CN113875026A - 用于发光二极管封装件的布置 - Google Patents

Abstract

公开了一种包括发光二极管(LED)的固态照明设备，并且更具体地，公开了LED封装件。公开了在包括户外LED显示器以及一般照明的各种应用中提供改进可靠性与改进发射特征的LED封装件布置。公开了具有线性布置的LED芯片以及对应透镜的LED封装件，从而以更高的视角提供改进的可见性和颜色混合。公开了包括根据所需发射特征布置在同一LED封装件内的不同类型的透镜的LED封装件。公开了包括用于改进与密封剂材料和可选的灌封材料的粘合性、以提供改进的防潮层的布置的LED封装件的本体结构。

Description

用于发光二极管封装件的布置

技术领域

本公开涉及一种包括发光二极管(LED)的固态照明设备，并且更具体地，涉及LED封装件。

背景技术

诸如发光二极管(LED)的固态照明设备越来越多地用于消费者和商业应用中。LED技术的进步产生具有较长服务寿命的高效和机械鲁棒性光源。相应地，当代LED能够支持各种新的显示应用并且越来越多地用于一般照明应用，通常取代白炽与荧光光源。

LED是将电能转换成光的固态设备并且通常包括布置在相反掺杂的n型与p型层之间的半导体材料的一个或多个有源层(或有源区域)。当跨掺杂层施加偏压时，空穴与电子注入到一个或多个有源层中，在有源层中，它们重新组合，以生成诸如可见光或紫外线发射的发射。LED芯片通常包括例如由碳化硅、氮化镓、磷化镓、氮化铝、砷化镓基材料、和/或有机半导体材料制造的有源区域。LED封装件是将一个或多个LED芯片整合到封装设备中的固态设备。LED芯片可以被封闭到部件封装件中，以提供环境和/或机械保护、聚光等。

现在，大型与小型显示器中都使用LED。大屏或巨屏LED显示器在许多室内和室外位置，诸如体育赛事、赛道、音乐会、以及诸如纽约市时代广场的大型公共区域中变得更为普遍。这些显示器或屏幕中的许多可以达60英尺高和60英尺宽或更大。这些屏幕可以包括安装在平坦表面上、以生成图像的上千“像素”，每个像素包含多个LED。即使在经受阳光的白天，像素也能够使用高效并且高亮度的LED，以允许显示器在相对较远处是可见的。像素能够具有少至三个或四个LED(一个红色、一个绿色、以及一个蓝色)，以允许像素从红光、绿光、和/或蓝光的组合发射多种不同颜色的光。在最大屏幕中，像素模块可以布置在一起，以形成其中每个像素模块可以具有三个或多个LED(其中一些具有几十个LED)的显示器。像素能够布置成矩形网格，且利用屏幕的尺寸和密度确定像素的数量。例如，矩形显示器可以是640个像素宽和480个像素高，且屏幕的端尺寸取决于像素的实际尺寸。

基于常规LED的显示器由接受输入信号(例如，TV信号)的计算机或控制系统控制，并且基于像素模块处形成整个显示图像所需的具体颜色，控制系统确定各个像素模块中的哪个LED发射光以及亮度如何。还能够包括向各个像素模块提供电力的电力系统并且能够对各个LED的电力进行调制，以使得其以期望的亮度发光。提供导体，以对像素模块中的各个LED施加适当的电力信号。

一些大型LED显示器被布置成用于广角或宽间距发射，允许宽的横向视角范围。用于常规LED显示器的像素可以根据期望的视角使用椭圆形灯LED或圆形灯LED，且一些显示器中每个像素使用三个LED灯。图1示出了能够用于形成显示器中的像素的常规红色、绿色以及蓝色LED灯12、14以及16的一个实施方式，并且图2示出了包括使用常规通孔技术贴装至基板18的红色、绿色、以及蓝色LED灯12、14、16的常规像素10。跨较大的表面区域制造每个像素具有三个或多个独立的LED灯的大型屏幕会较为昂贵和复杂。

在提供能够克服与常规照明设备相关联的挑战的所需照明特征的同时，本领域技术人员在不影响该设备的制造性和可靠性的情况下继续寻求具有增加光输出和提高光发射效率的改进LED以及固态照明设备。

发明内容

本公开涉及一种包括发光二极管(LED)的固态照明设备，并且更具体地，涉及LED封装件。公开了在包括户外LED显示器以及一般照明的各种应用中提供改进可靠性和改进发射特征的LED封装件的布置。在特定实施方式中，LED封装件包括线性布置的LED芯片以及对应的透镜，从而以更高的视角提供改进可见性和颜色混合。在特定实施方式中，可以根据期望的发射特征在同一LED封装件内布置不同类型的透镜。在特定实施方式中，用于LED封装件的本体结构包括提供与密封剂材料以及可选的灌注材料的改进粘合性以提供改进的防潮层的布置。

一方面，发光二极管(LED)封装件包括：本体，包括：主发射面；安装面；和本体台面，形成在主发射面处，本体台面形成通过本体台面的圆角彼此耦接的至少两个侧壁，并且其中，本体台面在主发射面处形成多个腔；多个LED芯片，其中，多个腔中的每个腔包括多个LED芯片中的至少一个LED芯片；以及密封剂，位于多个LED芯片之上并且耦接至本体台面的至少两个侧壁以及圆角。在特定实施方式中，密封剂形成多个透镜并且多个透镜中的单独透镜与多个腔中的每个腔配准。在特定实施方式中，每个透镜可以包括圆形透镜基座，或在其他实施方式中，可以包括椭圆形透镜基座。在特定实施方式中，至少一个透镜包括圆形透镜基座并且至少一个其他透镜包括椭圆形透镜基座。在特定实施方式中，密封剂形成与多个腔中的第一腔配准的透镜并且密封剂进一步形成与多个腔中的第二腔配准的平坦表面。传感器设备可以布置在第二腔内。在特定实施方式中，多个腔布置成线性对齐。在特定实施方式中，一个或多个表面特征形成在本体台面中的多个腔的相邻腔之间。在特定实施方式中，一个或多个表面特征沿着本体台面的至少两个侧壁中的至少一个侧壁形成。密封剂可以包括与多个腔中的第一腔配准的颜料，颜料与位于第一腔内的至少一个LED芯片的发射颜色对应。在特定实施方式中，密封剂包括与多个腔中的每个对应腔配准的单独颜料区域，并且每个单独的颜料区域与位于每个腔内的至少一个LED芯片的发射颜色对应。

