ES2931474T3 - Paquete integrado de fuentes de luz LED múltiples - Google Patents

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Yue Kwong Victor Lau
Juzuo Sheng
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Abstract

Se describen paquetes de diodos emisores de luz (LED) y pantallas LED que utilizan los paquetes de LED. Los paquetes de LED pueden tener una pluralidad de cavidades, cada una de las cuales tiene uno o más LED. Los LED pueden controlarse individualmente de modo que el paquete de LED emita la combinación de colores de luz deseada desde el paquete. Los paquetes de LED están dispuestos con un encapsulante sobre las cavidades que dan forma a la emisión del paquete de LED en un gran ángulo o inclinación. Algunos de los paquetes de LED pueden tener tres cavidades, mientras que otros pueden tener cuatro o más cavidades. Los paquetes pueden comprender un encapsulante que forma lentes sobre las cavidades y continúa más allá de las cavidades para cubrir las superficies del cuerpo del paquete de LED. El cuerpo puede incluir diferentes características de anclaje para mejorar la confiabilidad del paquete al anclar el encapsulante al cuerpo. Una realización de una pantalla de LED según la presente invención comprende una pluralidad de paquetes de LED, al menos algunos con una pluralidad de cavidades. Cada uno de los paquetes comprende una lente sobre cada cavidad para producir una emisión de los LED que tiene un ángulo más amplio en comparación con la emisión sin la lente. Se puede incluir un material de relleno entre los paquetes de LED adyacentes y se superpone al encapsulante del paquete para mejorar aún más la confiabilidad. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Paquete integrado de fuentes de luz LED múltiples
Antecedentes de la invención
Campo de la invención
Esta invención se refiere a diodos emisores de luz (LED o LEDs) y, en particular, a paquetes LED y a módulos de visualización que utilizan paquetes LED.
Descripción de la técnica relacionada
Los diodos emisores de luz (LED o LEDs) son dispositivos de estado sólido que convierten la energía eléctrica en luz y, de manera general, comprenden una o más capas activas de material semiconductor interpuestas entre capas con dopaje opuesto. Cuando se aplica una polarización sobre las capas dopadas, se inyectan huecos y electrones en la capa activa donde los mismos se recombinan para generar luz. Se emite luz desde la capa activa y desde todas las superficies del LED.
Los avances tecnológicos durante la última década o más han dado como resultado que los LED tengan una huella más pequeña, una mayor eficiencia de emisión y costes reducidos. Los LED también tienen una mayor vida útil en comparación con otros emisores. Por ejemplo, la vida útil de un LED puede estar por encima de las 50,000 horas, mientras que la vida útil de una bombilla incandescente es aproximadamente 2,000 horas. Los LED también pueden ser más robustos que otras fuentes de luz y pueden consumir menos energía. Por estos y otros motivos, la popularidad de los LED está aumentando y, en la actualidad, los mismos se utilizan cada vez en más aplicaciones que han sido tradicionalmente el dominio de los emisores incandescentes, fluorescentes, halógenos y de otros tipos.
Actualmente, los LED se utilizan en módulos de visualización, tanto grandes como pequeños. Los módulos de visualización basados en LED, de pantalla grande, (a los que se hace referencia frecuentemente como pantallas gigantes) son cada vez más comunes en muchas localizaciones interiores y exteriores, tal como en eventos deportivos, circuitos de carreras, conciertos y en grandes áreas públicas, tales como Times Square en la ciudad de Nueva York. Muchos de estos módulos de visualización o pantallas pueden tener un tamaño de hasta 60 pies de alto y 60 pies de ancho, o mayor. Estas pantallas pueden comprender miles de “píxeles” montados en una superficie plana para generar una imagen, conteniendo cada píxel una pluralidad de LED. Los píxeles pueden usar LED de alta eficiencia y brillo elevado que permiten que los módulos de visualización sean visibles desde relativamente lejos, incluso en horario diurno cuando los mismos se ven expuestos a la luz del sol. Los píxeles pueden tener un de LED tan reducido como tres o cuatro (uno rojo, uno verde y uno azul) que permiten que el píxel emita muchos colores diferentes de luz a partir de combinaciones de luz roja, verde y/o azul. En las pantallas gigantes más grandes, cada módulo de píxel puede tener más de tres LED, teniendo algunos de ellos docenas de LED. Los píxeles se pueden disponer en una cuadrícula de manera que el tamaño y la densidad de la pantalla determinan el número de píxeles. Por ejemplo, un módulo de visualización rectangular puede tener 640 píxeles de ancho y 480 píxeles de alto, en donde el tamaño final de la pantalla depende del tamaño concreto de los píxeles.
Los módulos de visualización convencionales basados en LED están controlados por un sistema informático que acepta una señal entrante (por ejemplo, una señal de TV) y, sobre la base del color particular que se requiere en el módulo de píxel para formar la imagen de visualización total, el sistema informático determina qué LED de cada uno de los módulos de píxel debe emitir luz y con qué brillo. También se puede incluir un sistema de alimentación que proporcione alimentación a cada uno de los módulos de píxel y la alimentación para cada uno de los LED se puede modular de manera que emita con el brillo deseado. Se proporcionan conductores para aplicar la señal de alimentación apropiada a cada uno de los LED de los módulos de píxel.
Algunos módulos de visualización grandes de LED están dispuestos para emitir con un gran ángulo o paso amplio [wide pitch], lo cual permite un amplio espectro lateral de ángulos de visión. Los píxeles para módulos de visualización de gran ángulo convencionales pueden usar LED de lámpara ovalada, usando algunos de ellos 3 lámparas para cada píxel. La figura 1 muestra una forma de realización de LED 12, 14 y 16 convencionales de color rojo, verde y azul que se pueden usar para formar un píxel en un módulo de visualización, y la figura 2 muestra un píxel 10 convencional que incluye los l Ed rojo, verde y azul 12, 14, 16 que están montados en un sustrato 18 utilizando técnicas convencionales por agujeros pasantes. Cada una de las lámparas LED 12, 14, 16 tiene una lente de forma ovalada para producir un patrón de emisión de mayor ángulo en comparación con lámparas con una lente circular. La fabricación de pantallas gigantes con tres o más lámparas LED independientes por píxel puede resultar costosa y complicada.
La figura 3 muestra el patrón de emisión de lámpara LED roja 20, el patrón de emisión de lámpara LED verde 22 y el patrón de emisión de lámpara LED azul 24 de los LED 12, 14, 16. La separación de las lámparas LED 12, 14, 16 según se muestra en la figura 2 puede dar como resultado que cada uno de los patrones de emisión se desplace con respecto al punto central 26 de un píxel. Este desplazamiento puede inhibir la mezcla de colores del píxel, particularmente en el campo lejano. La figura 4 es una gráfica 30 que muestra un ejemplo del patrón de emisión para un píxel convencional que muestra las emisiones del LED rojo 32, el LED verde 34 y el LED azul 36. Las emisiones no se solapan en su totalidad, lo cual puede dar como resultado una mezcla de colores subóptima en el campo lejano.
Los documentos US 2005/274973 A1, GB 2206 444 A, EP 2416 388 A2 y US 2009/129073 A1 divulgan, todos ellos, un paquete LED. Los documentos US 2005/274973 A1, GB 2206444 A y US 2009/129073 A1 divulgan un paquete que tiene una pluralidad de cavidades que tienen unos respectivos LED, situados en una superficie superior de un cuerpo. En los paquetes de los documentos US 2005/274973 A1 y GB 2206444 A, está previsto un encapsulante sobre las superficies superior y lateral del cuerpo.
Sumario de la invención
La presente invención va dirigida a paquetes LED. La presente invención es aplicable a paquetes LED que tienen una pluralidad de cavidades con uno o más LED dispuestos en cada una de las cavidades, la emisión de los LED se controla de manera que cada uno de los paquetes emita una combinación de colores deseada de luz proveniente de los LED. Los paquetes LED están dispuestos con un encapsulante y una lente sobre las cavidades para ayudar a conformar la emisión de los paquetes LED con un gran ángulo o paso amplio. Los paquetes LED también se pueden disponer de maneras diferentes para mejorar la fiabilidad. En algunas formas de realización, el encapsulante puede extenderse más allá hasta las lentes para cubrir superficies del cuerpo del paquete LED. El cuerpo del paquete LED también puede comprender diferentes características de anclaje para mejorar el anclaje entre el cuerpo y el encapsulante y para minimizar la intrusión de humedad.
La reivindicación 1 adjunta define un paquete LED según la presente invención.
En la superficie del cuerpo, se incluye una pluralidad de características de anclaje. Sobre la superficie superior del cuerpo y las superficies laterales del cuerpo se incluye un encapsulante, cooperando el encapsulante con las características de anclaje para anclar el encapsulante al cuerpo.
