TWI460878B - 固態發光單元及其形成方法 - Google Patents

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TWI460878B
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Paul E Sims
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Description

固態發光單元及其形成方法
本發明係關於固態發光,且更特定言之,本發明係關於包括固態發光組件之固態發光面板。
固態發光面板可用作顯示器之固態背光單元,用作全面照明之發光面板,用作標誌之背光,及/或用於其他目的。液晶顯示器(LCD)之固態背光單元通常包括一排列於LCD螢幕後面之二維陣列之離散光源。該等離散光源可產生可用以照明LCD顯示器(諸如彩色LCD顯示器)之白色光或接近白色之光。為使LCD顯示器在螢幕上顯示具有均勻色彩及/或強度之影像,可能需要背光單元為LCD螢幕提供空間上均勻(色彩與強度兩方面)之光。然而,由於離散光源在該背光單元中可能相互間隔開,故此可能為困難的。詳言之,隨著固態光源之亮度增大,可能需要以愈來愈大之光源間間距來排列該等光源(例如)以便減少熱耗散及/或增大顯示器之效率。
當將包括固態光發射裝置之陣列之固態發光單元使用於全面照明時,可能產生與色彩均勻性、效率及/或熱耗散有關之類似問題。
根據本發明之一些實施例之固態發光單元包括複數個固態發光方塊,該等方塊包括一平坦表面及該平坦表面上之複數個固態光源。該發光單元包括複數個桿體支撐構件。該等桿體支撐構件之各別者包括附加於其上之該複數個方塊之至少兩者以形成各別桿體總成,且一桿體總成之該等固態發光方塊上之該等固態光源之各別者經電串聯連接以使得在對其施加一電壓時被同時激發。
固態發光單元可進一步包括一面板支撐構件,且該複數個桿體總成可在桿體總成之桿體支撐構件之與固態發光方塊相對之一側上附加至面板支撐構件。
該面板支撐構件可包括一與該複數個固態發光方塊相對附加至複數個桿體總成之蓋底(cover bottom)。
該固態發光單元可進一步包括一在該蓋底上之散熱器。散熱器可在蓋底與該複數個桿體總成之間及/或蓋底可在散熱器與該複數個桿體總成之間。在一些實施例中,散熱器可包括一在蓋底與該複數個桿體總成之間的第一散熱器,且固態發光單元可進一步包括一在蓋底上之第二散熱器使得該蓋底在該第一散熱器與該第二散熱器之間。該散熱器可包括一片導熱材料,其經組態以將由固態發光裝置所產生之熱量傳導至蓋底且經組態以藉由將經傳導之熱量散播於散熱器之區域上來降低該固態發光單元中的熱不均勻性。
該複數個桿體總成之每一者可包括一導熱狹長構件,且該複數個桿體總成可在該固態發光單元中並排排列。該等桿體總成之每一者可進一步包括一在桿體總成之一末端處之回送連接器(loopback connector)。
該固態發光單元可進一步包括各別桿體總成上之固態發光方塊之相鄰者之間的複數個間隔件。該複數個間隔件之每一者可包括一不導電彈性材料。在一些實施例中,該複數個間隔件之每一者可包括一突起部,該突起部經組態以切合相鄰固態發光方塊之至少一者中之一相應凹部。
該等方塊之各別者可包括在其平坦表面上之電墊(electrical pad),且該固態發光單元可進一步包括一線環,其在相鄰方塊上之電墊之間延伸用以越過該等方塊之間的間隔件將相鄰方塊的電墊電互連。該線環距該平坦表面之高度可在約0.02吋與約0.12吋之間。一絕緣材料可位於該線環上。