另一方面，LED封装件包括：本体，包括主发射面和安装面，主发射面形成被布置成线性对齐的多个腔；多个LED芯片，其中，多个腔中的每个腔包括多个LED芯片中的至少一个LED芯片；以及密封剂，位于多个LED芯片之上，密封剂形成多个透镜并且多个透镜中的单独透镜与多个腔中的每个腔配准。在特定实施方式中，本体的长度与宽度的长宽比至少为2∶1。在特定实施方式中，长宽比在从约2∶1至约4∶1的范围内。在特定实施方式中，密封剂包括与多个腔中的第一腔配准的颜料，颜料与位于第一腔内的至少一个LED芯片的发射颜色对应。在特定实施方式中，每个透镜可以包括圆形透镜基座，或在其他实施方式中，可以包括椭圆形透镜基座。在特定实施方式中，至少一个透镜包括圆形透镜基座并且至少一个其他透镜包括椭圆形透镜基座。

另一方面，LED封装件包括：本体，包括主发射面和安装面，主发射面形成多个腔；多个LED芯片，其中，多个腔中的每个腔包括多个LED芯片中的至少一个LED芯片；以及密封剂，位于多个LED芯片之上，密封剂形成与多个腔中的第一腔配准的第一透镜和与多个腔中的第二腔配准的第二透镜，其中，第一透镜与第二透镜形成不同的形状。在特定实施方式中，第一透镜包括圆形透镜基座并且第二透镜包括椭圆形透镜基座。在特定实施方式中，密封剂形成与多个腔中的第三腔配准的平坦表面。传感器设备可以布置在第三腔内。在特定实施方式中，多个腔布置成线性对齐。在特定实施方式中，密封剂包括与第一腔配准的颜料，颜料与位于第一腔内的至少一个LED芯片的发射颜色对应。

另一方面，本文所述的任意一个或多个方面或特征可以与任意一个或多个其他方面或特征进行组合而获得额外的优点。

在结合所附附图阅读优选实施方式的下列细节描述之后，本领域技术人员应当认识到本公开的范围并且实现其额外的方面。

附图说明

被整合到本说明书中并且构成本说明书的一部分的所附附图示出了本公开的若干方面，并且与描述一起用于对本公开的原理进行说明。

图1示出了可以形成LED显示器的常规像素的常规发光二极管(LED)灯。

图2示出了贴装至基板以形成LED显示器的常规像素的常规LED灯。

图3A是根据本文所公开的实施方式的包括在LED封装件的本体中所形成的多个腔的LED封装件的立体图。

图3B是图3A中的LED封装件的俯视图。

图3C是图3A中的LED封装件的安装面的立体图。

图4A是根据本文所公开的实施方式形成密封剂之后的图3A中的LED封装件的立体图。

图4B是图4A中的LED封装件的俯视图。

图4C是图4A中的LED封装件的端视图。

图4D是LED装置的横截面图，其中，图4A中的至少两个LED封装件安装在基台上并且在基台上额外地布置了灌注材料。

图5A是根据本文所公开的实施方式的包括形成在本体中具有椭圆形形状的腔的LED封装件的立体图。

图5B是根据本文所公开的实施方式形成密封剂之后的图5A中的LED封装件的俯视图。

图6是根据本文所公开的实施方式的具有包括彼此为不同的形状的透镜的密封剂的LED封装件的俯视图。

图7是根据本文所公开的实施方式的具有包括与LED封装件的少于全部的腔配准的透镜的密封剂的LED封装件的俯视图。

图8是根据本文所公开的实施方式的LED封装件的立体图，其中，密封剂形成与两个腔配准的两个透镜。

图9是根据本文所公开的实施方式的LED封装件的立体图，其中，密封剂形成与四个腔配准的四个透镜。

图10是根据本文所公开的实施方式的LED封装件的立体图，其包括具有被配置成为密封剂提供增加的表面区域的一个或多个表面特征的本体。

图11是LED封装件的立体图，其包括具有在图10的可替代布置中提供的一个或多个表面特征的本体。

图12是根据本文所公开的实施方式的LED封装件的立体图，其中，在LED封装件的腔周围的同心布置中提供一个或多个表面特征。

图13是根据本文所公开的实施方式的LED封装件的立体图，其中，沿着LED封装件的本体台面的侧壁提供一个或多个表面特征。

具体实施方式

下面阐述的实施方式表示能够使得本领域技术人员实现实施方式并且示出实现实施方式的最佳模式的必要信息。在根据所附附图阅读下列描述之后，本领域技术人员应当理解本公开的构思并且认识到本文未特别强调的这些构思的应用。应当理解的是，这些构思与应用落在本公开及所附权利要求的范围内。

应当理解的是，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各个元件，然而，这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一元件。例如，在不偏离本公开的范围的情况下，第一元件可以被定义为第二元件，并且同样，第二元件可以被定义为第一元件。如本文使用的，术语“和/或”包括一个或多个关联列出项的任意及所有组合。

应当理解的是，当诸如层、区域、或基板的元件被称为“位于”另一元件“上”或延伸至另一元件“上”时，其能够直接位于另一元件上或直接延伸至另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接位于”另一元件“上”或延伸至“直接位于”另一元件“上”时，则不存在中间元件。同样，应当理解的是，当诸如层、区域、或基板的元件被称为“位于”另一元件“之上”或延伸至“位于”另一元件“之上”时，其能够直接位于另一元件之上或延伸至直接位于另一元件之上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接位于”另一元件“之上”或延伸至“直接位于”另一元件“之上”时，则不存在中间元件。还应当理解的是，当元件被称为“连接”或“耦接”至另一元件时，其能够直接连接或耦接至另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”至另一元件时，则不存在中间元件。

