CN102933023B - 发光器件阵列和照明系统 - Google Patents

Abstract

实施例涉及一种发光器件阵列和照明系统。根据实施例的所述发光器件阵列包括印刷电路板，所述印刷电路板包括：基材层；第一保护层，其与所述基材层的至少一个表面接触；绝缘层，设置于所述基材层之上；导电层，设置于所述绝缘层之上；以及发光器件封装，安装在所述导电层上，其中所述基材层包括铁(Fe)。实施例涉及的技术方案可以防止由于导线引起的从发光器件封装发射的光的亮度降低，减少根据导线接合的生产成本，并且简化工艺步骤。

Description

发光器件阵列和照明系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年8月11日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号为10-2011-0080268的优先权，其公开内容通过引用的方式并入此处。

技术领域

本发明的实施例涉及一种发光器件阵列。特别地，涉及一种当发光器件阵列中使用包括基材层(包括铁)的印刷电路时更薄的发光器件。

背景技术

通过使用化合物半导体的特性，发光二极管将电信号转换为红外光、可见光或光的形式。发光器件用于家用电器、远程控制器、电子显示器、指示器、各种自动化设备等，并且发光器件的应用范围逐渐扩大。

小发光二极管(LED)具有表面安装器件型，这样，用于显示器件的LED灯具有表面安装器件型。这种表面安装器件代替了现有的简易照明灯，并且用于照明指示器、字符指示器以及图像指示器。

包括LED的各种电器变得越来越薄。这样，当安装有LED的印刷电路板较厚时，难以应用于各种电器。

因此，需要厚度薄的且具有高热辐射(heat radiation)效应的印刷电路板。

发明内容

有鉴于此，为解决现有技术的问题，本发明提供了一种印刷电路板、发光器件阵列以及照明装置，其中，

一种印刷电路板，包括：

基材层；

第一保护层，与所述基材层的至少一个表面接触；

绝缘层，设置于所述基材层之上；以及

导电层，设置于所述绝缘层之上，其中所述基材层包含铁。

一种发光器件阵列，包括上述印刷电路板。

一种照明装置，包括上述印刷电路板。

本发明的技术方案可以防止由于导线引起的从发光器件封装发射的光的亮度降低，减少根据导线接合的生产成本，并且简化工艺步骤。

附图说明

从以下结合附图的详细描述，将更加清楚地理解实施例的细节，其中：

图1为示出根据实施例的印刷电路板的剖视图；

图2为示出根据实施例的印刷电路板的剖视图；

图3为示出与根据实施例的印刷电路板的弯曲力有关的实验的视图；

图4为示出根据实施例的包括发光器件阵列的发光器件模块的分解透视图；

图5为示出在图4的发光器件模块中包括的发光器件封装的剖视图；

图6A为示出根据实施例的包括印刷电路板的照明装置的透视图；

图6B为示出沿图6A中的线C-C’的照明装置的剖视图；

图7为示出根据实施例的包括印刷电路板的液晶显示装置的分解透视图；以及

图8为示出根据实施例的包括印刷电路板的液晶显示装置的分解透视图。

具体实施方式

现在将具体参考实施例，在附图中示出其实例。然而，本公开文本可以以许多不同形式具体实施，并且不应当理解为局限于本文列出的实施例。更确切地说，这些实施例的提供使得本公开文本将会详尽而完整，并且将向本领域技术人员充分表明本公开文本的范围。仅通过权利要求的范畴来限定本公开文本。在某些实施例中，对本领域熟知的器件构造或工艺的详细说明可以被省略，以避免使本领域普通技术人员对本公开文本的理解变得模糊。可能的话，全部附图中将使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。

诸如“下方”、“下面”、“下部”、“上方”或“上部”等与空间相关的词语可以在本文中使用以描述如附图所示的一个元件相对另一个元件的关系。应当理解，除了附图中描述的定向(orientation)之外，与空间相关的词语意欲包含器件的不同定向。例如，如果将一个图形中的器件翻转过来，则可以将被描述为在其它元件的“下方”或“下面”的元件定向为在其它元件的“上方”。因此，这些示例性词语“下方”或“下面”能够包含上方和下方两种定向。由于可以将器件定向为在另一个方向上，因而可以根据器件的定向来解释与空间相关的词语。

