓝色芯片加荧光粉，单色芯片的白光LED的色域较低，色彩的表现力较差，无法适用于家用电器和对色彩表现力要求较高的装置。

针对红绿蓝三色芯片的封装，现有技术中，提出了一种多色发光二极管的封装技术，如图1所示，为该现有技术多色发光二极管的结构示意图。其中，101为绿色芯片，102为红色芯片，103为蓝色芯片。有图1可知，该发光二极管中，红绿蓝三色发光芯片以品字型排列，发光面的结构是平型结构，虽然平型结构的发光面结构有利于该发光二极管在背光源中的应用，但是其品字型发光面的结构不利于薄形化的应用，并且，由于其一颗LED灯中只有一组红绿蓝芯片，无法应用于较大尺寸的背光源。

在另一种现有技术中，提出了一种多芯片发光二极管，如图2所示，为该现有技术多芯片发光二极管的结构示意图。其中，201为红色芯片，202为绿色芯片，203为蓝色芯片。在该多芯片发光二极管中，红绿蓝芯片以一字型排列，其发光面为凸型的半圆弧型结构，因此主要应用于户外显示，无法用于结构安装紧凑性的要求；并且，该多芯片发光二极管中，一颗LED灯中仅封装一组红绿蓝芯片，同样无法应用于较大尺寸的背光源。

在又一种现有技术中，提出了另一种多芯片发光二极管，如图3所示，为该现有技术另一种多芯片发光二极管的结构示意图。其中，301为发光面，302、303、304、305、306与307为支架。由图3可知，该多芯片发光二极管采用整体封装结构，该结构可以缩减发光二极管的体积。但是，该封装结构为白光LED的封装，并非红绿蓝三色芯片的封装。

在目前广泛应用的7英寸以上的液晶背光模块中，基于亮度需求，需要多组LED芯片同时工作。但现有技术中仅对三色芯片LED单独封装，为了满足混光的要求，就需要多颗三色芯片单独封装的LED，LED数量的增加，对于超薄技术来说，至少存在如下问题：一是不易确定发光中心点的位置，多颗LED难于对齐，影响光学效果；另外，多颗LED的电路驱动与电路控制部分的布线十分复杂，故障检测与维修困难。

发明内容

本发明的目的是：提供一种半导体发光二极管，对多组红绿蓝三色芯片进行统一封装，缩减LED的体积，

本发明提供的一种半导体发光二极管包括绝缘载体，在所述绝缘载体的表面开设有凹杯，所述凹杯底部设置有多组发光芯片，每组发光芯片包括一个红色发光芯片、一个绿色发光芯片与一个蓝色发光芯片，所述凹杯内壁嵌设有用于控制所述发光芯片发射光线传输方向的反射杯，所述发光芯片具有穿设所述绝缘载体的阳极引脚与阴极引脚。

本发明提供的半导体发光二极管中，对多组红色、绿色与蓝色发光芯片整体封装，在对背光源同样发光亮度要求的情况下，与多颗三色芯片单独封装的LED相比，本发明可以有效减少使用的发光芯片的数量，并且可以缩减LED灯体积，可以有效满足背光模块光源在小型化与薄形化方面的要求。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有技术多色发光二极管的结构示意图；

