CN109449148B

CN109449148B - Led封装结构及led显示系统

Info

Publication number: CN109449148B
Application number: CN201811114761.4A
Authority: CN
Inventors: 谢明璞; 李选中; 吴振志; 吴涵渠
Original assignee: Shenzhen Aoto Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Aoto Electronics Co Ltd
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2038-09-25
Also published as: CN109449148A

Abstract

本发明涉及一种LED封装结构及LED显示系统，其中，LED封装结构包括基板、PCB电路板、多个LED芯片、驱动芯片、第一保护层及、第二保护层；所述基板包括第一面和第二面；所述LED芯片固定设置于在所述基板的第一面上，并与所述基板电连接；所述第二保护层设置于所述LED芯片上；所述驱动芯片固定设置在于所述基板的第二面上，并与所述基板电连接；所述第一保护层设置于所示驱动芯片上；所述PCB电路板与所述基板层叠设置，并与所述基板电连接。通过层叠设置基板与PCB电路板，将驱动芯片、数据的接收以及相关基本电路封装在一起，实现了小型化高密度的LED封装结构，能够有效降低生产成本，实现产品的小型化。

Description

LED封装结构及LED显示系统

技术领域

本发明涉及LED显示领域，特别是涉及一种LED封装结构及LED显示系统。

背景技术

随着技术的进步以及室内场景的广泛应用，LED显示屏正朝着高密度、小间距等高分辨率的方向发展。同时，市场也对降低成本、提升生产效率、便利安装、小型化等方面提出了新的要求。目前，为了实现高分辨率，一般采用更小尺寸的SMD贴片LED，或者是直接将LED芯片设置在电路板上的COB技术。

采用更小尺寸的SMD贴片LED，尽管能够实现高分辨率，但是其尺寸变小，焊接难度提升，焊接不良现象突出，在生产效率及良率方面存在一定的问题。而COB技术也存在有不均匀色块等显示效果问题。并且，上述两种方案中，均需要单独设置驱动电板，整体厚度、尺寸较大，在小型化、便利安装等方面仍然有待改进。

发明内容

基于此，针对现有LED显示方案在小型化、便利安装等方面存在的问题，有必要提供一种新的LED封装结构及LED显示系统。

本发明提供一种LED封装结构，包括：

基板、PCB电路板、多个LED芯片、驱动芯片、第一保护层及第二保护层；

所述基板包括第一面和第二面；

所述LED芯片设置于所述基板的第一面上，并与所述基板电连接；

所述第二保护层设置于所述LED芯片上；

所述驱动芯片设置于所述基板的第二面上，并与所述基板电连接；所述第一保护层设置于所示驱动芯片上；

所述PCB电路板与所述基板层叠设置，并与所述基板电连接。

进一步的，所述驱动芯片上还设置有散热壳体，所述散热壳体覆盖驱动芯片及第一保护层。

进一步的，所述第一保护层为导热介质。

进一步的，所述PCB电路板背离所述基板的一面，设置有散热器。

进一步的，所述LED芯片的周边围设有隔光围栏。

进一步的，所述LED封装结构还包括防水结构。

进一步的，所述第二保护层为封装胶。

进一步的，所述驱动芯片采用静态驱动的方式，驱动所述LED芯片。

进一步的，所述驱动芯片采用扫描驱动的方式，驱动所述LED芯片。

本发明一实施例还提供了一种LED显示系统，包括电源、控制单元及前述的LED封装结构，多个所述LED封装结构拼装成显示屏幕，电源提供电源信号，控制单元接收外部传输的数据并传递给所述LED封装结构进行显示。

本发明提供的LED封装结构，通过将封装有LED芯片和驱动芯片的基板与PCB电路板层叠设置，可以将驱动芯片、数据的接收以及相关基本电路封装在一起，实现了小型化高密度的LED封装结构，能够有效降低生产成本，实现产品的小型化。在拼接成LED显示屏时，直接进行拼接，无需再设计、贴装驱动电路板，直接输入显示内容，即可进行显示，整个显示方案架构简单、安装便捷。