在本公开文本中使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，并不是为了限制本公开文本。除非上下文清楚地指出，否则在本公开文本和随附的权利要求中使用的单数形式的“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。还应当理解，当在本说明书中使用词语“包含(comprise)”和/或“包括(comprising)”时，其表明所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或增加。

除非另有定义，否则本公开文本使用的所有词语(包括技术和科学词语)都与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还应当理解，诸如在常用词典中定义的那些词语等应当被理解为具有与它们在相关技术和本公开文本的上下文中相一致的含义，并且除非本公开文本明确定义，否则不应当进行理想化或过于形式化地解释。

在附图中，为了便于说明和使图清晰，每层的厚度或尺寸被夸大、省略或示意性示出。而且，每一个组成元件的尺寸或面积并非完全反映其实际尺寸。

用来描述根据实施例的发光器件的结构的角度或方向基于图中所示的那些角度或方向。除非说明书中未对用来描述发光器件的结构中的角度位置关系的参考点进行定义，否则，可以参考相关的附图。

图1为示出根据实施例的印刷电路板的剖视图。

参照图1，印刷电路板100可以包括基材层110、第一保护层120、绝缘层130以及导电层140。

印刷电路板100可以是单面印刷电路板、双面印刷电路板或多层印刷电路板。在实施例中，印刷电路板100是单面印刷电路板，但其不限于此。

基材层110可以包括铁(Fe)，并且可以包括具有铁(Fe)的合金。此外，铁的含量可以占基材层110的50％或更多。

铁具有大于其它金属的强度。这样，基材层110较薄时，也可以防止基材层110弯曲。因此，基材层110能够较薄。

当基材层110较薄时，印刷电路板100可以较薄，并且印刷电路板具有高的热传导，这样，其可以具有高的热辐射。

此外，铁的成本低于用于现有基材层110的材料的铝的成本，使得印刷电路板100的制造成本可以较低。

第一保护层120可以与基材层110的至少一个表面接触，并且其可以与基材层110的上表面和底表面中的至少一个接触。

当包括在基材层110中的铁暴露于外界时，其被外部的氧和湿气腐蚀。当基材层110被腐蚀时，会使得基材层110的热传导和热辐射变低。因此，由于第一保护层120防止基材层110暴露于外界，并且由于其包括具有高反应性的金属，所以第一保护层120可以防止基材层110被腐蚀。

第一保护层120可以包括铝(Al)、硅(Si)以及锌(Zn)中的至少一种、以及它们的组合。此外，第一保护层120可以包括多层，但其不限于此。

由于第一保护层120包括具有高热传导性的材料，因而印刷电路板100可以具有高热辐射效果。此处，铝的含量可以占第一保护层120的5％或更多。

绝缘层130可以设置于基材层110之上。

绝缘层130包括作为绝缘材料的树脂。例如，绝缘层130包括环氧树脂、酚树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、三聚氰胺树脂、硅树脂、聚酰亚胺树脂、氟化物树脂等。

导电层140可以设置于绝缘层130之上。

导电层140可以包括诸如铜(Cu)等导电材料。

图2为示出根据实施例的印刷电路板的剖视图。

参照图2，印刷电路板200可以包括基材层210、第一保护层220、第二保护层225、绝缘层230以及导电层240。

基材层210、第一保护层220、绝缘层230以及导电层240与图1的实施例中的那些相同。这样，将省略关于它们的描述。以下，将描述第二保护层225。

第二保护层225可以设置于基材层210的至少一个侧表面上。

第二保护层225可以包括氧化膜。所述氧化膜通过包括在基材层210中的材料与外界的氧进行的氧化形成。

在氧化膜形成于基材层210的侧表面上的情况下，氧化膜防止基材层被外部的氧氧化。

图3为示出与根据实施例的印刷电路板的弯曲力有关的实验的视图。

参照图3，安装在印刷电路板10上的LED 20固定在两侧的夹具(jig)之上，以测量印刷电路板10的弯曲力。当印刷电路板的中心受力时，在设置于中心的LED从印刷电路板脱离的时刻对峰值力进行测量。

