CN110828644B - 一种led - Google Patents

Abstract

本申请提供一种LED，包括封装基板、至少一个不可见光芯片、至少一个可见光芯片和衍射光学元件，不可见光芯片和可见光芯片设置在封装基板上，衍射光学元件设置在可见光芯片的远离封装基板的一侧，且与可见光芯片相对设置，衍射光学元件用于调制可见光芯片发出的可见光，并发出能够形成预设衍射图样的光线，封装基板上承载有驱动电路，驱动电路分别与可见光芯片和不可见光芯片的引脚连接。本申请中的LED将不可见的LED光使用由可见光形成的预设衍射图样来进行标识，从而有效减少由于人眼不能看到或不能准确估计不可见的LED光的发光强弱而产生的意外伤害。

Description

一种LED

技术领域

本申请涉及发光显示技术领域，具体而言，涉及一种LED。

背景技术

在使用不可见光LED器件的过程中，由于不可见光LED器件发射出的不可见光的视觉函数极低，人眼难以直观感受到该LED器件是否打开、以及对应的发光强弱，而许多不可见光会对人体产生一定的伤害，比如紫外线对于生物有强大的杀伤力，长时间照射在紫外线中会伤害人体，尤其是人眼如果过量接触紫外线会造成人眼损害。因此，不可见光LED器件存在一定的安全隐患。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种LED，使用由可见光形成的特定的图样形状对不可见光的工作状态进行标识，从而起到警示作用。

本申请实施例提供一种LED，包括封装基板、至少一个不可见光芯片、至少一个可见光芯片和衍射光学元件，所述不可见光芯片和所述可见光芯片设置在所述封装基板上，所述衍射光学元件设置在所述可见光芯片的远离所述封装基板的一侧，且与所述可见光芯片相对设置，所述衍射光学元件用于调制所述可见光芯片发出的可见光，并发出能够形成预设衍射图样的光线，所述封装基板上承载有驱动电路，所述驱动电路分别与所述可见光芯片和不可见光芯片的引脚连接。

上述方案中，在一个封装结构中同时包含不可见光芯片和与衍射光学元件配合使用的可见光芯片，在日常使用中可通过可见光的外部光分布图形来明确标识不可见光的工作状态，从而能够使人实时观察到不可见光器件的工作情况，从而有效减少由于人眼不能看到或不能准确估计不可见的LED光的发光强弱而产生的意外伤害。

可选的，所述LED还包括：包裹所述不可见光芯片和所述可见光芯片的封装层。

可选的，所述LED还包括：包裹所述不可见光芯片、所述可见光芯片和所述衍射光学元件的封装层。

可选的，所述LED还包括：封装盖板，所述封装盖板与所述封装基板形成密封腔体，所述不可见光芯片、所述可见光芯片和所述衍射光学元件容纳在所述密封腔体内。

上述三种实施方式均可用于对本申请LED的封装，封装层和封装盖板可输出不可见光和可见光，并具备外部光分布能力，能够起到保护芯片和衍射光学元件的作用。

可选的，所述可见光芯片与所述衍射光学元件之间设置有滤光片，所述滤光片对所述可见光芯片发射出的可见光进行调整。

滤光片能够对可见光进行调整，从滤光片中透出的可见光光谱的半峰宽将收窄，从而形成的衍射图样的效果会更好。

可选的，所述可见光芯片和所述不可见光芯片以串联或者并联的方式与所述驱动电路电连接。

可见光芯片和不可见光芯片通过串联或者以相接近的工作电压并联在驱动电路中，使得两种芯片在电路中同时加电或同时关断，达到同时发光的效果，使得LED的标识效果更佳。

可选的，所述衍射光学元件通过支架架设在所述可见光芯片上，所述支架的一端与可见光芯片固定，所述支架的另一端与衍射光学元件固定。

可选的，所述可见光芯片与所述衍射光学元件之间设置有填充层，所述填充层使所述衍射光学元件与所述可见光芯片相对固定。

可选的，所述填充层的材料为透明有机材料。

可选的，所述预设衍射图样根据衍射光学元件表面刻蚀的微结构确定。

可选的，所述预设衍射图样包括条纹、斑点阵列、预设字符或者预设警示符号。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的LED的封装结构的示意图；

