CN102800787A - 贴片式发光二极管支架、贴片式发光二极管及显示屏模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种贴片式发光二极管支架。该贴片式发光二极管包括：正极金属基板、负极金属基板以及部分覆盖正极金属基板、负极金属基板的塑胶体；塑胶体位于正极金属基板以及负极金属基板上侧的表面形成碗杯，碗杯顶部出光面的垂直投影呈第一椭圆形结构。本发明还公开了一种贴片式发光二极管及显示屏模组。通过上述方式，本发明能够减小垂直方向的发光、增加发光亮度、提升外量子效率。

Description

贴片式发光二极管支架、贴片式发光二极管及显示屏模组

技术领域

本发明涉及发光二极管封装技术领域，特别是涉及一种贴片式发光二极管支架、贴片式发光二极管及显示屏模组。

背景技术

现有直插式发光二极管外形一般为椭圆，发光角度不同，亮度相差很大。

现有SMD（Surface Mounted Diode，贴片式）发光二极管，碗杯表面一般为圆形或方形，底部为圆形或方形。如图1所示，碗杯20的顶部出光面201呈方形，碗杯20的底部发光面202也呈方形，碗杯20的体积较大，顶部出光面201较大，水平和垂直方向角度110°左右，其发光角度相较于直插式发光二极管偏大，但亮度只有直插式发光二极管的30%~50%。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种贴片式发光二极管支架、贴片式发光二极管及显示屏模组，能够减小垂直方向的发光角度、增加发光亮度、提升外量子效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种贴片式发光二极管支架，包括：正极金属基板、负极金属基板以及部分覆盖所述正极金属基板、负极金属基板的塑胶体；所述塑胶体位于正极金属基板以及负极金属基板上侧的表面形成碗杯，所述碗杯顶部出光面的垂直投影呈第一椭圆形结构。

其中，所述碗杯底部发光面的垂直投影呈方向与第一椭圆形结构一致的第二椭圆形。

其中，碗杯底部发光面的垂直投影呈方向与第一椭圆形或第一矩形结构一致的第二椭圆形或第二矩形结构。

其中，碗杯的水平方向倾斜角：垂直方向倾斜角=2：1。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种贴片式发光二极管，包括至少一颗发光二极管芯片及其相应的支架，支架包括：正极金属基板、负极金属基板以及部分覆盖所述正极金属基板、负极金属基板的塑胶体；所述塑胶体位于正极金属基板以及负极金属基板上侧的表面形成碗杯，所述碗杯顶部出光面的垂直投影呈第一椭圆形结构，并且所述发光二极管芯片设置于所述碗杯底部发光面位置。

其中，所述碗杯的水平方向倾斜角：垂直方向倾斜角=2：1。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种显示屏模组，包括显示屏，显示屏上设置有多个如权利要求4-5任一项的贴片式发光二极管。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种贴片式发光二极管，包括至少一颗发光二极管芯片及其相应的支架，其特征在于，支架包括：正极金属基板、负极金属基板以及部分覆盖正极金属基板、负极金属基板的塑胶体；塑胶体位于正极金属基板以及负极金属基板上侧的表面形成碗杯，发光二极管芯片设置于碗杯底部发光面位置；其中，发光二极管芯片点亮时，发光二极管芯片产生的光线通过碗杯顶部出光面形成椭圆光斑。

其中，碗杯顶部出光面的垂直投影呈椭圆形结构。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明将贴片式发光二极管的碗杯顶部出光面设置成第一方向的长度大于在第二方向的长度，在保持水平方向发光角度不变的情况下，压缩垂直方向发光角度，从而光线更加集中能够极大增加发光亮度、提升外量子效率。