图2为现有技术多芯片发光二极管的结构示意图；

图3为现有技术另一种多芯片发光二极管的结构示意图；

图4为本发明半导体发光二极管一个实施例的结构示意图；

图5为图4所示半导体发光二极管实施例的侧视图；

图6为图4所示半导体发光二极管实施例M-M向的剖视图；

图7为本发明半导体发光二极管另一个实施例的结构示意图；

图8为本发明半导体发光二极管又一个实施例的结构示意图；

图9为本发明半导体发光二极管再一个实施例的结构示意图；

图10为本发明半导体发光二极管还一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的半导体发光二极管对多个红色发光芯片、绿色发光芯片与蓝色发光芯片整体封装。如图4所示，为本发明半导体发光二极管一个实施例的结构示意图，图5为该实施例半导体发光二极管的侧视图，图6为该实施例半导体发光二极管M-M向的剖视图。请参见图4-图6，该半导体发光二极管包括绝缘载体1，该绝缘载体1可以是塑胶制品、树脂制品等绝缘的耐高温材料制品，可以为长方体或其它任意方便安装的形状。在绝缘载体1的表面开设有凹杯10。凹杯10底部设置有多组发光芯片2，每组发光芯片2包括一个红色发光芯片20、一个绿色发光芯片21与一个蓝色发光芯片22。每组发光芯片2中的红色发光芯片20、绿色发光芯片21与蓝色发光芯片22可以集中排布，也可以以一定间距均匀排布。凹杯10内壁嵌设有用于对发光芯片发射光线传输方向进行控制的反射杯3。反射杯3可以采用凹面，以便于半导体发光二极管在背光模块中的安装使用。例如：该反射杯3的内表面在凹杯两端为球面，在凹杯中间为柱面，如图4所示，另外，也可以在每组发光芯片处为可以是凹形球面。发光芯片具有穿设绝缘载体的引脚4，其包括阳极引脚40与阴极引脚41。引脚4的外部应留有必要的焊接区域，以方便其焊接。多个引脚4之间可以等间距分布，也可以任意间距分布。图4中仅示出了包括四组发光芯片的实施例，对于其它任意多组发光芯片同样适用。

在图4-图6所示的实施例中，多组发光芯片2之间以一定间距均匀排布，相邻两组发光芯片2之间相邻两个发光芯片之间的距离大于每组发光芯片中相邻两个发光芯片之间的距离。另外，多组发光芯片2之间也可以以其它任意不等间距排布。作为本发明半导体发光二极管另一个实施例，相邻两组发光芯片2中相邻两个发光芯片之间的距离也可以与每组发光芯片中相邻两个发光芯片之间的距离相等，也即：多组发光芯片2的所有发光芯片等距离排布，如图7所示，为该半导体发光二极管另一个实施例的结构示意图，该实施例中，多组发光芯片2具体为3组。

另外，每组发光芯片2中红色发光芯片20、绿色发光芯片21与蓝色发光芯片22可以以任意顺序排列，例如：也可以以红色发光芯片20、蓝色发光芯片22、绿色发光芯片21的顺序排列，以蓝色发光芯片22、红色发光芯片20、绿色发光芯片21的顺序排列，以蓝色发光芯片22、绿色发光芯片21、红色发光芯片20的顺序排列，以绿色发光芯片21、红色发光芯片20、蓝色发光芯片22的顺序排列，以绿色发光芯片21、蓝色发光芯片22、红色发光芯片20的顺序排列，只要多组发光芯片2中的每组发光芯片中，对红色发光芯片20、绿色发光芯片21与蓝色发光芯片22的排列顺序一致，即可实现均匀混光。图7中示出了以绿色发光芯片21、蓝色发光芯片22、红色发光芯片20的顺序排列的实施例。

另外，再参见图4-图6，本发明实施例的半导体发光二极管中，也可以在绝缘载体1的底部嵌设一个用于为发光芯片散热的金属基座5，该金属基座5与发光芯片2连接，金属基座5与阳极引脚40以及阴极引脚41以绝缘制品隔离。金属基座5其尺寸大小与半导体发光二极管的封装结构适应，与引脚4的焊接区域保持必要的距离，且方便封装固定。金属基座5的散热功能，可以延长发光芯片的使用寿命，在发光芯片工作温度不高的条件下，可以不采用。