图2为本申请实施例提供的LED的封装结构的另一示意图；

图3为本申请实施例提供的使用支架架设衍射光学元件的LED的示意图；

图4为本申请实施例提供的使用支架架设衍射光学元件的LED的另一示意图；

图5为本申请实施例提供的使用支架架设衍射光学元件的LED的另一示意图；

图6为本申请实施例提供的使用支架和填充层共同固定衍射光学元件的LED的示意图；

图7为本申请实施例提供的使用封装层封装的LED的封装结构的示意图；

图8为本申请实施例提供的使用封装层封装的LED的封装结构的另一示意图；

图9为本申请实施例提供的使用封装盖板封装的LED的封装结构的示意图；

图10为本申请实施例提供的使用封装盖板和封装层共同封装的LED的封装结构的示意图；

图11为本申请实施例提供的LED的封装基板和封装盖板的形状示意图。

图标：101-封装基板；102-不可见光芯片；103-可见光芯片；104-衍射光学元件；1041-第一表面；1042-第二表面；105-填充层；106-支架；107-封装层；108-封装盖板；201-第一侧面；202-第二侧面；203-第一底面。

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描述。

本申请实施例旨在提供一种LED，将不可见的LED光使用由可见光形成的预设衍射图样来进行标识，从而有效减少由于人眼不能看到或不能准确估计不可见的LED光的发光强弱而产生的意外伤害。

具体的，图1提供了该LED的封装结构，该LED包括：封装基板101、至少一个不可见光芯片102、至少一个可见光芯片103以及衍射光学元件104，其中，封装基板101的面积能够承载一个或多个发光芯片，不可见光芯片102和可见光芯片103设置在封装基板101上。封装基板101上承载有驱动电路(图未示出)，驱动电路分别与可见光芯片103和不可见光芯片102的引脚连接，衍射光学元件104设置在可见光芯片103的远离封装基板101的一侧，且与可见光芯片103相对设置。

衍射光学元件104能够对可见光芯片发出的可见光进行调制，并发出能够形成预设衍射图样的光线，人眼能够观察到该衍射图样。如图2所示，衍射光学元件104具有第一表面1041和第二表面1042，其中，第一表面1041与可见光芯片103相对，第二表面1042为出光的一面，可见光芯片103发出的可见光入射到衍射光学元件的第一表面1041。衍射光学元件104表面刻蚀有微结构，衍射光学元件的表面微结构可刻蚀在其第一表面1041和/或第二表面1042上。由于衍射光学元件的表面微结构，可见光通过衍射光学元件时发生衍射现象，衍射光学元件将可见光的点光源转换为具有特定形状的光斑图案。

衍射光学元件将入射到第一表面的可见光分散成无数个光束再从第二表面射出，通过衍射光学元件表面微结构的不同设计可控制光束的发散角和形成的特定光斑的形貌，进而可在LED上观察到特定的衍射图案。衍射光学元件表面微结构可根据对特定衍射图样的光学需求进行制备。在实际应用中，LED所产生的预设衍射图样视衍射光学元件表面微结构而定，本实施例中的预设衍射图样包括但不限于条纹、斑点阵列、预设字符或者预设警示符号等。

可见光芯片和不可见光芯片直接焊接在封装基板上，且其引脚与驱动电路电连接，电连接方式包括将芯片与封装基板通过倒装、球焊或钎焊方式进行连接，或者以3D堆叠结构方式进行连接。

封装基板上承载的驱动电路用于驱动可见光芯片和不可见光芯片同时发光。可见光芯片和不可见光芯片可以采用串联连接或者并联连接的方式连接到驱动电路中，使得驱动电路能够对可见光芯片和不可见光芯片同时加电或者同时关断，因此，可见光芯片具有和不可见光芯片相同的工作状态。当不可见光芯片工作时，可见光芯片同时向衍射光学元件发出可见光，发出的可见光在LED上形成预设衍射图样，从而标识LED的不可见光芯片当前处于工作状态，达到警示的效果。