附图说明

图1是现有技术一种贴片式发光二极管支架的俯视图；

图2是本发明贴片式发光二极管支架实施方式的截面示意图；

图3是本发明贴片式发光二极管支架实施方式的俯视图；

图4是图3所示本发明贴片式发光二极管支架实施方式中碗杯的顶部出光面与底部发光面的放大示意图；

图5是本发明贴片式发光二极管支架实施方式的发光范围中水平方向夹角和垂直方向夹角的示意图；

图6是本发明显示屏模组实施方式俯视结构示意图；

图7是图6所示显示屏一显示区域的放大结构示意图；

图8是本发明显示屏模组另一实施方式俯视结构示意图；

图9是本发明贴片式发光二极管实施方式的发光效果透视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

现有应用中，在亮度和成本上，传统的户外全彩直插式椭圆发光二极管显示屏在20mm及以上像素点间距具有无可替代的优势。但是，随着发光二极管芯片亮度和发光二极管封装工艺技术的提升，全彩贴片式发光二极管的价格与户外全彩直插式椭圆发光二极管的差距已缩小至10%至20%。全彩贴片式发光二极管显示屏由于具有视角广、配光好、混光佳、对比度高和易于自动化生产的优势，其市场占有率有很大的提升。

应用于户外显示屏时，一般将显示屏模组设置于较高的地方，从而对水平方向夹角度要求较高，而对垂直方向夹角度要求略低，因此，对发光二极管发光的水平角度要求较高，在110°左右，而对垂直角度的要求较小，一般80°左右就能达到要求。因上述原因，在技术发展及市场发展历史上，应用于户外显示屏的全彩直插式椭圆发光二极管在相当长一段时间内占据优势。而对于室内显示屏的应用，因室内空间高度有限进而显示屏模组的安置位置较低，所以对其水平角度和垂直角度要求差异较小，因此水平发光角度欠佳的贴片式发光二极管主要应用于室内显示屏中。

具体而言，贴片式发光二极管本身的特点是亮度偏低，水平和垂直方向的角度相差不大，因此若将贴片式发光二极管应用于户外显示屏，除造成垂直方向上光的浪费之外，还因水平发光范围小等因素，最终导致其户外显示屏应用上的严重限制。本领域技术人员基于上述各种历史原因和技术原因，一般不会考虑将贴片式发光二极管应用于户外显示屏。

故此，本发明提供一种贴片式发光二极管支架、贴片式发光二极管以及显示屏模组。

结合图2-图4，图2是本发明贴片式发光二极管支架实施方式的截面示意图，图3是本发明贴片式发光二极管支架实施方式的俯视图，图4是图3所示本发明贴片式发光二极管支架实施方式中碗杯的顶部出光面与底部发光面的放大示意图。本发明实施方式的贴片式发光二极管支架100包括：正极金属基板11、负极金属基板12以及塑胶体13。

塑胶体13部分覆盖正极金属基板11和负极金属基板12，并且，塑胶体13位于正极金属基板11以及负极金属基板12上侧的表面形成碗杯14。其中，该碗杯14的顶部出光面141的垂直投影在第一方向的长度C1大于在第二方向的长度D1，并且该第一方向（全文中第一方向与X轴方向相同）与第二方向（全文中第二方向与Y轴方向相同）之间具有一定夹角α（其中，α≤90°）。该垂直投影呈第一椭圆形结构或者第一矩形结构，即碗杯14的顶部出光面141呈第一椭圆形结构或者第一矩形结构。值得注意的是，该第一矩形结构并不包括正方形结构。出光面141的垂直投影为第一椭圆形结构或者第一矩形结构，并不意味着碗杯14的垂直投影一定为第一椭圆形结构或者第一矩形结构，可以通过在出光面141位置设置透镜而使最终的出光面141的垂直投影呈第一椭圆形结构或者第一矩形结构。

在一应用实施方式中，该碗杯14的底部发光面142的垂直投影呈方向与第一椭圆形结构或者第一矩形结构一致的第二椭圆形结构或者第二矩形结构，即有底部发光面142的垂直投影在第一方向的长度C2大于在第二方向的长度D2，且第一方向与第二方向之间具有一定夹角（该夹角未标示，并且该夹角可以与顶部出光面141中第一方向与第二方向之间的夹角α一致）。即碗杯14的底部发光面142亦呈第二椭圆形结构或者第二矩形结构。此时，第二矩形结构可以是正方形结构。