如图中示出的，本文可以使用诸如“下面”或“上面”或“上”或“下”或“水平”或“垂直”的相对术语来描述一个元件、层、或区域与另一元件、层、或区域的关系。应当理解的是，这些术语与上面所讨论的术语旨在涵盖除图中所描绘的方位之外的设备的不同方位。

本文使用的术语仅用于描述具体实施方式之目的并且并不旨在限制本公开。如本文使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”、以及“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。应进一步理解的是，当本文使用时，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”、和/或“包括(including)”指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件、和/或部件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件、和/或其组合。

除非另有限定，否则，本文使用的所有术语(包括技术和科技术语)具有本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。应进一步理解的是，本文使用的术语应被视为具有与其在本说明书的上下文和相关技术领域中的含义一致的含义并且不应以理想化或过度形式的含义进行解释，除非本文明确限定如此。

本公开涉及一种包括发光二极管(LED)的固态照明设备，并且具体地，涉及LED封装件。公开了在包括户外LED显示器以及一般照明的各种应用中提供改进的可靠性和改进的发射特征的LED封装件的布置。在特定实施方式中，LED封装件包括线性布置的LED芯片以及对应的透镜，从而以更高的视角提供改进的可见性以及颜色混合。在特定实施方式中，可以根据期望的发射特征在同一LED封装件内布置不同类型的透镜。在特定实施方式中，用于LED封装件的本体结构包括提供与密封剂材料以及可选的灌注材料的改进粘合性、以提供改进的防潮层的布置。

LED芯片通常包括可以具有按照不同的方式布置的多个不同半导体层的有源LED结构或区域。本技术领域中通常已知LED的制造和操作及其有源结构并且本文仅进行简要讨论。使用已知工艺可以制造有源LED结构的层，其中，使用金属有机化学气相沉积制造合适的工艺。有源LED结构的层可以包括多个不同的层并且通常包括被夹持在n型与p型相对掺杂的外延层之间的有源层，这些层全部连续形成在生长基板上。应当理解的是，有源LED结构中还可以包括附加层和元件，包括但不限于缓冲层、成核层、超晶格结构、无掺杂层、包覆层、接触层、以及电流扩展层与光提取层和元件。有源层可以包括单量子阱、多量子阱、双异质结构、或超晶格结构。

可以由不同的材料系制造有源LED结构，这些材料系是III族氮化物基材料系。III族氮化物指在氮(N)与周期表的III族中的元素(通常为铝(Al)、镓(Ga)以及铟(In))之间构成的那些半导体化合物。氮化镓(GaN)是常见的二元化合物。III族氮化物还指三元和四元化合物，诸如氮化铝镓(AlGaN)、氮化铟镓(InGaN)、以及氮化铝铟镓(AlInGaN)。对于III族氮化物，硅(Si)是常见的n型掺杂剂并且镁(Mg)是常见的p型掺杂剂。相应地，对于基于III族氮化物的材料系，有源层、n型层以及p型层可以包括未掺杂或掺杂有Si或Mg的GaN、AlGaN、InGaN以及AlInGaN的一层或多层。其他材料系包括碳化硅(SiC)、有机半导体材料以及诸如磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)及有关化合物的其他III-V族系。

尽管也可以使用包括3C、6H以及15R多型的其他SiC多型，然而，有源LED结构可以生长在包括多种材料的生长基板上，诸如包括石墨、SiC、氮化铝(A1N)以及GaN的生长基板上，且合适的基板是4H多型的SiC。SiC具有特定的优点，诸如晶格比其他基板更匹配于III族氮化物并且产生高质量的III族氮化物膜。SiC还具有非常高的热导率，以使得III族氮化物设备在SiC上的总输出功率不受基板的散热限制。石墨是III族氮化物的另一常见基板并且还具有特定的优点，包括低成本、具有已建立的制造工艺、并且具有良好的透光光学特性。

有源LED结构的不同实施方式可以根据有源层与n型和p型层的组成发射不同波长的光。在一些实施方式中，有源LED结构发射约430纳米(nm)至480nm的峰值波长范围内的蓝光。在其他实施方式中，有源LED结构发射500nm至570nm的峰值波长范围内的绿光。在其他实施方式中，有源LED结构发射600nm至650nm的峰值波长范围内的红光。

LED芯片还可以覆盖有一种或多种发光或其他转换材料，诸如磷光体，以使得来自LED芯片的至少一些光被一个或多个磷光体吸收并且根据一个或多个磷光体的发射特征而转换成一个或多个不同波长的光谱。在一些实施方式中，LED芯片与一个或多个磷光体的组合发射大致白色的组合光。一个或多个磷光体可以包括黄色(例如，YAG：Ce)、绿色(例如，LuAg：Ce)以及红色(例如，Cai-x-ySrxEuyAlSiN3)发射磷光体以及其组合。本文所述的发光材料可以是或包括磷光体、闪烁体、发光油墨、量子点材料日光辉光带等中的一项或多项。可以通过任意合适的方式提供发光材料，例如，直接涂覆在LED的一个或多个表面上、散布在被配置为覆盖一个或多个LED的密封剂材料中和/或涂覆在一个或多个光学或支撑元件上(例如，通过粉末涂覆、喷墨印刷等)。在特定实施方式中，发光材料可以是下转换或上转换材料，并且可以提供下转换和上转换材料的组合。在特定实施方式中，被布置成产生不同峰值波长的多种不同(例如，组成不同)的发光材料可以被布置成接收来自一个或多个LED芯片的发射。可以在各种配置中的LED芯片的一个或多个部分和/或基台上设置一种或多种发光材料。在特定实施方式中，LED芯片的一个或多个表面可以共形地涂覆有一种或多种发光材料，而该LED芯片的其他表面和/或相关联的基台可以无发光材料。在特定实施方式中，LED芯片的顶表面可以包括发光材料，而LED芯片的一个或多个侧表面可以无发光材料。在特定实施方式中，LED芯片的全部或大致全部的外表面(例如，除触点限定或安装表面之外)涂覆或另外覆盖有一种或多种发光材料。在特定实施方式中，一种或多种发光材料可以通过大致均匀的方式布置在LED芯片的一个或多个表面上或之上。在其他实施方式中，一种或多种发光材料可以以相对于材料组成、浓度、以及厚度中的一项或多项不均匀的方式布置在LED芯片的一个或多个表面上或之上。在特定实施方式中，LED芯片的一个或多个外表面上或之中的一种或多种发光材料的负载百分比可以改变。在特定实施方式中，一种或多种发光材料可以在LED芯片的一个或多个表面的部分上被图案化，以包括一个或多个条纹、点、曲线、或多边形形状。在特定实施方式中，多种发光材料可以布置在LED芯片上或之上的不同离散区域或离散层中。

