CN201306688Y - 一种具有驱动机制的全彩led的封装结构 - Google Patents

Abstract

一种具有驱动机制的全彩LED的封装结构，此全彩LED中包含有一集成电路芯片、一红光(R)LED、一绿光(G)LED及一蓝光(B)LED之发光二极管芯片(LED dice)并搭配限流电组所组成，集成电路芯片中则设置有驱动机制来完成对红(R)绿(G)蓝(B)三原色之LED芯片的控制，同时藉由内部各组件的特殊排列配置，可组成紧密度高、混光效果佳且高分辨率之全彩LED，并有效缩小使用空间进而降低生产成本。

Description

一种具有驱动机制的全彩LED的封装结构

技术领域

本实用新型为一种全彩LED的封装结构，可应用于各种的LED显示屏及特殊光影的显示效果，此全彩LED更特别为一种内部包含有驱动机制之全彩LED的封装结构。

背景技术

光源在人类的生活中，长期以来一直都占有举足轻重的地位，随着科技不断的进步，在70年代已发展出发光二极管(Light Emitting Diode；LED)，由于发光二极管(LED)比传统光源具有体积小、寿命长、不易破损、低功率消耗、无热辐射及有毒物质(如：水银...等)的污染，目前再日常生活的应用已经十分普及。

近年来在各国政府大力推动环保节能的政策下，发光二极管(LED)的应用大致可分为显示功能及照明功能2大方向，由于科技不断的进步，传统的单色发光二极管(LED)已经渐渐无法满足人类视觉的需求，所以陆续开发出了双色发光二极管(LED)、全彩发光二极管(LED)等相关产品，请参照「第1图」，为习知全彩发光二极管的封装结构示意图。

习知全彩发光二极管，为能达成各种颜色的呈现，所以每一颗全彩LED10封装结构中，至少包含有红光(R)LED芯片11、绿光(G)LED芯片12及蓝光(B)LED芯片13，以利用红光(R)、绿光(G)及蓝光(B)三原色光来混合出千变万化的光线色彩，但是因为各种光色所需求的RGB三原色光的比例都不同，故全彩发光二极管10都需要外接搭配有限流电组及驱动单元，来有效精准的控制RGB三原色的混光比例。

目前习知的作法系以印刷电路板(PCB)40上设置有全彩LED10、限流电组20(a～c)及驱动单元21，请参照「第2图」，为习知全彩发光二极管之实施结构示意图。最后只要将复数个电路板彼此间加以电性连接，透过中央控制传递来的工作电源及控制讯号来驱动全彩LED，透过多数的全彩LED的光影变换后即可以形成一个完整的LED显示屏。

发明内容

虽然习知的全彩发光二极管所形成的LED显示屏技术已臻完整，但是由于需要在电路板上附加限流电组及驱动单元，会造成彼此邻接的全彩LED之间的间距过大，LED显示屏无法良好显示出细致的图像；同时软性电路板亦很容易因为凹折而产生与各组件间的焊点接触不良，造成电路的误动作及故障；而驱动组件外露也容易受到频率干扰(RFI)及电磁干扰(EMI)的影响，进而影响整体LED显示屏的运作。

有鉴于此，本实用新型揭露一种具有驱动机制的全彩LED的封装结构，其目的在于有效改良习知LED显示屏中，各邻近全彩LED之间的间距过大的问题；此全彩LED中包含有一集成电路芯片、一红光(R)LED、一绿光(G)LED及一蓝光(B)LED之发光二极管芯片(LED dice)并搭配限流电组所组成，且在此集成电路芯片中更设置有驱动机制来完成对RGB三原色之LED芯片的控制，同时藉由内部各组件的排列配置，可组成紧密度高、混光效果佳且高分辨率之全彩LED，并有效缩小使用空间进而降低生产成本。