Estos y otros aspectos y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada y de los dibujos adjuntos, que ilustran a título de ejemplo las características de la invención.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista lateral de diodos emisores de luz (LED) convencionales que se pueden usar para píxeles en un módulo de visualización;
La figura 2 es una vista en perspectiva de los LED de la figura 1 montados en un módulo de visualización en forma de un píxel;
La figura 3 muestra los patrones de emisión individuales para los LED de la figura 2;
La figura 4 muestra el solapamiento de las emisiones correspondientes a los LED del píxel de la figura 2; La figura 5 es una vista en perspectiva de una forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 6 es una vista en perspectiva de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 7 es una vista superior del paquete LED de la figura 6;
La figura 8 es una vista en perspectiva de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 9 es una vista superior del paquete LED de la figura 8;
La figura 10 es una vista en perspectiva de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 11 es una vista superior del paquete LED de la figura 10;
La figura 12 es una vista en perspectiva de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 13 es una vista en perspectiva de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 14 es una vista en perspectiva de otra forma de realización de una lente de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 15 es una vista en perspectiva de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 16 es una vista lateral de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 17 es otra vista lateral del paquete LED de la figura 16;
La figura 18 es una vista lateral de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 19 es otra vista lateral del paquete LED de la figura 18;
La figura 20 es una gráfica que muestra patrones de emisión correspondientes a un paquete LED que no forma parte de la presente invención tomados según un eje;
La figura 21 es otra gráfica correspondiente al mismo paquete LED que se muestra en la figura 20, tomada según un eje ortogonal;
La figura 22 es una gráfica que muestra patrones de emisión correspondientes a un paquete LED que no forma parte de la presente invención tomados según un eje;
La figura 23 es otra gráfica correspondiente al mismo paquete LED que se muestra en la figura 22, tomada según un eje ortogonal;
La figura 24 es una vista en perspectiva de otro paquete LED que no forma parte de la presente invención; La figura 25 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 26 es una vista lateral del paquete LED que se muestra en la figura 25;
La figura 27 es una vista superior en perspectiva del paquete LED que se muestra en la figura 25, con lentes en las cavidades;
La figura 28 es una vista inferior en perspectiva del paquete LED que se muestra en la figura 25;
La figura 29 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 30 es una vista lateral del paquete LED mostrado en la figura 29;
La figura 31 es una vista superior en perspectiva del paquete LED mostrado en la figura 29, con lentes en las cavidades;
La figura 32 es una vista inferior en perspectiva del paquete LED que se muestra en la figura 29;
La figura 33 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 34 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 35 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 36 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 37 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 38 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 39 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 40 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 41 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 42 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 43 es una vista lateral del paquete LED mostrado en la figura 42;
La figura 44 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 45 es una vista lateral del paquete LED que se muestra en la figura 44;
La figura 46 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 47 es una vista lateral del paquete LED mostrado en la figura 46;
La figura 48 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 49 es una vista lateral del paquete LED mostrado en la figura 48;
La figura 50 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 51 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 52 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 53 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 54 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 55 es una vista lateral del paquete LED mostrado en la figura 54;
La figura 56 es una vista en perspectiva del paquete LED mostrado en la figura 54;
La figura 57 es una vista en perspectiva de una forma de realización de un armazón conductor que no forma parte de la presente invención;
La figura 58 es una vista lateral del armazón conductor mostrado en la figura 57;
La figura 59 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 60 es una vista lateral del paquete LED mostrado en la figura 59;
La figura 61 es una vista en perspectiva del paquete LED mostrado en la figura 59;
La figura 62 es una vista superior de otra forma de realización de un paquete LED según la presente invención; La figura 63 es una vista frontal del paquete LED mostrado en la figura 62;
La figura 64 es una vista lateral del paquete LED mostrado en 62;
La figura 65 es una vista en perspectiva del paquete LED que se muestra en la figura 62;
La figura 66 es una vista en sección de una forma de realización de un módulo de visualización de LED que no forma parte de la presente invención;
La figura 67 es otra vista en sección del módulo de visualización de LED que se muestra en la figura 66;
La figura 68 es una vista en perspectiva de otra forma de realización de un paquete LED según la presente invención; y
La figura 69 es otra vista en perspectiva del paquete LED mostrado en la figura 68.
Descripción detallada de la invención
En lo sucesivo, las “formas de realización” descritas en relación con las figuras 5 a 61 no forman parte de la invención reivindicada, sino que simplemente equivalen a ejemplos comparativos útiles para entender la invención.
Son formas de realización de la invención únicamente las formas de realización relacionadas con las figuras 62 a 65 y 67 a 69, y las mismas se identifican explícitamente como tales.
La presente invención va dirigida a varias formas de realización de paquetes de diodos emisores de luz en dispositivos de montaje superficial (SMD). Cada uno de los paquetes está dispuesto para usarse para un único píxel, en lugar de los módulos de visualización de LED convencionales que pueden usar múltiples l Ed o lámparas LED por píxel. Esto puede hacer que la fabricación del módulo de visualización resulte más sencilla y menos costosa, puede proporcionar una visualización más fiable y, en algunos casos, puede dar como resultado una visualización de mayor densidad.
En algunas formas de realización, los paquetes LED según la presente invención pueden tener múltiples cavidades de forma ovalada. Las cavidades pueden tener una lente de forma ovalada que puede ayudar a dar forma a la emisión del paquete con el fin de proporcionar una emisión de gran ángulo o paso amplio según un eje o línea central del paquete LED en comparación con un paquete LED con cavidad circular y lente hemisférica. Esto permite que los módulos de visualización que utilizan los paquetes LED proporcionen un ángulo o paso de emisión más amplio.
En algunas formas de realización que no forman parte de la invención, los paquetes LED pueden tener una pluralidad de LED montados en o cerca de la base de una sola cavidad, estando los LED relativamente próximos entre sí. Esto permite que los LED constituyan una aproximación de una fuente de luz puntual, lo cual puede dar como resultado una mezcla de colores mejorada, particularmente en el campo lejano. Este paquete LED permite una buena mezcla de colores al tiempo que sigue proporcionando una emisión de gran ángulo. En otras formas de realización que forman parte de la invención, los paquetes LED pueden tener una pluralidad de cavidades, teniendo cada una de ellas un LED que emite un color de luz diferente. El paquete l Ed puede emitir luz que es una combinación de luz de las diferentes cavidades, constituyendo las cavidades una aproximación de una fuente de luz.
Además de las ventajas anteriores, la manipulación de los paquetes LED según la presente invención puede resultar más sencilla en comparación con LED convencionales, y su ensamblaje en un módulo de visualización de LED puede resultar más fácil. Los paquetes LED y los módulos de visualización de LED resultantes pueden proporcionar una emisión mejorada, aunque, al mismo tiempo, presentando una mayor fiabilidad y una duración mayor.
Las diferentes formas de realización según la presente invención pueden comprender diferentes formas y tamaños de cavidades, teniendo algunas cavidades una superficie curvada mientras que otras pueden tener una superficie lateral en ángulo y una base plana. Se incluyen emisores de estado sólido en o cerca del centro de la base de emisores, donde algunas formas de realización tienen emisores que comprenden diodos emisores de luz que emiten el mismo color de luz o colores diferentes. En algunas formas de realización, los LED pueden comprender LED emisores de rojo, verde y azul y son controlables individualmente. Los paquetes pueden emitir combinaciones diferentes de colores de luz proveniente de los LED dependiendo de la intensidad de cada uno de los LED respectivos. Los LED están dispuestos en proximidad inmediata para constituir una aproximación de una fuente de luz puntual. Esto puede potenciar la mezcla de colores y puede mejorar el FFP de emisión de los paquetes.
Las diferentes formas de realización de los paquetes LED pueden comprender características diferentes para potenciar la fiabilidad operativa. Algunos paquetes LED pueden tener un cuerpo con características de anclaje dispuestas para cooperar con el material del encapsulante con el fin de ayudar a anclar el encapsulante al cuerpo. Esto puede hacer que mejore la fiabilidad al sujetar el encapsulante al cuerpo y ofreciendo resistencia a la intrusión de humedad. Las formas de realización según la invención comprenden un encapsulante que se extiende más allá de las cavidades para cubrir las superficies del cuerpo del paquete LED. Esta cobertura de encapsulante adicional hace también que se incremente la fiabilidad al mejorar la adherencia del encapsulante al cuerpo y ofreciendo resistencia a la intrusión de humedad. En módulos de visualización de LED, que no forman parte de la invención, se puede incluir un material de encapsulado de relleno entre paquetes LED adyacentes, solapándose el material de encapsulado de relleno con el encapsulante para mejorar la fiabilidad general según se describe posteriormente.
La presente invención se describe en la presente memoria en referencia a ciertas formas de realización, pero se entiende que la invención se puede materializar de muchas formas diferentes y no debe considerarse como limitada a las formas de realización expuestas en este documento. En particular, se pueden proporcionar muchas disposiciones diferentes de copas reflectantes y armazones conductores de LED más allá de las descritas en la presente, y el encapsulante puede proporcionar características adicionales para modificar la dirección de emisiones provenientes de los paquetes l Ed y los módulos de visualización de LED que utilizan los paquetes LED. Aunque las diferentes formas de realización de paquetes LED analizadas a continuación van dirigidas a utilizarse en módulos de visualización de LED, las mismas se pueden usar en muchas otras aplicaciones, o bien de manera individual, o bien con otros paquetes LED que tengan la misma o diferente inclinación de emisión máxima.
También se entiende que cuando se hace referencia a un elemento, tal como una capa, región o sustrato, como que está “sobre” otro elemento, puede estar directamente sobre el otro elemento o también puede haber presencia de elementos intermedios. Además, los términos relativos tales como “interior”, “exterior”, “superior”, “sobre”, “inferior”, “debajo de” y “abajo”, y términos similares, pueden utilizarse en la presente para describir una relación de una capa u otra región. Se entiende que estos términos están destinados a abarcar diferentes orientaciones del dispositivo además de la orientación representada en las figuras.
Aunque los términos primer, segundo, etcétera se pueden usar en la presente para describir varios elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones, estos elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones no deben verse limitados por estos términos. Estos términos se utilizan únicamente para diferenciar un elemento, componente, región, capa o sección con respecto a otra región, capa o sección. Por lo tanto, un primer elemento, componente, región, capa o sección de los que se analiza más adelante podría denominarse segundo elemento, componente, región, capa o sección sin desviarse de las enseñanzas de la presente invención.
En la presente memoria, se describen formas de realización de la invención en referencia a ilustraciones de vistas en sección transversal que son ilustraciones esquemáticas de formas de realización de la invención. Por ello, el grosor real de las capas puede ser diferente y se esperan variaciones con respecto a las formas de las ilustraciones como consecuencia, por ejemplo, de técnicas de fabricación y/o tolerancias. Las formas de realización de la invención no deben considerarse como limitadas a las formas particulares de las regiones ilustradas en la presente, sino que deben incluir desviaciones en las formas que sean el resultado, por ejemplo, de la fabricación. Una región ilustrada o descrita como cuadrada o rectangular tendrá típicamente características redondeadas o curvadas debido a tolerancias normales en la fabricación. De este modo, las regiones ilustradas en las figuras son de carácter esquemático y sus formas no están destinadas a ilustrar la forma precisa de una región de un dispositivo y no están destinadas limitar el alcance de la invención.
La figura 5 muestra una forma de realización de un paquete LED 40 que no forma parte de la presente invención y que tiene una copa reflectante o cavidad de forma ovalada (“cavidad”) 42 con una pluralidad de emisores 44 en la base de la cavidad 42. Se entiende que la mayoría o la totalidad de los módulos de píxel en un módulo de visualización de LED puede comprender esencialmente paquetes LED iguales o similares, y una forma de realización de un módulo de visualización que no forma parte de la presente invención puede comprender paquetes LED que son iguales o similares al paquete LED 40. Cada uno de los paquetes LED es capaz de emitir muchos colores diferentes con un FFP igual o similar, donde la pluralidad de paquetes LED emite luz que se combina para formar la imagen proyectada por el módulo de visualización.