附图说明

图1为本发明一实施例的LED封装结构的结构示意图；

图2为图1的LED封装结构中区域A的局部放大图；

图3为本发明另一实施例的LED封装结构的结构示意图；

图4为本发明一实施例中驱动芯片的驱动线路示意图；

图5为本发明另一实施例中驱动芯片的驱动线路示意图；

图6为本发明又一实施例中驱动芯片的驱动线路示意图；

图7为本发明再一实施例中驱动芯片的驱动线路示意图；

图8为本发明一实施例的LED显示系统的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

图1是本发明一实施例的LED封装结构的结构示意图。具体的，如图1和图2所示，本发明实施例的LED封装结构100，包括基板10、PCB电路板20、多个LED芯片30、驱动芯片40、第一保护层50及第二保护层60；

所述基板包括第一面11和第二面12；

所述LED芯片30设置于所述基板10的第一面11上，并与所述基板10电连接；所述第二保护层60设置于所述LED芯片30上；

所述驱动芯片40设置于所述基板10的第二面12上，并与所述基板10电连接；所述第一保护层50设置于所述驱动芯片40上；

所述PCB电路板20与所述基板10层叠设置，并与所述基板10电连接。

基板10的第一面11上设置LED芯片30，基板10的第二面12上设置驱动芯片40。LED芯片30可以是阵列排布，也可以按照需要进行排布。基板10上有线路结构，LED芯片30、驱动芯片40均与基板10电性连接；驱动芯片40通过基板10上的电路结构，与LED芯片30实现电连接，驱动LED芯片进行发光。

在一个具体实现方式中，基板10的第一面11上设置有灯杯(图未示出)，灯杯内有焊点，LED可以与灯杯内的焊点焊接，进而设置在基板10的第一面11上。灯杯内有焊点与基板10上的线路结构电连接。每一个灯杯内，可以仅包括一个LED芯片，也可以包括红绿蓝三个LED芯片，还可以根据实际的需要，设置其他颜色组合的多个LED芯片。

第二保护层60填充到灯杯内，以完全覆盖LED芯片，实现对LED芯片的保护，增加LED光通量。第二保护层60可以仅覆盖灯杯，也可以覆盖灯杯之外的区域，还可以覆盖整个基板10的第一面11。第二保护层60可以是常见的封装胶，比如环氧树脂、硅胶、硅树脂等。

驱动芯片40上设置有第一保护层50，以封装驱动芯片40，实现对驱动芯片40的保护。第一保护层50可以是常见的封装胶，比如环氧树脂、硅胶、硅树脂等；也可以是灌封胶，比如环氧树脂材质的灌封胶、聚氨酯材质的灌封胶和有机硅材质的灌封胶等；还可以是导热介质，以提升驱动芯片40的散热性能，降低发热对驱动芯片正常功能的影响。

PCB电路板20用于接收外部传输的数据和电源信号，产生预设的时钟信号，提供给基板10上的驱动芯片40和LED芯片30，驱动芯片40驱动相应的LED芯片30，实现图像的显示。PCB电路板20上可以设置排针、网络接口、视频信号接口、电源接口等形式，以接收外部传输的数据和电源信号。具体的接口选择，根据实际需要进行选择，这里不做具体限定。

PCB电路板20与基板10层叠设置，二者之间具有电连接。PCB电路板20位于基板10的第二面12所在的一侧，驱动芯片40位于PCB电路板20与基板10之间。在一种实现方式下，如图1所示，PCB电路板20与基板10之间通过焊球90实现电连接。可以理解的是，也可以采用其他的结构，实现二者之间的电连接。

通过将封装有LED芯片和驱动芯片40的基板与PCB电路板层叠设置，可以将驱动芯片、数据的接收以及相关基本电路封装在一起，实现了小型化高密度的LED封装结构，能够有效降低生产成本，实现产品的小型化。在拼接成LED显示屏时，直接进行拼接，无需再设计、贴装驱动电路板，直接输入显示内容，即可进行显示，整个显示方案架构简单、安装便捷。

PCB电路板20，接收外部传输的数据和电源信号，产生预设的时钟信号，提供给基板10上的驱动芯片40和LED芯片30。PCB电路板20可以产生一个基准时钟信号和灰度时钟信号GCLK。基准时钟信号用于PCB电路板20本身以及驱动芯片40的常规工作，灰度时钟信号GCLK主要用于进行灰度驱动。

