CN103779485A - 户外smd全彩led灯珠及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种户外全彩贴片式LED灯珠及其制造方法。所述LED灯珠包括引线框架、固定在引线框架上的LED芯片、与LED芯片电连接的引线、包围封装上述各构成部件的封装树脂，所述引线框架为架台形结构，其包括下凹的凹陷固持部、与该凹陷固持部连接的主支承件、与所述凹陷固持部独立地设置在该凹陷固持部一侧的第一引线支承件、与所述凹陷固持部独立地设置在该凹陷固持部另一侧的第二引线支承件和第三引线支承件，所述LED芯片设置在所述凹陷固持部上。由此，获得能够以低廉的成本实现具有高防水性的户外全彩贴片式LED灯珠。
Description
技术领域
本发明涉及一种高防水性户外SMD全彩LED灯珠。
背景技术
目前，在户外广告行业中，SMD全彩LED灯珠得到了极为广泛的应用，尤其在城市商务广告显示屏中应用最为广泛。
具体而言，户外全彩LED显示屏是一款专为室外高清显示而设计的全彩显示屏，其采用的是标准的SMD(Surface Mounted Devices，即表面贴装器件)表贴三合一封装技术或DIP（Dual Inline-pin Package）双列直插封装技术，由三基色（红、绿、蓝）显示单元箱体组成，每一个发光单元都包含红、绿、蓝三种颜色，显示颜色种类高达10.7亿种，能够实时显示色彩丰富的动静态画面，具有完美的显示效果；色彩丰富，饱和度高，可显示频率高的动态图像。
然而，在日常生活中人们经常观察到有些户外SMD全彩LED屏幕的内容部分缺失，造成显示不完整，不仅达不到广告宣传的目的，而且由于显示内容丑陋而为广告方的形象带来不良影响。作为造成显示不完整的原因，往往是SMD全彩LED灯珠应受潮发生损坏造成。
具体而言，应用在户外SMD全彩LED灯珠是平面式（即top类），例如，能用在户外的LED灯珠主要是5050全彩灯珠和3535全彩灯珠，构成这几种灯珠结构为引线框架+PPA材料+芯片+环氧树脂材料。由于PPA材料一般具有吸潮性，用在户外时，容易吸收水汽，因此具有一定的缺陷损毁产品发生率。
具体而言，如图1所示，现有的户外SMD全彩LED灯珠采用如下结构。
请参阅图1，在该图1中示出目前市场常用的户外全彩3535灯珠70，其主要有金属五金支架702﹑成型塑料PPA700和户外环氧树脂701组成。三色发光芯片被固定在金属五金支架702和环氧树脂701之间。
对于户外全彩3535灯珠70而言，由于其长期在户外环境中使用，因为塑料PPA具有高的吸水性，吸水之后的热膨胀系数增大，但金属五金支架的热膨胀系数保持不变。如果在户外的环境和温度变化的过程中，热膨胀系数相差大，使得PPA与金属五金支架700之间容易分层，这样就不能保护环氧树脂702和金属五金支架700，水汽就容易渗透到发光芯片上，从而引起死灯。
目前，为了加强户外全彩3535灯珠70的防水性，一般的处理方法是把PPA材料在进行两次注塑成型，得到最终的形状。这不但使制造的时间成本成倍增长，而且使工艺难度增加。
事实上，对于户外显示屏而言，对灯珠失效的要求是非常高的，目前的国标死灯率要低于50ppm，如果达不到这个标准，用户要求灯珠提供厂商原价把整个显示屏买下（一般灯珠的成本是整个屏的成本的30%），因此，采用上述结构的户外全彩3535灯珠70因其死灯率过高，从而造成极大的商业浪费。并且，目前这种户外SMD全彩灯珠70的市场占有率约占90%，因此迫切需要获得一种能够改善整个行业的户外全彩灯珠结构的技术方案，以解决上述问题。
