CN106461169A - 安装在弯曲引线框架上的led - Google Patents

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Abstract

LED灯包括在其上直接安装诸如串联的裸露LED管芯（12）的金属引线框架条带（14）。因此，存在到引线框架（14）的出众热导率。然后将透镜（24）模制在LED管芯（12）之上以封装它们。然后将引线框架（14）插入到用于导热塑料主体（38）的模具中并且使其以弧弯折而同时处于模具中，使得LED管芯（12）的顶表面不彼此平行。塑料主体经模制，并且从模具移除该结构。弯曲引线框架使得总体光发射非常宽，诸如大于270度。在另一实施例中，引线框架条带被支撑在预模制的塑料支撑物的弯曲外表面之上。引线框架条带的末端被插入到塑料支撑物的电气连接器中。

Description

安装在弯曲引线框架上的LED
技术领域
本发明涉及发光二极管（LED）灯，并且特别地涉及使用直接安装在弯曲引线框架上的LED管芯的LED灯。
背景技术
LED一般以朗伯体（半球形）图案进行发射。常规的是将一个或多个LED安装在具有金属图案的平坦衬底上并且在LED之上提供半球形透镜（初级光学器件）以增加光提取。平坦衬底和LED构造固有地阻挡侧向向下的光，因此最宽发射轮廓是具有180度最大发射轮廓的朗伯体。为了实现来自灯的除朗伯体轮廓之外的轮廓，使用次级光学器件，包括反射器。这样的反射器增加尺寸和成本。
在一些应用中，将合期望的是提供具有比朗伯体轮廓更宽的发射轮廓的紧凑灯。
发明内容
在一个实施例中，裸露LED管芯具有直接键合到金属引线框架条带以得到良好的热导率的底部热学垫或电极。术语“裸露LED管芯”包括未经封装的半导体管芯或者已经安装在小底座上以简单地处置LED管芯的未经封装的半导体管芯。LED管芯可以是竖直LED管芯（电极在相对侧上）、横向LED管芯（两个电极在顶部上）或者倒装芯片LED管芯（两个电极在底部上）。
引线框架条带以及LED管芯到引线框架条带的电气连接导致LED串联连接为LED管芯的线性条带。引线框架条带优选地比LED管芯宽得多以更好地将热量从LED管芯传导开。还设想到LED管芯在引线框架条带上的其它配置，诸如其中LED管芯串联和/或并联连接的更宽阵列。
然后将透镜模制在每一个LED管芯和相关联的引线框架条带部分之上以改进光提取并且保护LED管芯和任何键合线。在每一个透镜之间保留空间，使得引线框架条带保持柔性。
引线框架条带然后以弧弯折，使得总体光发射创建比180度更大的轮廓。引线框架条带一般是弹性的，因此需要连续力以维持引线框架条带的弯曲。
然后将塑料主体模制在弯折的引线框架条带之上，其中刚性主体固定引线框架条带的形状并且具有用于透镜的开口。主体可以容纳用于串联驱动LED管芯的任何电路，诸如一个或多个电流限制电阻器。主体支撑连接到引线框架条带的阳极和阴极引线，诸如以用于插入到插座中。
来自LED管芯的热量被直接耦合到引线框架条带和塑料主体中。如果塑料是导电的，通过包含用于得到增加的热导率的金属，引线框架条带可以选择性地涂敷有电介质膜。
LED管芯或透镜可以包括磷光体以创建任何颜色的发射光。
在另一实施例中，引线框架条带固设在刚性预模制的塑料支撑物的弯曲表面之上，因此不存在模制于引线框架周围的塑料主体。引线框架的末端被插入到塑料支撑物的插槽中，并且引线框架条带在弯曲表面之上弯折。因此，引线框架条带保持弯曲。插槽可以包含金属导体，其电气耦合到塑料支撑物上的连接器以用于为LED管芯供电。在将引线框架固设到塑料支持物之前，通过清透的透镜材料封装LED，其保护LED、机械支撑引线框架条带、增加光提取并且对光发射进行成形。塑料支撑物可以包括凹陷，其帮助使LED管芯保持就位并且帮助引导LED光。
在各种实施例中，所得到的灯因而发射具有非常宽的角度（诸如，高达270度）的光。所得到的紧凑灯的一种用途是作为用于摩托车或汽车的尾部或前部转向或停止信号，其中灯的光照对于摩托车或汽车后部、侧面和/或前部的其他驾驶员同时可见。