具体的，PCB电路板20从外部接收电源信号和数据，其中，数据包括显示数据和控制数据，显示数据是待显示的图像数据，控制数据是对显示效果的调节信号。PCB电路板20在接收显示数据后，可以对显示数据进行处理，比如灰度处理、伽马校正等。如果PCB电路板20接收的显示数据，除了自己需要显示的部分，还包括其他LED封装结构要显示的部分，PCB电路板20还可以对显示数据进行分配，提取出对应自己部分的显示数据，再提供给基板10的驱动芯片40和LED芯片30进行显示。

PCB电路板20还可以包括对外通信模块，以向外部发送数据。

由于驱动芯片40需要驱动大量的LED芯片30，发热量较大，为了提升驱动芯片40的散热性能，降低发热对驱动芯片40的性能的影响，如图3所示，所述驱动芯片40上还设置有散热壳体70。散热壳体70覆盖驱动芯片40及第一保护层50。更进一步的，第一保护层50优选为导热介质，以促进热量从驱动芯片40上传导至散热壳体70，加快散热。具体的，第一保护层50可以是有机硅材质的灌封胶、导热硅脂或硅胶片等材料。可以理解的是，第一保护层50也可以是其他具有良好导热性能的材料。

因为PCB电路板20与基板10层叠设置，为了避免热量在PCB电路板20与基板10之间堆积，如图3所示，PCB电路板20背离基板10的一面上，还设置有散热器75。散热器75可以是翅片结构，也可以是风扇加鳍片结构。散热器75的位置，可以是对应驱动芯片40的区域。为了进一步提升热量传导至散热器75的效率，PCB电路板20可以与驱动芯片40上的散热壳体70紧密贴合，或者在PCB电路板20与散热壳体70之间填充导热介质。进一步的，还可以在PCB电路板20对应散热壳体70的区域，设置若干通孔，通孔内填充金属或其他导热介质，以进一步提升热传导效率。

为了提升显示效果，尤其是提升对比度，如图3所示，LED芯片30的周边设置有隔光围栏80，用于隔绝相邻LED芯片发出的光线，降低其对相邻的其他LED芯片的发光产生影响。具体的，LED芯片30设置在灯杯内，隔光围栏80可以设置在灯杯之间的区域，环绕灯杯设置。通过设置隔光围栏80，可以形成类似面罩的结构，有效提升对比度。

为了增加防水效果，LED封装结构100还包括防水结构，比如进行防水处理，在PCB电路板20上，涂布防水胶，或者进行灌封处理。

如图4所示，驱动芯片40可以采用静态驱动的方式，与每一个LED芯片30的正极、负极单独连接，实现每一个LED的独立控制。相对于扫描驱动的方式，不需要分时扫描，线路设计简单，也不会出现行列耦合效应，显示效果较好。同时，仅需较低的灰度时钟信号GLCK，即可实现高灰度级驱动，可以降低时钟信号的频率，减小成本。

一般来说，红色LED只需要2.2V的压降即可正常发光，而蓝色LED和绿色LED需要3.2V的压降。即，红色LED与蓝色LED、绿色LED所需电压不同。因此，为了降低功耗，提升产品的使用寿命，有两种不同的LED驱动电压，一种提供给红色LED芯片，另一种提供给蓝色LED芯片和绿色LED芯片。

为了减少线路，如图5所示，在采用静态驱动的方式中，也可以将同一行或同一列的LED芯片的负极共用一条信号线，每一个LED芯片的正极各自连接各自的信号线。或者，如图6所示，可以将同一行或同一列的LED芯片的正极共用一条信号线，每一个LED芯片的负极各自连接各自的信号线。如此，可以减少接近一半的信号线，降低了布线难度。

由于静态驱动需要驱动芯片具有较强的驱动能力，为了平衡成本，驱动芯片40也可以采用扫描驱动的方式，驱动LED芯片30，如图7所示。此时，驱动芯片40包括行驱动单元和列驱动单元，可以采用共阴极驱动，也可以采用共阳极驱动。当采用共阴极驱动时，列驱动单元连接输入电源，行驱动单元接地。当采用共阳极驱动时，行驱动单元连接输入电源，列驱动单元接地。