为了克服该问题，业内人士进行了各种针对性研发，虽然取得了一定的研发成果，主要由于是想通过改进金属结构和增加树脂的结合力来改善灯珠效果，但是往往由于工艺复杂、成本过高，从而仍然无法能够以合理的成本从根本上解决该技术难题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够低廉的成本实现具有高防水性的户外全彩贴片式LED灯珠及其制造方法。
根据本发明的第一方案的户外SMD全彩LED灯珠，其包括引线框架、固定在该引线框架上的LED芯片、与LED芯片电连接的引线、包围封装上述各构成部件的封装树脂，所述户外SMD全彩LED灯珠的特征在于，所述引线框架为架台形结构，其包括下凹的凹陷固持部、与该凹陷固持部连接的主支承件、与所述凹陷固持部独立地设置在该凹陷固持部一侧的第一引线支承件、与所述凹陷固持部独立地设置在该凹陷固持部另一侧的第二引线支承件和第三引线支承件，所述LED芯片设置在所述凹陷固持部上。
根据本发明的第二方案的户外SMD全彩LED灯珠，所述凹陷固持部为有底的凹坑结构，其包括底壁和围设在底壁周围的环壁，在所述底壁上设置有用于卡持固定LED芯片的下凹的固晶杯。
根据本发明的第三方案的户外SMD全彩LED灯珠，所述主支承件包括与所述凹陷固持部连接的连接部、从该连接部垂直向下方延伸的支腿、从该支腿大致横向延伸的用于连接外部电路的外接部。
根据本发明的第四方案的户外SMD全彩LED灯珠，所述第一引线支承件、第二引线支承件、第三引线支承件分别包括与用于连接所述引线的导接部、从该导接部垂直向下方延伸的支脚、从所述支脚横向延伸的用于连接外部电路的外接体。
根据本发明的第五方案的户外SMD全彩LED灯珠，在所述支腿的下表面设置有侧部密接区，所述侧部密接区由多个凹槽、凸起交错而成。
根据本发明的第六方案的户外SMD全彩LED灯珠，在所述外接部的上表面设置有底部密接区，所述底部密接区由多个凹槽、凸起交错而成。
根据本发明的第七方案的户外SMD全彩LED灯珠，在所述支脚的下表面设置有支脚侧部密接区，该支脚侧部密接区由多个凹槽、凸起交错而成。
根据本发明的第八方案的户外SMD全彩LED灯珠，在所述外接体的上表面设置有外接体底部密接区，该外接体底部密接区由多个凹槽、凸起交错而成。
根据本发明的第九方案的户外SMD全彩LED灯珠，所述固晶杯为锥孔状。
根据本发明的第十方案的户外SMD全彩LED灯珠的制造方法，其包括如下步骤：选取一张铜片作为所述引线框架的基材，在该铜片基材上冲压出所述凹陷固持部，在所述凹陷固持部上开设出所述固晶杯，对成型的所述引线框架进行表面处理，使其具有可焊性；在所述引线框架的所述固晶杯上放置LED芯片，并进行引线绑定；用所述引线将LED芯片的电性管脚和引线框架连接；用灌封的方式把所述封装树脂对上述部件进行封装，放入烤箱进行加热烘烤而实现固化成型。
根据本发明的户外SMD全彩LED灯珠及其使用方法，由于能够使用双组分环氧树脂一次性把LED灯珠灌封成型，具有良好气密性和高防水性特点，特别适用于户外显示屏应用；而且由于不用注塑PPA材料，缩减了传统工艺的工序，从而以相对较低的成本被制造。
附图说明
图1是现有的户外SMD全彩LED灯珠的剖视图。
图2是本发明的户外SMD全彩LED灯珠的局部剖视图。
图3是本发明的户外SMD全彩LED灯珠的引线框架的立体结构示意图。
图4是本发明的户外SMD全彩LED灯珠的引线框架固晶焊接后的结构示意图。
具体实施方式
以下，为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围内。