由LED芯片的有源层或区域发射的光通常在特征上是全向的。对于定向应用，可以采用内反射镜或外反射表面，以尽可能多地朝向期望发射方向重新定向光。内反射镜可以包括单层或多层。一些多层反射镜包括金属反射体层和介质反射体层，其中，介质反射体层布置在金属反射体层与多个半导体层之间。钝化层布置在金属反射体层与第一和第二电触点之间，其中，第一电触点被布置成与第一半导体层进行导电通信，并且第二电触点被布置成与第二半导体层进行导电通信。对于包括表现出小于100％的反射率的表面的单层或多层反射镜，一些光可能被反射镜吸收。此外，通过有源LED结构重新定向的光可能被LED芯片内的其他层或元件吸收。

如本文使用的，当入射在LED的层或区域的至少80％的发射辐射被反射时，所述层或区域被视为“反射的”或包括“反射镜”或“反射体”。在一些实施方式中，发射辐射包括具有或无发光材料的诸如蓝色和/或绿色LED的可见光。在其他实施方式中，发射辐射可以包括不可见光。例如，在基于GaN的蓝色和/或绿色LED的上下文中，银(Ag)可以被视为反射材料(例如，至少80％反射)。在紫外线(UV)LED的情况下，可以选择适当的材料来提供期望(并且在一些实施方式中)的高反射率和/或期望(并且在一些实施方式中)的低吸收率。

本公开可以用于具有各种几何结构的LED芯片，诸如用于垂直几何结构或横向几何结构的LED芯片。垂直几何结构的LED芯片通常包括位于LED芯片的相对侧或面上的阳极和阴极连接。横向几何结构的LED芯片通常包括位于LED芯片的与诸如生长基板的基板相对的同一侧上的阳极和阴极连接。在一些实施方式中，横向几何结构的LED芯片可以安装在LED封装件的基台上，以使得阳极和阴极连接位于LED芯片的与基台相对的面上。在该配置中，可以使用焊线接合来提供与阳极和阴极连接的电连接。在其他实施方式中，横向几何结构的LED芯片可以是安装在LED封装件的基台的表面上的倒装芯片，以使得阳极和阴极连接位于有源LED结构的与基台相邻的面上。在该配置中，可以在基台上设置电迹线或图案，以提供到LED芯片的阳极和阴极连接的电连接。在倒装芯片配置中，有源LED结构配置在LED芯片的基板与LED封装件的基台之间。相应地，从有源LED结构发射的光可以在期望发射方向上穿过基板。

本公开涉及表面贴装设备(SMD)LED封装件和使用该封装件的LED显示器的各个实施方式。各个LED封装件可以被布置成用作单个像素，而不是像常规LED显示器那样，使用多个LED封装件形成每个像素。这可以使得LED显示器的制造更容易并且较不昂贵、改进LED显示器的可靠性，并且在一些实例中，可以针对给定显示区域产生具有增加像素计数的更高密度或分辨率的显示器。

在特定实施方式中，根据本公开的LED封装件可以具有一个或多个圆形或椭圆形形状的腔。腔可以具有在其上形成的对应圆形或椭圆形形状的透镜，以整形或修整LED封装件的整体发射。椭圆形形状的透镜可以沿着LED封装件或椭圆形形状的透镜的轴或中心线提供广角或宽节距的发射。这允许LED显示器配置用于更宽的视角。在特定的实施方式中，特定LED封装件可以具有对应椭圆形和圆形形状的透镜的椭圆形和圆形形状腔的组合。

除上述优点之外，与用于形成LED显示器的像素的常规LED灯相比较，根据本公开的LED封装件可以更易于处理，并且可以更易于组装成LED显示器。LED封装件与合成的LED显示器可以在更可靠并且提供更长寿命的同时提供改进的发射特征。

根据本公开的不同实施方式可以包括不同形状和尺寸的腔，一些腔具有弯曲表面，而其他腔可以具有成角度的侧表面和平坦的基底。在发射器基极的中心处或附近包括固态发射器，而一些实施方式具有包括发射相同或不同颜色的光的LED的发射器。在一些实施方式中，LED可以包括可单独控制的红色、绿色、以及蓝色发光LED。LED封装件可以根据每个相应LED的强度从LED发射不同颜色组合的光。LED被布置成紧靠近彼此，以近似点光源。这可以增强远场发射图案内的颜色混合与均匀性。

不同的LED封装件实施方式可以包括不同的特征，以增强操作可靠性。特定LED封装件可以具有被布置成与密封剂协作以帮助将密封剂锚定至本体的锚定特征的本体。这可以通过将密封剂保持在本体上并且通过抵抗湿气侵入来改进可靠性。特定实施方式可以包括延伸至腔之外来覆盖LED封装件的本体的表面的密封剂。该额外密封剂覆盖还通过改进密封剂与本体的粘合性并且通过抵抗湿气侵入而增加可靠性。如下所述，在LED显示器中，可以在相邻的LED封装件之间包括灌注材料，灌注材料与密封剂重叠，以改进整体的可靠性。

本文参考特定实施方式对本公开进行描述，但是，应当理解的是，本公开可以涵盖多种不同的形式并且不应被视为局限于本文所阐述的实施方式。具体地，除本文所述的之外，可以提供多个不同的LED反射杯与引线框布置，并且密封剂可以提供进一步特征，以利用LED封装件改变LED封装件和LED显示器的发射方向。尽管下面所讨论的LED封装件的不同实施方式涉及在LED显示器中使用，然而，其可以单独或与具有相同或不同的峰值发射倾斜的其他LED封装件一起用于多个其他应用中。