Los emisores 44 comprenden una pluralidad de LED montados en la base de la cavidad 42 usando métodos de montaje conocidos. La cavidad 42 puede tener muchas formas y tamaños diferentes según se describe de forma más detallada posteriormente, teniendo forma ovalada la cavidad 42 de la forma de realización mostrada y con una superficie curvada para reflejar luz emitida lateralmente desde el LED 42 en una dirección tal que contribuya a la emisión deseada del paquete LED 40. La totalidad o parte de las superficies de la cavidad está cubierta por un material reflectante que también provoca difusión de la luz, lo cual ayuda a mezclar la luz. En algunas formas de realización, las superficies se pueden cubrir con una pintura blanca mate que sea reflectante al menos al 90% y que sea también difusora.
Se incluyen armazones conductores y/o uniones con cables para aplicar una señal eléctrica a los emisores, y en la cavidad 42, y sobre ella, se forma una lente (no mostrada). En algunas formas de realización que no forman parte de la invención, el armazón conductor y las uniones con cables se pueden proporcionar en una placa de circuito impreso (PCB) con la cavidad formada (por ejemplo, mediante procesos de moldeo) en la PCB. La PCB puede actuar como superficie inferior de la cavidad. En otras formas de realización, tales como en paquetes de PLCC, el alojamiento y la cavidad se forman (por ejemplo, mediante procesos de moldeo) en torno a un armazón conductor, siendo accesible el armazón conductor por la base de la cavidad. En algunas formas de realización, el armazón conductor puede comprender un material reflectante para reflejar luz emitida hacia el armazón conductor de manera que la luz pueda contribuir a la emisión total del paquete LED.
En algunas formas de realización, la lente puede comprender un material transparente, tal como una resina epoxi, que proteja el LED, la cavidad y cualesquiera conexiones eléctricas, y puede dar forma a la luz que se emite desde el paquete 40. En otras formas de realización, la lente puede comprender materiales de conversión de luz (tales como fósforos), partículas dispersadoras de luz para mezclar la luz del paquete y texturización para potenciar la extracción de luz. La lente puede comprender muchas formas y tamaños diferentes. En algunas formas de realización, la lente puede tener forma de cúpula, mientras que, en otras formas de realización, la lente puede tener forma ovalada de manera que coincida con la forma de la cavidad 42. Todavía en otras formas de realización, la lente puede comprender un híbrido de diferentes formas, comprendiendo una de las formas de realización la integración de 3 formas ovaladas con cada uno de los óvalos dispuestos para potenciar o dar forma principalmente a la extracción de luz proveniente de uno respectivo de los emisores 44.
Los emisores 44 pueden comprender tipos diferentes y números diferentes de emisores de estado sólido y los emisores pueden emitir los mismos o diferentes colores de luz. En la forma de realización mostrada, el paquete 40 comprende tres emisores de estado sólido, emitiendo el primero, luz roja, emitiendo el segundo, luz verde y emitiendo el tercero luz azul. Los emisores respectivos en algunas formas de realización pueden emitir luz de una longitud de onda de aproximadamente 470 nm, 527 nm y 619 nm. Los LED pueden tener muchos tamaños diferentes y pueden emitir muchos patrones de emisión diferentes, emitiendo el LED preferido un patrón de emisión en general lambertiano.
Cada uno de los emisores se puede controlar individualmente para emitir intensidades diferentes, combinándose las emisiones de los emisores para emitir diferentes colores en el espectro de emisión. Se entiende que los emisores 44 pueden comprender un número mayor o menor de tres emisores, teniendo algunas formas de realización 4, 8, 12 o más emisores. En la forma de realización mostrada, los emisores 44 comprenden tres diodos emisores de luz (LED).
Se conoce de manera general la fabricación de LED convencionales, y, en la presente, la misma se describe solo brevemente. Se pueden fabricar LED usando procesos conocidos, siendo uno de los procesos adecuados la fabricación que hace uso de la deposición química metalorgánica en fase de vapor (MOCVD). Las capas de los LED comprenden en general una capa/región activa interpuesta entre una primera y segunda capas epitaxiales con dopaje opuesto, formándose todas ellas sucesivamente sobre un sustrato de crecimiento. Se pueden formar LED en una oblea y a continuación los mismos se pueden discretizar para su montaje en un paquete. Se entiende que el sustrato de crecimiento puede quedar como parte del LED discretizado final o el sustrato de crecimiento se puede retirar total o parcialmente.
Asimismo, se entiende que en los LED 48 también se pueden incluir capas y elementos adicionales, que incluyen, aunque sin carácter limitativo, capas amortiguadoras, de nucleación, de contacto y distribuidoras de corriente, así como capas y elementos de extracción de luz. La región activa puede comprender estructuras de un solo pozo cuántico (SQW), de pozo cuántico múltiple (MQW), de heteroestructura doble o de superred. La región activa y las capas dopadas se pueden fabricar a partir de diferentes sistemas de materiales, siendo los sistemas de materiales preferidos aquellos basados en nitruros del Grupo III. Nitruros del Grupo III hace referencia a aquellos compuestos semiconductores formados entre nitrógeno y los elementos del Grupo III de la tabla periódica, habitualmente aluminio (Al), galio (Ga) e indio (In). El término también se refiere a compuestos ternarios y cuaternarios tales como el nitruro de aluminio y galio (AlGaN) y el nitruro de aluminio, indio y galio (AlInGaN). En una forma de realización preferida, las capas dopadas son nitruro de galio (GaN) y la región activa es InGaN. En formas de realización alternativas, las capas dopadas pueden ser AlGaN, arseniuro de aluminio y galio (AlGaAs) o fosfuro arseniuro de aluminio, galio e indio (AlGaInAsP).
El sustrato de crecimiento se puede realizar con muchos materiales tales como zafiro, carburo de silicio, nitruro de aluminio (AlN), nitruro de galio (GaN), siendo uno de los sustratos adecuados un politipo 4H de carburo de silicio, aunque también se pueden usar otros politipos de carburo de silicio, que incluyen los politipos 3C, 6H y 15R. El carburo de silicio tiene ciertas ventajas, tales como una correspondencia de la red cristalina más próxima a los nitruros del Grupo III que el zafiro y da como resultado películas de nitruros del Grupo III de mayor calidad. El carburo de silicio también tiene una conductividad térmica muy alta de manera que la potencia de salida total de los dispositivos de nitruro del Grupo III sobre carburo de silicio no se ve limitada por la disipación térmica del sustrato (como puede ocurrir con algunos dispositivos formados sobre zafiro). Hay disponibles sustratos de SiC en Cree Research, Inc., de Durham, Carolina del Norte, y se exponen métodos para producirlos en la literatura científica, así como en las patentes US Re. 34.861; 4.946.547; y 5.200.022.
Los LED también pueden comprender una estructura conductora de distribución de corriente e isletas para unión con cables sobre la superficie superior, realizadas ambas con un material conductor que puede depositarse usando métodos conocidos. Algunos materiales que se pueden usar para estos elementos incluyen Au, Cu, Ni, In, Al, Ag o combinaciones de los mismos y óxidos conductores y óxidos conductores transparentes. La estructura de distribución de corriente puede comprender brazos conductores dispuestos en una rejilla en los LED 48, estando separados los brazos para mejorar la distribución de corriente desde las isletas hacia la superficie superior del LED. Durante el funcionamiento, se aplica una señal eléctrica a las isletas a través de una unión con cable según se describe más adelante, y la señal eléctrica se distribuye a través de los brazos de la estructura de distribución de corriente y la superficie superior hacia los LED. Se usan frecuentemente estructuras de distribución de corriente en LED en los que la superficie superior es de tipo p, pero las mismas también se pueden usar para materiales de tipo n.
Parte o la totalidad de los LED descritos en la presente se puede recubrir con uno o más fósforos, absorbiendo los fósforos al menos parte de la luz del LED y emitiendo una longitud de onda de luz diferente de tal manera que el LED emita una combinación de luz proveniente del LED y el fósforo. En una forma de realización, los LED que emiten en blanco tienen un LED que emite luz en el espectro de la longitud de onda del azul y el fósforo absorbe parte de la luz azul y vuelve a emitir en amarillo. Los LED emiten una luz blanca que es combinación de luz azul y amarilla. En otras formas de realización, los chips de LED emiten una luz no blanca que es combinación de luz azul y amarilla según se describe en la patente US n.° 7.213.940. En algunas formas de realización, el fósforo comprende YAG:Ce comercialmente disponible, aunque es posible una gama completa de emisión espectral amplia de amarillos usando partículas de conversión realizadas con fósforos basados en el sistema (Gd,Y)3(Al,Ga)5Oi2:Ce, tal como el YaA^O^Ce (YAG). Otros fósforos amarillos que se pueden usar para chips de LED de emisión blanca incluyen:
Tb3-xRExOi2:Ce (TAG); RE=Y, Gd, La, Lu; o
Sr2-x-yBaxCaySiO4:Eu.
Los LED que emiten luz roja pueden comprender estructuras y materiales de LED que permitan la emisión de luz roja directamente desde la región activa. Alternativamente, en otras formas de realización, los LED que emiten en rojo pueden comprender LED cubiertos por un fósforo que absorbe la luz del LED y emite una luz roja. Algunos fósforos apropiados para esta estructura pueden comprender: Lu2O3:Eu3+; (Sr2-xLax) (Cei-xEux) O4; Sr2-xEuxCeO4; SrTiO3:Pr3+, Ga3+; CaAlSiN3:Eu2+; y Sr2Si5Ns:Eu2+
Los LED que llevan un recubrimiento se pueden recubrir con un fósforo utilizando muchos métodos diferentes, describiéndose uno de los métodos adecuados en las solicitudes de patente de EE.UU. n.° de serie 11/656,759 y 11/899,790, tituladas ambas “Wafer Level Phosphor Coating Method and Devices Fabricated Utilizing Method” [“Método de recubrimiento con fósforos a nivel de oblea y dispositivos fabricados utilizando dicho método”] Alternativamente, los LED se pueden recubrir utilizando otros métodos tales como la deposición electroforética (EPD), describiéndose un método de EPD adecuado en la solicitud de patente de EE.UU. n.° 11/473.089 titulada “Close Loop Electrophoretic Deposition of Semiconductor Devices” [“Deposición electroforética de bucle cerrado en dispositivos semiconductores”]. Se entiende que los paquetes LED según la presente invención pueden tener también múltiples LED de colores diferentes, uno o más de los cuales pueden emitir en blanco.