另一方面将集成电路芯片封装入全彩LED之中，可以进一步减低频率干扰(RFI)及电磁干扰(EMI)，更可因为组件的简化而省略软性电路板，完全改善软性电路板因凹折而产生的焊点接触不良等故障问题；将全彩LED之间的间距缩小后，更可减少LED显示屏整体的功率损耗，达到易于控制及节能之效果。

有关本实用新型之详细内容及技术，兹就配合图式说明如下。

附图说明

图1为习知全彩发光二极管的封装结构示意图。

图2为习知全彩发光二极管之实施结构示意图。

图3A为本实用新型具有驱动机制的全彩LED的封装结构第一实施例示意图。

图3B为本实用新型具有驱动机制的全彩LED的封装结构第一实施例侧剖视图。

图4为本实用新型具有驱动机制的全彩LED之等效电路图。

图5A为本实用新型具有驱动机制的全彩LED的封装结构第二实施例示意图。

图5B为本实用新型具有驱动机制的全彩LED的封装结构第二实施例侧剖视图。

图6A为本实用新型具有驱动机制的全彩LED的封装结构第三实施例示意图。

图6B为本实用新型具有驱动机制的全彩LED的封装结构第三实施例侧剖视图。

图7为本实用新型具有驱动机制的全彩LED显示屏之实施例示意图。

图中标号：10为全彩LED，11为红光(G)LED芯片，12为绿光(G)LED芯片，13为蓝光(B)LED芯片，20(a～c)为限流电阻，21为驱动单元，30为集成电路芯片，31为导热层，32为隔热层，40为软式印刷电路板，100为框架，101为承载部，102为延伸部，103为混光胶，CLKI为频率数据输入端，CLKO为频率数据输出端，SDI为串行数据输入端，SDO为串行数据输出端，Vcc为电源输入端，Gnd为电源输出端。

具体实施方式

根据本实用新型所揭露之具有驱动机制的全彩LED的封装结构，请参阅「第3A图」所示，其为本实用新型具有驱动机制的全彩LED的封装结构第一实施例示意图。

具有驱动机制的全彩LED的封装结构，其中全彩LED包含有：电源输入端Vcc、电源输出端Gnd、频率数据输入端CLKI、频率数据输出端CLKO、串行数据输入端SDI及串行数据输出端SDO共6接脚，而设置于框架100内部的封装结构则包含有集成电路芯片30、3个限流电组20(a～c)、红光(G)LED芯片11、绿光(G)LED芯片12及蓝光(B)LED芯片13，这红、蓝、绿三种光色之LED晶粒上则分别设置有第一电极及第二电极并固定在承载部101之上。

电源输入端Vcc延伸到全彩LED10封装结构内部形成一矩形的延伸部102，并在其延伸部102上黏贴有3个限流电组20(a～c)，此限流电组为双面导电之芯片电阻，所以当限流电组20(a～c)底部黏固于延伸部102后，直接就与电源输入端Vcc形成电性连接，而限流电组20(a～c)顶部则以金属线打线接合(wire bonding)在蓝光(B)13、红光(R)11及绿光(G)LED芯片12之第一电极上。

而红光(G)11、绿光(G)12及蓝光(B)LED芯片13之第二电极则以打线接合(wirebonding)至集成电路芯片30的控制点，集成电路芯片30设置黏贴于承载部101之上，并与电源输入端Vcc、电源输出端Gnd、频率数据输入端CLKI、频率数据输出端CLKO、串行数据输入端SDI及串行数据输出端SDO共6接脚打线接合(wire bonding)，最后灌入可透光材质的混光胶103完成封装，其对应位置可参阅「第3B图」为本实用新型具有驱动机制的全彩LED的封装结构第一实施例侧剖视图。