附图说明
图1是图示了LED管芯到引线框架条带的热学和电气连接以及引线框架条带的弯折的图2和3的条带的二等分侧视图。
图2是图1的条带的自顶向下视图。
图3是安装在引线框架条带上并且电气连接到条带以成串联的LED管芯中的两个的侧视图，其中透镜模制在LED管芯之上。
图4是所完成的灯的二等分侧视图，其中塑料主体模制在弯折的引线框架条带之上。
图5是图示了如何在大于180度的角度之上发射光以用于在宽角度下观看的图4的灯的发射轮廓。
图6是其中弯曲引线框架条带支撑在塑料主体的弯曲表面之上的灯的截面视图，其中LED被封装，并且其中封装的底部部分位于塑料支撑物中的凹陷内。
图7是图6的结构的自顶向下视图。
利用相同标号标示相同或类似的元件。
具体实施方式
图1和2图示了相同结构。
最初，制作裸露LED管芯（即，未经包装）。术语“裸露LED管芯”包括未经封装的半导体管芯或者已经安装在小底座上以简单地处置LED管芯的未经封装的半导体管芯。在一个实施例中，LED管芯是具有顶部上的两个电极的横向LED管芯。在另一实施例中，LED管芯是具有一个顶部电极和大的底部电极的竖直LED管芯。在另一实施例中，LED管芯是具有底部上的两个电极的倒装芯片LED管芯。
在所有情况下，LED管芯12具有焊接或焊合到引线框架条带14的表面的大底部金属垫13。引线框架条带14将典型地为铜或钢，因此存在从LED管芯12到引线框架条带14的出众的热量耦合。LED管芯12被示出为比图1中的实际情况相对大得多以图示LED管芯12和引线框架条带14之间的电气连接。LED管芯12将典型地在每一侧小于1mm并且在高度方面小于1mm，如果不使用底座的话。
引线框架条带14最初连接到从平坦片材压印的许多其它引线框架条带。引线框架条带之间的金属连接稍后在单分期间被切割。这允许阵列中的所有引线框架条带被同时处理，并且简化了处置。另外，通过最初将所有引线框架条带连接在一起，每一个单独的引线框架条带可以具有间隙（允许LED管芯串联连接），但是仍旧通过引线框架阵列的其余部分而机械保持在一起。
在示例中，假设LED管芯12为横向LED管芯，其中LED管芯12具有顶部阳极和阴极电极。在裸露LED管芯12的底部金属垫13焊接或焊合到引线框架条带18之后，通过使用常规导线键合工具，顶部电极利用导线15和16连接到引线框架条带14。要指出的是，引线框架条带14不连续以允许LED管芯12串联连接；然而，引线框架条带14部分最初在单分之前通过引线框架阵列而保持在一起并且稍后在单分之后通过模制的环氧树脂或硅树脂而保持在一起。
在另一实施例中，LED管芯是具有顶部上的一个电极和底部上的一个电极的竖直LED。底部电极直接键合到引线框架条带14，并且引线框架条带14，连同键合到顶部电极的导线，将LED管芯串联连接。LED管芯也可以是倒装芯片，其不要求导线键合，并且引线框架条带14将LED管芯串联连接。
引线框架条带的整个阵列然后被放置在限定每一个LED管芯12周围的透镜和底层引线框架部分的模具中。然后将清透的环氧树脂注射到模具中，或者模具可以是具有在将引线框架放置于模具中之前已经驻留在模具凹陷中的液体环氧树脂的压铸模具。然后固化环氧树脂，并且从模具移除引线框架阵列。在图3中作为单个引线框架条带14上的各种LED管芯12可以如何具有不同发射图案的示例而示出两个不同的环氧树脂透镜22和24。圆锥形透镜22导致比半球形透镜24更多的侧光。在图1和2中，仅使用透镜24。透镜材料可以是透明或漫射的硅树脂其它材料。
如果LED光需要被转换成不同颜色，每一个LED管芯12可以具有磷光体涂层或磷光体板，或者磷光体可以在模制之前注入在透镜材料中。
由于透镜24模制在引线框架条带14周围并且现在桥接引线框架条带14中的间隙，因此可以通过切割引线框架条带14周围的金属而从引线框架阵列单分引线框架条带14。LED管芯12现在通过导线15/16和引线框架条带14串联电气连接。
