CN110165036B - 一种新型表贴发光器件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种新型表贴发光器件，该新型表贴发光器件包括：发光芯片，包括相对设置的固定粘接面以及发光面；金属支架，金属支架包括固定发光芯片、与固定粘接面贴合的第一平面以及作为贴片面的第二平面，其中，发光芯片的发光面与第二平面非平行设置。通过该新型表贴发光器件，能够将携带的光能量最大程度地传入观看者的眼睛。

Description

一种新型表贴发光器件

技术领域

本申请涉及光源技术领域，特别是涉及一种新型表贴发光器件。

背景技术

固态光源包括半导体发光器件，例如发光二极管，其可在驱动电功率作用下发光，为绿色无污染的干净节能光源，在户外照明、舞台照明和投影机光源中有着广阔的应用。

现有的固态光源有直插式和表面贴片式两种结构。采用直插式的固态光源制成的显示屏密封性好、亮度高、环境适应性强，但是其视角小、颜色均匀性强、黑白对比度低且生产过程复杂。造成上述缺陷的主要原因是在显示屏的制作过程中必须将直插式固态光源的管脚插入印刷电路板中再进行波峰焊，该过程生产效率低下、插装方向的一致性难于控制。而采用表面贴片式的固态光源制成的显示屏具有视角大、配光和混色效果好、图像细腻、亮度中等优点，适用大规模自动生产，但是其失效率和衰减速度较高，对恶劣环境的适应能力较差，同时其也不能够保证将携带的光能量最大程度地传入观看者的眼睛。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种新型表贴发光器件，能够将携带的光能量最大程度地传入观看者的眼睛。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种新型表贴发光器件，包括：

发光芯片，包括相对设置的固定粘接面以及发光面；

金属支架，所述金属支架包括固定所述发光芯片、与所述固定粘接面贴合的第一平面以及作为贴片面的第二平面，其中，所述发光芯片的所述发光面与所述第二平面非平行设置。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请中的新型表贴发光器件将发光芯片的发光面与作为贴片面的第二平面非平行设置，实现新型表贴发光器件的发光轴心与贴片面不再垂直，从而当该新型表贴发光器件用于户外显示屏时，能够保证新型表贴发光器件的最强光线进入观看者的眼睛，实现将携带的光能量最大程度地传入观看者的眼睛。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请新型表贴发光器件一实施方式的结构示意图；

图2是图1中新型表贴发光器件沿A-A剖面的示意图；

图3是图1中新型表贴发光器件在一应用场景中的俯视图；

图4是图1中新型表贴发光器件在一应用场景中的剖面图；

图5是本申请新型表贴发光器件另一实施方式的结构示意图；

图6是图5中新型表贴发光器件沿B-B剖面的示意图；

图7是图5中新型表贴发光器件在一应用场景中的剖面图；

图8是图5中新型表贴发光器件在另一应用场景中的剖面图；

图9是图5中新型表贴发光器件在又一应用场景中的剖面图；

图10是图5中新型表贴发光器件在一应用场景中的俯视图；

图11是图5中新型表贴发光器件在另一应用场景中的俯视图；

图12是本申请第二子支架的部分结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参阅图1至图2，图1是本申请新型表贴发光器件一实施方式的结构示意图，图2是图1中新型表贴发光器件沿A-A剖面的示意图。该新型表贴发光器件100包括：发光芯片110以及金属支架120。

发光芯片110可以是半导体发光芯片，包括但不限于发光二极管 (LED)芯片。其中本申请均以发光芯片110为LED芯片进行说明。本申请中的新型表贴发光器件100可用于户外指示、显示系统，例如LED 显示屏、交通信号灯等。

发光芯片110具有出光的发光面1101和与发光面1101相对设置的固定粘接面1102。其中，发光芯片110的厚度、高度均匀，为长方体结构。

金属支架120的材料为导电、导热性能良好的金属，例如铜、合金等，同时金属支架120的表面设有电镀层以避免金属支架120被外界水汽侵蚀，可选的，电镀层的材料为镍银。金属支架120包括固定发光芯片110的第一平面1201以及作为贴片面的第二平面1202，具体地，本申请中的新型表贴发光器件100为表面贴装器件，属于SMD(Surface MountedDevices，表面贴装器件)，在安装时，新型表贴发光器件100 以贴片的方式被固定在印刷电路板上。