请参阅「第4图」所示，为本实用新型具有驱动机制的全彩LED之等效电路图，首先工作电源由电源输入端Vcc输入后传送至集成电路芯片30，并同时透过3个限流电组20(a～c)提供红光(G)11、绿光(G)12及蓝光(B)LED芯片13所需的工作电源，限流电组20(a～c)用于精准的控制分配到LED芯片上的工作电源，以确保各LED芯片混光时的产生的光色，同时形成保护LED芯片的作用，频率数据输入端CLKI及串行数据输入端SDI将控制讯号传送到集成电路芯片30后，集成电路芯片30内的驱动机制则对红光(G)11、绿光(G)12及蓝光(B)LED芯片13产生各种压降的控制以混合成不同的光色，工作电源系透过电源输出端GND传出，而控制讯号则是透过频率数据输出端CLKO及串行数据输出端SDO传出至下一个全彩LED。

在不违反同一发明精神之下，本实用新型更有另一实施态样，请参阅「第5A图」所示，其为本实用新型具有驱动机制的全彩LED的封装结构第二实施例示意图。

此实施方式的具有驱动机制的全彩LED的封装结构，其中全彩LED同样包含有：电源输入端VCC、电源输出端GND、频率数据输入端CLKI、频率数据输出端CLKO、串行数据输入端SDI及串行数据输出端SDO共6接脚，特征在于电源输入端Vcc延伸到框架100内部形成一矩形平面的延伸部102于承载部101之上，集成电路芯片30则直接黏贴于延伸部102之上，并与电源输入端Vcc、电源输出端Gnd、频率数据输入端CLKI、频率数据输出端CLKO、串行数据输入端SDI及串行数据输出端SDO共6接脚打线接合(wire bonding)。

红光(G)LED芯片11、绿光(G)LED芯片12及蓝光(B)LED芯片13，则分别设置有第一电极及第二电极，此实施例中三原色LED芯片则以共晶或黏贴方式固定在集成电路芯片30的控制点之上，第二电极并与控制点形成电性连接。

3个限流电组20(a～c)则选择最适合的位置黏贴于延伸部102之上，此限流电组同为双面导电之芯片电阻，所以当限流电组20(a～c)底部黏固于延伸部102后，直接就与电源输入端Vcc形成电性连接，而限流电组20(a～c)顶部则以金属线打线接合(wire bonding)方式，连接在集成电路芯片30之上的蓝光(B)13、红光(R)11及绿光(G)LED芯片12之第一电极，所有的电性连接完成后则灌入可透光材质的混光胶103完成封装，完成后之堆栈状态可参阅「第5B图」，为本实用新型具有驱动机制的全彩LED的封装结构第二实施例侧剖视图，从图中可明显看出第二实施例较第一实施例更减少了打线接合(wirebonding)的数量，同时三原色芯片同时聚集固定在集成电路芯片上，使混光距离更为密集且光色完整。

除前述实施例之外，本实用新型更有另一实施态样，请参阅「第6A图」所示，其为本实用新型具有驱动机制的全彩LED的封装结构第三实施例示意图。

此实施方式的封装结构中，全彩LED亦同样包含有：电源输入端Vcc、电源输出端Gnd、频率数据输入端CLKI、频率数据输出端CLKO、串行数据输入端SDI及串行数据输出端SDO共6接脚，电源输入端Vcc仍延伸到框架100内部形成一矩形平面的延伸部102于承载部101之上，集成电路芯片30则直接黏贴于延伸部102之上，并与电源输入端Vcc、电源输出端Gnd、频率数据输入端CLKI、频率数据输出端CLKO、串行数据输入端SDI及串行数据输出端SDO共6接脚打线接合(wire bonding)。

红光(G)LED芯片11、绿光(G)LED芯片12及蓝光(B)LED芯片13，则分别设置有第一电极及第二电极，为了防止LED芯片发光时产生的高热影响到集成电路芯片30运作，集成电路芯片30上则贴附有一隔热层32，此隔热层32可选用玻璃、陶瓷等隔热材质，来阻隔LED芯片产生的热能，而导热层31贴附于隔热层32之上，并与承载部101(或内部支架等)相连接，以求将芯片LED工作时所产生的高热透过导热层31传送出全彩LED之外，导热层31则须选用散热系数良好的金属或合金来制作，红光(G)LED芯片11、绿光(G)LED芯片12及蓝光(B)LED芯片13则选择适合的位置黏贴固定在导热层31之上，第一电极则与延伸部102打线接合(wire bonding)形成电性连接。