在另一应用实施方式中，如图3所示，贴片式发光二极管具有四个引脚时，正极金属基板11位于碗杯14的内部的区域包括第一区域111，负极金属基板12位于碗杯14的内部的区域包括第二区域121、第三区域122以及第四区域123，该第二区域121、第三区域122以及第四区域123相互之间绝缘设置，用于设置不同色彩的发光二极管芯片。或者，贴片式发光二极管具有六个引脚时（图未示），正极金属基板位于碗杯内部的区域包括相互绝缘设置的第一区域、第二区域以及第三区域，负极金属基板位于碗杯内部的区域包括相互绝缘设置的第四区域、第五区域以及第六区域，并且第四区域、第五区域以及第六区域用于设置不同色彩的发光二极管芯片。

在一应用实施方式中，如图5所示，根据实际仿真测试，计算得到碗杯14的水平方向倾斜角β：垂直方向倾斜角γ=2：1时，测得其出光效果较佳。值得注意的是，一般而言，水平方向倾斜角β的范围为10°到30°。

本发明实施方式，在碗杯14的顶部出光面141设置成第一方向的长度C1大于在第二方向的长度D1，在保持水平方向发光角度不变的情况下，压缩垂直方向发光角度，从而光线更加集中，能够极大增加发光亮度、提升外量子效率。

本发明实施方式还提供一种贴片式发光二极管。

继续参阅图2和图3，本发明贴片式发光二极管包括至少一颗发光二极管芯片及其相应的支架100，该支架100包括：正极金属基板11、负极金属基板12以及塑胶体13。

塑胶体13部分覆盖正极金属基板11和负极金属基板12，并且，塑胶体13位于正极金属基板11以及负极金属基板12上侧的表面形成碗杯14。其中，该碗杯14的顶部出光面141的垂直投影在第一方向的长度C1大于在第二方向的长度D1，并且该第一方向与第二方向之间具有一定夹角α。该垂直投影呈第一椭圆形结构或者第一矩形结构，即碗杯14的顶部出光面141呈第一椭圆形结构或者第一矩形结构。值得注意的是，该第一矩形结构并不包括正方形结构。并且，该至少一颗发光二极管芯片设置于碗杯底部发光面位置。

在一应用实施方式中，该贴片式发光二极管是全色彩贴片式发光二极管，即包括红光发光二极管芯片（图未示）、绿光发光二极管芯片（图未示）以及蓝光发光二极管芯片（图未示）。

其中，该全色彩贴片式发光二极管具有四个引脚时（图3所示即为具有四个引脚的情况，该四个引脚包括三个连接电源负极的引脚和一个连接电源正极的引脚），正极金属基板11位于碗杯14的内部的区域包括第一区域111，负极金属基板12位于碗杯14的内部的区域包括第二区域121、第三区域122以及第四区域123，该第二区域121、第三区域122以及第四区域123相互之间绝缘设置，用于设置不同色彩的发光二极管芯片。

其中，红光发光二极管芯片设置于第二区域121且芯片正极连接第一区域111，其芯片负极连接第二区域121；绿光发光二极管芯片设置于第三区域122且芯片正极连接第一区域111，其芯片负极连接第三区域122；蓝光发光二极管芯片设置于第四区域123且芯片正极连接第一区域111，其芯片负极连接第四区域123。当然，视具体需求而定，红光发光二极管芯片、绿光发光二极管芯片以及蓝光发光二极管芯片可以按照其它排列顺序设置。或者，也可以在该第二区域121、第三区域122或者第四区域123中选择一个或两个区域来设置一种或两种色彩的发光二极管芯片，此处不作过多赘述。

当然，该全色彩贴片式发光二极管还可以具有六个引脚（该六个引脚包括三个连接电源正极的引脚以及三个连接电源负极的引脚，此种情况未用图示表示）。此时，正极金属基板位于碗杯内部的区域包括相互绝缘设置的第一区域、第二区域以及第三区域，负极金属基板位于碗杯内部的区域包括相互绝缘设置的第四区域、第五区域以及第六区域，其中，第一区域、第二区域以及第三区域分别连接电源正极，第四区域、第五区域以及第六区域分别连接电源负极；其中，红光发光二极管芯片设置于第四区域且芯片正极连接第一区域，其芯片负极连接第四区域；绿光发光二极管芯片设置于第五区域且芯片正极连接第二区域，其芯片负极连接第五区域；蓝光发光二极管芯片设置于第六区域且芯片正极连接第三区域，其芯片负极连接第六区域。

