CN101571265B - 一种led显示器 - Google Patents
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Abstract
一种LED显示器，由固定框架、电路板、LED芯片、反射腔、导光口、反射层、荧光粉和匀光扩散膜/板共同组成；荧光粉覆于匀光扩散膜/板背面的图案之下，匀光扩散膜/板在导光口之上，图案与导光口的位置相对应，导光口位于反射腔上方，电路板位于反射腔下方，LED芯片位于与反射腔底部的中心位置互相对应的电路板上，芯片四周与反射腔底部对应区域、电路板之上覆有白色反射层，反射腔内填充含有散射剂的有机树脂；荧光粉被激发而发光，并与LED芯片的发光复合，在匀光扩散膜/板的图案上呈现出多种颜色的发光。本发明的LED显示器具有发光效率高、发光颜色多样、光色均匀、耐老化等优点，适合于大规模批量作业和生产以及特性化组装。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED显示器，特别涉及以LED芯片做为激发光源、荧光粉做为光转换材料，并与LED芯片发出的光复合实现显示的LED显示器，属于显示和光电子领域。
背景技术
LED显示器目前已经广泛的应用于仪器、仪表以及家用电器的显示面板上，可以显示固定位置的静态或者动态的图案或者图像。但是现有技术均存在一定的局限性。
比如实用新型专利CN2563676Y，该专利对于LED显示器的构造和制作方法作了改进，其特点在于所使用的LED为片式LED，反射腔内不填充环氧树脂。但是，LED显示器的发光颜色极大的限制于所使用的LED的发光颜色，基本为现有的LED芯片发光颜色：红色、绿色、蓝色。
比如实用新型专利CN2932541Y，其技术方案为将荧光粉与胶体混合覆盖于芯片之上实现虚拟白色发光。这种技术实现的LED显示器发光颜色单一，而且由于荧光粉与胶体混合填充于反射腔内，在LED结温和胶体老化的双重作用下，LED显示器的光衰减效率较大，寿命短。
专利US2007139957A1、US2007/0116224A1、WO2006068141A1、CN1680851A、CN2752889Y中，均阐述了以LED阵列为光源的背光模组，该方法在获得白色光源时很受限制，单纯靠R、G、B三基色的LED来获得的白光均匀性差，尤其在制作如仪器，仪表等上面使用的较小的显示屏时，难度更大。而且在色彩显示上也很局限，紧限于现有的LED所能发射光的颜色。
以上所述的LED显示器的专利，在很大程度上受到所使用的LED器件和荧光粉以及制作工艺的限制，不能实现出红、绿、蓝和白之外的其它中间颜色；特别是如果制备白色LED，通过荧光粉与胶体混合覆于芯片上产生白光的方法将收到现有很多白光LED制备技术专利的限制，难以推广和使用。
本发明的新型LED显示器，是针对现有技术的不足而发明的一种能够实现多种颜色发光、发光效率高、使用寿命长、发光均匀、适合大规模工业生产的LED显示器。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以实现白光、以及多种颜色的发光，并且发光效率高、使用寿命长、发光均匀、适合大规模工业生产的使LED显示器。
本发明的LED显示器，由固定框架、电路板、LED芯片、反射腔、导光口、反射层、荧光粉和匀光扩散膜/板共同组成。匀光扩散膜/板预制有图案，荧光粉覆于匀光扩散膜/板背面的图案之下，覆有荧光粉的匀光扩散膜/板在导光口之上，图案与导光口的位置相对应，导光口位于反射腔上方，电路板位于反射腔下方，LED芯片位于与反射腔底部的中心位置互相对应的电路板上，LED芯片四周与反射腔底部对应区域、电路板之上覆有白色反射层，反射腔内填充含有散射剂的有机树脂；LED芯片为发射光谱峰值波长在240～530nm的紫外——绿光区域的一种或一种以上的LED芯片的组合；荧光粉为发射光谱至少有一个以上峰值波长在430～630nm范围内的一种或一种以上的荧光粉的组合；荧光粉被做为激发光源的发射光谱峰值波长在240～530nm的紫外——绿光区域的一种或一种以上的LED芯片激发，吸收激发光源的至少一部分发射光，发出至少有一个以上峰值波长在430～630nm范围内的发射光谱，并与至少一部分LED芯片的发光复合，在匀光扩散膜/板的图案上呈现出可见的蓝、蓝绿、绿、黄绿、黄、黄红、橙红、红、白颜色的发光。
