CN1383219A - Led发光装置 - Google Patents

Abstract

一种LED发光装置,包括多个LED发光器,该发光器包括安装在一印刷电路板上的至少一个LED芯片,在该电路板上按印刷电路图形设置有驱动器电路和/或控制电路,以驱动和/或控制该LED芯片;至少一个插孔式引线电极端子,构成为一个中空的连接管脚以插入至少一个通孔中,作为至少一个电源端子和一个控制信号端子;及一个被制成LED发光器单元的主体,其构成中采用透明或半透明环氧树脂,其中的LED发光器以串联或并联方式设置以构成一个预定块,驱动器和控制电路被分别地或共同地安装在该块中,一个或多个以串联或并联方式设置的块被制成一个被模制在透明或半透明环氧树脂中的整体,构成一个壳体。

Description

LED发光装置

本发明涉及一种LED应用技术，特别是一种LED发光装置，该装置包括多个插接式LED发光器，使得采用该LED发光器的应用具有灵活的适应性。

通常，LED(发光二极管：以下简称LED)主要用于显示器件中，目前LED的应用范围有扩大到照明设备或装置的趋势。LED是一种半导体二极管，根据颜色、辉度、强度的要求，采用镓砷化合物(GaN)、镓磷化合物(GaP)、镓氮化合物(GaN)、硅碳化合物(SiC)等制成。通过正向偏置pn结的电致发光，LED能够有效地将电能转换成自发的、非相干的电磁辐射，该辐射具有可见光和近红外线波长。也就是说，由于在雪崩击穿区的偏置，pn结使得LED发出可见光线。而且，如果把LED用在显示设备，一般通过多路电路或其它供电电路把电源加在LED上，以减少显示设备的功率消耗。同样，LED也被用于独立的或矩阵式结构。

根据这些特点，LED的使用或应用可以多样化，比如LED发光灯、采用LED发光器的照明装置、交通信号灯等等。但是，根据LED预置的设置，这些应用只为其特定的目的而得以有限的使用，因而它们的使用范围受到限制。

也就是说，LED发光器结构已设置为插头型，以具有与电源相对应的插头式引线电极端子。这样，当根据预定用途把LED发光器安装到电路中时，至少有一个引线电极端子从该LED结构伸出，因此，需要一个单独的电气插座部件用于与LED发光器相连接。而且，需要制作与LED结构或插座部件相适应的印刷电路板。因此，LED结构总的设置就变得复杂起来，并且其使用范围受到极大限制。

为了解决这些缺陷，第6,072,280号美国专利公开了一种典型技术，它涉及一种采用混联(series-parallel)块连接方式的LED灯串(light string)。在该专利中，LED灯串使用多个LED连接在混联块上。并且，每个混联块可以并联方式连接，该并联连接端通过一电气接口跨接供电电压。该灯串的LED可以包括单色的LED或是包含多重子芯(sub-die)的LED，每一子芯具有不同颜色。该灯串的LED混联模块可以工作在连续、周期或伪随机状态。LED灯串可以提供极化接头与LED灯串对接，且跨接供电电压。电气接口可提供一个或多个并行输出和一个开关，用来控制多重LED灯串以连续、周期或伪随机状态工作。该LED灯串可适于在混联模块各串联部分采用不同的驱动电压。

在该专利包括的LED灯串中，利用该子芯，多个LED以串联方式相互连接，串联的LED块相互并联，但是该专利没有解释LED灯的串联是如何组成的。并且，虽然该专利公开了为LED的连接而采用子芯，但是它并没有描述该子芯的详细结构、以显示LED与子芯、LED或子模之间的连接。该专利只是对于串联的LED灯块相互并联的连接的改进技术。它简化了电压源电路结构并有利于供电电压的控制。

但是，该专利对于产品应用范围的限制范围是：多个LED简单地相互连接构成LED灯串的混联块。例如，它可能被限于一种为装饰目的的照明器件。为此，该专利的应用范围受到限制，它没有提出具有灵活适应性的产品。

因此，本发明的目的之一是提供了一种包括多个LED发光器的LED发光装置，能够使其相关产品具有灵活的适应性。

本发明的另一目的是提供一种LED发光装置，包括一预定单个单元，该单元包括被整体安装在一壳体中的单个LED发光器或多个LED发光器，其中的LED发光器具有至少一个插孔式引线电极端子。

本发明的另一目的是提供一种LED发光装置，它包括多个LED发光器，以利于对其实现分别的或共同的工作控制，从而使得采用该LED发光器的产品具有不同设计、用途及形状的灵活适应性。

本发明的技术方案如下：

根据本发明的一种LED发光装置，包括：一个LED发光器，该LED发光器包括安装在印刷电路板上的至少一个LED芯片；至少一个插孔式引线电极端子，装配在至少一个通孔中，该通孔穿在印刷电路板上，在孔中形成一个金属电源端子，或者通孔中插入一个中空的连接管脚；及一个单元体，该单元体由LED芯片、插孔式端子、印刷电路板等组成并与透明或者半透明环氧树脂结合；该LED发光装置还包括一个安装在印刷电路板上的驱动器电路，并电连接到该插孔式引线电极端子，以驱动该LED芯片；一控制电路，用于控制该LED发光器的工作，其安装位置邻接该驱动器电路或被驱动之LED发光器；及多个构成壳体的块，该块包括多个相互并联或串联的LED发光器，采用透明或者半透明环氧树脂把该块封装于该壳体中。