在上述实施方式中，该红光发光二极管芯片、绿光发光二极管芯片以及蓝光发光二极管芯片沿第二方向呈直线排列。当然，视具体情况而定，该红光发光二极管芯片、绿光发光二极管芯片以及蓝光发光二极管芯片还可以呈三角形排列，此处不作过多限制。

本发明实施方式的工作原理如下：

全文涉及三个光学物理量，包括：

光通量F，指人眼所能感觉到的辐射能量，它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积；

发光强度I，即光强，单位光源面积在法线方向上，单位立体角内所发出的光通量；

发光亮度L，光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量。

在如下两个假设条件下：

一、贴片式发光二极管表面的光均匀分布；

二、发光芯片、电流、发光角度完全相同，则光通量相同。

根据上述三个光学物理量的关系，可推知：

将碗杯14的顶部出光面141由圆形结构或方形结构设计成该碗杯14的顶部出光面141的垂直投影在第一方向的长度C1大于在第二方向的长度D1（全文以碗杯14的顶部出光面141为椭圆结构举例说明），碗杯14的顶部出光面141面积将减小，在此方向发光强度I不变的情况下，以碗杯14的顶部出光面141作为观察面，则发光亮度L将增大，即可增大外量子效率，由多个贴片式发光二极管组装而成的显示屏的亮度亦将会得到提升。

参阅表一，表一中现有设计的SMD方杯和本发明设计的SMD椭圆杯，其碗杯底部发光面均设置为方形，且在碗杯底部发光面上仅设计单颗相同的发光LED芯片，该SMD方杯和SMD椭圆杯区别仅在于碗杯顶部出光面形状一个为方杯一个为椭圆杯。以SMD35282.8H为例：碗杯的水平方向倾斜角β：垂直方向的倾斜角夹角γ=2：1时，计算得到碗杯高度H：碗杯底部发光面的边长C2：出光面短半轴的长度D1/2=1：1.67：1.83时出光效果较佳。以此为例，详情参见表一：

表一中，“0”表示水平方向发光角度，“90”表示垂直方向发光角度。

由表一可知，两种杯型分别在水平方向和垂直方向发光角度均相同，SMD椭圆杯相较于SMD方杯在出光均匀程度上相差不大，光通量变化不大，光通量虽然只有16%的提升，但因为碗杯的顶部出光面面积减小，其亮度有50%的提升，而外量子效率则由78%提升到90%。

本发明实施方式，在碗杯14的顶部出光面141设置成第一方向的长度C1大于在第二方向的长度D1，在保持水平方向发光角度不变的情况下，压缩垂直方向发光角度，从而光线更加集中，能够极大增加发光亮度、提升外量子效率。另外，通过在碗杯14的底部发光面142设置红光发光二极管芯片101、绿光发光二极管芯片102以及蓝光发光二极管芯片103，可实现全色彩显示，并且也具有光线更加集中，发光亮度极大增加、外量子效率大幅提高的效果。

本发明还提供一种显示屏模组实施方式。

该实施方式显示屏模组包括显示屏。其中，该显示屏上设置有多个如上述实施方式任一项所述的贴片式发光二极管200。

参阅图6和图7，图6是本发明显示屏模组实施方式俯视结构示意图，图7是图6所示显示屏一显示区域的放大结构示意图。显示屏上的所有如上述实施方式所述的贴片式发光二极管200呈矩阵排布，并且，同一高度的该多个贴片式发光二极管200呈锯齿状排布。进一步地，显示屏上至少一显示区域3中的多个贴片式发光二极管200呈棱形矩阵排布。显示屏至少一显示区域3中设置棱形矩阵排布的贴片式发光二极管200，至少在该显示区域3内能够增大显示屏的显示亮度。值得注意的是，多个贴片式发光二极管200可以如图6所示排列。当然，也可以在相邻两行（列）之间的空隙均设置贴片式发光二极管200（如图8所示），通过增加贴片式发光二极管200的密度即可进一步加强显示屏的显示亮度。

