CN1840960A - 侧光型的扩展照明装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种扩展照明装置，包括光导板和布置在光导板侧表面的LED结构，所述LED结构包括：衬底，具有形成在其上的电极图案；LED芯片，布置在电极图案上；以及透光树脂，适于密封LED芯片并由于没有在其周围提供灯罩而暴露，其具有基本上等于光导板侧表面纵向尺度的纵向尺度。形成电极图案以便于基本上覆盖衬底表面的整个面积。从而，由LED芯片产生的热可有效地传输并释放到外部，而且抑制了引入光导板中的光从光导板的侧表面泄漏。

Description

侧光型的扩展照明装置
技术领域
本发明涉及侧光型的扩展照明装置(spread illuminating apparatus)，更为具体地，涉及用作液晶显示设备的照亮装置的侧光型扩展照明装置。
背景技术
目前，液晶显示器(LCD)广泛地用作用于各种电子装备的显示装置。由于LCD的液晶本身不发光，当LCD在晚上或在黑暗地方中使用时，需要照亮装置来达到可见性。传统地将扩展照明装置用作这种照亮装置，并且特别地，侧光型扩展照明装置得到广泛地使用，其具有透明的光导板，和设置在光导板侧表面的线光源或者一个或多个点光源。最近，实现驱动电路的简化的结合点光源的扩展照明装置在诸如移动信息终端的小尺寸电子装备中的使用增加，并且白光发射二极管(此后简单称作“LED”)经常用作这种点光源。
为了增强这种侧光型扩展照明装置的亮度(brightness)，需要增加作为主要光源的LED的照度(luminance)，还需要有效地利用从LED发出的光。为增加LED的照度，提高了驱动LED的电流以增加从LED芯片发出的光的量，但是这样使LED芯片产生增加的热，使得提高了周围温度，因此降低了LED芯片的发光效率并缩短了LED芯片的寿命，并需要散热的设施。另一方面，关于有效利用从LED发出的光，传统地涉及下列问题。
图4是传统侧光型扩展照明装置的顶视图。参考图4，侧光型扩展照明装置100包括：光导板101，以及布置在光导板101的侧表面102(此后适当地称作“光入口表面”)的LED 105。在扩展照明装置100中，从LED 105发出的光通过光入口表面102引入光导板101中，并在从光入口表面102向与光入口表面102相对的侧表面103传播时，适于均匀地从主表面104离开，由此提供了作为用于液晶面板等的照亮装置的功能。但是，在侧表面103反射并返回到光入口表面102(这种光称作“内反射光”)的一些光，从光入口表面102泄露以占用光路P1，由此造成了损失光。
为处理上述问题，公开了一种使用LED的扩展照明装置(例如，参考日本专利申请公开No.H9-298008；附于其中的图1和图2)。图5是在这种扩展照明装置中使用的LED结构200的正视图。LED结构200包括反射壳201，其由树脂形成并具有后端封闭、前端打开的矩形固体配置；以及两个LED芯片202，其布置在反射壳201的封闭后端。LED结构200进一步包括端子板203、204和205，它们与各个外部引线端子(未表示)整体地形成，两个LED芯片202通过接合方法安装到端子板204，并通过线接合方法分别连接到端子板203和205。上面提到的日本专利申请公开No.H9-298008描述了一扩展照明装置，其包括分别布置在基本成矩形的光导板的两个较短侧表面处的两个LED结构200，其中根据光导板的较短侧表面的尺度来最优地确定反射壳201的尺度。
由于上述扩展照明装置包括端子板203、204和205，相对于LED芯片202的尺寸，它们具有大的面积；并包括反射壳201，其纵向尺度最优地测量达光导板的较短侧表面(作为光入口表面)的纵向尺度，预期对于由LED芯片产生增加的热量和由内反射光从光入口表面泄露引起的上述问题有某种程度的有利效果。
但是，在图5中所示的LED结构200中，因为LED芯片202布置在由树脂形成的反射壳201的封闭后端以便于封装端子板203、204和205，虽然端子板203、204、205相对于LED202的尺寸具有相对大的面积，但由于反射壳201的热阻，由LED芯片202产生并从其传输到端子板203、204、205的热不能充分地释放到外部。另外，从LED芯片202发出的光和内反射光有可能被反射壳201吸收，引起损失光，从而无法实现对从LED芯片202发出的光的有效利用。
发明内容
本发明是鉴于上述情形完成的，且本发明的一个目的是提供一种扩展照明装置，其中增加了由LED芯片发出的光的照度，并有效地利用了来自LED芯片的光，因此实现了增加的和均匀的亮度，并且还实现了较低的轮廓。