Las submonturas o sustratos descritos en la presente pueden estar formados por muchos materiales diferentes, prefiriéndose un material que sea eléctricamente aislante, tal como un elemento dieléctrico, estando la submontura entre la matriz de LED y la cara posterior del componente. En formas de realización que no forman parte de la invención, la submontura puede comprender una cerámica tal como alúmina, nitruro de aluminio, carburo de silicio o un material polimérico tal como polimida y poliéster, etcétera. En una forma de realización que no constituye parte de la invención, el material dieléctrico tiene una alta conductividad térmica, tal como con el nitruro de aluminio y el carburo de silicio. En otras formas de realización que no forman parte de la invención, las submonturas pueden comprender material altamente reflectante, tal como cerámica reflectante o capas metálicas tales como plata, para potenciar la extracción de luz del componente. En otras formas de realización que no forman parte de la invención, la submontura 42 puede comprender una placa de circuito impreso (PCB), alúmina, zafiro o silicio o cualquier otro material adecuado, tal como material de sustrato aislado con revestimiento térmico T-Clad, disponible en The Bergquist Company de Chanhassen, Minesota. Para formas de realización con PCB, se pueden usar diferentes tipos de PCB, tales como una PCB FR-4 estándar, una PCB con núcleo metálico o cualquier otro tipo de placa de circuito impreso.
Haciendo referencia nuevamente a la figura 5 los paquetes LED que no forman parte de la presente invención pueden tener muchas formas y tamaños diferentes, teniendo algunos de los paquetes tamaños que se ajustan a los tamaños de paquete reconocidos actualmente. Por ejemplo, los paquetes LED pueden comprender dispositivos de montaje superficial y pueden tener tamaños que se ajusten a ciertos tamaños de dispositivos de montaje superficial (SMD) reconocidos tales como 3528SMD, 5050SMD, 3014SMD, 3020SMD, 2835SMD, etcétera. Los paquetes LED pueden comprender un paquete de soporte de plástico con terminales para chips (PLCC), estando dimensionadas algunas formas de realización para ajustarse a tamaños de PLCC reconocidos. No obstante, se entiende que los tamaños de los paquetes también pueden ser tales que no correspondan a los tamaños reconocidos. La cavidad puede tener muchos tamaños diferentes y, en algunas formas de realización, la cavidad puede ser de 6 mm o menos en su parte más ancha. En otras formas de realización que no forman parte de la invención, puede ser de 4 mm o menos en su parte más ancha, mientras que en otras formas de realización puede ser de 3 mm o menos en su parte más ancha.
El paquete LED 40 también puede tener emisores 44 dispuestos en diferentes patrones en la base de la cavidad 42, donde la forma de realización mostrada tiene los emisores alineados en una fila. La cavidad ovalada 42 tiene un eje longitudinal 46 alineado con la parte más ancha de la cavidad 42 y un eje ortogonal 48 alineado con la parte más estrecha de la cavidad 42, situándose el cruce de los dos ejes en la base de la cavidad. En la forma de realización mostrada, que no forma parte de la invención, los emisores están alineados sobre el eje ortogonal 48 y la base de la cavidad 42 donde se cruzan los ejes. En otras formas de realización que no forman parte de la invención, los emisores pueden estar alineados sobre el eje longitudinal 40 o pueden estar dispuestos con diversas configuraciones en torno al punto de cruce, tales como en forma de triángulo, o cuadrado, en torno al punto de cruce. También se entiende que los emisores pueden estar en otras localizaciones de la cavidad, tal como más próximos a un extremo o a uno de los lados.
En algunas formas de realización que no forman parte de la invención, los LED se pueden disponer en proximidad mutua relativamente inmediata para constituir una aproximación más fiel de una fuente puntual. Esto puede hacer que mejore el mezclado de la luz, así como el FFP total de los emisores. En algunas formas de realización, los emisores pueden estar separados entre sí por aproximadamente 500 micras o menos. Se entiende que, en otras formas de realización que no forman parte de la invención, los emisores pueden estar más cerca de las 500 micras y, en otras formas de realización que no forman parte de la invención, pueden estar más alejados entre sí. En algunas formas de realización que no forman parte de la invención, la separación entre los LED es un cuarto (1/4) o menos de la distancia que recorre la parte más ancha de la cavidad. En otras formas de realización que no forman parte de la invención, la separación entre los LED es un octavo (1/8) o menos de la distancia que recorre la parte más ancha de la cavidad. Todavía en otras formas de realización que no forman parte de la invención, la separación entre los LED es una décima parte (1/10) o menos de la distancia que recorre la parte más ancha de la cavidad.
Se entiende que paquetes diferentes de emisores, que no forman parte de la presente invención, pueden tener cavidades con formas y tamaños diferentes. En algunas formas de realización que no forman parte de la invención, la cavidad puede tener cualquier forma genéricamente circular y, en otras formas de realización, la cavidad puede tener una base plana. Las figuras 6 y 7 muestran otra forma de realización de un paquete LED 60 que no forma parte de la presente invención y que tiene una cavidad circular 62 con una superficie lateral en ángulo 63 y una base plana 64. El paquete 60 comprende, además, emisores 66 que se pueden montar en o cerca del centro de la base 64, estando dispuestos los emisores 64 linealmente sobre la base. Los emisores comprenden LED que emiten en rojo, verde y azul, pero se entiende que los emisores pueden comprender cualquiera de las cantidades y tipos de emisores antes descritos. La luz de los LED puede ser reflejada por la base 64 y la superficie lateral 63 de la cavidad para contribuir a la emisión total del paquete LED.
El paquete 60 también puede comprender una lente de forma ovalada (no mostrada) para dar a la luz proveniente de los emisores forma de gran ángulo o paso amplio. El punto alto o cúpula de la lente se puede alinear con cualquiera de los bordes del paquete 60 o se puede disponer en desalineación, tal como en diagonal. La cavidad 62 puede tener muchos tamaños diferentes, teniendo una de las formas de realización una profundidad de la cavidad de aproximadamente 1.1 mm, un radio superior de aproximadamente 2.1 mm y un radio de la base de aproximadamente 1.6 mm.
Las figuras 8 y 9 muestran otra forma de realización de un paquete LED 80 que no forma parte de la presente invención y que tiene una cavidad ovalada 82 con una base ovalada plana 84. Hay emisores 86 montados en o cerca del punto de cruce correspondiente a los dos ejes de la cavidad 82 según se ha descrito anteriormente y como se muestra en la figura 5. Los emisores 86 pueden comprender LED que emiten en rojo, verde y azul, aunque se entiende que los emisores pueden comprender cualquiera de las cantidades y tipos de emisores antes descritos. La cavidad puede tener muchas formas ovaladas y tamaños diferentes, teniendo una de las formas de realización una profundidad de aproximadamente 1.2 mm y una forma ovalada con un radio, en su parte estrecha, de aproximadamente 2.1 mm y un radio, en su parte más ancha, de aproximadamente 1.7 mm. La base puede tener un radio de aproximadamente 1.6 mm en su parte estrecha y un radio de 1.6 mm en su parte más ancha. Se entiende que estas dimensiones son únicamente ejemplificativas y la cavidad puede tener muchas dimensiones diferentes.
Las figuras 10 y 11 muestran otra forma de realización del paquete LED 100 que no forma parte de la presente invención y que tiene una disposición de doble cavidad. El LED comprende una primera cavidad 102 más grande, de forma ovalada, con una base plana 104. El paquete LED 100 comprende, además, una segunda cavidad 106 más pequeña dispuesta en la base 104 de la primera cavidad. La segunda cavidad 106 también tiene una base plana 108, con emisores 110 montados en la base plana 108. Se entiende que en otras formas de realización que no forman parte de la invención, la segunda cavidad puede tener una superficie inferior curvada en lugar de una base plana. Los emisores pueden comprender cualquiera de los emisores antes descritos que pueden separarse y disponerse según se ha descrito anteriormente. El paquete LED 100 puede comprender una lente ovalada según se describe en la presente para dar forma al patrón de emisión del paquete. El paquete LED también se puede disponer con una combinación diferente de formas tanto para su primera como para su segunda cavidad, tal como una primera cavidad de forma ovalada con una segunda cavidad de forma ovalada, una primera cavidad de forma circular con una segunda cavidad de forma ovalada y una primera cavidad de forma circular con una segunda cavidad de forma circular.
La figura 12 muestra otra forma de realización de un paquete LED 120 que no forma parte de la presente invención y que tiene una cavidad ovalada 122 con una pared lateral en ángulo 124 y una base plana 126. El paquete 120 también puede comprender emisores 128 que están montados según el eje longitudinal 130 de la cavidad en el punto de cruce con el eje ortogonal 132. El paquete 120 también puede comprender una lente de forma ovalada según se describe más adelante para proporcionar una emisión de gran ángulo y paso amplio. La cavidad se puede recubrir con material reflectante según se ha descrito anteriormente, y las paredes laterales en ángulo pueden reflejar luz de los emisores de manera que contribuya a una emisión útil del paquete LED 120. Igual que la forma de realización antes descrita, los emisores pueden comprender LED que se sitúan en proximidad mutua para constituir una aproximación de una fuente de luz puntual.
La figura 13 muestra todavía otra forma de realización de un paquete LED 140 que no forma parte de la presente invención, que tiene una cavidad 142, con una pared lateral en ángulo 144, una base plana 146 y emisores 148 montados en la base plana 146. En esta forma de realización, los emisores 148 están agrupados en torno al punto de cruce correspondiente al eje longitudinal y ortogonal 150, 152. Los emisores 148 pueden comprender LED rojos, verdes y azules montados en triángulo en torno al punto de cruce de los ejes. Los LED están montados en cercanía mutua para constituir una aproximación de una fuente de luz puntual e, igual que las formas de realización anteriores, el paquete LED puede comprender una lente de forma ovalada.
La figura 14 muestra una forma de realización de una lente 160 que se puede usar en paquetes LED que no forman parte de la presente invención y está dispuesta en particular para usarse con un paquete que tiene una cavidad de forma ovalada con una base plana. Las lentes usadas en las diferentes formas de realización descritas en la presente pueden comprender muchos materiales diferentes, tales como una resina epoxi, pueden comprender muchos índices de refracción diferentes, tales como 1.51, y pueden transmitir aproximadamente el 100% de la luz emitida desde los emisores.
La base 162 de la lente encaja en la cavidad, y la parte superior redondeada 164 se asienta sobre la cavidad. En algunas formas de realización, la parte superior redondeada 164 puede tener forma de cúpula, mientras que en otras formas de realización la parte superior redondeada 164 puede tener una parte elevada según el eje longitudinal. En cualquiera de los casos, la lente puede dar forma a la luz de los emisores para proporcionar un patrón de emisión de mayor ángulo y paso más amplio en comparación con emisores con cavidad circular y forma semiesférica.