在一应用实施方式中，该贴片式发光二极管200以其碗杯24的顶部出光面（图未示）呈第一椭圆形结构为例，如图7所示，第一方向的长度代表该椭圆的长轴，第二方向的长度代表该椭圆的短轴，并且，该第一方向和第二方向分别为该贴片式发光二极管200的支架的对角线方向。其中，该红光发光二极管芯片101、绿光发光二极管芯片102以及蓝光发光二极管芯片103沿第二方向呈直线排列。当然，视具体情况而定，该红光发光二极管芯片101、绿光发光二极管芯片102以及蓝光发光二极管芯片103还可以呈三角形排列，此处不作过多限制。

本发明实施方式，通过将设置于显示屏的贴片式发光二极管200在其碗杯24的顶部出光面设置成第一方向的长度大于在第二方向的长度，在保持水平方向发光角度不变的情况下，压缩垂直方向发光角度，从而光线更加集中，能够极大增加发光亮度、提升外量子效率。

本发明还提供一种贴片式发光二极管。

参阅图9，图9是本发明贴片式发光二极管实施方式的发光效果透视图。本发明实施方式贴片式发光二极管不仅包括至少一颗发光二极管芯片300，还包括如上述实施方式所述的贴片式发光二极管支架（参阅图2），该支架包括正极金属基板、负极金属基板以及部分覆盖所述正极金属基板、负极金属基板的塑胶体，塑胶体位于正极金属基板以及负极金属基板上侧的表面形成碗杯，发光二极管芯片设置于碗杯底部发光面301的中间位置；其中，发光二极管芯片300点亮时，该发光二极管芯片300产生的光线通过碗杯顶部出光面302形成椭圆光斑303。

在一应用实施方式中，碗杯顶部出光面302的垂直投影呈椭圆形结构。

本发明实施方式，发光二极管芯片300产生的光线呈椭圆光斑，能够在保持水平方向发光角度不变的情况下，压缩垂直方向发光角度，从而光线更加集中，能够极大增加发光亮度、提升外量子效率，并且，在相同亮度的条件下，用更小的电流即能实现相同的效果，有效的节能减排。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种贴片式发光二极管支架，其特征在于，包括：

正极金属基板、负极金属基板以及部分覆盖所述正极金属基板、负极金属基板的塑胶体；

所述塑胶体位于正极金属基板以及负极金属基板上侧的表面形成碗杯，所述碗杯顶部出光面的垂直投影呈第一椭圆形结构。

2.根据权利要求1所述的贴片式发光二极管支架，其特征在于，

所述碗杯底部发光面的垂直投影呈方向与第一椭圆形结构一致的第二椭圆形。

3.根据权利要求1所述的贴片式发光二极管支架，其特征在于，

所述碗杯的水平方向倾斜角：垂直方向倾斜角=2：1。

4.一种贴片式发光二极管，包括至少一颗发光二极管芯片及其相应的支架，其特征在于，所述支架包括：

正极金属基板、负极金属基板以及部分覆盖所述正极金属基板、负极金属基板的塑胶体；

所述塑胶体位于正极金属基板以及负极金属基板上侧的表面形成碗杯，所述碗杯顶部出光面的垂直投影呈第一椭圆形结构，并且所述发光二极管芯片设置于所述碗杯底部发光面位置。

5.根据权利要求4所述的贴片式发光二极管，其特征在于，

所述碗杯的水平方向倾斜角：垂直方向倾斜角=2：1。

6.一种显示屏模组，包括显示屏，其特征在于，

所述显示屏上设置有多个如权利要求4-5任一项所述的贴片式发光二极管。

7.根据权利要求6所述的显示屏模组，其特征在于，

所述显示屏上的所有贴片式发光二极管呈矩阵排布。

8.一种贴片式发光二极管，包括至少一颗发光二极管芯片及其相应的支架，其特征在于，所述支架包括：

正极金属基板、负极金属基板以及部分覆盖所述正极金属基板、负极金属基板的塑胶体；

所述塑胶体位于正极金属基板以及负极金属基板上侧的表面形成碗杯，所述发光二极管芯片设置于所述碗杯底部发光面位置；

其中，所述发光二极管芯片点亮时，所述发光二极管芯片产生的光线通过碗杯顶部出光面形成椭圆光斑。

9.根据权利要求8所述的贴片式发光二极管，其特征在于，

所述碗杯顶部出光面的垂直投影呈椭圆形结构。

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