在同时存在多个发光芯片的情况下，每个不可见光芯片至少有一个可见光芯片与其串联或者并联，保证每个不可见光芯片处于工作状态时，都能有至少一个可见光芯片向衍射光学元件发射可见光，并在LED的外部形成特定的衍射图样，以进行标识和警示。

可选的，不可见光芯片和可见光芯片并联时，两种芯片的工作电压应当匹配。如当两种芯片的工作电压相差0.5V时，可通过增加电路元件的方式使得两者的工作电压相同，或者相接近(相接近可以是指并联的两种芯片的工作电压的差低于一个较小的阈值)，这样可见光芯片和不可见光芯片能够具有相同的发光特性。如果两者的工作电压不同，当一个芯片发光时，另一芯片可能还没开始发光，或者在一个芯片发光很亮时，另一芯片才开始发光，无法达到较好的同时发光的效果。

本实施例中的不可见光芯片包括发射视觉函数较低或者人眼不可见的光谱功率分布的发光芯片，如不同波段的紫外线(如UVA波段、UVB波段、UVC波段)和红外线(IR)等。本实施例中的可见光芯片包括发射具有较高视觉函数且具有警示作用的光谱功率分布的发光芯片，比如，可见光芯片可以采用红色LED芯片、黄色LED芯片等，能够发出红色或者黄色等具有警示作用的可见光。本实施例的可见光芯片的光色还可以是其他醒目且具有警示含义的颜色或者其组合，或者由LED厂商自行定义的警示颜色。封装基板上焊接有一个或多个可见光芯片，每个可见光芯片的可见光的颜色可以与其他芯片相同，也可以不同。

如图1所示的封装结构，可见光芯片103与衍射光学元件104之间设置有填充层105，该填充层能够汇聚或者发散光线，起到光学透镜的作用，有利于衍射光学元件对光场分布的调制，同时，填充层105也能够使衍射光学元件104与可见光芯片103相对固定。填充层105的材料可以使用透明有机材料，如树脂或者硅胶等。衍射光学元件104与可见光芯片103间需间隔一定的距离，因此填充层105具有一定的厚度。

需要注意的是，由于衍射光学元件的表面制备有微结构，如果填充材料完全将元件表面微结构覆盖，可能会对衍射效果造成影响，导致LED的衍射图样不够清晰或者完全消失，因此，当在衍射光学元件和可见光芯片之间填充上述透明有机材料时，需尽量使得这层微结构不被完全填满。在一个实施例中，填充层与衍射光学元件的第一表面之间具有空气隙，空气隙能够将填充材料与元件的表面微结构隔开，从而提高衍射图样的形成效果。

可见光芯片与衍射光学元件还可通过支架进行固定。请参照图3，衍射光学元件104通过支架106架设在可见光芯片103上，支架106的一端与可见光芯片103固定，支架106的另一端与衍射光学元件104固定。请参照图4，衍射光学元件104通过支架106架设在封装基板上，支架106的一端与封装基板固定，支架106的另一端与衍射光学元件104固定。图5还示出了支架的另一种可能的实施方式，支架106的另一端通过支撑结构将衍射光学元件104固定。本实施例中的LED还可通过支架106和填充层105共同固定衍射光学元件104，获得更好的固定效果，如图6所示。

本实施例下文所示附图仅以设置填充层为例示意衍射光学元件与可见光芯片的固定方式，但应当理解，本实施例中LED的各封装结构也可通过设置支架或者组合设置支架和填充层的方式将衍射光学元件与可见光芯片相对固定，附图仅是举例示意。

衍射光学元件本身具有一定的对芯片的保护作用，因此可以不必再单独进行封装。

本实施例也可通过封装光学结构对上述芯片和衍射光学元件进行封装。该封装光学结构可输出不可见光和可见光，并具备外部光分布能力，能够起到保护芯片和衍射光学元件的作用，可见光和不可见光均能从该封装光学结构中透出。本实施例的LED封装后形成的封装结构至少包括如下几种。