使用上述方法，来测量基于铝的铝板、根据实施例的基于铁的铁板、以及FR4板的弯曲力，并且测量结果在表1中示出。

【表1】

PCB类型	Al 50(0.6T)	Al 50(0.8T)	Al 50(1.0T)	Fe(0.65T)	FR4(0.65T)
						最小[kg·f]	1.35	3.32	3.32	2.47	1.47
最大[kg·f	1.52	3.37	3.37	3.11	2.73
						平均[kg·f]	1.43	2.37	3.34	2.68	1.97

参照表1，将铝板与根据实施例的铁板进行比较时，厚度为0.65T的铁板的弯曲力小于厚度为0.65T的铝板的弯曲力。然而，当铝板的厚度与铁板的厚度相同时，由于铁板具有大于铝板的强度，所以铁板的弯曲力大于铝板的弯曲力。

此外，将铁板与FR4板进行比较时，铁板的弯曲力比FR4板的弯曲力大36％。

因此，铁板具有比现有使用的FR4板更高的物理耐久性。

【表2】

PCB类型	FR4(0.65T)	Al 50(1.0T)	Fe (0.65T)
				ΔT(Ta＝25℃)	34.5℃	31.6℃	21.6℃
ΔT(Ta＝60℃)	25.9℃	20.2℃	12.9℃
				ΔT(Ta＝90℃)	8.9℃	7.8℃	6.5℃

表2示出与印刷电路板的热辐射有关的实验结果。

在表2中，Ta是环境温度，ΔT是环境温度与印刷电路板的温度之间的差值。

当ΔT越小时，印刷电路板的热辐射特性为高。即，ΔT小的事实说明印刷电路板的增加量(increasing amount)小。

参照表2，在FR4板、铝板以及铁板中，铁板具有的ΔT最小。这样，铁板具有最高的热辐射特性。即，铁具有比铝低的热传导性，但是铁板可以薄于铝板。这样，热路径能够很短，热阻能够很小。此外，因为第一保护层设置于基材层之上，并且第一保护层包括诸如铝等具有高热传导性的材料，所以印刷电路板中水平方向的热传导可以较高。

因此，通过上述实验，能够看出，与铝板和FR4板相比，根据实施例的基于铁的铁板具有高的物理耐久性和热辐射特性。

图4为示出根据实施例的包括发光器件阵列的发光器件模块的分解透视图。

参照图4，发光器件模块300可以包括电力控制模块310、发光器件阵列320以及连接器330。

图4所示的电力控制模块310可以是用于从外部电源供应电力的供电装置(supplyapparatus)。

此处，电力控制模块310可以包括电源312、控制电源312的控制单元314以及接触连接器330的第一侧的连接器接触单元316。

此处，电源312通过控制单元314的控制来运行并产生供应至安装在发光器件阵列320上的发光器件封装340的电力。

通过来自外界的输入命令，控制单元314可以控制电源312的运行。

此处，所述输入命令可以是来自输入装置的输出命令，其中所述输入装置与发光器件模块300直接或间接连接。然而，其不限于此。

此外，连接器接触单元316可以连接至连接器330的第一侧，并且来自电源312的电力供应到连接器330。

发光器件阵列320可以包括：发光器件封装340；板327，其安装有发光器件封装340；以及连接器端子329，设置于板327之上且与连接器330的第二侧连接。

连接器端子329可以经由连接器330电连接至连接器接触部件316。

板327可以是图1或图2所示的印刷电路板100或200。

多个发光器件封装340可以被分成几个组(未示出)，并且彼此串联连接。

包括在几个组中的发光器件封装340的数量没有限制。

具有彼此不同的颜色的发光器件封装340中的至少两个可以彼此交错安装。并且，根据发光器件封装340的尺寸，可以以组对发光器件封装340进行安装。此外，发光器件封装340也可以具有一种颜色。因此，其不限于此。