请参阅图2，本发明的户外SMD全彩LED灯珠1大致为具有圆弧顶的大致面包形结构，其包括引线框架2、固定在引线框架2上的LED芯片4（包含红、绿、蓝三色）、与LED芯片电连接的引线6以及包围封装上述各构成部件的封装树脂8。
进一步参阅图3，引线框架2大致为架台形结构，其包括大致圆形的凹陷固持部20、与凹陷固持部20连接的主支承件22、与凹陷固持部20独立地设置在该凹陷固持部20一侧的第一引线支承件24、与凹陷固持部20独立地设置在该凹陷固持部20另一侧的第二引线支承件26和第三引线支承件28，所述第二引线支承件26与所述第三引线支承件28对称设置。
凹陷固持部20为有底圆形凹坑结构，其包括底壁202和围设在底壁202周围的环壁200，在底壁202上设置有下凹的红管固晶杯202a。其中，固晶杯202a用于卡持固定红色LED芯片4，从而提高红色LED芯片4的固定强度，另外，环壁200连同底壁202构成有底容器从而容纳封装树脂8，且二者的这种凹陷结构有利于在封装树脂8被封装之后提高封装强度。
进一步参阅图1及图3、图4，LED芯片4为红绿蓝三个，在红管固晶杯202a的旁边，即在底壁202上可以用绝缘胶分别固定一个蓝色和绿色的芯片。
如图3所示，主支承件22与凹陷固持部20直接电性连接或一体成形，其包括与凹陷固持部20连接的连接部220、从该连接部220垂直大致向下方延伸的支腿222以及设置从该支腿222大致横向延伸的外接部224，该外接部224用于连接外部电路。
请参阅图3，在本发明的实施例中，所述主支承件22具有个三个分支部分，且每一部分均包括连接部220、支腿222、外接部224。在本实施例中设计成这种形式的理由之一在于形成结构上的平衡，更加有利于增强产品的结构强度。进一步而言，在支腿222的下表面设置有侧部密接区222a，该侧部密接区222a采用设置有多个平行凹凸长槽的方式实现与封装树脂8的密接。同样，在所述外接部224的上表面设置有底部密接区224a，该底部密接区244a同样也采用设置有多个平行凹凸长槽的方式实现与封装树脂8的密接。所述外接部224的“上表面”是指外接部224的与凹陷固持部20同向的表面。支腿222的“下表面”是指支腿222的相对而言远离外接部224一侧的表面。此外，本领域技术人员可以理解的是，作为实现密接的结构，也可以采用其他例如设置多个凹凸部（褶皱纹）的方式等。
如图3所示，第一引线支承件24、第二引线支承件26、第三引线支承件28具有类似的结构。第一引线支承件24包括导接部240、从导接部240向大致下方延伸的支脚242以及从该支脚242底部大致横向延伸的外接体244。在支脚242的下表面设置有支脚侧部密接区242a，在外接部244的上表面设置有外接部底部密接区242b。如图3所示，第一引线支承件24与第二引线支承件26中间隔设有主支承件22，第二引线支承件26与第三引线支承件28彼此独立且对置设置。
由于第二引线支承件26及第三引线支承件28与第一引线支承件24具有相同的结构，因此在此不做赘述。
请参阅图4，以共阳极红绿蓝三色LED芯片为例，引线6包括将第一芯片40与第一引线支承件24电性连接的第一引线60、将第二芯片42分别连接到主支承件22和第二引线支承件26的第二引线62和第三引线64、以及将第三芯片44分别连接到主支承件22和第三引线支承件66的第四引线66和第五引线68。
本发明的户外SMD全彩LED灯珠1不需要用PPA进行连接，下面简述本发明的户外SMD全彩LED灯珠1的加工方法。
首先，选取一块厚度为0.3mm的铜片作为引线框架2的基材，在铜片基材上冲压出凹陷固持部20，并在该凹陷固持部20开设一个固晶杯202a，该固晶杯202a可以为锥孔，对成型的引线框架2进行表面处理，并使其具有可焊性（包括超声波表面焊接和Sn焊接）。