根据本发明的一种优选方案的LED显示器，所使用的荧光粉覆于匀光扩散膜/板背面的图案上。
根据本发明的一种优选方案的LED显示器，所使用的匀光扩散膜/板是具有透光和匀光特性的PC、PVC、PE、PMMA、ABS、PP材料。
根据本发明的一种优选方案的LED显示器，所使用的LED芯片四周与反射腔底部对应区域、电路板之上覆有白色反射层。
根据本发明的一种优选方案的LED显示器，在反射腔内、荧光粉层之下、LED芯片和反射层之上填充含有散射剂的有机树脂。
根据本发明的一种优选方案的LED显示器，所使用的LED芯片为一种或一种以上的发射光谱峰值波长在240～530nm的紫外——绿光区域的LED芯片的组合。
根据本发明的一种优选方案的LED显示器，所使用的荧光粉为发射光谱至少有一个以上峰值波长在430～630nm范围内的一种或一种以上的荧光粉的组合。
根据本发明的一种优选方案的LED显示器，所使用的LED芯片的发光层是氮化物半导体、或具有含In的氮化物半导体。
根据本发明的一种优选方案的LED显示器，所使用的含有散射剂的有机树脂为环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、硅胶树脂。
根据本发明的一种优选方案的LED显示器，所使用的荧光粉选自掺杂稀土激活的氮氧化物荧光粉、掺杂稀土激活的氮化物荧光粉、掺杂稀土激活的卤硅酸盐荧光粉、掺杂稀土激活的硅酸盐荧光粉、掺杂稀土激活的铝酸盐荧光粉、掺杂稀土激活的石榴石结构的荧光粉、掺杂稀土激活的硫化物荧光粉、掺杂稀土激活的氧化物荧光粉、掺杂稀土激活的硫氧化物荧光粉、掺杂Mn激活的氟锗酸镁荧光粉、掺杂稀土激活的硼酸盐荧光粉、掺杂Mn激活的砷酸镁荧光粉、掺杂稀土激活的硼酸盐荧光粉、掺杂稀土激活的磷酸盐荧光粉、掺杂稀土激活的卤磷酸盐荧光粉、掺杂稀土激活的钛酸盐荧光粉、掺杂稀土激活的硫代镓酸盐荧光粉中的一种或一种以上的组合。
根据本发明的一种优选方案的LED显示器，涂覆在匀光扩散膜/板上的一种或一种以上荧光粉被做为激发光源的发射光谱峰值波长在240～530nm的紫外——绿光区域的一种或一种以上的所述的LED芯片激发，吸收激发光源的至少一部分发射光，发出至少有一个以上峰值波长在430～630nm范围内的发射光谱，并与至少一部分所述的LED芯片的发光复合，在所述的匀光扩散膜/板的图案上呈现出可见的蓝、蓝绿、绿、黄绿、黄、黄红、橙红、红、白颜色的发光。
附图说明
图1是本发明所述的LED器件实施例的正视图；
图2是本发明所述的LED器件实施例的立体爆炸图；
图3是本发明所述的LED器件实施例的A-A剖视放大图。
附图编号：
1-匀光扩散膜/板
2-导光口
3-反射腔
4-固定框架
5-电路板
6-引脚
7-LED芯片
8-白色反射层
9-荧光粉
10-含有散射剂的有机树脂
11-色料
12-不含有散射剂的有机树脂
具体实施方式
以下用实施例对本发明做进一步的说明。本发明的具体实施例参见附图。
实施例1：
本实施例可以参见附图1，选用PE材料的匀光扩散膜/板1，使用色料11在匀光扩散膜/板上1预制图案，需要发光的地方为空白；将发射波长为540nm的YAG:Ce的荧光粉9与环氧树脂混合均匀，使用稀释剂调节流动性；将混合均匀的荧光粉在采用丝网印刷的方式套印在匀光扩散膜/板上1的空白图案处，烘干。
电路板5使用PCB板，在电路板5上覆盖白色反射层8，反射层8位于按照图案的设计与反射腔3底部中心将焊接LED芯片7的位置四周，面积大于反射腔3的底部。将发射波长为465nm的蓝光LED芯片7按照图案的设计焊接在电路板5上，LED芯片7的数量按照图案的大小决定，在电路板5上的位置与导光口2相对应。电路板5上还焊接有引脚6，引脚6同驱动电路连接。