3个限流电组20(a～c)则黏贴于集成电路芯片30的控制端之上，此限流电组同为双面导电之芯片电阻，所以当限流电组20(a～c)底部黏固于集成电路芯片30的控制端后，直接就与控制端形成电性连接，而限流电组20(a～c)顶部则以金属线打线接合(wirebonding)方式，与集成电路芯片30之上的蓝光(B)13、红光(R)11及绿光(G)LED芯片12之第二电极相连接，然后灌入可透光材质的混光胶103完成封装，其堆栈方式可参阅「第6B图」，为本实用新型具有驱动机制的全彩LED的封装结构第三实施例侧剖视图，从图中可明显看出第三实施例与第二实施例较为雷同，虽分流电阻20(a～c)与蓝光(B)13、红光(R)11及绿光(G)LED芯片12的连接关系互换，但仍不影响其功能，所以此实施例同样具有第二实施例之优点，同时第三实施例将分流电阻20(a～c)设置于集成电路芯片30之上，具有更进一步缩小全彩LED的尺寸的优点，同时蓝光(B)13、红光(R)11及绿光(G)LED芯片12对应位置更接近，可产生更加的混光效果。

最后请参阅「第7图」，本实用新型具有驱动机制的全彩LED显示屏之实施例示意图。

运用本实用新型所揭露的全彩LED10相串接后，可组成大型的LED显示屏，其中各全彩LED10之间更以级联控制方式连接，控制讯号可从大型的控制头端输出，讯号中包含有使各全彩LED10同步运作的频率数据(CLK)，以及控制红光(G)、绿光(G)及蓝光(B)LED芯片的串行数据(SD)，全彩LED10从频率数据输入端CLKI及串行数据输入端SDI接收控制讯号后，即运用脉冲宽度变调(Pulse Width Modulation；PWM)方式对红光(G)、绿光(G)及蓝光(B)LED芯片进行光色混合控制，同时将控制讯号透过频率数据输入端CLKO及串行数据输入端SDO传送至下一级的全彩LED10；透过前述的方式，设计者即可连接多量的全彩LED来形成大型显示屏，由于本实用新型之全彩LED内建有具有驱动机制的集成电路芯片及限流电阻，所以可有效的缩减各全彩LED之间的间距，让大型显示屏呈现出更细致的图像。

虽然本实用新型以前述之较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本实用新型之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种具有驱动机制的全彩LED的封装结构，该全彩LED至少含有：

一电源输入端、一电源输出端、一频率数据输入端、一频率数据输出端、一串行数据输入端及一串行数据输出端，其中该电源输入端更具有一延伸部；

一承载部，具有一容置空间，用以容置一红光、一绿光及一蓝光LED芯片，且该红、蓝、绿三种光色的LED晶粒上分别设置有一第一电极及一第二电极；

一第一限流电组，该第一限流电阻黏贴于该延伸部上并形成电性连接，且以一金属线与该蓝光LED芯片的第一电极相连接；

一第二限流电阻，该第二限流电阻黏贴于该延伸部上并形成电性连接，且以该金属线与该红光LED芯片的第一电极相连接；

一第三限流电阻，该第三限流电阻黏贴于该延伸部上并形成电性连接，且以该金属线与该绿光LED芯片的第一电极相连接；及

一集成电路芯片，该集成电路芯片黏贴于该承载部之上，并以该金属线与该红光、绿光及蓝光LED芯片的第二电极连接，该集成电路芯片由该电源输入端接收一工作电源，并由该频率数据输入端及该串行数据输入端接收一控制讯号后，对该红光、绿光及蓝光LED芯片产生控制，再将该工作电源透过该电源输出端传出，且将该控制讯号透过该频率数据输出端及该串行数据输出端传出。