作为本发明半导体发光二极管的一个实施例，阳极引脚与阴极引脚以直角形状套设在绝缘载体底部棱的外侧，如图5所示。

本发明实施例中，可以任意多个芯片共用同一个阳极引脚，也可以任意多个芯片共用同一个阴极引脚。在图4所示实施例中，同一组发光芯片具有一个阳极引脚40，同一组发光芯片中的红色发光芯片20、绿色发光芯片21与蓝色发光芯片22分别具有一个阴极引脚41。在图7所示实施例中，同一组发光芯片具有一个阴极引脚41，同一组发光芯片中的红色发光芯片20、绿色发光芯片21与蓝色发光芯片22分别具有一个阳极引脚40。由于每个发光芯片具有单独的阴极引脚或阳极引脚，便于对每个芯片单独控制。

另外，也可以任意多组发光芯片2共同具有一个阳极引脚40，多组发光芯片2中的每个发光芯片分别具有一个阴极引脚41；或者，任意多组发光芯片共同具有一个阴极引脚41，多组发光芯片2中的每个发光芯片分别具有一个阳极引脚。如图8为本发明半导体发光二极管又一个实施例的结构示意图，该实施例中，三组发光芯片2共同具有一个阳极引脚40，三组发光芯片2中的每个发光芯片分别具有一个阴极引脚41。由于多组发光芯片共同具有一个阴极引脚41或阳极引脚40，每个发光芯片分别具有单独的阳极引脚40或阴极引脚41，在可以对每个芯片单独控制的同时，减少了引脚的数量，为驱动和控制本封装LED电路板的设计提供了方便。

或者，也可以任意多组发光芯片2共同具有一个阳极引脚40，多组发光芯片2中的所有红色发光芯片20共同具有一个阴极引脚41，多组发光芯片2中的所有绿色发光芯片21共同具有一个阴极引脚41，多组发光芯片2中的蓝色发光芯片共同具有一个阴极引脚42。如图9所示，为本发明半导体发光二极管再一个实施例的结构示意图，该实施例中，三组发光芯片2共同具有一个阳极引脚40，三组发光芯片2中的所有红色发光芯片20具有一个阴极引脚41，多组发光芯片2中的所有绿色发光芯片21具有一个阴极引脚41。由于多组发光芯片共同具有一个阴极引脚41或阳极引脚40，大大减少了引脚的数量，每种颜色的发光芯片共用一个阳极引脚40或阴极引脚41，可以同时控制每种颜色的发光芯片，便于调整发光颜色。

再者，也可以任意多组发光芯片2共同具有一个阳极引脚40与一个阴极引脚41；或者，每组发光芯片2分别共同具有一个阳极引脚40与一个阴极引脚41；或者，任意多组发光芯片2共同具有一个阳极引脚，每组发光芯片2分别具有一个阴极引脚41；或者，任意多组发光芯片2共同具有一个阴极引脚41，每组发光芯片2分别具有一个阳极引脚40。如图10所示，为本发明半导体发光二极管还一个实施例的结构示意图。该实施例中，三组发光芯片2共同具有一个阴极引脚41，每组发光芯片2分别具有一个阳极引脚40。该实施例可以减少引脚数量，并且可以根据背光源需求控制发光芯片的使用数量。

在本发明上述各实施例中，多组发光芯片2的所有发光芯片以“一”字形排列。另外，也可以任意形状排列，只要满足混光均匀性、发光亮度与色彩均匀即可。

进一步地，可以在绝缘载体外表面的引脚处，为引脚做电极标记，以便于识别。

本发明实施例的半导体发光二极管中，对多组红色、绿色与蓝色发光芯片整体封装，在对背光源同样发光亮度要求的情况下，与多颗三色芯片单独封装的LED相比，本发明可以有效减少使用的发光芯片的数量，并且可以缩减LED灯体积，可以有效满足背光模块光源在小型化与薄形化方面的要求；另外，可以多组发光芯片共用引脚，减少引脚数量；可以对每种发光颜色进行控制，也可以对根据背光源需求控制发光芯片的使用数量；在半导体发光二极管中设置金属基座，可以对发光芯片进行散热，从而延长发光芯片的使用寿命。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明作限制性理解。尽管参照上述较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这种修改或者等同替换并不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1. 一种半导体发光二极管，包括绝缘载体，其特征在于，在所述绝缘载体的表面开设有凹杯，所述凹杯底部设置有多组发光芯片，每组发光芯片包括一个红色发光芯片、一个绿色发光芯片与一个蓝色发光芯片，所述凹杯内壁嵌设有用于控制所述发光芯片发射光线传输方向的反射杯，所述发光芯片具有穿设所述绝缘载体的阳极引脚与阴极引脚。