其中，发光芯片110被固定在金属支架120的第一平面1201上，此时发光芯片110的固定粘接面1102与第一平面1201贴合，发光芯片 110的发光面1101与第二平面1202非平行设置。也就是说，金属支架 120的第一平面1201与第二平面1202非平行设置。

由于第二平面1202为贴片面，发光芯片110的发光面1101与第二平面1202非平行设置，则发光芯片110的发光面1101与安装新型表贴发光器件100的安装面非平行设置，则会导致新型表贴发光器件100的发光轴心(新型表贴发光器件100发出的光线的对称轴，且发光轴心对应的光线最强)与安装面非垂直设置，即两者之间的角度小于90度。

现有技术中，SMD结构的发光器件的发光轴心均与安装面垂直设置，即发光芯片的发光面平行于安装面，当发光器件用于户外显示屏时，显示屏一般都平行竖直的墙面安装，则发光器件的发光轴心垂直于墙面，即发光强度最强的光线垂直于墙面，与地面平行。而本申请新型表贴发光器件100由于发光芯片110的发光面1101与第二平面1202非平行设置而导致新型表贴发光器件100的发光轴心与第二平面1201非垂直设置，当采用本申请的新型表贴发光器件100制成的显示屏平行安装在竖直墙面上时，新型表贴发光器件100的发光轴心则与墙面非垂直设置，那么当地面上的观看者距离该显示屏一定距离，抬头仰视显示屏时，新型表贴发光器件100的发光轴心处的光线便会进入观看者的眼睛，即保证最强光线能够进入观看者的眼睛，因此相比现有技术，本申请可以将新型表贴发光器件携带的光能量最高效、最大程度地传入观看者的眼睛，且在同等光强下，能够降低其发光功率以及减小发光芯片110的尺寸，并降低热功耗，简化热管理系统，降低光污染。

其中，发光芯片110包括极性相反的第一电极(图未示)和第二电极(图未示)，例如第一电极的极性为正，第二电极的极性为负，或者第一电极的极性为负，第二电极的极性为正。发光芯片110的数量为至少一个，例如1个、2个、3个、或者更多个，其中本申请为了简化附图，均以发光芯片110的数量为一个进行说明。至少一个发光芯片110 包括红、绿、蓝、白多基色的组合或单体，在一应用场景中，发光芯片 110的数量为3个，3个发光芯片110发出的光颜色分别为红色、绿色以及蓝色，在另一应用场景中，发光芯片110的数量为4个，4个发光芯片110发出的光颜色分别为红色、绿色、蓝色以及白色。值得注意的是，该应用场景将三种颜色的发光芯片100固定在同一个金属支架120上，可以使像素面积小，混光均匀，提高图像的细腻性。

金属支架120包括相互绝缘的多个子支架，多个子支架包括一个第一子支架121以及与发光芯片110数量相同的第二子支架122。具体地，至少一个发光芯片110的第一电极均与第一子支架121电连接，至少一个发光芯片120的第二电极分别与不同的第二子支架122电连接，例如在图1应用场景中，当发光芯片110的数量为3个时，3个发光芯片110 的第一电极与同一个第一子支架121电连接，3个发光芯片110的第二电极与3个不同的第二子支架122电连接，也就是说，此时子支架的数量为4个。需要说明的是，在其他应用场景中，至少一个发光芯片110 的第一电极可以分别与不同的第一子支架121电连接，在该应用场景中，当发光芯片110的数量为3个时，3个发光芯片110的第一电极分别与三个不同的第一子支架121电连接，3个发光芯片110的第二电极分别与不同的第二子支架122电连接，也就是说，此时子支架的数量为6个，如图3所示。在其他应用场景中，当发光芯片110的数量为3个时，可以2个发光芯片110的第一电极与同一个第一子支架121电连接，另一个发光芯片110的第一电极与另一个第一子支架121电连接，三个发光芯片110的第二电极分别与三个不同的第二子支架122电连接，也就是说，此时，子支架的数量为5个。关于发光芯片110与子支架的连接关系可视具体情况而定，在此不做限制。