图3A是根据本文所公开的实施方式的LED封装件20的立体图。LED封装件20包括被布置成至少部分包围包括引线框25-1至25-3的引线框结构的本体22。在特定实施方式中，本体22包括形成在引线框25-1至25-3的部分周围与之间的绝缘材料，以提供机械稳定性以及电绝缘。本体22可以包括模制塑料材料或陶瓷材料等其他。如示出的，本体22包括LED封装件20的主发射面24和与主发射面24相对的LED封装件20的安装面26。主发射面24与安装面26的外围由侧面28界定。引线框25-1至25-3通常是由导电金属(诸如铜、铜合金、或其他导电金属)形成的结构。引线框25-1至25-3初始可以是在形成单独的LED封装件的制造过程中被分离的更大引线框结构的一部分。在制造过程中，可以在引线框结构的各个区域中形成单独的本体22，在所述区域中，在分离之后，形成单独的LED封装件。在LED封装件20中，引线框25-1至25-3被布置成在一个或多个侧面28处或附近延伸至本体22之外。在特定实施方式中，引线框25-1至25-3被布置成沿着侧面28弯曲并且然后沿着安装面26弯曲。如此，引线框25-1至25-3的部分被布置在安装面26上，以在安装时进行与外部来源的电连接。例如，LED封装件20可以利用与引线框25-1至25-3对应的电迹线而安装在印刷电路板上，以提供印刷电路板与LED封装件20之间的电连接。本体22进一步包括形成在主发射面24处的本体台面30。如示出的，本体台面30作为本体22的突起布置在主发射面24处。在特定实施方式中，从本体22的侧面28插入本体台面30，以沿着本体22的周界形成台阶结构。本体台面30包括沿着主发射面24突出的侧壁32。在特定实施方式中，本体台面30在主发射面24处形成多个腔34-1至34-3。多个腔34-1至34-3形成其中LED芯片安装在LED封装件20内的杯状物或凹口。

图3B是图3A中的LED封装件20的俯视图。如示出的，多个腔34-1至34-3布置在本体22与位于主发射面24处的本体台面30中。在各个腔34-1至34-3内，各个引线框25-1至25-3被暴露并且不被本体22覆盖。在图3B的俯视图中，在各个腔34-1至34-3内可见额外的引线框25-4至25-6。以这种方式，各个腔34-1至34-3提供对一对不同的引线框的接入，例如，对于腔34-1，为引线框25-1、25-4；对于腔34-2，为引线框25-2、25-5；并且对于腔34-3，为引线框25-3、25-6。多个LED芯片36-1至36-3布置在LED封装件20中，以使得多个腔34-1至34-3中的每个腔至少包括LED芯片36-1至36-3的一个，其被电连接至一对对应的引线框25-1至25-6。例如，LED芯片36-1安装在腔34-1内并且电连接至用于阳极和阴极连接的引线框25-1和引线框25-4。相应地，LED芯片36-1至36-3中的每个芯片可以被配置为可单独寻址，以使得LED芯片36-1至36-3中的每个芯片可以独立于彼此被电激活。这允许LED显示器整合LED封装件20的阵列，其中，每个LED封装件20提供LED显示器的一个像素。如图3B中示出的，LED芯片36-1可以安装并且电连接至引线框25-1，并且可以通过焊线接合提供与引线框25-4的电连接。在其他实施方式中，LED芯片36-1至36-3可以是安装至其相应的引线框对25-1、25-4、25-2、25-5、25-3、25-6的倒装芯片，以使得在不经过焊线接合的情况下进行电连接。在特定实施方式中，LED芯片36-1至36-3被配置为发射不同峰值波长的光。例如，LED芯片36-1可以被配置为发射红光，LED芯片36-2可以被配置为发射绿光，并且LED芯片36-3可以被配置为发射蓝光。在其他实施方式中，LED芯片36-1至36-3可以被配置为发射相同或相似峰值波长的光。应注意，多个腔34-1至34-3被布置成在LED封装件20的主发射面24上线性对齐。如此，LED芯片36-1至36-3也可以被布置成线性对齐。对于LED显示器应用，具有这种线性对齐的多个LED封装件20可以提供具有更高视角的改进可见性以及具有更高视角的LED芯片36-1至36-3之间的改进颜色混合。根据具体LED显示器的期望视角，LED封装件20的线性对齐在LED显示器内可以被布置成具有垂直或水平取向。

如图3B中进一步示出的，本体台面30的侧壁32通过圆角38或圆角过渡部而彼此耦接。如此，圆角38是从一个侧壁32至下一个侧壁无尖锐的边缘或过渡部。如后面更为详细描述的，圆角38可以提供与LED封装件20的其他元件(诸如后面所述的密封剂和/或灌注材料)的改进粘合性。与密封剂材料的改进粘合性可以为LED封装件20提供改进的湿气/水屏障，其尤其有益于户外应用。

图3C是图3A中的LED封装件20的安装面26的立体图。如示出的，引线框25-1至25-6被配置为突出本体22之外并且沿着一对相对的侧面28延伸。此外，如之前所述，引线框25-1至25-6沿着安装面26弯曲。如此，其上安装LED封装件20的印刷电路板或其他基台可以包括与引线框25-1至25-6中的每个对应的电迹线