2.如权利要求1所述具有驱动机制的全彩LED的封装结构，该全彩LED之间更以一级联控制方式连接。

3.如权利要求1所述具有驱动机制的全彩LED的封装结构，该全彩LED更以一脉冲宽度变调方式控制该红光、绿光及蓝光LED芯片。

4.一种具有驱动机制的全彩LED的封装结构，该全彩LED至少含有：

一电源输入端，且该电源输入端更延伸至该全彩LED内部形成一延伸部、一电源输出端、一频率数据输入端、一频率数据输出端、一串行数据输入端及一串行数据输出端；

一集成电路芯片，该集成电路芯片黏贴固定于该延伸部之上，且该集成电路芯片之上更黏贴有一红光、一绿光及一蓝光LED芯片，且该红、蓝、绿三种光色的LED晶粒上分别设置有一第一电极及一第二电极，该集成电路芯片与该红光、绿光及蓝光LED芯片的第二电极形成电性连接，该集成电路芯片由该电源输入端接收一工作电源，并由该频率数据输入端及该串行数据输入端接收一控制讯号后，对该红光、绿光及蓝光LED芯片产生控制，再将该工作电源透过该电源输出端传出，且将该控制讯号透过该频率数据输出端及该串行数据输出端传出；

一第一限流电组，该第一限流电阻黏贴于该延伸部上并形成电性连接，且以一金属线与该蓝光LED芯片的第一电极相连接；

一第二限流电阻，该第二限流电阻黏贴于该延伸部上并形成电性连接，且以该金属线与该红光LED芯片的第一电极相连接；以及

一第三限流电阻，该第三限流电阻黏贴于该延伸部上并形成电性连接，且以该金属线与该绿光LED芯片的第一电极相连接。

5.如申请专利范围第4项所述具有驱动机制的全彩LED的封装结构，该全彩LED之间更以一级联控制方式连接。

6.如申请专利范围第4项所述具有驱动机制的全彩LED的封装结构，该全彩LED更以一脉冲宽度变调方式控制该红光、绿光及蓝光LED芯片。

7.一种具有驱动机制的全彩LED的封装结构，该全彩LED至少含有：

一电源输入端，且该电源输入端更延伸至该全彩LED内部形成一延伸部、一电源输出端、一频率数据输入端、一频率数据输出端、一串行数据输入端及一串行数据输出端；

一集成电路芯片，该集成电路芯片黏贴固定于该延伸部之上，该集成电路芯片之上更设置有：

一隔热层，该隔热层更黏贴于该集成电路芯片之上；

一导热层，该导热层更黏贴于该隔热层之上；

一红光、一绿光及一蓝光LED芯片，该红光、绿光及蓝光LED芯片黏贴于该导热层之上，且该红、蓝、绿三种光色的LED晶粒上分别设置有一第一电极及一第二电极，该红光、绿光及蓝光LED芯片的第一电极以一金属线与该电源输入端形成电性连接，该集成电路芯片由该电源输入端接收一工作电源，并由该频率数据输入端及该串行数据输入端接收一控制讯号后，对该红光、绿光及蓝光LED芯片产生控制，再将该工作电源透过该电源输出端传出，且将该控制讯号透过该频率数据输出端及该串行数据输出端传出；

一第一限流电组，该第一限流电阻黏贴于该集成电路芯片上并形成电性连接，且以一金属线与该蓝光LED芯片的第二电极相连接；

一第二限流电阻，该第二限流电阻黏贴于该集成电路芯片上并形成电性连接，且以该金属线与该红光LED芯片的第二电极相连接；及

一第三限流电阻，该第三限流电阻黏贴于该集成电路芯片上并形成电性连接，且以该金属线与该绿光LED芯片的第二电极相连接。

8.如申请专利范围第7项所述具有驱动机制的全彩LED的封装结构，该全彩LED之间更以一级联控制方式连接。

如申请专利范围第7项所述具有驱动机制的全彩LED的封装结构，该全彩LED更以一脉冲宽度变调方式控制该红光、绿光及蓝光LED芯片。

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