其中，多个子支架均包括内电极、外电极以及连接内电极与外电极的管脚，具体地，第一子支架121包括内电极1211、外电极1212以及连接内电极1211与外电极1212的管脚1213，多个第二子支架122分别包括内电极1221、外电极1222以及连接内电极1221与外电极1222的管脚1223，其中，第一子支架121的内电极1211呈片状而构成第一平面1201，所有子支架的外电极，即第一子支架121的外电极1212、多个第二子支架122的外电极1222呈片状而构成第二平面1202，也就是说，所有发光芯片110均固定在第一子支架121的内电极1211上，所有发光芯片110的第一电极均与第一子支架121的内电极1221电连接，所有发光芯片110的第二电极分别与不同的第二子支架122的内电极 1221电连接，当然在其他应用场景中，当第一子支架121的数量为多个时，不同的发光芯片110可以放置在不同的第一子支架121上，在此不做限制。

其中，在其他实施方式中，第一子支架121的内电极1211也可以不呈片状，如图4所示，此时只要保证固定发光芯片110的面为平面即可。

其中，发光芯片110的结构为垂直结构或者为平面结构，垂直结构的发光芯片110的第一电极、第二电极分别位于发光芯片110相对设置的两个平面上，例如本申请中的发光面1101与固定粘接面1102，而平面结构的发光芯片110的第一电极、第二电极位于发光芯片110的同一平面上，例如本申请中的发光面1101。当发光芯片110的结构为垂直结构时，发光芯片110通过导电材料(例如导电胶、焊料或焊膏)粘贴在第一子支架121的内电极1211上而实现发光芯片110的第一电极与第一子支架121的内电极1211的电连接，此时发光芯片110的第二电极通过键合线150与第二子支架122的内电极1221电连接。当发光芯片110 的结构为平面结构时，发光芯片110通过绝缘材料(例如绝缘胶水)粘贴在第一子支架121的内电极1211上，发光芯片110的第一电极、第二电极均通过键合线150分别与第一子支架121的内电极1211、第二子支架122的内电极1221电连接。其中键合线150的材料为铜、金等导电材料，在此不做限制。

继续参阅图1和图2，新型表贴发光器件100还包括反光杯130。

反光杯130呈碗状，起到聚光和减少侧漏光的作用。反光杯130位于发光芯片110的出光方向上，其包括侧壁131，侧壁131设有与子支架数量(第一子支架121和第二子支架122的总和)相同的轴向开口132，第一子支架121的内电极1211被反光杯130的侧壁131包围，第一子支架121的管脚1213自其中一个开口132向外延伸，同时第二子支架 122的内电极1221分别自其余的开口132延伸至邻近第一子支架121的内电极1211，具体地，第二子支架122的内电极1221延伸至距离第一子支架121的内电极1211边缘0.2mm处。其中开口132的尺寸以能够允许键合引线劈刀顺畅工作为限，一般不小于0.5mm。可以理解的是，通过在反光杯130的侧壁上设置轴向开口132，键合引线劈刀在打线过程中没有任何阻挡，保证打线的顺畅，同时键合线150之间也没有任何金属阻挡物，杜绝了短路的可能性、减小了键合线150的跨高，提高了封装效率，减小了键合线150的用量。

可选的，第二子支架122的内电极1221与第一子支架121的内电极1211既可以在同一个平面内，也可以不在同一平面内，当不在同一平面内时，第二子支架122的内电极1221高出第一子支架121的内电极1211一个发光芯片110的厚度，也就是说，当发光芯片110固定在一子支架121的内电极1211上时，第二子支架122的内电极1221与发光芯片110处于同一平面(具体为内电极1221的上表面与发光芯片110 的上表面处于同一平面)，此时当通过键合线150电连接发光芯片110 与第二子支架122的内电极1221时，键合线150的高度能够有效得到降低，提高了键合效率。