2. 根据权利要求1所述的半导体发光二极管，其特征在于，所述绝缘载体为塑胶制品或树脂制品。

3. 根据权利要求1所述的半导体发光二极管，其特征在于，所述反射杯内表面在每组发光芯片处为凹形球面；或者，所述反射杯内表面在所述凹杯两端为球面，在所述凹杯中间为柱面。

4. 根据权利要求1所述的半导体发光二极管，其特征在于，每组发光芯片中的红色发光芯片、绿色发光芯片与蓝色发光芯片集中排布，或者，以一定间距均匀排布。

5. 根据权利要求1所述的半导体发光二极管，其特征在于，所述多组发光芯片之间以一定间距均匀排布。

6. 根据权利要求5所述的半导体发光二极管，其特征在于，相邻两组发光芯片间相邻两个发光芯片之间的距离与每组发光芯片中相邻两个发光芯片之间的距离相等。

7. 根据权利要求1所述的半导体发光二极管，其特征在于，所述多组发光芯片的各组发光芯片中，红色发光芯片、绿色发光芯片、蓝色发光芯片的排列顺序一致。

8. 根据权利要求1所述的半导体发光二极管，其特征在于，所述多组发光芯片的所有发光芯片以“一”字形排列。

9. 根据权利要求1所述的半导体发光二极管，其特征在于，所述绝缘载体底部嵌设用于为所述发光芯片散热的金属基座，所述金属基座与所述发光芯片连接，所述金属基座与所述阳极引脚以及阴极引脚以绝缘制品隔离。

10. 根据权利要求1所述的半导体发光二极管，其特征在于，所述阳极引脚与阴极引脚以直角形状套设在所述绝缘载体底部棱的外侧。

11. 根据权利要求1至10任意一项所述的半导体发光二极管，其特征在于，同一组发光芯片具有一个阳极引脚，同一组发光芯片中的红色发光芯片、绿色发光芯片与蓝色发光芯片分别具有一个阴极引脚；或者，同一组发光芯片具有一个阴极引脚，同一组发光芯片中的红色发光芯片、绿色发光芯片与蓝色发光芯片分别具有一个阳极引脚。

12. 根据权利要求1至10任意一项所述的半导体发光二极管，其特征在于，所述多组发光芯片具有一个阳极引脚，多组发光芯片中的每个发光芯片分别具有一个阴极引脚；或者，所述多组发光芯片具有一个阴极引脚，多组发光芯片中的每个发光芯片分别具有一个阳极引脚。

13. 根据权利要求1至10任意一项所述的半导体发光二极管，其特征在于，所述多组发光芯片具有一个阳极引脚，多组发光芯片中的所有红色发光芯片具有一个阴极引脚，多组发光芯片中的所有绿色发光芯片具有一个阴极引脚，多组发光芯片中的蓝色发光芯片具有一个阴极引脚。

14. 根据权利要求1至10任意一项所述的半导体发光二极管，其特征在于，所述多组发光芯片具有一个阳极引脚与一个阴极引脚；或者，每组发光芯片分别具有一个阳极引脚与一个阴极引脚；或者，所述多组发光芯片具有一个阳极引脚，每组发光芯片分别具有一个阴极引脚；或者，所述多组发光芯片具有一个阴极引脚，每组发光芯片分别具有一个阳极引脚。