图4A是形成密封剂40之后的图3A中的LED封装件20的立体图。密封剂40可以包括诸如被布置成填充各个腔34-1至34-3并且密封各个LED芯片(图3B中的36-1至36-3)的硅树脂或环氧树脂的材料。在特定实施方式中，密封剂40可以透射从发射器发射的约100％的光，而在其他实施方式中，其可以透射少于100％。在特定实施方式中，密封剂40可以包括被布置成遍布密封剂40或布置在密封剂40的不同位置中的转换材料或散射材料。如示出的，密封剂40形成多个透镜42-1至42-3，以使得单独的透镜42-1至42-3与腔34-1至34-3中的一个单独腔配准。如此，多个透镜42-1至42-3被配置为聚焦、改变、或通过其他方式修整由各个LED芯片(图3B中的36-1至36-3)生成的光的发射模式。在特定实施方式中，尽管根据期望发射模式设想了其他形状，然而，透镜42-1至42-3形成半球形的形状。可替代形状的一些实施例包括椭圆形、椭球形子弹状、扁平状、六角形、以及正方形。在特定实施方式中，合适的形状包括弯曲和平面表面，诸如具有平坦的侧表面的半球形顶部。应当理解的是，在特定实施方式中，密封剂40还可以被纹理化，以改进光提取。可以使用已知的不同模制工艺在本体22之上形成密封剂40以及透镜42-1至42-3。在特定实施方式中，密封剂40可以形成为沿着LED封装件20的主发射面24延伸，以使得密封剂40延伸至本体台面30的外围边界之外。如此，密封剂40耦接至本体台面30的侧壁(图3B中的32)与圆角(图3B中的38)，由此提供密封剂40与LED封装件20的本体22之间的改进粘合性。

图4B是图4A中的LED封装件20的俯视图。如示出的，密封剂40与多个透镜42-1至42-3形成在本体22之上。如示出的，如之前所述，尽管其他形状是可能的，然而，多个透镜42-1至42-3包括圆形透镜基座。此外，密封剂40的一部分被布置成延伸至本体台面30的外围边界之外。其中，由本体台面30的侧壁32与圆角38限定外围边界。在特定实施方式中，密封剂40被共形地布置在本体台面30的周围，以使得密封剂40通过密封剂侧壁44和圆形的密封剂角46从外围接合在本体22上。在这样的共形布置中，密封剂侧壁44与圆形密封剂角46形成为分别与本体台面30的侧壁32和圆角38对应。应注意，多个透镜42-1至42-3被布置成跨LED封装件20的主发射面24线性对齐。如此，LED封装件20可以适于以更高的视角提供改进可见性以及提供LED显示器应用中的改进颜色混合。为了适应透镜42-1至42-3以及与各个透镜42-1至42-3配准的对应LED芯片(图3B中的36-1至36-3)的线性布置，以拉长的方式布置LED封装件20的本体22。例如，在特定实施方式中，在图4B中的俯视图中，本体22的长度22L与宽度22W的长宽比大于1∶1。在特定实施方式中，本体22的长度22L与宽度22W的长宽比至少为2∶1或更大。在特定实施方式中，本体22的长度22L与宽度22W的长宽比在至少2∶1至4∶1的范围内。

在特定实施方式中，密封剂40可以包括被配置为传送信息的各种颜料。例如，密封剂40可以包括蓝色颜料，蓝色颜料与第一透镜42-1(或图4A中的腔34-1)配准并且与安装在下方且与第一透镜42-1配准的LED芯片(并且位于图4A的腔34-1内)的蓝色发射颜色对应。如此，第一透镜42-1将具有蓝色外观，并且在无需电激活蓝色LED芯片的情况下，可识别蓝色LED芯片在LED封装件20内的位置。在特定实施方式中，密封剂40包括与多个腔(图4A中的34-1至34-3)中的每个腔以及对应的透镜42-1至42-3配准的单独颜料区域，并且每个单独颜料区域与位于每个腔内的LED芯片的发射颜色对应。例如，红色、绿色以及蓝色颜料可以布置在单独的区域中并且与单独的透镜42-1至42-3配准，以识别红色、绿色以及蓝色LED芯片在LED封装件20内的位置。

图4C是图4A中的LED封装件20的端视图。如示出的，本体22的本体台面30在主发射面24处向上突出或延伸，由此在本体22的侧面28处形成台阶结构。密封剂40沿着台阶结构从外围封闭本体台面30。在特定实施方式中，密封剂40封闭本体台面30并且被进一步布置成沿着台阶结构从侧面28插入。如之前所描述的，密封剂40还可以被布置成形成透镜42-1。引线框25-1至25-4被布置成在朝向安装面26的方向上退出本体22并且沿着安装面26弯曲。在特定实施方式中，引线框25-1至25-4可以沿着对应的凹口、台阶特征、或腔(沿着本体22布置)而弯曲。在其他实施方式中，引线框25-1至25-4可以布置有其他配置，诸如在不沿着安装面26弯曲的情况下，从侧面28横向地延伸。

图4D是诸如LED显示器的LED装置48的横截面图，其中，至少两个LED封装件20-1、20-2安装在基台50上，并且提供灌注材料52来改进LED装置48的可靠性以及防湿或防水性。LED封装件20-1、20-2可以与图4A中的LED封装件20相似。如示出的，LED封装件20-1、20-2安装至基台50，并且基台50可以包括具有到各个LED封装件20-1、20-2的对应电连接的印刷电路板等。灌注材料52被布置成覆盖位于LED封装件20-1、20-2之间的基台50的表面并且与LED封装件20-1、20-2的部分重叠。具体地，对于各个LED封装件20-1、20-2，灌注材料52沿着密封剂侧壁44的部分与圆形密封剂角46而布置。如此，圆形密封剂角46可以减少过渡的尖角，以使得提供与灌注材料52的改进粘合性。灌注材料52与密封剂40之间的改进粘合性可以提供改进的防湿气或防水屏障，由此允许LED装置48适于在潮湿环境(诸如户外应用)中操作。可以在LED装置48中的一些相邻的LED封装件20-1、20-2之间包括灌注材料52。可以按照不同的方式布置灌注材料52，其中，图4D中的实施方式具有覆盖包括相应的引线框25-1、25-2的LED封装件20-1、20-2的部分而使透镜42-1无灌注材料52的足够厚度。灌注材料52可以包括多种不同的材料，且一些实施方式包括尤其适合于户外应用的硅树脂基材料。