可以理解的是，在其他实施方式中，新型表贴发光器件100也可以不具备反光杯130或者将反光杯130替换为平杯。

参阅图5和图6，图5是本申请新型表贴发光器件另一实施方式的结构示意图，图6是5新型表贴发光器件沿B-B剖面的示意图。与上述实施方式不同的是，新型表贴发光器件100还包括第一胶体140，第一胶体140包封发光芯片110、所有子支架的内电极(第一子支架121的内电极1221、第二子支架122的内电极1221)以及所有子支架的管脚 (第一子支架121的管脚1213、第二子支架122的管脚1223)的部分。第一胶体140起到使发光芯片110与外界隔绝、保护发光芯片110的作用。第一胶体140的材料为透明材料，例如环氧树脂。

现有的SMD结构的发光器件多采用金属支架外裹PPA(聚邻苯二甲酸)，然后粘贴发光芯片，并使用外封胶实现密封。现有的这种结构存在金属支架与PPA的界面、PPA与外封胶的界面，即两个界面，此时外部湿气与硫化物容易通过这两个界面侵入发光器件内部，造成发光器件性能的下降。

从上述内容可以看出，本申请的新型表贴发光器件100只存在金属支架120与第一胶体140的界面，相比现有技术，其不需要涂覆PPA，可减少加工步骤与成本，同时其界面得到了减少，因此外部湿气与硫化物侵入的几率更低，新型表贴发光器件100的寿命能够达到延长。

其中，本实施方式中的新型表贴发光器件100既可以采用内包式表贴，如图7所示，也可以采用外漏式表贴，如图8和图9所示。

继续参阅图5至图6，第一胶体140包括出光面141，出光面141 包括出光部位1411和非出光部位1412，出光部位1411呈曲面，弯向发光芯片110，非出光部位1412呈平面，且涂覆有不透光涂料14121，其中不透光涂料14121可以为黑色涂料，例如黑色油墨，能够提高新型表贴发光器件100的黑白对比度。其中出光部位1411具体可以呈圆面(如图10所示)，或者呈椭圆面(如图11所示)。同时非出光部位1412也可以不涂覆有不透光涂料14121而为透光。

其中在制备新型表贴发光器件100时，在金属支架120上固定好发光芯片110后，将其整体插入灌有透明环氧树脂的模粒中，其中该模粒集成了透镜模，通过调整金属支架120与透镜模的距离可以调整新型表贴发光器件100的发光角度，也就是说，通过控制发光芯片110与出光面141的距离控制新型表贴发光器件100的出光角度，同时还可以通过不同曲率半径的透镜模控制新型表贴发光器件100的出光角度。在脱模后即可得到本申请的新型表贴发光器件100。

继续参阅图5至图6，新型表贴发光器件100还包括第二胶体160，第二胶体160的材料与第一胶体140的材料可以相同，例如为环氧树脂，也可以不同，例如为硅胶，第二胶体160包封发光芯片110以及键合线 150，同时第二胶体160被第一胶体140包封。

具体地，在将发光芯片110固定在金属支架120上后，在反光杯130 的杯底内部点涂硅胶而形成第二胶体160后再形成第一胶体140，第二胶体160对键合线150起到固定作用，避免键合线150在形成第一胶体 140的过程中脱落。

参阅图12，图12是本申请第二子支架的部分结构示意图。需要说明的是，第一子支架121与第二子支架122的结构类似，本申请附图12 以第二子支架122为例进行详细说明。

第二子支架122的管脚1223的表面经过粗化处理，且管脚1223设有至少一个阻拦槽12231，同时管脚1223与外电极1222的连接处设有具有预设深度的弯折槽12232。

阻拦槽12231的延伸方向可以与管脚1223的延伸方向相同，也可以不同，例如图12中，阻拦槽12231的延伸方向与管脚1223的延伸方向垂直，表面粗化处理以及阻拦槽12231的设置可降低湿气等有害气体沿管脚1223侵入新型表贴发光器件100内部的速率，并提高了管脚1223 与第一胶体140的锚固强度。弯折槽12232的深度为管脚1223的厚度的五分之一左右，能够降低第二子支架122的热应力，提高可靠性。

同时，第二子支架122的管脚1223的宽度小于外电极1222的宽度。例如，第二子支架122的管脚1223的宽度为外电极1222的宽度的三分之一，通过该设置，可以减小管脚1223与第一胶体140的连接截面积，降低湿气等有害气体沿管脚1223侵入新型表贴发光器件100内部的速率。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种新型表贴发光器件，其特征在于，包括：