如图7所示的封装结构，该LED还包括：包裹可见光芯片103和不可见光芯片102的封装层107。封装层107能够有效保护可见光芯片和不可见光芯片。其中，衍射光学元件104未被封装层107覆盖。

在对LED采用上述封装时，可以按照一定的顺序依次设置填充层和封装层。在封装之前，首先将填充层的填充材料浇注到可见光芯片上，并将衍射光学元件放置在填充材料上方，等待填充材料固化后，在衍射光学元件和可见光芯片之间形成填充层。进一步的，在封装时，将封装层的封装材料浇注到焊接有芯片的封装基板上，使得液态的封装材料能够覆盖住封装基板上的所有芯片，等待封装材料固化后，在封装基板上形成封装层。当然，实际封装时，其具体封装顺序可以不限于此。

如图8所示的封装结构，该LED还包括：包裹可见光芯片103、不可见光芯片102和衍射光学元件104的封装层107。可见光芯片103、不可见光芯片102以及衍射光学元件104均被封装层107覆盖。

在封装时，将封装层的封装材料浇注到芯片和衍射光学元件上，并覆盖住封装基板上的衍射光学元件以及所有芯片，等待封装材料固化后，在封装基板上形成封装层。封装层的材料同样采用透明有机材料，其具体选用的封装材料与填充层的材料可以相同，也可以不同。可选的，在浇注封装材料时，封装层与衍射光学元件的第二表面之间同样形成空气隙，空气隙将封装材料与元件的表面微结构隔开，从而提高衍射图样的形成效果。

如图9所示的封装结构，该LED还包括：封装盖板108。封装盖板108与封装基板101相配合，共同形成密封腔体，不可见光芯片102、可见光芯片103和衍射光学元件104容纳在密封腔体内。在本实施例中，封装盖板108由高透光率的材料制成，芯片发出的可见光或者不可见光能够透出封装盖板108。

如图10所示的封装结构，该LED还包括：包裹可见光芯片103、不可见光芯片102和衍射光学元件104的封装层107，以及封装盖板108。本实施例中的LED可以使用封装盖板与上述任一种封装层结构共同完成封装，在此不做重复赘述。

封装盖板108及封装基板的形状不做限定。在一个实施例中，封装基板的形状为盆状，封装盖板为平面状。如图11所示，封装基板具有第一侧面201、第二侧面202和第一底面203，可见光芯片和不可见光芯片焊接在封装基板的第一底面203，第一侧面201及第二侧面202的高度不低于衍射光学元件与可见光芯片固定之后衍射光学元件的第二表面所在的高度。封装盖板108为一平面状的盖板，封装盖板108的平面与封装基板的第一侧面201和第二侧面202相接触，从而使得第一侧面201、第一底面203、第二侧面202和封装盖板108共同形成密封的腔体。在封装时，对封装基板的第一侧面201和第二侧面202的边缘端部进行密封处理，该边缘端部为两侧面上的与封装盖板108相接触的位置，最终在封装盖板108和封装基板间形成密封结构。上述密封处理包括但不限于使用粘合胶进行粘合或者通过封焊方式将封装盖板108与封装基板侧面的边缘端部进行密封。

在另一实施例中，封装基板的形状为一平面，封装盖板的形状呈“U”型或者“凹”型，封装盖板的一端具有开口，封装盖板的开口与封装基板相接，从而形成密封腔体。封装基板和封装盖板的上述结构如图9所示。

在可见光芯片与衍射光学元件之间设置有滤光器件，如滤光片。滤光片与可见光芯片之间、滤光片与衍射光学元件之间均可以通过支架固定或者设置填充层固定。一般情况下，实际使用的可见光芯片发出的LED光，其光谱半峰宽与激光器具有一定差距，因此在发生衍射现象时，并不一定能够在外部形成较好效果的衍射图样。对于光谱半峰宽较宽的LED光，这样的光线不能很好适用于在LED外部形成衍射图样。