图5A是LED封装件54的立体图，其中，在本体22中形成的腔34-1至34-3形成椭圆形形状。LED封装件54与图3A中的LED封装件20相似。代替图3A中示出的圆的或圆形形状，LED封装件54的腔34-1至34-3在本体22中具有椭圆形形状的开口。图5B是图5A中的LED封装件54的俯视图，其中，如之前所述，形成有密封剂40。如示出的，密封剂40形成包括对应的椭圆形形状的透镜42-1至42-3。具体地，透镜42-1至42-3中的每个透镜包括与图5A中的具体椭圆形形状腔34-1至34-3对应的椭圆形透镜基座。如此，LED封装件54被配置成为封装件内的LED芯片提供更宽的视角，其中，更宽的视角与椭圆形形状的透镜42-1至42-3中的每个透镜的长轴对应。相应地，LED封装件54可以适于高角度的应用，诸如根据LED封装件54的期望应用及对应的方位以较宽的垂直视角安装在升高的高度处的LED显示器或具有较宽的水平视角的LED显示器。

在本文公开的特定实施方式中，具体LED封装件可以包括被布置成与LED封装件的其他透镜具有不同形状的至少一个透镜。通过在相同LED封装件内具有不同形状的透镜，可以针对各种应用修整视角和光分布图案。鉴于此，图6是与图3A中的LED封装件20相似的LED封装件56的俯视图，但密封剂40包括彼此具有不同形状的透镜58-1至58-3。具体地，透镜58-2被布置成具有如之前所述的椭圆形形状，并且透镜58-1、58-3被布置成具有如之前所述的圆形或半球形形状。如此，与透镜58-2配准的LED芯片将比与透镜58-1、58-3配准的LED芯片具有更宽的光分布图案及对应的视角。例如，在特定应用中，可能仅希望红色、绿色或蓝色LED芯片中的一个芯片比配置用于不同的发射颜色的LED芯片具有更宽的视角。在其他应用中，全部LED芯片可以被配置为提供相同的发射颜色，诸如红色、绿色、蓝色或白色，并且仅LED芯片的子集提供更宽的视角。根据应用及所需视角，对于其他配置，透镜58-1至58-3的形状可能不同。

图7是与图3A中的LED封装件20相似的LED封装件60的俯视图，但是，包括位于本体22的全部腔34-1至34-3之上或与少于本体22的全部腔34-1至34-3配准的透镜42-2、42-3。如示出的，密封剂40的透镜42-2、42-3与之前所述的腔34-2、34-3配准；然而，密封剂40可以无位于腔34-1之上的透镜。如此，密封剂40可以形成与腔34-1配准的平坦或大致平坦表面。这样的实施方式可能是有益的，即，其中，腔34-1包括除LED芯片之外的设备，诸如包括光传感器、红外传感器、紫外线传感器等的传感器装置。在其他实施方式中，并且根据应用，无透镜的腔34-1可以包括LED芯片。

尽管之前所述的实施方式中示出了具有三个腔的LED封装件，然而，根据应用，根据本公开的LED封装件可以具有少于三个腔或多于三个腔。此外，本文所公开的各个实施方式，诸如提供改进的防湿气或防水屏障，还可以适于包括单个LED芯片的LED封装件或包括一个或多个LED芯片的单个腔。

图8是LED封装件62的立体图，其中，密封剂40形成与本体22的两个腔34-1、34-2配准的两个透镜42-1、42-2。在特定实施方式中，LED封装件62可以被配置为从各个腔34-1、34-2提供不同的发射波长或颜色，诸如从腔34-1提供红色、绿色或蓝色中的一种颜色，并且从腔34-2提供红色、绿色或蓝色中的不同的一种颜色。在特定实施方式中，LED封装件62可以被配置为从腔34-1提供暖白色的发射光谱并且从腔34-2提供冷白色的发射光谱，其中，如之前所述，可单独控制暖白色的发射与冷白色的发射。如此，LED封装件62可以适于一般的照明应用。

图9是LED封装件64的立体图，其中，密封剂40形成与本体22的四个腔34-1至34-4配准的四个透镜42-1至42-4。在特定实施方式中，LED封装件64可以被配置为从腔34-1至34-4中的每个腔提供不同的发射波长或颜色。例如，LED封装件64可以被配置为从腔34-1提供红色发射、从腔34-2提供绿色发射、从腔34-3提供蓝色发射并且从腔34-4提供琥珀色发射。其他颜色的组合是可能的，诸如包括黄色、紫色或青色LED芯片。尽管示出了四个腔34-1至34-4及对应的透镜42-1至42-4，然而，根据应用，可以在LED封装件64中布置额外数量的腔和透镜。如此，LED封装件64可以被配置为提供多于三种的颜色，以改进LED显示器应用中的颜色渲染。

如之前所述，图10是LED封装件66的立体图，其包括具有被配置成为密封剂(图4A中的40)提供增加的表面区域的一个或多个表面特征68的本体22。如图10中示出的，在本体台面30上设置表面特征68，以使得表面特征68在本体22的相邻腔34-1至34-3之间延伸。在特定实施方式中，表面特征68整体从本体台面30的一个侧壁32延伸至另一侧壁。如此，表面特征68可以提供密封剂(图4A中的40)的改进锚定性/粘合性以及本体22的改进防湿气或防水性。如图10中示出的，表面特征68可以包括在本体22中形成的沟槽。具体地，表面特征68作为沟槽布置在本体台面30中。应当理解的是，表面特征68可以具有沿着本体22布置的不同数量和尺寸。例如，可以沿着沟槽的不同部分添加诸如凹口、切口(cuts)、切口(cutouts)、或不同形状和尺寸的纹理的二次特征，以形成表面特征68。表面特征68的顶部边缘可以包括减少本体22的尖锐边缘(这可能在形成密封剂材料时产生空隙)的圆角。表面特征68可以使用许多不同的方法形成，包括随着在本体22之后选择性的移除步骤(例如，蚀刻、匹配等)在模制本体22过程中形成。可以在本体22内形成具有不同或可变深度的表面特征68。

图11是包括本体22的LED封装件70的立体图，其中，在可替代的布置中，提供一个或多个表面特征68。在图11中，表面特征68作为交叉的沟槽、凹口、切口(cuts)、切口(cutouts)布置在本体台面30上并且布置在本体22的一些相邻的腔34-1至34-3之间。在特定实施方式中，在一些相邻的腔34-1至34-3之间布置交叉的表面特征68。如此，表面特征68在本体22上形成X形状，由此为密封剂(图4A中的40)提供与单个沟槽相比较的增加的表面区域。