图2是自顶向下视图并且图示了引线框架条带14具有减薄和/或缩窄的区域26，其容易弯折并且其最小化具有透镜24的引线框架条带14的区域上的弯折应力。
如图4中所示，引线框架条带14的一个末端被焊接或焊合到阴极引线28，其在其相对末端处形成插脚30以用于插入到插座中。引线框架条带14的另一末端被焊接或焊合到阳极引线32，其在其相对末端处形成插脚34以用于插入到插座中。LED管芯12的阴极和阳极可以颠倒。
在图4的示例中，电流限制电阻器36与阳极引线32同轴连接。
引线框架条带14然后弯折到任何半径以用于特定应用。图1图示了特定弯折角度37处的条带14的弯折。在示例中，角度37为大约10度，但是角度可以高得多，诸如高达270度。引线框架条带14可以自然地保持其弯折形状。在另一实施例中，弯折力必须在塑料主体模制步骤期间连续应用到引线框架条带14。在图4的示例中，阴极引线28包括凸块40，其使得引线框架条带14从更为刚性的阴极引线28被推开以创建期望的弯折。可以使用创建和维持引线框架条带14中的弯折而同时条带14处于模具中的其它构件，诸如通过插针、凸缘或其它构件。在另一实施例中，模制过程被设计成使得模制材料的压力使引线框架条带14弯折。
然后将导热塑料注射到模具中以便为了保护和机械稳定性而封装引线框架条带14。也可以使用压缩模制。模具形状限定成使得经模制的塑料主体38不覆盖透镜24的顶部，因此不存在通过塑料主体38的光吸收。取决于应用，主体38可以是不透明或透明的。
如果LED管芯12要在长时段内接通，则重要的是使塑料是高度导热的。极高度导热的塑料也是导电的，因为它们包含金属。如果要使用这样的塑料，则引线框架条带14的所暴露的部分在主体模制步骤之前首先被涂敷有电介质层。这样的电介质层可以在形成透镜24的步骤之前形成，以便被透镜24的边缘所覆盖，以确保电介质层覆盖可能被塑料主体38接触的引线框架条带14的所有区域。
主体38被示出为具有散热片42以得到更好的空气冷却。
图4的灯然后可以被插入到插座中。当LED管芯12接通时，来自LED管芯12的组合的总体光发射轮廓可以类似于图5的轮廓44，其大于180度。相比而言，轮廓将是180度的最大值，如果引线框架条带14不弯折的话。在示例中，来自每一个LED管芯12的透镜24的发射轮廓是朗伯体，其中光的绝大部分从每一个LED管芯12的平坦顶表面发射。
在其它实施例中，引线框架条带14弯折使得末端LED管芯12关于彼此成90度以实现用于灯的270度发射轮廓。
在图6和7中示出的另一实施例中，引线框架条带14固设到刚性预模制的电介质塑料支撑物46的弯曲表面，因此不存在模制在引线框架条带14周围的塑料主体。LED管芯12（在图1中示出）通过引线框架条带14和导线串联连接，假设LED管芯不是倒装芯片。LED管芯12的底部垫直接键合到引线框架条带14以得到良好的热量传导。LED管芯通过透明或漫射透镜24材料（例如，环氧树脂或硅树脂）进行封装以保护它们、机械支撑引线框架条带14、增加光提取并且对光发射进行成形。
引线框架条带14的末端被插入到塑料支撑物46的插槽48中以使引线框架条带14稳固就位，并且塑料支撑物46具有弯曲表面，引线框架条带14在该弯曲表面周围弯折以顺应于塑料支撑物46。因此，引线框架条带14保持弯曲。插槽48可以具有一个或多个金属表面以形成阴型金属连接器，其向引线框架条带14的末端供应电力以点亮LED的串联串。功率导体，诸如导线或金属条带，可以模制到塑料支撑物46中，并且作为标准化连接器而终止于塑料支撑物46的末端处，诸如具有引线54和56（图7）的插头或者插座。通过使用该方案，引线框架条带14是可互换的而不要求不同的塑料支撑物46。例如，取决于应用，诸如汽车转向信号或停止灯，相同类型的塑料支撑物46可以支撑具有黄色LED或具有红色LED的引线框架条带。不同的灯可以容纳在汽车的相同反射器中。