将电路板5固定于固定框架4的背面，LED芯片7朝向反射腔3，在反射腔内灌注含有散射剂的有机树脂10，通过电路板5的预留口向固定框架4内的反射腔3之外的部分灌注不含有散射剂的有机树脂12，再将覆有荧光粉9的匀光扩散膜/板1固定粘结在导光口2之上，荧光粉9的图案与导光口2相对应，热固化。最后将电路板5的背面、固定框架内灌注不含有散射剂的有机树脂12，热固化。
使用时，通过驱动电路控制LED芯片发光，荧光粉受到蓝光激发发射出黄光，黄光与剩余的未被吸收的蓝光复合发出白光。如此，制作成可以显示白光图案的LED显示器。
含有散射剂的有机树脂10，能够将LED芯片的发光均匀的散射，通过导光口激发荧光粉9。
白色反射层8能够将漫反射到反射腔3底部的光反射回反射腔3内，提高光的利用效率。
实施例2-14：
LED显示器的结构和工艺与实施例1相同，实施例2-14在电路板5上分别焊接上与导光口和反射腔相对应的LED芯片7，LED芯片7的发射光谱峰值波长分别如表1中所示；荧光粉9覆于匀光扩散膜/板1背面预制的空白图案处，荧光粉9的种类和发射光谱峰值波长分别如表1中所示。
当启动电源后，LED芯片7发射出如表1所示的发射光谱峰值波长的光，光通过反射腔3、导光口2，直接照到匀光扩散膜/板1上的荧光粉9预制而成的图案和数字，而发射出如表1中所示的相应的发射光谱峰值波长的光，荧光粉9发射出的光与LED芯片7发射出的光复合获得了表中所示的相应光色的图案和数字。
表1
| 实施例号 | LED芯片发射峰值波长(nm) | 荧光粉种类 | 荧光粉发射峰值波长(nm) | LED显示器图案和数字的光色 |
| 实施例2 | 460 | Sr2SiO4:Eu2+ | 550 | 白 |
| 实施例3 | 465 | YAG:Ce3+ | 540 | 白 |
| 实施例4 | 460 | Ba2SiO4:Eu2+ | 520 | 绿 |
| 实施例5 | 470 | Sr3SiO5:Eu2+ | 570 | 橙红 |
| 实施例6 | 450 | Sr2Si5N8:Eu2+ | 630 | 红 |
| 实施例7 | 360 | YVO4:Eu3+ | 619 | 红 |
| 实施例8 | 460 | SrS:Eu2+ | 620 | 红 |
| 实施例9 | 365 | Y2O2:Eu3+，Bi3+ | 611 | 红 |
| 实施例10 | 450 | Ba2SiO4:Eu2+ | 505 | 绿 |
| 实施例11 | 466 | CaMoO4:Eu3+ | 611 | 红 |
| 实施例12 | 390 | BaMgAl10O17:Eu2+ | 450 | 蓝 |
| 实施例13 | 380 | Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+ | 507 | 绿 |
| 实施例14 | 390 | Ba3MgSi2O8:Eu2+，Mn2+ | 438nm、502nm、617nm | 白 |
实施例15
采用与实施例1相同的结构和工艺，如图中所示的匀光扩散膜/板1上面的圆形图案使用的是能够被450nm有效激发而发射630nm的Sr2Si5N8:Eu2+荧光粉9，三角图案采用能够被460nm有效激发而发射550nm的Sr2SiO4:Eu2+荧光粉9，数字采用能够被470nm有效激发而发射570nm的Sr3SiO5:Eu2+荧光粉9，文字“上”，“下”采用能够被390nm有效激发而发射513nm的SrAl2O4:Eu2+荧光粉9。在与图中圆形图案相对应的电路板5上焊接发射峰值波长为450nm的LED芯片7；而相应的，在与三角图案对应的电路板5上焊接发射峰值波长为460nm的LED芯片7，在与数字图案对应的电路板5上焊接发射峰值波长为470nm的LED芯片7，在与文字“上”，“下”图案对应的电路板5上焊接发射峰值波长为390nm的LED芯片7。接通驱动电路后，获得的LED显示器上圆形图案为红色，三角图案为白色，数字图案为橙色，文字“上”，“下”图案为绿色，使LED显示更加丰富多彩。