La figura 15 muestra todavía otra forma de realización de un paquete LED 180 que no forma parte de la presente invención y que tiene una cavidad 182 con forma de coliso. Un coliso se conoce de manera general como una forma que consiste en dos semicírculos conectados por líneas paralelas tangentes a sus puntos finales. Este paquete LED 180 puede tener una lente (no mostrada) que es similar a las descritas anteriormente y podría tener una base para encajar dentro de la cavidad y una parte con forma general ovalada por encima de la cavidad 182. El paquete LED 180 tiene una base plana 184, con emisores 186 montados en la base plana en o cerca del punto central dentro de la cavidad. En la forma de realización mostrada, los emisores pueden comprender LED que emiten en rojo, verde y azul y que están dispuestos en triángulo con respecto al punto central, aunque se entiende que el paquete LED puede tener un número diferente de emisores que pueden estar dispuestos de muchas maneras diferentes, tales como como en una fila, un cuadrado, un rectángulo, etcétera.
Se entiende que los paquetes LED según la presente invención pueden tener lentes ovaladas con formas y tamaños diferentes. Las figuras 16 y 17 muestran otra forma de realización que no constituye parte de la invención y correspondiente a un paquete 200 de LED que tiene una lente 202, y las figs. 18 y 19 muestran otra forma de realización que no constituye parte de la invención y correspondiente a un paquete LED 220 que tiene una lente 222. La lente 202 correspondiente al paquete LED 200 es más alta y cubre más parte de la superficie superior en torno a la cavidad en comparación con la lente 222 del paquete LED 220. Esta es solamente una de las muchas variaciones diferentes de tamaño y forma que se pueden utilizar para obtener los patrones de emisión deseados.
Las figuras 20 y 21 son gráficas 240 y 242 que muestran los perfiles de emisión correspondientes a LED rojos, verdes y azules 244, 246, 248, para paquetes LED similares al mostrado en las figuras 15 y 16 con los LED montados en la cavidad del paquete LED según se ha descrito anteriormente. Los perfiles de emisión de la gráfica 240 se toman según el eje H-H tal como se muestra en el paquete LED 180 en la figura 15. Los perfiles de emisión de la gráfica 242 se toman según el eje V-V tal como se muestra en la figura 15.
De manera similar, las figuras 22 y 23 son gráficas 260 y 262 que muestran los perfiles de emisión correspondientes a LED rojos, verdes y azules 264, 266, 268 para paquetes LED similares al mostrado en las figuras 17 y 18 con el LED montado en el paquete LED según se ha descrito anteriormente. Los perfiles de emisión de la gráfica 240 se toman según el eje H-H como se muestra en el paquete LED 180 en la figura 15. Los perfiles de emisión de la gráfica 22 se toman según el eje V-V como se muestra en la figura 15. La comparación de las gráficas 240, 242 con las gráficas 260, 262 ilustra que lentes ovaladas con formas diferentes pueden dar como resultado variaciones en los perfiles de emisión.
Se entiende que las lentes que no forman parte de la presente invención se pueden disponer de muchas maneras diferentes. Las lentes pueden ser macizas y llenar la cavidad, o pueden ser por lo menos parcialmente huecas con oquedades dispuestas de diferentes maneras. También se entiende que las lentes pueden tener texturizaciones o variaciones en la superficie para proporcionar el patrón de emisión deseado del LED. Se pueden encontrar ejemplos de estas variaciones de la superficie en la publicación internacional PCT n.° WO 2008/086682 A1.
La figura 24 muestra otra forma de realización de un paquete LED 280 que no forma parte de la presente invención y que tiene múltiples cavidades 282, cada una de las cuales puede tener uno o más LED. El paquete también puede tener lentes de forma ovalada respectivas sobre cada una de las cavidades 282, o se puede constituir una única lente de forma ovalada sobre las cavidades. Las cavidades se pueden disponer cercanas entre sí para para constituir una aproximación de una fuente puntual. Esta es solamente una de las muchas variaciones diferentes del paquete LED que no forman parte de la invención.
Las figuras 25 a 28 muestran otra forma de realización de un paquete LED 300 que no forma parte de la invención y que tiene múltiples cavidades 302a-c de manera similar al paquete LED 280 que se muestra en la figura 24. El paquete LED 300 se puede disponer para un montaje superficial y puede comprender tres cavidades 302a-c. Se entiende que formas de realización diferentes pueden comprender un número diferente de cavidades, tal como dos, cuatro, cinco o más. Las cavidades 302a-c pueden tener muchas formas diferentes como las cavidades descritas anteriormente, teniendo las cavidades 302a-c mostradas una forma ovalada similar a la cavidad mostrada en las figuras 8 y 9 anteriores. Cada una de las cavidades 302a-c puede comprender una superficie lateral en ángulo y una base plana para montar un emisor, tal como un LED.
El paquete LED 300 puede tener muchas estructuras diferentes y se puede fabricar usando muchos métodos diferentes. En la forma de realización mostrada, el paquete LED puede comprender un armazón conductor 304 y un cuerpo 306 que se puede moldear en torno al armazón conductor 304 usando métodos conocidos. El proceso de moldeo también puede formar las cavidades 302a-c en el cuerpo con el armazón conductor accesible a través de la cavidad. Se pueden montar uno o más emisores, tales como LED, en la parte expuesta del armazón conductor en cada cavidad. El armazón conductor 304 puede comprender una pluralidad de pines planos 308 al descubierto en la parte inferior del cuerpo 306 para montaje superficial, y señales eléctricas aplicadas a los pines son conducidas al emisor haciendo que este emita luz.
Se entiende que las cavidades 302a-c se pueden disponer en un gran número de cantidades diferentes de LED que emitan diferentes colores de luz. En diferentes formas de realización, cada una de las cavidades 302a-c puede tener uno o más LED que emitan en un respectivo color o longitud de onda de luz. En la forma de realización mostrada, cada una de las cavidades puede tener un LED 305 que emite luz roja, verde/amarilla y azul. Se puede montar un LED que emita en rojo en una cavidad 302a que es adyacente a la superficie lateral 306a por el punto central de la misma. Se puede montar un LED que emita en azul en la cavidad 302b y se puede montar un LED que emita en verde en la cavidad 302c, estando dispuestas las cavidades 302b y 302c de forma adyacente a la superficie lateral 306b. La luz proveniente de las cavidades se combina de manera que el paquete LED 300 emite una combinación de colores de la luz proveniente de las cavidades. La intensidad de la luz proveniente de cada una de las cavidades 302 se puede variar sobre la base de las señales eléctricas aplicadas al armazón conductor 304, lo cual permite que el paquete LED 300 emita una combinación variada de colores de luz proveniente de las cavidades 302a-c. Se entiende que, en otras formas de realización, las cavidades pueden tener una pluralidad de LED que emitan longitudes de onda de luz iguales o diferentes. En una forma de realización alternativa, una o más de las cavidades pueden comprender LED que emitan en rojo, verde/amarillo y azul.
Los paquetes LED de múltiples cavidades según la presente invención pueden tener muchas formas y tamaños diferentes, estando dimensionados algunos de ellos de manera que las fuentes de luz de las cavidades están suficientemente cerca para permitir un mezclado eficiente de luz proveniente de las cavidades. En algunas formas de realización, las cavidades deben estar lo suficientemente cerca para constituir una aproximación de una fuente de luz puntual. En la forma de realización mostrada, el paquete LED 300 tiene una forma rectangular, teniendo cada una de las cavidades de forma ovalada su parte más ancha alineada con el borde más largo del paquete LED 302. En otras formas de realización, una o más de las cavidades pueden disponerse en orientaciones diferentes.
Se entiende que las cavidades 302a-c se pueden disponer con un número elevado de cantidades diferentes de LED que emitan colores de luz diferentes. En diferentes formas de realización, cada una de las cavidades 302a-c puede tener uno o más LED que emitan en un respectivo color o longitud de onda de luz. En la forma de realización mostrada, cada una de las cavidades puede tener un LED 305 que emite luz roja, verde/amarilla y azul. Se puede montar un LED que emita en rojo en la cavidad 302a que es adyacente a la superficie lateral 306a por el punto central de la misma. Se puede montar un LED que emita en azul en la cavidad 302b y se puede montar un LED que emita en verde en la cavidad 302c, estando dispuestas las cavidades 302b y 302c de manera adyacente a la superficie lateral 306b. La luz proveniente de las cavidades se combina de manera que el paquete LED 300 emite una combinación de colores de la luz proveniente de las cavidades. La intensidad de la luz proveniente de cada una de las cavidades 302 se puede variar sobre la base de las señales eléctricas aplicadas al armazón conductor 304, lo cual permite que el paquete LED 300 emita una combinación variada de colores de luz proveniente de las cavidades 302a-c. Se entiende que, en otras formas de realización, las cavidades pueden tener una pluralidad de LED que emitan longitudes de onda de luz iguales o diferentes. En una forma de realización alternativa, una o más de las cavidades pueden comprender LED que emitan en rojo, en verde/amarillo y en azul. En otras formas de realización, una o más de las cavidades pueden tener emisores que emitan el mismo color de luz, mientras que en otras formas de realización una o más de las cavidades emite luz no visible, tal como luz infrarroja (IR).
Algunas formas de realización de paquetes LED pueden tener superficies laterales que tengan una longitud inferior a 20 mm y pueden tener cavidades que tengan una anchura inferior a 10 mm, con una profundidad inferior a 2 mm. En otras formas de realización, los paquetes LED pueden tener superficies laterales que tengan una longitud inferior a 10 mm y pueden tener cavidades que tengan una anchura inferior a 5 mm, con una profundidad inferior a 1 mm. En la forma de realización mostrada, las superficies laterales del paquete l Ed pueden ser de aproximadamente 8 mm por 5.6 mm. Las cavidades pueden tener forma ovalada midiendo aproximadamente 3 mm por 2 mm en la superficie superior del paquete y presentando una profundidad de aproximadamente 0.45 mm. En algunas formas de realización, la parte más ancha de las cavidades debe ser inferior a la mitad de la longitud del lado más largo del paquete LED, y la parte más estrecha debe ser inferior a un tercio del lado más largo del paquete. En la forma de realización mostrada, cada una de las cavidades tiene el mismo tamaño y forma, aunque se entiende que otras formas de realización pueden tener cavidades con formas y tamaños diferentes.