可见光芯片的可见光入射至滤光片后，滤光片能够将LED光的波长和光谱分布进行调整，半峰宽较宽的光无法从滤光片中透出，因此经过滤光片的调整后，可见光的光谱的半峰宽明显收窄。从滤光片中透出的可见光入射到衍射光学元件的第一表面，并通过衍射光学元件在LED外部形成特定形状的衍射图样，设置滤光片后形成的衍射图样的效果会更好。

在本实施例中，衍射光学元件的数量可以为一个或者多个。可见光芯片发出的可见光为点光源，能够从不同方向入射到衍射光学元件表面，一个衍射光学元件可以在LED外部形成一种衍射图样。可选的，在可见光芯片远离封装基板的一侧排布有多个衍射光学元件，多个衍射光学元件表面可以分别刻蚀不同的微结构，以形成多个不同的衍射图样，通过将多个衍射光学元件的衍射图样进行不同的组合，可在LED外部观察到不同的图案花样，进而丰富LED的趣味性。或者，多个衍射光学元件表面可刻蚀相同的微结构，从而在LED外部形成一种图样花样。

综上所述，本实施例提供的LED，在一个封装结构中同时包含不可见光LED芯片和与衍射光学元件配合使用的可见光LED芯片，在日常使用中可通过可见光的外部光分布图形来明确标识不可见光的工作状态，从而能够使人实时观察到不可见光器件的工作情况，减少伤害的发生。同时，可见光芯片和不可见光芯片串联或者以相接近的工作电压并联在驱动电路中，使得两种芯片在电路中同时加电或同时关断，达到同时发光的效果，使得LED的标识效果更佳。进一步的，该LED通过具有警示效果的图案对不可见光进行标识，相较于简单的可见光光斑更容易被人观测到，图案的颜色和其形状能够起到更好的警示作用。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面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了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED，其特征在于，包括封装基板、至少一个不可见光芯片、至少一个可见光芯片和衍射光学元件，所述不可见光芯片和所述可见光芯片设置在所述封装基板上，所述衍射光学元件设置在所述可见光芯片的远离所述封装基板的一侧，且与所述可见光芯片相对设置，所述衍射光学元件用于调制所述可见光芯片发出的可见光，并发出能够形成预设衍射图样的光线，所述封装基板上承载有驱动电路，所述驱动电路分别与所述可见光芯片和不可见光芯片的引脚连接。

2.根据权利要求1所述的LED，其特征在于，所述LED还包括：包裹所述不可见光芯片和所述可见光芯片的封装层。

3.根据权利要求1所述的LED，其特征在于，所述LED还包括：包裹所述不可见光芯片、所述可见光芯片和所述衍射光学元件的封装层。

4.根据权利要求1-3任一项所述的LED，其特征在于，所述LED还包括：封装盖板，所述封装盖板与所述封装基板形成密封腔体，所述不可见光芯片、所述可见光芯片和所述衍射光学元件容纳在所述密封腔体内。

5.根据权利要求1所述的LED，其特征在于，所述可见光芯片与所述衍射光学元件之间设置有滤光片，所述滤光片对所述可见光芯片发射出的可见光进行调整。

6.根据权利要求1所述的LED，其特征在于，所述可见光芯片和所述不可见光芯片以串联或者并联的方式与所述驱动电路电连接。

7.根据权利要求1所述的LED，其特征在于，所述衍射光学元件通过支架架设在所述可见光芯片上，所述支架的一端与可见光芯片固定，所述支架的另一端与衍射光学元件固定。

8.根据权利要求1所述的LED，其特征在于，所述可见光芯片与所述衍射光学元件之间设置有填充层，所述填充层使所述衍射光学元件与所述可见光芯片相对固定。

9.根据权利要求1所述的LED，其特征在于，所述预设衍射图样根据衍射光学元件表面刻蚀的微结构确定。

10.根据权利要求1所述的LED，其特征在于，所述预设衍射图样包括条纹、斑点阵列、预设字符或者预设警示符号。

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