塑料支撑物46包括凹陷50，并且（由透镜24材料形成的）封装剂的底部部分被插入到相关联的凹陷50中。这帮助使LED稳固就位并且帮助引导LED光。塑料支撑物46可以由反射材料形成，诸如白色塑料。引线框架条带14被示出为由凹陷50之间的台面区域52来支撑。凹陷50可以具有封装剂的正方形或矩形形状，其在图7中示出。
至少沿在纵长方向中二等分灯的平面，来自图6和7的灯的光发射大于180度。引线框架条带14可以比图6中示出的情况弯折多得多，诸如在引线框架条带14的末端之间高达270度。相应地，塑料支撑物46可以具有更大程度的圆形外表面。
可以使用本发明的概念来形成许多其它形状的灯，其中LED管芯串联连接在弯折的引线框架条带上使得LED管芯的平坦、顶部发光表面在不同平面中，诸如形成弧。
在另一实施例中，LED管芯12可以并联或者串联和并联组合地连接。这可以通过将引线框架连接到LED管芯电极的导线和引线框架的配置而容易地达成。取决于期望的亮度、光发射的期望形状和期望的电压降，比四个多得多的LED管芯可以连接到引线框架条带。例如，对于12伏电源，诸如车电池，降低12伏所需要的串联连接的LED管芯的数目取决于所使用的LED管芯的类型，其取决于期望的颜色发射。每一LED管芯的电压降的范围从大约2伏（对于红色而言）到大约3.8伏（对于蓝色而言）。蓝光可以经磷光体转换成更长波长的光。因此，降低12伏所需要的串联连接的LED管芯的数目的范围可以从三到六。如果期望更高的亮度，则多个LED管芯可以附加地并联连接。
虽然已经示出和描述了本发明的特定实施例，但是对本领域技术人员将显而易见的是，可以做出改变和修改而不脱离以其更宽方面的本发明，并且因此，所附权利要求要在其范围内涵盖如落入本发明的真实精神和范围内的所有这样的改变和修改。

Claims (15)

1.一种发光结构，包括：
多个裸露发光二极管（LED）管芯，LED管芯具有至少一个底部金属垫，LED管芯具有发射光的顶表面；
金属引线框架条带，每一个LED管芯的底部金属垫热学固设到引线框架条带的第一表面，LED管芯的电极电气连接到引线框架条带使得LED管芯电气互连；
形成为叠覆LED管芯的透镜，透镜由透镜材料形成，其中透镜材料封装LED管芯和引线框架条带的部分；以及
用于金属引线框架条带的支撑物；
其中引线框架条带弯折而同时由支撑物所支撑，使得至少一些LED管芯的顶表面在不同平面中。
2.权利要求1所述的结构，其中支撑物包括模制在引线框架条带的至少部分之上但是不在透镜之上的塑料主体，其中塑料主体包括用于连接到电源的金属引线。
3.权利要求1所述的结构，其中支撑物限定引线框架条带的弯曲。
4.权利要求1所述的结构，其中支撑物包括具有用于接收引线框架条带的一个末端的第一插槽并且具有用于接收引线框架条带的相对末端的第二插槽的预模制的支撑物，其中支撑物包括用于连接到电源的金属引线，并且其中金属引线电气耦合到第一插槽和第二插槽。
5.权利要求4所述的结构，其中支撑物还包括第一插槽和第二插槽之间的区域，所述区域支撑引线框架条带并且限定引线框架条带的弯曲。
6.权利要求1所述的结构，其中支撑物是刚性的。
7.权利要求1所述的结构，其中LED管芯至少串联连接。
8.权利要求1所述的结构，其中LED管芯包括至少四个LED管芯。
9.权利要求1所述的结构，其中支撑物向引线框架条带供应连续力以维持引线框架条带的弯曲。
10.权利要求1所述的结构，其中引线框架条带至少以10度角度弯曲。
11.权利要求1所述的结构，其中LED管芯沿弯折的引线框架条带上的弧布置。
12.权利要求1所述的结构，其中引线框架条带的部分没有被透镜材料所覆盖以便在LED管芯之间的区域中可弯折。
13.权利要求1所述的结构，其中结构形成汽车中的尾部信号灯。
14.权利要求1所述的结构，其中在由弯折的引线框架条带支撑时LED管芯的光发射轮廓大于180度。
15.权利要求1所述的结构，其中LED管芯串联连接并且跨结构的电压降为大约12伏。
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