Tal como se muestra mejor en la figura 27, cada una de las cavidades comprende una respectiva lente de forma ovalada 310 según se ha descrito anteriormente. Las lentes pueden ayudar a dar forma a la emisión del paquete para proporcionar una emisión de gran ángulo o paso amplio según un eje o línea central del paquete LED en comparación con un paquete LED con cavidad circular y lente hemisférica. Se entiende que otras formas de realización pueden tener lentes con formas diferentes o pueden tener lentes de tamaños diferentes.
Las figuras 29 a 32 muestran otra forma de realización de un paquete LED 320 que no forma parte de la invención y que es similar al paquete LED 300 descrito anteriormente. El paquete LED 320 comprende cavidades de forma ovalada 322a-c, un armazón conductor 324 y un cuerpo 326, pudiéndose disponer y formar todos ellos según se ha descrito anteriormente. Cada una de las cavidades 322a-c puede tener uno o más LED 325 según se ha descrito anteriormente. El armazón conductor 324 es diferente del paquete LED 300 y comprende pines 328 que se pliegan por debajo del cuerpo 326 en una disposición de SMD conocida. El paquete LED 320 también puede comprender lentes ovaladas 330 en cada una de las cavidades según se ha descrito anteriormente.
Se entiende que se pueden usar muchas otras disposiciones de montaje superficial para proporcionar la emisión de gran ángulo deseada, más allá de las formas de realización descritas anteriormente. También se entiende que las características de las diferentes formas de realización pueden combinarse para lograr el perfil de emisión deseado. Es decir, los diferentes paquetes LED de un módulo de visualización pueden tener perfiles de emisión diferentes que se combinan para proporcionar la emisión de visualización deseada.
Se entiende que diferentes formas de realización de paquetes LED que no forman parte de la invención pueden disponerse de muchas maneras diferentes más allá de las formas de realización antes descritas. Las figuras 33 a 41 muestra diferentes formas de realización de paquetes LED que no forman parte de la invención, con cavidades dispuestas en diferentes patrones. La figura 33 muestra un paquete 350 que no forma parte de la invención y que tiene una primera, una segunda y tercera cavidades 352a-c, similar al paquete LED 300 mostrado en la figura 25 y descrito anteriormente. De igual modo que las formas de realización anteriores, el paquete LED 350 se puede disponer para montaje superficial y puede tener muchas formas diferentes según se ha descrito anteriormente. En la forma de realización que se muestra, las cavidades 552a-c pueden tener una forma ovalada, comprendiendo cada una de ellas una superficie lateral en ángulo y una base plana para montar un emisor, tal como un LED.
El paquete LED 350 tiene un cuerpo 356 con una huella genéricamente rectangular, pero se entiende que otras formas de realización pueden tener huellas con formas diferentes. El cuerpo tiene una primera superficie o borde lateral longitudinal 356a con una segunda superficie lateral longitudinal 356b opuesta. El cuerpo 356 también tiene una primera superficie lateral ortogonal 356c y una segunda superficie lateral ortogonal 356d opuesta. El cuerpo 356 también tiene un escalón 354 en torno a su perímetro y que tiene muchas ventajas, tales como barrera mejorada contra la humedad, según se describe de forma más detallada posteriormente. En el paquete LED 350, las cavidades 356a-c están dispuestas en un patrón triangular similar al paquete LED 300 antes descrito, pero en esta forma de realización, la primera y segunda cavidades 352a, 352b están dispuestas adyacentes al primer borde longitudinal 356a y a lo largo del mismo, y la tercera cavidad 352c es adyacente a un punto central a lo largo del segundo borde longitudinal 356b. Se entiende que las cavidades 352a-c pueden tener colores diferentes de LED y pueden tener dimensiones diferentes según se ha descrito anteriormente.
La figura 34 muestra otra forma de realización de un paquete LED 370 que es similar al paquete LED 350 y comprende cavidades 372a-c en el cuerpo 376 que también comprende un escalón 374 y bordes 376a-d. En esta forma de realización, las cavidades 372a-c están dispuestas en un patrón similar al patrón del paquete LED 300 descrito anteriormente. En esta forma de realización, la primera y la segunda cavidad 372a es adyacente al primer borde longitudinal 376a y a mitad de camino a lo largo del mismo, y la segunda y tercera cavidades 372b, 372c son adyacentes al segundo borde longitudinal 376b y se sitúan a lo largo del mismo.
La figura 35 muestra otra forma de realización de un paquete LED 390 que comprende cavidades 392a-c en un cuerpo 396, que también comprende un escalón 394 y bordes 396a-c. En esta forma de realización, la primera cavidad 392a es adyacente a la superficie ortogonal 396c y a mitad de camino a lo largo de la misma, y la segunda y tercera cavidades 392b, 392c son adyacentes a la superficie 396d opuesta y se sitúan a lo largo de ella. La figura 36 muestra un paquete LED 410 similar con la primera y segunda cavidades 412a, 412b adyacentes al primer borde ortogonal 416c y a lo largo del mismo, y una tercera cavidad 412c es adyacente al segundo borde ortogonal 416d y a mitad de camino a lo largo del mismo.
Las figuras 37 a 40 muestran diferentes formas de realización de paquetes LED con cavidades en un patrón en forma de L. La figura 37 muestra una forma de realización de un paquete LED 430 con una primera y segunda cavidades 432a, 432b adyacentes a la superficie lateral 436c y a lo largo de la misma, y una tercera cavidad 432c en la esquina de la superficie 436b y la superficie 436d. La figura 38 muestra el paquete LED 450 que tiene una primera cavidad 452a en la esquina de la superficie 456a y la superficie 456c, y una segunda y tercera cavidades 452b, 452c a lo largo de la superficie 456d. La figura 39 muestra otra forma de realización de un paquete LED 470 que es similar al paquete LED 450, pero tiene una primera cavidad 472a en la esquina de la superficie 476c, 476b. La figura 40 muestra todavía otra forma de realización de un paquete LED 490 con un patrón de cavidad en forma de L que es similar al paquete LED 430 de la figura 37. No obstante, en esta forma de realización, la tercera cavidad 492c está en la esquina de la superficie 496a y la superficie 496d. Se entiende que las formas de realización anteriores muestran únicamente algunos de los muchos patrones de cavidades que se pueden usar en paquetes LED.
La figura 41 muestra otro paquete LED 510 que es similar a los paquetes LED antes descritos, pero tiene cuatro cavidades 512a-d en contraposición a las tres cavidades. En esta forma de realización, las cavidades 512a-d están dispuestas en un patrón cuadrado, pero se entiende que, en otras formas de realización, las cavidades 512a-d pueden disponerse en patrones diferentes. Las cavidades 512a-c pueden incluir muchos LED diferentes, presentando una de las formas de realización unos respectivos LED de color rojo, verde y azul en tres de las cavidades, y en donde la luz de estos LED se combina para emitir diferentes colores de luz, incluido el blanco. La cuarta cavidad puede tener un LED que emita en blanco que puede comprender un LED que emita en azul cubierto por un material de conversión. En esta forma de realización, la luz blanca de la cuarta cavidad se puede usar en aplicaciones que requieran un mayor índice de reproducción cromática (CRI) en comparación con la luz blanca procedente de una combinación de luz de los LED rojo, verde y azul.
Todavía en otras formas de realización, las cuatro cavidades 512a-d pueden comprender diferentes combinaciones de emisores de color rojo, verde, azul, ámbar o blanco. Las cuatro cavidades 512a-d también pueden tener dos o más cavidades con los mismos emisores. En una de estas formas de realización, dos cavidades pueden tener, cada una de ellas, un emisor rojo, y las dos cavidades restantes pueden tener emisores de colores diferentes, tal como una cavidad con un emisor azul y otra con un emisor verde. Esta es solamente una de las muchas formas de realización diferentes de cavidades con los mismos emisores. Todavía en otras formas de realización, las cuatro cavidades 512a-d pueden incluir una o más cavidades con emisores que emiten luz no visible. En algunas formas de realización, esto puede incluir tres cavidades con emisores visibles y una con un emisor de IR, tal como un sensor LED de IR.
Se entiende que estas diferentes combinaciones también se pueden usar en paquetes LED de tres cavidades. En particular, las formas de realización de tres cavidades pueden tener los mismos emisores en dos de las cavidades o pueden tener una o más con emisores de IR según se ha descrito anteriormente.
Los paquetes LED según la presente invención tienen uno o más escalones en las superficies laterales del cuerpo para ayudar a reducir la penetración de humedad y proporcionar una superficie para la formación del encapsulante. Se entiende que todas las formas de realización según la presente invención tienen escalones.
Las figuras 42 y 43 muestran otra forma de realización del paquete LED 530 que no forma parte de la invención y que tiene un cuerpo 536 con tres cavidades 532a-c. En esta forma de realización, el cuerpo 536 presenta unas superficies laterales rectas (es decir, sin escalones o transiciones) 536a-d, lo cual permite que la huella del cuerpo sea pequeña. Esto puede resultar útil en ciertas aplicaciones, tales como módulos de visualización de alta densidad en los que los emisores deben estar lo más próximos entre sí posible.
Las figuras 44 y 45 muestran otra forma de realización del paquete LED 550 que no forma parte de la invención y que tiene un cuerpo 556 con cavidades 552a-c similares a las descritas anteriormente, presentando el cuerpo unas superficies laterales longitudinales 556a, 556b. En esta forma de realización, las superficies laterales 556a, 556b tienen un escalón 554 que puede dar como resultado una parte inferior ensanchada y una mayor huella del cuerpo 556. El escalón 554 puede proporcionar la ventaja de proteger los terminales de contacto prolongados del paquete. El paquete LED 550 comprende un armazón conductor 558 con el cuerpo 556 formado en torno al armazón conductor 558. Los terminales de contacto (o pines) 560 se extienden desde el cuerpo 556 en la superficie inferior del cuerpo 556. El escalón 554 proporciona una parte prolongada del cuerpo que cubre los terminales de contacto 560 y, al proporcionar esta parte ensanchada inferior, el escalón 554 permite terminales de contacto más largos en comparación con formas de realización sin el escalón 554 (por ejemplo, el paquete LED 530 descrito anteriormente). Al tener terminales de contacto prolongados, el paquete 550 puede proporcionar un montaje y un contacto iniciales más fiables, y también un contacto más fiable durante la vida del paquete 550.