为达到上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种扩展照明装置，包括光导板以及布置在光导板的侧表面的光发射二极管(LED)结构，且该结构包括：衬底，具有形成在其上的电极图案；LED芯片，布置在电极图案上；以及透光树脂，适于密封LED芯片，并且不具有提供在其周围的灯罩从而被曝光，其中LED结构的纵向尺度基本上等于面对LED结构的光导板的侧表面的纵向尺度。
由于没有在透光树脂周围提供灯罩，所以能减小扩展照明装置的厚度，并且由于从LED芯片发出的光可得到有效的利用，所以能提高用于扩展照明装置的亮度。此外，由于LED结构的纵向尺度基本上等于面对LED结构的光导板的侧表面的纵向尺度，能防止引入光导板、并在光导板的与面对LED结构的侧表面相对的侧表面反射回的光从面对LED结构的侧表面泄露，从而有效地利用来自LED芯片的光，以便于进一步提高用于扩展照明装置的亮度。并且也没有带来由诸如灯罩的外部元件的吸收引起的损失光，由此进一步有效地利用来自LED芯片的光。
在本发明的一个方面，可以形成LED结构的电极图案以便于基本上覆盖衬底表面的整个面积。从而，由LED芯片产生并从其辐射的热被传输到相对于LED芯片的尺寸具有大面积的电极图案，且因此能有效地被耗散。并且，由于密封LED芯片的透光树脂是暴露的，所以传输到电极图案的热可以自由地释放到外部。
在本发明的一个方面，在没有提供透光树脂的地方电极图案可以被部分地暴露。从而，传输到电极图案的热可以进一步有效地释放到外部。
在本发明的一个方面中，透光树脂可以包括在从LED芯片发出的光的行进方向上突出的具有半圆柱配置的部分，并且可在光导板的侧表面形成成形为与突出的配置互补的凹陷。从而，LED结构的光发射表面和光导板的光入口表面可彼此进行紧密接触，并且由LED结构实现的光发射角能够维持通过光导板，由此为扩展照明装置提供均匀的照明。
由此，根据本发明的扩展照明装置中可成功地实现LED芯片的更高照度以及对来自LED芯片的光的更好利用效率，从而实现亮度的增加和增强的照明均匀性，以及轮廓的减小。
附图说明
图1A是根据本发明第一实施例的扩展照明装置的示意性顶视图；图1B是在图1A的扩展照明装置中使用的LED结构的正视图；
图2是结合在根据本发明第二实施例的扩展照明装置中的LED结构的透视图；
图3是结合在根据本发明第三实施例的扩展照明装置中的LED结构的透视图；
图4是传统扩展照明装置的示意性顶视图，解释光泄露的问题；以及
图5是在传统扩展照明装置中使用的LED结构的正视图。
具体实施方式
此后，将参考附图描述本发明的优选实施例。注意到，为了解释的目的而提供了图1A至3，但其可能无需反映实际配置和尺度。
参考图1A，根据本发明第一实施例的扩展照明装置10包括：光导板2，以及布置在光导板2的侧表面(光入口表面)3的LED结构15。光导板2优选地由例如丙烯酸树脂(acrylic resin)、聚碳酸酯树脂(polycarbonateresin)以及无定形聚烯烃树脂(amorphous polyolefin resin)的透光树脂通过注射成型而形成，并且在光导板2的光入口表面3形成成形为与LED结构15中的突出17a(将在后面描述)互补的凹陷3a。
参考图1B以及图1A，LED结构15包括具有形成在其上的电极图案22、23的衬底16，安装在衬底16上的LED芯片21，以及用来密封LED芯片21的透光树脂17。透光树脂17包括：基座部分17b，具有沿衬底16的基本矩形固体配置，并限定面对光导板2的光发射表面18；以及上述的突出17a，具有半圆柱配置，该配置在从LED芯片21发出的光的前进方向上从基座部分17b突出。没有在透光树脂17周围提供例如灯罩的外部元件，从而允许将透光树脂17暴露。
在LED结构15中，电极图案22和23由例如铜箔的导电金属材料以这种方式形成，以便于几乎覆盖除需要电绝缘的面积之外的衬底16表面的整个面积。电极图案22和23与待连接到用于LED结构15的驱动电路的端子(未表示)整体地形成，或与端子(未表示)分开形成，然后通过适当的方法耦合到端子，由此能适当地供应电功率以驱动LED芯片21。为了方便解释，图1B示出了提供在衬底16内电极图案22和23之外的一些余量，但只要布线适当实施，这些余量并非必须提供。
本发明不限于LED芯片21和电极图案22、23之间的任何特定连接方式。例如，可以粘附地将LED芯片21安装在电极图案22上，提供在LED芯片21的顶面的阳极电极和阴极电极可并通过由金等制成的细金属线(例如，φ＝20μm，未表示)电连接到电极图案22和23。可选地，提供在LED芯片21的底面的阳极电极(或阴极电极)可以通过导电树脂附着到电极图案22，由此产生电连接，而提供在LED芯片21的顶面的阴极电极(或阳极电极)经由细金属线连接到电极图案23，或者可以借助于所谓的倒装芯片安装将LED芯片21附着到电极图案22和23。