实施例16
采用与实施例1相同的结构和工艺，如图中所示的匀光扩散膜/板1上面的圆形图案和三角图案使用的是能够被450nm有效激发而发射520nm的Ba2Si2O4:Eu2+荧光粉9，数字采用能够被450nm有效激发而发射570nm的Sr3SiO5:Eu2+荧光粉9，文字“上”，“下”采用能够被450nm有效激发而发射550nm的Sr2Si2O4:Eu2+荧光粉9。在与所有图案相对应的电路板5上焊接发射峰值波长为450nm的LED芯片7；接通驱动电路后，获得的LED显示器上圆形图案和三角图案为绿色，数字图案为橙色，文字“上”，“下”图案为黄色，实现一种芯片可以使LED显示器实现三种发光。
本发明的LED显示器，将不同波长的荧光粉应用于LED显示，通过荧光粉与LED的合理搭配，不仅可以获得光色均匀的白色光源，而且通过几种波长的荧光粉的调配可以实现光源颜色的多样化。而且由于荧光粉与发光芯片隔离，避免荧光粉吸收芯片发射的热量无法排除造成的芯片和荧光粉寿命衰减，因而延长了芯片和荧光粉的使用寿命，进而延长LED的使用寿命；匀光扩散膜/板以及含有散射剂的有机树脂使发光更加均匀；白色反射层能够将漫反射到反射腔3底部的光反射回反射腔3内，提高光的利用效率；将荧光粉覆于匀光扩散膜/板背面，容易实现操作和大规模生产。因此，本发明的LED显示器具有可以实现多种颜色发光、发光效率高、使用寿命长、发光均匀、适合大规模工业生产等优点。
Claims (5)
1.一种LED显示器，其特征在于：LED显示器由固定框架、电路板、LED芯片、反射腔、导光口、反射层、荧光粉和匀光扩散膜/板共同组成；匀光扩散膜/板预制有图案，荧光粉覆于匀光扩散膜/板背面的图案之下，覆有荧光粉的匀光扩散膜/板在导光口之上，图案与导光口的位置相对应，导光口位于反射腔上方，电路板位于反射腔下方，LED芯片位于与反射腔底部的中心位置互相对应的电路板上，LED芯片四周与反射腔底部对应区域、电路板之上覆有白色反射层，反射腔内填充含有散射剂的有机树脂；LED芯片为发射光谱峰值波长在240～530nm的紫外——绿光区域的一种或一种以上的LED芯片的组合；荧光粉为发射光谱至少有一个以上峰值波长在430～630nm范围内的一种或一种以上的荧光粉的组合；荧光粉被做为激发光源的发射光谱峰值波长在240～530nm的紫外——绿光区域的一种或一种以上的LED芯片激发，吸收激发光源的至少一部分发射光，发出至少有一个以上峰值波长在430～630nm范围内的发射光谱，并与至少一部分LED芯片的发光复合，在匀光扩散膜/板的图案上呈现出可见的蓝、蓝绿、绿、黄绿、黄、黄红、橙红、红、白颜色的发光。
2.根据权利要求1所述的LED显示器，其特征在于所述的匀光扩散膜/板是具有透光和匀光特性的PC、PVC、PE、PMMA、ABS、PP、PET材料。
3.根据权利要求1或2所述的LED显示器，其特征在于所述的LED芯片的发光层是氮化物半导体、或具有含In的氮化物半导体。
4.根据权利要求1或2所述的LED显示器，其特征在于含有散射剂的有机树脂为环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、硅胶树脂。
5.根据权利要求1或2所述的LED显示器，其特征在于所述的荧光粉选自掺杂稀土激活的氮氧化物荧光粉、掺杂稀土激活的氮化物荧光粉、掺杂稀土激活的卤硅酸盐荧光粉、掺杂稀土激活的硅酸盐荧光粉、掺杂稀土激活的铝酸盐荧光粉、掺杂稀土激活的石榴石结构的荧光粉、掺杂稀土激活的硫化物荧光粉、掺杂稀土激活的氧化物荧光粉、掺杂稀土激活的硫氧化物荧光粉、掺杂Mn激活的氟锗酸镁荧光粉、掺杂稀土激活的硼酸盐荧光粉、掺杂Mn激活的砷酸镁荧光粉、掺杂稀土激活的硼酸盐荧光粉、掺杂稀土激活的磷酸盐荧光粉、掺杂稀土激活的卤磷酸盐荧光粉、掺杂稀土激活的钛酸盐荧光粉、掺杂稀土激活的硫代镓酸盐荧光粉中的一种或一种以上的组合。
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