Las figuras 46 y 47 muestran otra forma de realización de un paquete LED 570 que no forma parte de la invención y que comprende también tres cavidades 572a-c en su cuerpo 576. En esta forma de realización, el escalón 574 está en todas las superficies laterales 576a-d, lo cual puede hacer que la huella del cuerpo sea incluso mayor. El escalón 574 proporciona la ventaja de proteger los terminales de contacto prolongados y, al estar en todas las superficies laterales, el escalón proporciona una repisa para contener el encapsulante durante la fabricación del paquete. Esto da como resultado una formación fiable del encapsulante y una barrera fiable ante la intrusión de humedad según se describe de forma más detallada a continuación, y evita que, por los bordes del cuerpo, discurra un exceso de material encapsulante durante la fabricación.
En paquetes LED utilizados en diferentes aplicaciones, tales como módulos de visualización en exteriores, la intrusión de humedad puede representar un problema ya que esta puede derivar en una avería del dispositivo. Diferentes formas de realización pueden incluir características para minimizar o eliminar la intrusión de humedad. Algunas de estas características proporcionan una formación fiable del encapsulante sobre el cuerpo al anclar de manera más fiable el encapsulante al cuerpo. Las figuras 48 y 49 muestran otra forma de realización de un paquete LED 590 que no forma parte de la invención y que comprende cavidades 592a-c en el cuerpo 596 y un escalón 594 en torno a las superficies laterales del cuerpo 596, según se ha descrito anteriormente. En esta forma de realización, se incluyen unas muescas o dedos 598a-c en la superficie superior del cuerpo 596 para cooperar con el encapsulante con el fin de ayudar a anclar el encapsulante al cuerpo y ayudar a evitar la intrusión de humedad y contaminantes. Las muescas pueden adoptar muchas formas diferentes y, en la forma de realización mostrada, las muescas 598a-c comprenden dedos que discurren desde el borde de la superficie superior 600 del cuerpo 596 hacia la parte central de la superficie superior 600. Las muescas 598a-c tienen una parte de cabeza ensanchada 602 hacia el extremo de cada muesca que proporciona una característica adicional para ayudar a anclar el encapsulante.
Se entiende que los paquetes LED pueden tener un número diferente de muescas y pueden tener muescas con muchas formas y tamaños diferentes. Las muescas se pueden formar usando muchos métodos diferentes que incluyen su formación cuando el cuerpo se moldea en el armazón conductor o ataque químico después de que se forme el cuerpo. Las muescas pueden estar en muchas ubicaciones diferentes, tales como en las superficies laterales del cuerpo y pueden tener muchas profundidades diferentes. También se pueden incluir características secundarias en la base de las muescas para potenciar adicionalmente el anclaje del encapsulante. Estas características secundarias pueden comprender muescas, cortes, rebajes o texturizaciones adicionales.
La figura 50 muestra otra forma de realización de un paquete LED 610 que no forma parte de la invención y que comprende cavidades 612a-c en el cuerpo 616 y un escalón 614 en torno a las superficies laterales 616a-d del cuerpo, todo ello según se ha descrito anteriormente. En esta forma de realización, el cuerpo 616 incluye tres muescas 618a-c que tienen una forma diferente y en una ubicación diferente a las muescas antes descritas. En la forma de realización, las muescas 618a-c tienen una anchura uniforme a todo lo largo, originándose la primera muesca 618a en la cuarta superficie lateral 616d y discurriendo en ángulo con respecto a la misma, originándose la muesca 618b en la tercera superficie lateral 616c y discurriendo en ángulo con respecto a ella, y originándose la tercera muesca 618c en la segunda superficie lateral 616b y discurriendo de manera general ortogonalmente con respecto a la misma.
La figura 51 muestra otra forma de realización de un paquete LED 630 que es similar al paquete 610 y tiene tres muescas 638a-c con la misma forma genérica. No obstante, en esta forma de realización, al menos una de las muescas se origina en una ubicación diferente. La primera y segunda muescas 638a, 638b se originan en la primera superficie lateral 636a y discurren en ángulo con respecto a la misma, originándose la tercera muesca 638c en la segunda superficie lateral 636b y discurriendo de manera general ortogonalmente con respecto a ella.
La figura 52 muestra todavía otra forma de realización de un paquete LED 650 que no forma parte de la invención y con muescas 658a-c que se originan en superficies laterales diferentes pero interconectadas cerca del centro de la superficie superior 662 del cuerpo 656. Igual que la forma de realización anterior, la primera y segunda muescas 658a, 658c se originan en la primera superficie lateral 656a y discurren en ángulo con respecto a la misma, originándose la tercera muesca 658c en la segunda superficie lateral 656b y discurriendo de manera general ortogonalmente con respecto a ella. Entre las cavidades 652a-c se incluye una sección de interconexión agrandada 660 en la que se interconectan las muescas 658a-c, donde la sección agrandada potencia adicionalmente el anclaje de un encapsulante al cuerpo 656.
La figura 53 muestra todavía otra forma de realización de un paquete LED 670 que tiene cinco muescas 678a-e con tres puntos de interconexión 680a-c, todo ello interconectado en una red de muescas. La primera y segunda muescas 678a, 678b se originan en la primera y tercera superficies laterales 676a, 676c, respectivamente, y se encuentran en un primer punto de interconexión 680a. La tercera y la cuarta muescas 678c, 678d se originan en la primera y la cuarta superficies laterales 676a, 676d, respectivamente, y se encuentran en el segundo punto de interconexión 680b. La primera y segunda muescas secundarias 682a, 682b discurren desde el primer y segundo puntos de interconexión 680a, 680b, respectivamente, al tercer punto de interconexión 680c. La quinta muesca 678e discurre desde la segunda superficie lateral 676d al tercer punto de interconexión 680c, comprendiendo también el tercer punto de interconexión una sección agrandada con vistas a potenciar el anclaje.
Los paquetes LED también pueden tener otras características para potenciar el anclaje del encapsulante y minimizar la intrusión de humedad. Las figuras 54 a 56 muestran otra forma de realización de un paquete LED 690 que tiene un cuerpo 696, con cavidades 692a-c y un escalón 694 según se ha descrito anteriormente. En esta forma de realización, se incluye un foso de forma ovalada 700 en torno a cada una de las cavidades 692a-c. Cuando se forma el encapsulante sobre el cuerpo 696, el mismo llena las cavidades 692a-c y cada uno de sus fosos 700 correspondientes. La cooperación del foso 700 y el encapsulante proporciona un anclaje adicional del encapsulante al cuerpo y una barrera ante la intrusión de humedad.
Se entiende que los fosos según la presente invención pueden tener muchos tamaños y formas diferentes, siendo algunas de las formas alternativas circular, triangular, cuadrada, rectangular, pentagonal, octogonal, etcétera. El foso puede estar cerca del borde de las cavidades o puede estar más separado hacia atrás, y otros fosos pueden tener formas diferentes en cuanto a la sección transversal y pueden tener varias características secundarias para potenciar adicionalmente el anclaje.
Las figuras 57 y 58 muestran un armazón conductor 712 de un paquete LED, que no forma parte de la invención y que se puede usar en cualquier paquete LED descrito en la presente, aunque el mismo se muestra en uso con el paquete LED 690. La parte superior 712a del armazón conductor es genéricamente horizontal y forma una meseta que tiene emplazamientos para el montaje de los emisores 714a-c de tal manera que cada uno de ellos emite desde una de las cavidades 716a-c. El armazón conductor 712 también puede proporcionar ubicaciones para uniones con cables (no mostradas) según se requiera para aplicar una señal eléctrica a los emisores 716a-c. Los conductores de la porción superior 712a proporcionan una cobertura casi complete en la meseta, proporcionándose espacios entre los conductores para el aislamiento eléctrico. En algunas formas de realización, los conductores de la meseta pueden cubrir el 70% o más, mientras que otras formas de realización pueden cubrir el 80% o más. Todavía otras formas de realización pueden tener una cobertura del 90% o superior. Esta cobertura casi completa es proporcionada por partes ensanchadas 712b que potencian la difusión térmica y también proporcionan bordes o canales adicionales que potencian el anclaje del armazón conductor 712 al cuerpo 718. Estas son únicamente algunas de las características de anclaje que se pueden incluir en el armazón conductor 712, donde otras características incluyen, aunque sin carácter limitativo, rebajes, proyecciones y texturizaciones.
Las figuras 59 a 61 muestran otra forma de realización de un paquete LED 730 que no forma parte de la invención y que tiene una combinación de características descritas anteriormente para proporcionar un anclaje mejorado adicional del encapsulante y para proporcionar múltiples barreras ante la intrusión de humedad. El paquete LED comprende muescas 738a-c similares a las de referencia 598a-c mostradas en la figura 48 y descritas anteriormente. El paquete LED 730 también comprende fosos 740 en torno a cada una de las cavidades 732a-c y cada foso 740 es similar al foso 700 mostrado en las figuras 54 a 56 y descrito anteriormente. Como se ha mencionado anteriormente, las muescas 738a-c pueden tener características secundarias para mejorar adicionalmente el anclaje, de manera que hay muescas que tienen rebajes circulares 742 en la base de cada sección ensanchada 744. Esta es solamente una de las muchas características secundarias diferentes que se pueden incluir en las diferentes formas de realización según la presente invención.
Como se ha descrito anteriormente, los paquetes LED según la presente invención comprenden un encapsulante que, en diferentes formas de realización, puede cubrir diferentes partes del cuerpo del paquete. Según la invención, el encapsulante puede llenar las cavidades y forma lentes sobre las cavidades. De acuerdo con la invención, el encapsulante se extiende más allá de las cavidades de una manera continua o parcialmente continua para cubrir superficies del cuerpo del paquete y cooperar con características de anclaje según se ha descrito anteriormente. El encapsulante no solamente tiene efecto sobre el patrón de emisión del paquete LED con diferentes características y formas de lentes, sino que también puede proporcionar protección de los LED y un funcionamiento fiable al minimizar la intrusión de humedad.
Las figuras 62 a 65 muestran una forma de realización de un paquete LED 750 según la presente invención y que comprende cavidades 752a-c en su cuerpo 756, con un escalón 754 en torno a las superficies laterales del cuerpo 756. Las cavidades 752a-c tienen, cada una de ellas, uno respectivo de tres emisores (LED) 753a-c que emite luz desde su correspondiente de las cavidades 752a-c, y cada una de las cavidades 752a-c tiene un foso 758 similar a los descritos anteriormente. En esta forma de realización, y de acuerdo con la invención, sobre el cuerpo 756 se incluye un encapsulante 760 que puede proporcionar protección a las diferentes características del paquete LED 750 y que también se usa para constituir características que forman o dirigen la luz de diferentes maneras, formando lentes sobre los emisores 753a-c. En esta forma de realización, el encapsulante 760 llena las cavidades 752a-c y cada foso 758, de manera que la parte de encapsulante del foso 398 ayuda a anclar el encapsulante 760 al cuerpo 756 y a reducir la intrusión de humedad en las cavidades 752a-c.