图12是LED封装件72的立体图，其中，以在本体22的腔34-1至34-3周围的同心布置提供一个或多个表面特征68。如示出的，从外围在各个腔34-1至34-3的周围布置各个表面特征68。如之前所述，表面特征68可以包括沟槽、凹口、切口(cuts)、切口(cutouts)或纹理的组合。通过从外围在各个腔34-1至34-3的周围布置不同的表面特征，密封剂(图4A中的40)将具有在靠近或邻近于各个透镜(图4A中的42-1至42-3)的基座的位置中与本体22粘合的增加表面区域。如此，表面特征68被布置成具有与和表面特征68配准的相应腔34-1至34-3配准的形状。

图13是LED封装件74的立体图，其中，沿着本体台面30的侧壁32提供一个或多个表面特征68。如示出的，表面特征68可以作为凹口、切口、v形切口等沿着本体台面30的一个或多个侧壁32而布置。如此，密封剂(图4A中的密封剂)将具有沿着侧壁32粘合至本体22的增加表面区域。在特定实施方式中，沿着侧壁32的表面特征68可以在本体22的一些相邻的腔34-1至34-3之间配准。如示出的，沿着侧壁32的表面特征68可以包括圆边缘或过渡部，以减少本体22的可能在形成密封剂材料时产生空隙的尖锐边缘。

本领域技术人员应当认识到对本公开的优选实施方式的改进与改造。所有的这种改进与改造被视为在本文所公开的构思及下列权利要求的范围内。

Claims (25)

1.一种发光二极管(LED)封装件，包括：

本体，包括：

主发射面；

安装面；和

本体台面，形成在所述主发射面处，所述本体台面形成通过所述本体台面的圆角而彼此耦接的至少两个侧壁，其中，所述本体台面在所述主发射面处形成多个腔；

多个LED芯片，其中，所述多个腔中的每个腔包括所述多个LED芯片中的至少一个LED芯片；以及

密封剂，位于所述多个LED芯片上并且耦接至所述本体台面的所述至少两个侧壁以及所述圆角。

2.根据权利要求1所述的LED封装件，其中，所述密封剂形成多个透镜并且所述多个透镜中的单独透镜与所述多个腔中的每个腔配准。

3.根据权利要求2所述的LED封装件，其中，每个透镜包括圆形透镜基座。

4.根据权利要求2所述的LED封装件，其中，每个透镜包括椭圆形透镜基座。

5.根据权利要求2所述的LED封装件，其中，至少一个透镜包括圆形透镜基座并且至少一个其他透镜包括椭圆形透镜基座。

6.根据权利要求1所述的LED封装件，其中，所述密封剂形成与所述多个腔中的第一腔配准的透镜并且所述密封剂进一步形成与所述多个腔中的第二腔配准的平坦表面。

7.根据权利要求6所述的LED封装件，其中，传感器设备布置在所述第二腔中。

8.根据权利要求1所述的LED封装件，其中，所述多个腔布置成线性对齐。

9.根据权利要求1所述的LED封装件，其中，一个或多个表面特征形成在所述本体台面中的所述多个腔的相邻腔之间。

10.根据权利要求1所述的LED封装件，其中，一个或多个表面特征沿着所述本体台面的所述至少两个侧壁中的至少一个侧壁形成。

11.根据权利要求1所述的LED封装件，其中，所述密封剂包括与所述多个腔中的第一腔配准的颜料，所述颜料与位于所述第一腔内的所述至少一个LED芯片的发射颜色对应。

12.根据权利要求1所述的LED封装件，其中，所述密封剂包括与所述多个腔中的对应腔配准的单独颜料区域，并且每个单独的颜料区域与位于每个腔内的所述至少一个LED芯片的发射颜色对应。

13.一种LED封装件，包括：

本体，包括主发射面和安装面，所述主发射面形成被布置成线性对齐的多个腔；

多个LED芯片，其中，所述多个腔中的每个腔包括所述多个LED芯片中的至少一个LED芯片；以及

密封剂，位于所述多个LED芯片之上，所述密封剂形成多个透镜并且所述多个透镜中的单独透镜与所述多个腔中的每个腔配准。

14.根据权利要求13所述的LED封装件，其中，所述本体的长度与宽度的长宽比至少为2:1。

15.根据权利要求14所述的LED封装件，其中，所述长宽比在从约2:1至约4:1的范围内。

16.根据权利要求13所述的LED封装件，其中，所述密封剂包括与所述多个腔中的第一腔配准的颜料，所述颜料与位于所述第一腔内的所述至少一个LED芯片的发射颜色对应。

17.根据权利要求13所述的LED封装件，其中，每个透镜包括圆形透镜基座。

18.根据权利要求13所述的LED封装件，其中，每个透镜包括椭圆形透镜基座。

19.根据权利要求13所述的LED封装件，其中，至少一个透镜包括圆形透镜基座并且至少一个其他透镜包括椭圆形透镜基座。

20.一种LED封装件，包括：

本体，包括主发射面和安装面，所述主发射面形成多个腔；

多个LED芯片，其中，所述多个腔中的每个腔包括所述多个LED芯片中的至少一个LED芯片；以及

密封剂，位于所述多个LED芯片之上，所述密封剂形成与所述多个腔中的第一腔配准的第一透镜和与所述多个腔中的第二腔配准的第二透镜，其中，所述第一透镜与所述第二透镜形成不同的形状。

21.根据权利要求20所述的LED封装件，其中，所述第一透镜包括圆形透镜基座并且所述第二透镜包括椭圆形透镜基座。

22.根据权利要求20所述的LED封装件，其中，所述密封剂形成与所述多个腔中的第三腔配准的平坦表面。

23.根据权利要求22所述的LED封装件，其中，传感器设备布置在所述第三腔内。

24.根据权利要求20所述的LED封装件，其中，所述多个腔布置成线性对齐。

25.根据权利要求20所述的LED封装件，其中，所述密封剂包括与所述第一腔配准的颜料，所述颜料与位于所述第一腔内的所述至少一个LED芯片的发射颜色对应。

Images