发光芯片，包括相对设置的固定粘接面以及发光面；

金属支架，所述金属支架包括固定所述发光芯片、与所述固定粘接面贴合的第一平面以及作为贴片面的第二平面，其中，所述发光芯片的所述发光面与所述第二平面非平行设置；其中，所述发光芯片包括第一电极以及第二电极，所述发光芯片的数量为多个；

所述金属支架包括相互绝缘的多个子支架，多个所述子支架包括一个第一子支架以及与所述发光芯片数量相同的第二子支架；

多个所述子支架均包括内电极、外电极以及连接所述内电极与所述外电极的管脚，所述第一子支架的所述内电极呈片状而构成所述第一平面，所有所述子支架的所述外电极呈片状而构成所述第二平面；

所有所述发光芯片均固定于所述第一子支架的所述内电极上，且所有所述发光芯片的所述第一电极均与所述第一子支架的所述内电极电连接，所有所述发光芯片的所述第二电极分别与不同的所述第二子支架的所述内电极电连接；

其中，所述子支架各自的所述管脚的宽度小于所述子支架各自的所述外电极的宽度,所述管脚的表面经过粗化处理，且设有至少一个阻拦槽，所述阻拦槽的延伸方向与所述管脚的延伸方向垂直，同时所述管脚与所述外电极的连接处设有具有预设深度的弯折槽；

其中，所述新型表贴发光器件包括反光杯，所述反光杯位于所述发光芯片的出光方向上，包括侧壁，所述侧壁设有与所述子支架数量相同的轴向开口，所述第一子支架的所述内电极被所述反光杯的所述侧壁包围，所述第一子支架的所述管脚自其中一个所述开口向外延伸，同时所述第二子支架的所述内电极分别自其余的所述开口延伸至邻近所述第一子支架的所述内电极边缘0.2mm处，所述第一子支架的所述内电极与所述第二子支架的所述内电极之间的高度差为一个所述芯片的厚度，以使得所述第二子支架的所述内电极与所述发光芯片处于同一平面；

其中，所述新型表贴发光器件还包括第一胶体，所述第一胶体包封所述发光芯片、所有所述子支架的所述内电极以及所有所述子支架的所述管脚的部分；

所述发光芯片通过键合线与所述第一子支架的所述内电极和/或所述第二子支架的所述内电极电连接；所述新型表贴发光器件还包括第二胶体，所述第二胶体包封所述发光芯片以及所述键合线，同时所述第二胶体被所述第一胶体包封；

所述第一胶体包括出光面，所述出光面包括出光部位和非出光部位，所述出光部位呈曲面，弯向所述发光芯片，所述非出光部位呈平面,涂覆有不透光涂料；

将所述发光芯片固定在金属支架上后，在所述反光杯的杯底内部点涂硅胶而形成所述第二胶体后再形成所述第一胶体，所述第二胶体对所述键合线起到固定作用，避免键合线在形成所述第一胶体的过程中脱落；

其中，在制备新型表贴发光器件时，在所述金属支架上固定好所述发光芯片，将其整体插入灌有透明环氧树脂的模粒中，所述模粒集成了透镜模，调整所述金属支架与所述透镜模的距离以调整新型表贴发光器件的发光角度；在脱模后即可得到所述新型表贴发光器件。

2.根据权利要求1所述的新型表贴发光器件，其特征在于，所述第一胶体的材料为环氧树脂，所述第二胶体的材料为硅胶或环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的新型表贴发光器件，其特征在于，所述发光芯片的结构为垂直结构，所述发光芯片通过导电材料粘贴在所述第一子支架的所述内电极上而实现所述发光芯片的所述第一电极与所述第一子支架的所述内电极的电连接，所述发光芯片的所述第二电极通过键合线与所述第二子支架的所述内电极电连接；或，

所述发光芯片的结构为平面结构，所述发光芯片通过绝缘材料粘贴在所述第一子支架的所述内电极上，所述发光芯片的所述第一电极、所述第二电极均通过键合线分别与所述第一子支架的所述内电极、所述第二子支架的所述内电极电连接。

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