De acuerdo con la invención, el encapsulante cubre diferentes superficies del cuerpo o partes de superficies del cuerpo, teniendo el paquete LED 750 un encapsulante 760 que cubre todas las superficies del cuerpo por encima del escalón 754. Sobre las cavidades 752a-c y los emisores 753a-c se forman lentes 762 y a las mismas se les puede dar forma para proporcionar el perfil de emisión deseado del paquete. Como se ha descrito anteriormente, las lentes usadas en las diferentes formas de realización descritas en la presente pueden comprender muchos materiales diferentes, tales como una resina epoxi, y pueden comprender muchos índices de refracción diferentes, tales como 1.51. En algunas formas de realización, la resina epoxi puede transmitir aproximadamente el 100% de la luz emitida desde los emisores, mientras que, en otras formas de realización, puede transmitir menos del 100%. Todavía en otras formas de realización, la resina epoxi puede comprender un material de conversión o material de dispersión por todo el encapsulante o en diferentes ubicaciones del mismo.
El encapsulante 760 puede estar formado sobre el cuerpo utilizando diferentes procesos de moldeo conocidos y, en algunas formas de realización, una o más de las lentes se pueden procesar adicionalmente para potenciar la extracción de luz. Por ejemplo, una o más de las lentes 762 se pueden procesar adicionalmente para incluir texturizaciones en la superficie con el fin de dispersar la luz o potenciar la extracción de luz. Como se ha descrito anteriormente, las lentes pueden ayudar a dar forma a la emisión del paquete con el fin de proporcionar una emisión de gran ángulo o paso amplio según un eje o línea central del paquete LED en comparación con un paquete LED con cavidad circular y lente hemisférica. Se entiende que otras formas de realización pueden tener lentes con formas diferentes y los paquetes LED pueden tener lentes de tamaños diferentes. Los paquetes LED también pueden comprender características de anclaje adicionales, incluidas las muescas antes descritas.
Los paquetes LED descritos en la presente memoria se pueden usar en muchas aplicaciones de iluminación diferentes, aunque son aplicables en particular en su uso en módulos de visualización de LED. La figura 66 muestra una forma de realización de un paquete LED 770 según la presente invención dispuesto como parte de un módulo de visualización de LED. Se muestra solamente un paquete LED 770, pero se entiende que módulos de visualización diferentes pueden comprender cientos o miles de paquetes LED dispuestos uno adyacente al otro, siendo cada uno de los paquetes LED controlable individualmente para emitir un color de luz particular. A continuación, el módulo de visualización de LED emite una imagen que se genera utilizando la emisión de los paquetes LED.
El paquete LED 770 comprende un cuerpo 776 con un escalón 774, cavidades 772a-c (no se muestra la tercera cavidad 772c) y un foso 780, todo ello según se ha descrito anteriormente. El paquete LED 770 comprende además un armazón conductor 782 y un encapsulante 784, también según se ha descrito anteriormente. El paquete LED 770 se monta en una placa de circuito impreso (PCB) 786 del módulo de visualización de LED usando métodos conocidos, y la PCB 786 es lo suficientemente grande para alojar muchos paquetes LED en función del tamaño y la resolución deseada del módulo de visualización. Los terminales (o pines) 788 se sitúan aplanados contra la superficie de la PCB 786 para proporcionar un contacto fiable del paquete LED 770 con la PCB 786.
En un aspecto que no forma parte de la invención, se puede incluir un material de encapsulado de relleno 790 entre paquetes LED 770 que sean adyacentes en el módulo de visualización de LED. El material de encapsulado de relleno 790 se puede disponer de diferentes maneras, teniendo la forma de realización mostrada suficiente material de encapsulado de relleno 790 para cubrir la PCB 786 entre paquetes LED adyacentes 770 y un grosor para cubrir una parte de las superficies laterales 793 del paquete LED, incluidos los terminales 788. En la forma de realización mostrada, el material de encapsulado de relleno 790 tiene un grosor para cubrir las superficies laterales del LED con el fin de sobresalir por encima del escalón 774. Esto da como resultado que los terminales 788 y el punto de transición entre el escalón 774 y el encapsulante 784 queden cubiertos por el material de encapsulado de relleno 790. Esto ayuda a evitar que la humedad llegue a este punto de transición lo cual ayuda a reducir la intrusión de humedad en el paquete LED 770. El material de encapsulado de relleno 790 se puede realizar con muchos materiales diferentes, comprendiendo algunas formas de realización un material a base de silicona que es particularmente aplicable en aplicaciones en exteriores. En módulos de visualización de LED usados para aplicaciones diurnas en exteriores, se pueden incluir viseras 794 entre por lo menos algunos de los paquetes LED con el fin de reducir o evitar el reflejo de la luz solar proveniente de los paquetes LED 770. Las viseras 794 también se pueden realizar con materiales a base de silicona, aunque se entiende que también se pueden usar otros materiales.
Como se ha descrito anteriormente, los paquetes LED están dispuestos para minimizar o evitar la intrusión de humedad en las cavidades del paquete con el fin de evitar fallos de los paquetes LED. Esto da como resultado un funcionamiento más fiable del módulo de visualización de LED y una vida útil más prolongada de visualización. En referencia a continuación a la figura 67, para que la humedad llegue a la cavidad 772b, la misma debe atravesar la transición entre el material de encapsulado de relleno 790 y el encapsulante 784, y a continuación pasar a la transición entre el escalón 774 y el encapsulante 784. A continuación, la humedad debe atravesar esta transición y subir por el lateral del cuerpo 776 y la superficie superior del cuerpo 776, hasta el foso 780. A continuación, la humedad debe pasar por las transiciones proporcionadas por el foso 780 y el encapsulante 784 y propagarse más allá del foso 780, bajando por la superficie de la cavidad 772b, hasta el armazón conductor 782 y el emisor 796. Esta cantidad de transiciones y la longitud del recorrido de la humedad ayudan a reducir o eliminar la cantidad de humedad que realmente conseguiría llegar al armazón conductor 782 o al emisor 796, con lo cual se incrementa la fiabilidad del paquete LED 770. Se puede potenciar adicionalmente la fiabilidad incluyendo otras características de anclaje según se ha descrito anteriormente.
Las figuras 68 y 69 muestran otra forma de realización de un paquete LED 810 según la presente invención con cavidades 812a-c en su cuerpo 816 tal como se ha descrito anteriormente. En esta forma de realización, la superficie del cuerpo es negra, lo cual puede proporcionar un contraste mejorado de la imagen en algunas aplicaciones. En algunas formas de realización, se consigue que la superficie del cuerpo sea negra mediante impresión por estarcido con tinta negra sobre la superficie. En algunas aplicaciones, existe el peligro de que parte de la tinta se propague hasta la copa donde puede interferir con la emisión del(de los) LED(s) de la copa. Las características de anclaje de muescas y fosos antes descritas pueden proporcionar la ventaja adicional de bloquear la propagación de la tinta negra para evitar su propagación hasta las cavidades. Esto hace que mejore el funcionamiento de estos paquetes LED a lo largo de su vida útil.
Los paquetes LED según la presente invención se pueden usar en muchas aplicaciones de iluminación diferentes más allá de los módulos de visualización de LED. Algunas de estas incluyen, aunque sin carácter limitativo, alumbrado público, iluminación arquitectónica, iluminación en viviendas y oficinas, iluminación de módulos de visualización y retroiluminación.
Aunque la presente invención se ha descrito de forma detallada en referencia a ciertas configuraciones preferidas de la misma, son posibles otras versiones. Por lo tanto, el alcance de la invención no debe limitarse a las versiones antes descritas. La invención queda definida por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Paquete de diodos emisores de luz (LED) (770), que comprende:
un cuerpo (776) que presenta unas superficies laterales del cuerpo y una superficie superior del cuerpo; una pluralidad de cavidades (772a-772c) en dicha superficie superior del cuerpo (776), comprendiendo cada una de dichas cavidades (772a-772c) un LED (753a-753c) dispuesto para emitir desde una de dichas cavidades (772a-772c); y
un encapsulante (784) sobre dicha superficie superior del cuerpo (776) y dichas superficies laterales del cuerpo (776), comprendiendo también dicho encapsulante (784) unas lentes (762) sobre cada una de dichas cavidades (772a-772c) para dar forma a la emisión de dichos LED (753a-753c) con el perfil de emisión deseado, siendo la intensidad de cada uno de dichos LED (753a-753c) controlable de manera individual, siendo dicho paquete LED capaz de emitir combinaciones diferentes de colores de luz procedente de dichos LED (753a-753c) caracterizado por que un escalón (774) está formado en el cuerpo (776) y el escalón (774) se extiende a lo largo de por lo menos una de las superficies laterales del cuerpo;
por que el paquete de diodos emisores de luz (LED) comprende asimismo un armazón conductor (782) acoplado eléctricamente a dichos LED (753a-753c), extendiéndose por lo menos un terminal de contacto (788) del armazón conductor (782) dentro del cuerpo (776) y a través del escalón (774);
y por que el encapsulante (784) se extiende sobre dichas superficies laterales del cuerpo (776) hasta dicho escalón (774).
2. Paquete LED según la reivindicación 1, que comprende asimismo un escalón en por lo menos dos superficies laterales del cuerpo (776).
3. Paquete LED según la reivindicación 2, en el que dicho encapsulante (784) cubre las superficies laterales del cuerpo (776) y la superficie superior del cuerpo (776) por encima de dicho escalón.
4. Paquete LED según la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo (776) comprende asimismo unas características de anclaje.
5. Paquete LED según la reivindicación 4, en el que dichas características de anclaje comprenden uno o más dedos o muescas (638) en dicha superficie superior del cuerpo (776).
6. Paquete LED según la reivindicación 4, en el que dichas características de anclaje comprenden un foso (758) alrededor de por lo menos una de dichas cavidades (772a-772c).
7. Paquete LED según la reivindicación 4, en el que dichas lentes (762) generan un perfil de emisión de paquete que tiene un ángulo mayor en comparación con un paquete LED con lentes circulares.
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