例如，当发光器件阵列320发射白光时，发光器件封装340可以包括发射红光、蓝光以及绿光的发光器件封装。因此，发射红光、蓝光以及绿光的发光器件封装可以彼此交错安装。

将参照图5来描述每一个发光器件封装340。

图5为示出图4的发光器件模块中包括的发光器件封装的剖视图。

参照图5，发光器件封装340可以包括具有空腔(C)的主体341、引线框342、发光器件343、导线345以及树脂346。

主体341可以用作壳体(housing)，并且包括第一引线框347和第二引线框348。主体341可以包括诸如聚酞酸酯(PPA)、硅(Si)、铝(Al)、氮化铝(AlN)、光敏玻璃(PSG)、聚酰胺9T(PA9T)、间规聚苯乙烯(SPS)、金属材料、刚玉(Al₂O₃)、氧化铍(BeO)、印刷电路板(PCB)等树脂材料中的至少一种。可以通过注入模制工艺(injection molding process)、蚀刻工艺等形成主体341，但不限于此。

主体341可以包括在其上安装有发光器件343的空腔。此外，主体341的内表面可以设置倾斜表面。根据倾斜表面的角度，可以改变从发光器件343发射的光的反射角。因此，能够控制发射到外界的光的定向角。

通过减小光定向角，可以提高从发光器件343发射到外界的光的密度(concentration)。相反，如果增大光定向角，则可以降低从发光器件343发射到外界的光的密度。

当从顶侧看主体341中的空腔(C)时，其可能采用的是包括圆形、矩形、多边形、椭圆形以及具有弯角的形状的各种形状。但是，其不限于此。

空腔(C)的内表面和底表面可以包括反射涂膜(未示出)，并且反射涂膜可以形成为具有粗糙度，并且可以包括诸如银(Ag)和铝(Al)等材料。

引线框342可以包括金属，例如钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、铬(Cr)、钽(Ta)、铂(Pt)、锡(Sn)、银(Ag)、磷(P)、铝(Al)、铟(In)、钯(Pd)、钴(Co)、硅(Si)、锗(Ge)、铪(Hf)、钌(Ru)以及铁(Fe)中的至少一种或它们的合金。并且引线框342可以包括单层或多层，然而其不限于此。

引线框342可以包括第一引线框347和第二引线框348以供应彼此不同的电力。此处，发光器件343可以设置于第一引线框347之上，并且第二引线框348可以与第一引线框347间隔开。

发光器件343是一种设置于第一引线框347之上且通过从外界施加的电力发射指定波长的光的半导体器件，并且可以基于诸如氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)、砷化镓(GaAs)等III-V族化合物形成。例如，发光器件343可以是发光二极管。

发光二极管例如可以是用来发射红光、绿光、蓝光以及白光的彩色发光器件，或者是用来发射紫外线的紫外线(UV)发光器件，但其不限于此。可以安装一个或多个发光器件。

而且，发光器件343可以应用于所有电端子形成于其顶表面之上的水平型器件(horizontal type device)、所有电端子形成在其顶表面或底表面之上的垂直型器件(vertical type device)或倒装芯片(flip-chip)器件。发光器件343经由导线电性连接至第一引线框347和第二引线框348，以被供应外部电力。水平型器件可以使用具有两个导线的导线接合(wire bonding)，垂直型器件可以使用具有一个导线的导线接合。

树脂346可以填充空腔(C)以密封发光器件343和导线345。树脂346可以包括诸如硅、环氧树脂等透明树脂材料，并且在填充了空腔(C)之后，可以通过UV固化或热固化形成。