优选地通过白LED构成LED结构15，以便于以伪-方式(pseudo-manner)发出白光，使得从LED芯片发出的蓝光和从荧光物质发出的黄光混合，以吸收蓝光并转变为长波长的光，并且透光树脂17以如此方式构造，使得包含透明硬有机硅树脂的层布置在包含混合有钇铝石榴石(YAG)分子的硬有机硅树脂的层的周围，钇铝石榴石(YAG)分子是发出黄光的荧光物质，且其由铈激发。
LED结构15的纵向尺度基本上等于光导板2的光入口表面3的纵向尺度，优选地具有基本上等于光导板2厚度的高度，且通过啮合地配合到凹陷3a中的突出17a而布置在光入口表面3，使得LED结构15的光发射表面18完全覆盖光导板2的光入口表面3。利用上述结构，在相对于光入口表面3的光导板2的侧表面5反射、并入射在光入口表面3上的内反射光，在LED结构15的光发射表面18或者在电极图案22和23反射，并回到光导板2中以占用图1A中所示的光路P2和P3。因此，作为用于扩展照明装置10的照明光，内反射光可得到有效地利用而没有损失光。另外，由于LED结构15不包括吸收导致损失光的光的诸如灯罩的任何外部元件，内反射光可进一步有效地回到光导板2中。
此外，如上所述，由于形成电极图案22和23以便于几乎覆盖衬底16表面的整个面积，由此限定用于LED芯片21的相对大的面积，由LED芯片21产生并从其辐射的热有效地传输到电极图案22和23。并且，由于密封LED芯片21的透光树脂17没有用例如具有热阻的灯罩的任何外部元件封装，并因此被暴露，所以从LED芯片21传输到电极图案22和23的热能自由地释放到外部。在此连接中，为了热从LED结构15有效耗散，透光树脂17的基座部分17b优选地尽可能地薄。
现在参考涉及本发明第二实施例的图2，构成根据第二实施例的扩展照明装置的LED结构15A包括透光树脂17的基座部分17b，其中其纵向尺度减小以便于露出除LED芯片21(未表示)的附近之外的电极图案22和23。利用此结构，从LED芯片21传输到电极图案22和23的热可进一步有效地释放到外部。
可以将LED结构15A布置在光导板2的光入口表面3，使得在光入口表面3与电极图案22和23之间提供等于基座部分17b厚度的空气隙。可选地，或者光导板2的光入口表面3可以具有成形为与图2中所示透光树脂17互补的凹陷3a，或者透光树脂17可以只由突出17a组成，使得LED结构15A布置在光导板2的光入口表面3，而没有在光入口表面3与电极图案22和23之间提供空气隙。考虑到热耗散效率和对电极图案22及23的保护，可以选择性地以上述设置模式中的任意一种来布置LED结构15A。
在LED结构15/15A中，通过适当地确定透光树脂17的突出17a的高度(突出尺度)和圆柱半径之间的比例，能调整并较好地平衡向前行进的光的量和光发射角，且通过将突出17a啮合地配合到成形为与突出17a互补的凹陷3a中，由此在LED结构15/15A获得的光发射角可保持通过光导板2。
另外，在LED结构15/15A中，从LED芯片21发出的光可能从除光发射表面18a以外的其他表面离开。为了完全地利用来自LED芯片21的光，可以将反射板布置在LED结构15/15A的顶表面和/或底表面上。作为这样一种反射板，就厚度尺度和反射性质而言，在其上有铝、银等薄金属膜的薄树脂板是合适的。可选地，反射板还可以由涂有白或不透明白涂料的薄树脂板、由混合有白颜料的树脂形成的薄树脂板、或高反射金属诸如铝和银的薄金属板构成。
参考涉及本发明第三实施例的图3，构成根据第三实施例的扩展照明装置的LED结构15B包括布置在衬底16上的多个(图中为六个)LED芯片21，而在上述LED结构15或15A中只包括一个LED芯片21。根据用于LED结构15B的驱动电路的规格和其他条件，所述多个LED芯片21可以串联连接、并联连接或它们的组合；并且根据LED芯片的连接模式，可以适当地形成电极图案。
尽管参考其特定实施例已示出和解释了本发明，但应理解到，本发明决不限于此，而是包括所附权利要求范围内的所有可能的变化和修改。

Claims (4)

1.一种扩展照明装置，包括：
光导板；以及
光发射二极管(LED)结构，其布置在所述光导板的侧表面，且其包括：衬底，具有形成在其上的电极图案；布置在所述电极图案上的LED芯片；以及透光树脂，以密封所述LED芯片，该透光树脂省略了其周围灯罩的提供以便被暴露，其中所述LED结构的纵向尺度基本上等于面对所述LED结构的光导板的侧表面的纵向尺度。
2.根据权利要求1的扩展照明装置，其中形成所述LED结构的电极图案以便于基本上覆盖所述衬底表面的整个面积。
3.根据权利要求2的扩展照明装置，其中所述电极图案在没有提供所述透光树脂的地方部分地暴露。
4.根据权利要求1至3中任何一个的扩展照明装置，其中所述透光树脂包括具有在从所述LED芯片发出的光的行进方向上突出的半圆柱配置的部分，并且在所述光导板的侧表面处形成成形为与所述突出的配置互补的凹陷。
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