该LED发光装置的结构如下所述。至少一个LED芯片安装在印刷电路板上，在该印刷电路板上按印刷电路图形设置驱动器电路和/或控制电路，以驱动和/或控制LED芯片。至少一个插孔式引线电极端子构成为一个中空的连接管脚，管脚被插入至少一个通孔中，作为至少一个电源端子和一个控制信号端子。LED发光器被制成一个单元体，采用透明或者半透明环氧树脂，以使得该LED芯片、印刷电路板和插孔式引线电极端子相互结合为一体。多个LED发光器以串联或并联方式设置，以构成一预定块。一个块或多个块以串联或并联方式设置，以构成一个单元体，以被模制于透明或者半透明环氧树脂中，形成一个壳体。

因此，本发明使得构成各种结构的LED发光器，例如LED发光器块，能够表现字符、图形或具有各种颜色的画面，并能控制LED发光器或LED发光器块的工作。也就是说，该LED发光装置具有灵活的适应性，以使其应用范围多样化，比如LED发光照明设备，LED发光显示设备，LED发光广告设备等等。

以下结合附图对本发明进行详细描述。

图1是根据本发明原理的一个LED发光器结构横截面图；

图2是一个放大的横截面图，说明图1中LED发光器的插孔式引线电极端子的电连接状态；

图3是根据本发明的一个LED发光装置的横截面图；

图4是根据本发明的一个LED发光装置的横截面图，图中的LED发光装置设有驱动器电路，以使LED发光器工作；

图5是根据本发明的一个LED发光装置的横截面图，图中的LED发光装置设有控制电路，以控制LED发光器的工作。

如图1和2所示，印刷电路板1(以下简称“电路板”)在其两侧的表面上均设有印刷电路，LED芯片2和2’被适当地设置在印刷电路上。电路图形3和3’印制在印刷电路板1的两个表面上，以形成LED芯片的驱动器电路和/或控制电路。元件4和4’安装在图形3和3’上，以构成LED芯片2和2’的控制电路和/或驱动器电路，其中，驱动器元件和控制元件可以是用于SMT(表面安装技术)领域的晶体管、电阻、光耦合器等。当然，印刷电路板1也可以是单面的。图形3和3’由诸如铜等具有良好导电性的金属材料制成，电线5和5’将LED芯片2和2’连接到电路图形或附图所示的图形3和3’上。

另一方面，根据本发明，印刷电路板1上至少有两个位置穿有通孔6和6’，用于供电及对驱动器电路和/或控制电路的控制。导电层8和8’或图形布线结构延伸到通孔6和6’，并与图形3和3’电连接，它是由高导电性材料诸如镍制作而成。导电层8和8’通过电线5和5’电连接到LED芯片2和2’。插孔式引线电极端子9和9’组成电源电极或控制端子，端子9和9’分别被紧密地安装在覆盖有导电层8和8’的通孔6和6’中。同时，插孔式引线电极端子9和9’各自穿过通孔6和6’，以确保和导电层8和8’电接触，它们的端部都以预定的长度伸出印刷电路板1两侧表面。而且，如果有必要，插孔式引线电极端子9和9’可以在整个长度上或是在与其两端部邻接部分制成中空的。这样，当插孔式引线电极端子9和9’与图形3和3’电连接、并且LED芯片2、2’及元件4、4’被安装在电路板1的两侧表面上之后，用透明或半透明的环氧树脂11按照预定形状封装成型，例如图中所示的圆形，以构成LED发光器10。

在此，应注意的是，LED发光器10被组装成一个单元，其中至少一个LED发光器10可以相互重叠，或是安装在向左右两侧延伸的电路板1上。而且，插孔式引线电极端子9和9’可以被完全封装在环氧树脂11中，也可以伸出在环氧树脂11外面。

所以，如图3所示，根据本发明，多个LED发光器10可以分别垂直地安装在各自的电路板1上，并按预定方式各自被固定在壳体20的壁面21上，或是将其水平地安装在纵向延伸的电路板1上。带有插孔式引线电极端子9和9’的LED发光器10，使电线22和22’可以有选择性地依次通过插孔式引线电极端子9和9’，以确保其电接触，而LED发光器10电连接至插头式端子23和23’或是接到插孔式引线电极端子24和24’上，端子24和24’与一电源插座相连。而且，尽管图中没有示出，LED发光器10可以按照其垂直方向的配置进行水平方向的设置。该结构连同透明软材料的环氧树脂25，都被封装在壳体20中。在该壳体中，除环氧树脂25外，还可以采用任何透明软材料。壳体20的主体可由透明弹性材料制成，可以任意弯曲。