電墊可經由方塊上之電路跡線與發光二極體(LED)晶片之一或多者電連通使得在將足夠電壓施加於該等電墊上時,電流流經光源且該等光源發射有用光。
該固態發光單元可進一步包括一在該複數個發光方塊上之反射器面板。該反射器面板可包括一漫反射器。該反射器面板在其中可包括複數個圓形孔徑,該複數個圓形孔徑與該複數個固態發光元件之各別者對準。該等圓形孔徑可具有與方塊之平坦表面形成一角度之側壁。
該固態發光單元可進一步包括複數個包括一主體及一頭部之銷。可使用該等銷將反射器面板附著至方塊,且該等銷可延伸穿過該反射器面板中之一孔且進入方塊中之一相應孔。該等銷可包括一漫反射材料。此外,該等銷可延伸進入方塊但不進入桿體支撐構件。
該固態發光單元可進一步包括一在桿體支撐構件之至少一者與面板支撐構件之間延伸的扣件。該扣件可具有一在桿體支撐構件之與該面板支撐構件相對之一側上的頭部,且該頭部可安置於方塊之孔徑中且具有小於該方塊之高度的高度。該頭部與該方塊間隔開使得其不與該方塊接觸。
該固態發光單元可進一步包括一在該複數個發光方塊上之反射器面板。該固態發光單元可進一步包括複數個包括一主體及一頭部之銷。可使用該等銷將反射器面板附著至方塊,且該等銷可延伸穿過該反射器面板中之一孔且進入方塊中之一相應孔。該等銷可延伸進入方塊但不進入桿體支撐構件。
根據本發明之其他實施例之固態發光單元包括一面板支撐構件,及複數個固態發光方塊。該等固態發光方塊之每一者包括一平坦表面及該平坦表面上之複數個固態光源。該固態發光單元進一步包括複數個桿體支撐構件。該等桿體支撐構件之各別者包括附加於其上之複數個方塊之至少兩者以形成各別桿體總成,且該等桿體總成安裝於面板支撐構件上使得該等桿體支撐構件在該面板支撐構件與方塊之間。
該固態發光單元可進一步包括一在該面板支撐構件與該複數個桿體總成之間的散熱器。該散熱器可包括一片導熱材料,其具有一區域且經組態以將由固態發光裝置所產生之熱量傳導至面板支撐構件且經組態以藉由將經傳導之熱量散播於散熱器之區域上來降低該固態發光單元中的熱不均勻性。
該固態發光單元可進一步包括一在該複數個發光方塊上之反射器面板。該固態發光單元可進一步包括複數個包括一主體及一頭部之銷。可使用該等銷將反射器面板附著至方塊,且該等銷可延伸穿過該反射器面板中之一孔且進入方塊中之一相應孔。該等銷可延伸進入方塊但不進入桿體支撐構件。
該固態發光單元可進一步包括在桿體支撐構件之至少一者與面板支撐構件之間延伸之扣件。該扣件具有一在桿體支撐構件之與面板支撐構件相對之一側上的頭部。該頭部可安置於方塊之孔徑中且具有小於該方塊之高度的高度。該頭部可與該方塊間隔開以使得其不與該方塊接觸。
根據本發明之其他實施例之固態發光單元包括至少一個桿體支撐構件,該桿體支撐構件上之第一及第二固態發光方塊,及一在該第一與第二固態發光方塊之間的不導電間隔件。該間隔件可包括一不導電彈性材料。該間隔件可包括一突起部,該突起部經組態以切合該第一固態發光方塊或該第二固態發光方塊之至少一者中之一相應凹部。
該固態發光單元可進一步包括在第一及第二方塊之與桿體支撐構件相對之表面上的電墊,及一在該等電墊之間延伸用以越過間隔件將該等電墊電互連的線環。該線環距該平坦表面之高度可在約0.02吋與約0.12吋之間。
該固態發光單元可進一步包括複數個平行之線環,其在該等電墊之間延伸用以提供該等電墊之間的冗餘電互連。