树脂346的上表面形状可以是凹透镜形状、凸透镜形状以及平面形状。根据树脂346的形状，可以改变从发光器件343发射的光的定向角。

而且，具有其它透镜形状的树脂可以被置于树脂346上，但其不限于此。

树脂346可以包括荧光体(phosphor)，并且可以鉴于由发光器件343发射的光的波长来选择荧光体的类型，使得发光器件封装340产生白光。

即，从发光器件343发射的第一光激发荧光体以产生第二光。例如，当发光器件343是蓝色发光二极管(LED)且荧光体是黄色荧光体时，黄色荧光体被蓝光激发以发射黄光，并且从蓝色LED发射的蓝光与从蓝光激发而来的黄光相结合，使得发光器件封装340可以发射白光。

类似地，如果发光器件343是绿色LED，则可以采用品红(magenta)荧光体、或蓝色荧光体与红色荧光体的组合。可替代地，当发光器件343是红色LED时，则可以采用青色(cyan)荧光体、或蓝色荧光体与绿色荧光体的组合。

这种荧光体可以是本领域公知的任何一种，例如，YAG、TAG、硫化物、硅酸盐、铝酸盐、氮化物、碳化物、氮化物硅酸盐、硼酸盐、氟化物或磷酸盐基材料等。

图6A为示出根据实施例的包括印刷电路板的照明装置的透视图，以及图6B为示出沿图6A中的线C-C’的照明装置的剖视图。

以下，为了更好的理解，将基于纵向方向(Z)、垂直于纵向方向(Z)的水平方向(Y)以及垂直于纵向方向(Z)与水平方向(Y)的高度方向(X)来描述照明器件400。

即，沿纵向方向(Z)和高度方向(X)的剖面，并且从水平方向(Y)看去，图6B为图6A的照明器件400的剖视图。

参照图6A和图6B，照明器件400可以包括主体410、连接至主体410的罩(cover)430以及被配置在主体410两端处的端盖(end cap)450。

发光器件模块440连接至主体410的底部，主体410可以由展现优良导电性和优良放热效果的金属构成，以便经由主体410的顶部将从发光器件封装444产生的热量排放到外界。

发光器件封装444以多种颜色和多行形式安装在PCB 442上以形成阵列，并且可以视需要彼此间隔预定距离或不同距离以控制亮度。PCB 442可以是图1或图2所示的印刷电路板100或200。

罩430可以采用圆形以环绕主体410的底部，然而不限于此。

罩430保护发光器件模块440免受外部物质侵扰。另外，罩430防止从发光器件封装444产生的炫光(glare)，并且包括扩散粒子以将光均匀发射到外界。另外，可以在罩430的内表面和外表面中的至少一个上形成棱镜图案等。可替代地，荧光体可以应用于罩430的内表面和外表面中的至少一个上。

同时，罩430应当展现优良的透光率，使得经由罩430能够将从发光器件封装444产生的光发射到外界，并且罩430应当展现足够的耐热性，使其能够忍耐由发光器件封装444发射的热量。优选地，罩430由包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等的材料构成。

端盖450设置在主体410的两端，并且可以用来密封功率器件(未示出)。另外，端盖450提供有电源引脚(power pin)452，以允许照明器件400应用于已将荧光灯从其上去除的现有端子上，而不必使用任何附加的器件。

图7和图8为示出根据实施例的包括印刷电路板的液晶显示装置的分解透视图。

图7示出侧光型液晶显示器件500，其中侧光型液晶显示器件500包括液晶显示面板510以及用来将光供应到液晶显示面板510的背光单元570。

液晶显示面板510使用从背光单元570供应的光来显示图像。液晶显示面板510包括面向彼此的滤色片(color filter)衬底512和薄膜晶体管衬底514，以使得液晶介于两者之间。

滤色片衬底512能够经由液晶显示面板510实现彩色图像的显示。

薄膜晶体管衬底514经由驱动膜517电性连接至在其上安装有多个电路部件的印刷电路板518。响应于从印刷电路板518供应的驱动信号，薄膜晶体管衬底514可以施加从印刷电路板518供应而来的驱动电压。