这样，壳体20构成为本发明的一部分，以被用作LED发光器10的一种应用设备，如照明设备或者其它设备。而且，需要指出的是，多个壳体20可以并联或串联方式设置，实现电连接。

如图4所示，驱动器电路30连同LED芯片2和2’，被设置在电路板1的单面或双面，以启动LED装置的组件。它使得LED发光器10在壳体20中并排点亮。也就是说，由于用透明软环氧树脂25将LED发光器11，12，13，14，15封装在壳体20里，LED芯片2和2’和其驱动元件安装在电路板1的两侧表面上，电路板1电连接至插孔式引线电极端子9和9’。驱动器电路30包括一个并联电路，它将LED L1和电阻R1的串接支路、LED L2和电阻R2的串接支路相并联。当驱动器电路30通过插孔式引线电极端子9和9’连接到电源时，LED L1和L2就被点亮。也就是说，所有的LED发光器11到15同时被点亮。

同时，如图5所示，一个带有驱动器电路30的LED发光器16设置在壳体20的任何一个电源端子的邻近位置。多个LED发光器17、18和19按顺序安装在壳体20里，邻近如上所述的LED发光器16，每一电路板1上都设置有控制电路40。控制电路40包括一个串联电路，它串接光电三极管PT1、电阻R11和电容C1，其插孔式引线电极端子电连接至电源端子，控制电路40还包括一个并联电路，它将串接的LED L11和电阻R12、串接的LED L12和电阻R13相并联，该并联电路的一端连接到晶体管Q1的一个集电极，其另一端连接到电源的一端。晶体管Q1的基极连接在电阻R11和电容C1之间，其发射极连接在电源的另一端，比如负端子。控制电路40在LED发光器15发光时工作，LED发光器15设有驱动器电路30以驱动光电三极管PT1。这样，当LED L1和L2被点亮及光电三极管PT1工作时，经过一延迟电路实现的一段预定延迟时间后，三极管Q1开始工作，接着，LED L11和L12同时被点亮，其中，延迟电路由电阻R11和电容C1串联组成。采用与点亮LED发光器17相同的方式，LED发光器18和19也依次被点亮。

因此，驱动器电路30和控制电路40被分别或同时安装在电路板1上，或与LED发光器10一起被安装在壳体20里。如果需要，可以修改电路、LED发光器和壳体的设计。例如，壳体20用作照明设备而按预定尺寸设计，采用根据本发明的最简单方式即可实现这一点。此外，如果多个壳体20被设置在一预定图象或字符中，驱动器电路30和控制电路40被适当地设置在壳体20中的LED发光器上，以控制电源供电，就能够实现运动图象或图形的画面，能够实现字符的展示和各种象霓虹灯那样的广告效应。在这里要注意的是，驱动器电路30适用于作为字符和图形开始发光的启动控制部分；控制电路40可构成显示控制部分，以表现运动图象或是生动的图形或字符。

如上所述，本发明包括一种LED发光器，它设有至少一个插孔式引线电极端子及其驱动器和/或控制元件，均被整体安装在一块印刷电路板上，其中，采用透明或半透明的环氧树脂将预定数目的LED发光器封装在透明软材料的壳体中；本发明还包括多个壳体，壳体包括多个设置在印刷电路板上的LED发光器，印刷电路板上可选择性地安装驱动器电路和控制电路，从而使得LED发光装置的应用具有灵活的适应性。

Claims (4)

1、一种LED发光装置，包括：

一个LED发光器，它包括安装在一印刷电路板上的至少一个LED芯片；至少一个插孔式引线电极端子，装配在至少一个通孔中，该通孔穿在该印刷电路板上，在孔中形成一个金属电源端子，或在通孔中插入一个中空的连接管脚；该LED发光器与透明或者半透明环氧树脂结合构成一个单元体；

一个安装在该印刷电路板上的驱动器电路，并电连接到该插孔式引线电极端子，以驱动该LED芯片；

一安装在该印刷电路板上的控制电路，以控制该LED发光器的工作，其安装位置邻接该驱动器电路或被驱动LED发光器；及

至少一个壳体，包括多个块，每一个块包括多个相互并联和串联的LED发光器，采用透明或者半透明环氧树脂把该块封装于该壳体中，其中，该驱动器和控制电路设置在该块中，采用多组为应用目的而设的LED发光装置实现各种应用。

2、根据权利要求1所述的LED发光装置，其中：

该LED发光装置还包括多个壳体，在其中同时安装有多个设有驱动器电路的LED发光器和多个设有控制电路的LED发光器。

3.根据权利要求1所述的LED发光装置，其中：

驱动器电路包括与LED芯片相结合的驱动器元件。

4.根据权利要求1或3所述的LED发光装置，其中：

该控制电路的安装位置邻接设有驱动器电路的LED发光器，当驱动该驱动器电路时，该LED发光器同时受控工作，并使得其LED芯片延迟一段预定的时间，从而表现出运动图象及字符和图案组成的画面。

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