其次，在引线框架2的固晶杯202a上放置三色LED芯片，并进行引线绑定（例如利用金属细线键合技术），避免了先用PPA材料做外形，再放芯片和引线绑定的繁琐步骤。
之后，用引线将三色LED芯片的电性管脚和引线框架的连接。
最后，用灌封的方式把双组分环氧树脂做成图中所示的形状，放入烤箱进行加热烘烤，在固化成型后，户外SMD全彩LED灯珠得以完成制造。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅是本发明的具体实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种户外SMD全彩LED灯珠，其包括引线框架、固定在该引线框架上的LED芯片、与LED芯片电连接的引线、包围封装上述各构成部件的封装树脂，所述户外SMD全彩LED灯珠的特征在于，
所述引线框架为架台形结构，其包括下凹的凹陷固持部、与该凹陷固持部连接的主支承件、与所述凹陷固持部独立地设置在该凹陷固持部一侧的第一引线支承件、与所述凹陷固持部独立地设置在该凹陷固持部另一侧的第二引线支承件和第三引线支承件，所述LED芯片设置在所述凹陷固持部上。
2.根据权利要求1所述的户外SMD全彩LED灯珠，其特征在于，所述凹陷固持部为有底的凹坑结构，其包括底壁和围设在底壁周围的环壁，在所述底壁上设置有用于卡持固定所述LED芯片的下凹的固晶杯。
3.根据权利要求2所述的户外SMD全彩LED灯珠，其特征在于，所述主支承件包括与所述凹陷固持部连接的连接部、从该连接部垂直向下方延伸的支腿、从该支腿横向延伸的用于连接外部电路的外接部。
4.根据权利要求3所述的户外SMD全彩LED灯珠，其特征在于，所述第一支引线承件、第二引线支承件、第三引线支承件分别具备与用于连接所述引线的导接部、从该导接部垂直向下方延伸的支脚、从所述支脚横向延伸的用于连接外部电路的外接体。
5.根据权利要求4所述的户外SMD全彩LED灯珠，其特征在于，在所述支腿的下表面设置有用于与所述封装树脂密接的侧部密接区，所述侧部密接区由多个凹槽、凸起交错形成。
6.根据权利要求5所述的户外SMD全彩LED灯珠，其特征在于，在所述外接部的上表面设置有用于与所述封装树脂密接的底部密接区，所述底部密接区由多个凹槽、凸起交错形成。
7.根据权利要求4所述的户外SMD全彩LED灯珠，其特征在于，在所述支脚的下表面设置有用于与所述封装树脂密接的支脚侧部密接区，该支脚侧部密接区由多个凹槽、凸起交错而成。
8.根据权利要求4所述的户外SMD全彩LED灯珠，其特征在于，在所述外接体的上表面设置有用于与所述封装树脂密接的外接体底部密接区，该外接体底部密接区由多个凹槽、凸起交错而成。
9.根据权利要求2所述的户外SMD全彩LED灯珠，其特征在于，所述固晶杯为锥孔状。
10.一种制造如权利要求1至9中任意一项所述的户外SMD全彩LED灯珠的方法，其特征在于，包括如下步骤：
选取一张铜片作为所述引线框架的基材，在该铜片基材上冲压出所述凹陷固持部，在所述凹陷固持部上开设出所述固晶杯，并对成型的所述引线框架进行表面处理，使其具有可焊性；
在所述引线框架的所述固晶杯上放置LED芯片，并进行引线绑定；
用所述引线将LED芯片的电性管脚和所述引线框架连接；
用灌封的方式将所述封装树脂对上述部件进行封装，并放入烤箱进行加热烘烤而实现固化成型。
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