本实施例的LED封装结构，通过将封装有LED芯片和驱动芯片40的基板与PCB电路板层叠设置，可以将驱动芯片、数据的接收以及相关基本电路封装在一起，实现了小型化高密度的LED封装结构，能够有效降低生产成本，实现产品的小型化。在拼接成LED显示屏时，直接进行拼接，无需再设计、贴装驱动电路板，直接输入显示内容，即可进行显示，整个显示方案架构简单、安装便捷。

本发明一实施例还提供了一种LED显示系统200，如图8所示，包括电源、控制单元及前述的LED封装结构100，多个前述的LED封装结构100拼装成显示屏幕，电源提供电源信号，控制单元接收外部传输的数据并传递给LED封装结构100进行显示。

控制单元接收到数据后，可以先进行处理，比如灰度处理、伽马校正以及数据分配，再将每个LED封装结构100需要显示的数据传递对应LED封装结构100的PCB电路板，以进行显示。每个LED封装结构100可以均与控制单元直接连接，也可以是LED封装结构100串联在一起，由头部的LED封装结构100与控制单元连接。

可以理解的是，控制单元接收到数据后，也可以不做处理，或者，不做数据分配，而是将所有的显示数据都传输给每个LED封装结构100，由LED封装结构100自己提取对应自己的显示数据，以降低控制单元的处理压力。

LED显示系统200还可以进一步包括支撑框架101，以给多个前述的LED封装结构100拼装成的显示屏幕提供机械支撑。

通过使用具有层叠结构的LED封装结构，在拼接成LED显示屏时，直接进行拼接，无需再设计、贴装驱动电路板，直接输入显示内容，即可进行显示，实现了产品的小型化，整个显示方案架构简单、安装便捷。

在本发明所提供的几个具体实施方式中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，例如，所述部件的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块/部件可以集成在相同处理模块/部件中，也可以是各个模块/部件单独物理存在，也可以两个或两个以上模块/部件集成在相同模块/部件中。上述集成的模块/部件既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块/部件的形式实现。

对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种LED封装结构，其特征在于，其包括：

所述基板包括第一面和第二面；

所述第二保护层设置于所述LED芯片上；

所述PCB电路板与所述基板层叠设置，并与所述基板电连接；所述驱动芯片及所述第一保护层位于所述PCB电路板与所述基板之间；所述PCB电路板接收外部传输的数据和电源信号，提供给所述驱动芯片和LED芯片，所述驱动芯片驱动相应的LED芯片，实现图像的显示。

2.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，

所述驱动芯片上还设置有散热壳体，所述散热壳体覆盖所述驱动芯片及第一保护层；所述PCB电路板背离所述基板的一面，设置有散热器；

所述PCB电路板对应所述散热壳体的区域，设置有若干通孔，所述通孔内填充导热介质。

3.根据权利要求2所述的LED封装结构，其特征在于，

所述第一保护层为导热介质。

4.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，所述LED芯片包括红色LED芯片、蓝色LED芯片和绿色LED芯片；所述PCB电路板提供两种不同的LED驱动电压，其中一种提供给红色LED芯片，另外一种提供给蓝色LED芯片和绿色LED芯片。

5.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，

所述LED芯片的周边围设有隔光围栏。

6.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，

所述LED封装结构还包括防水结构。

7.根据权利要求1所述的LED封装结构，其特征在于，

所述第二保护层为封装胶。

8.根据权利要求1至7任一项所述的LED封装结构，其特征在于，

所述驱动芯片采用静态驱动的方式，驱动所述LED芯片。

9.根据权利要求1至7任一项所述的LED封装结构，其特征在于，

所述驱动芯片采用扫描驱动的方式，驱动所述LED芯片。

10.一种LED显示系统，包括电源、控制单元及权利要求1至9任一项所述的LED封装结构，多个所述LED封装结构拼装成显示屏幕，电源提供电源信号，控制单元接收外部传输的数据并传递给所述LED封装结构进行显示。