薄膜晶体管衬底514可以包括在由诸如玻璃或塑料等透明材料形成的衬底上形成的薄膜晶体管和像素电极。

背光单元570包括：发光器件模块520，输出光；光导面板530，用来将从发光器件模块520供应的光转换为表面光，然后将表面光供应到液晶显示面板510；多个膜550、566以及564，用来使从光导面板530供应的光的亮度分布均匀且用来改善垂直入射特性；以及反射片547，用来将从光导面板530的后表面发射的光反射向光导面板530。

发光器件模块520可以包括多个发光器件封装524以及在其上安装有多个发光器件封装524以形成阵列的PCB 522。

特别地，发光器件封装524包括在其发光表面上提供有多个孔的膜，这样可以省略透镜，从而具有纤细(slim)的结构且改善光提取效率。因此，可以实现更薄的背光单元570。

背光单元570的多个膜550、566以及564可以包括：扩散膜566，用来将从光导面板530入射的光扩散向液晶显示面板510；棱镜膜550，用来聚集扩散的光以改善垂直入射特性；以及保护膜564，用来保护棱镜膜550。

图8为示出根据另一个实施例的背光单元的分解透视图。

此处，将与图7的那些大体相同的部件的描述省略。

图8示出直下式(direct type)背光单元670，液晶显示装置600包括液晶显示面板610以及用来将光供应到液晶显示面板610的背光单元670。

液晶显示面板610与图6的液晶显示面板510相同，因此将省略对其的详细描述。

背光单元670可以包括：多个发光器件模块623；反射片624；底部底架630，在其中容纳发光器件模块623和反射片624；扩散板640，设置于发光器件模块623的上方；以及多个光学膜660。

发光器件模块623可以包括在其上安装有多个发光器件封装622以形成阵列的PCB621。

特别地，发光器件封装622包括由导电材料形成的且在其发光表面上提供有多个孔的膜，这样可以省略透镜，从而具有纤细的结构且改善光提取效率。因此，可以实现更薄的背光单元670。

反射片624将从发光器件封装622发射的光反射向液晶显示面板610，这样改善了光效率。

从发光器件模块623发射的光射入扩散板640，光学膜660被置于扩散板640的上方。光学膜660包括扩散膜666、棱镜膜640以及保护膜664。

在根据实施例的发光器件封装和包括照明装置和背光单元的照明系统中，发光器件直立安装，从而电性连接至引线框而不使用导线接合。因此，可以防止由于导线引起的从发光器件封装发射的光的亮度降低，减少根据导线接合的生产成本，并且简化工艺步骤。另外，可以允许与现有发光器件封装不同方向上的照明。

虽然已参照许多说明性实施例描述了实施例，然而应当理解，在落入实施例的实质方案(intrinsic aspect)的范围的情况下，本领域技术人员可以设计出许多其它变型和应用。更具体地，各种变化和变型在实施例的具体组成元件中可行。另外，应当理解，与变化和变型有关的差异落入由随附的权利要求限定的本公开文本的精神和范围内。

Claims (5)

1.一种印刷电路板，包括：

基材层，包含铁(Fe)；

第一保护层，与所述基材层的上表面接触；

绝缘层，设置于所述基材层之上；

第二保护层，与所述基材层的至少一个侧表面接触；以及

导电层，设置于所述绝缘层之上；

其中所述第一保护层包含铝(Al)、硅(Si)以及锌(Zn)中的至少一种；

其中所述第二保护层被暴露并且由氧化膜构成，所述氧化膜通过包括在所述基材层中的材料与外界的氧进行的氧化形成；

其中所述第一保护层包括多层。

2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其中所述铝的含量占所述第一保护层的5％或更多。

3.根据权利要求1所述的印刷电路板，其中所述铁的含量占所述基材层的50％或更多。

4.一种发光器件阵列，包括根据权利要求1至3中的任何一项所述的印刷电路板。

5.一种照明装置，包括根据权利要求1至3中的任何一项所述的印刷电路板。