該固態發光單元可進一步包括與桿體支撐構件相對之第一發光方塊之一表面上之第一及第二相鄰電觸點,及與桿體支撐構件相對之第二發光方塊之一表面上之第三及第四相鄰電觸點。第一線環可在第一發光方塊之第一電墊與第二發光方塊之第三電墊之間延伸用以越過間隔件將該等第一與第三電墊電互連,且第二線環可在第一發光方塊之第二電墊與第二發光方塊之第四電墊之間延伸用以越過間隔件將該等第二與第四電墊電互連。第一及第二線環可以距離d間隔開,該距離為至少大約等於第一及第二線環距第一及第二發光方塊之表面之高度h。
第一及第二線環之高度h可小於第一與第二線環之間的距離d的大約一半。
根據本發明之一些實施例之固態發光方塊包括一基板,其具有一平坦表面、該基板上之複數個第一串串聯連接式LEDs,該等第一串具有分別在方塊之第一末端之陽極觸點及在與該第一末端相對之方塊之第二末端之陰極觸點;及複數個串第二串聯連接式LEDs,該等第二串具有分別在方塊之第二末端之陽極觸點及在方塊之第一末端之陰極觸點。該複數個第一串及該複數個第二串之每一者可包括至少一第一色彩LEDs串,其經組態以在被激發時發射具有第一波長之光;及一第二色彩LEDs串,其經組態以在被激發時發射具有第二波長之光。該第一複數個串之第一色彩串之陰極觸點及該第二複數個串之第一色彩串的陽極觸點在一與方塊的縱向中心軸線平行的方向中自該第一複數個串的第二色彩串的陰極觸點及該第二複數個串的第二色彩串的陽極觸點偏移。
該第一複數個串之第一色彩串之陰極觸點及該第二複數個串之第一色彩串的陽極觸點可能比該第一複數個串的第二色彩串的陰極觸點及該第二複數個串的第二色彩串的陽極觸點距離方塊的第二末端更遠。
本發明之一些實施例提供形成一包括一桿體支撐構件之固態發光桿體總成之方法,該桿體支撐構件包括複數個定位孔及複數個每一者包括至少一個定位孔之固態發光方塊。該等方法可包括將桿體支撐構件置放於一夾具上,該夾具包括至少一個對準銷使得該對準銷延伸穿過該桿體支撐構件之該複數個定位孔之一者,將該複數個方塊之一者置放於該桿體支撐構件上使得該定位銷延伸穿過方塊中之定位孔,及將該方塊附加至該桿體支撐構件。
將方塊附加至桿體支撐構件可包括在將該方塊置放於該桿體支撐構件上之前在該桿體支撐構件上施配環氧膠。
該等方法可進一步包括將一包括與其一末端相鄰之接觸墊之第二方塊置放於夾具上使得一第二對準銷延伸穿過該第二方塊中之一定位孔且使得該第二方塊之末端與第一方塊的末端相鄰,及將該第一方塊之接觸墊與該第二方塊之接觸墊電連接。
將第一方塊之接觸墊與第二方塊之接觸墊電連接可包括在該第一方塊之接觸墊與該第二方塊之接觸墊之間形成一環連接。該環連接之高度可在大約0.02吋與大約0.12吋之間。在第一方塊之接觸墊與第二方塊之接觸墊之間形成一環連接可包括在該第一方塊的接觸墊與該第二方塊的接觸墊之間形成複數個平行環連接。一絕緣材料可形成於該環連接上。
第一方塊可包括第一及第二接觸墊且第二方塊可包括第一及第二接觸墊,且該等方法可進一步包括在該第一方塊之第一接觸墊與該第二方塊之第一接觸墊之間形成一第一環連接,且在該第一方塊之第二接觸墊與該第二方塊之第二接觸墊之間形成一第二環連接。第一環連接與第二環連接可以距離d間隔開,該距離為至少約等於第一及第二環連接之高度h。第一及第二環連接之高度h可小於第一與第二環連接之間的距離d的大約一半。
將第一方塊之接觸墊與第二方塊之接觸墊電連接可包括在該第一方塊與該第二方塊之間提供一帶狀線連接(wire ribbon connection)。
該等方法可進一步包括在第一方塊與第二方塊之間提供一絕緣間隔件。在第一方塊與第二方塊之間提供一絕緣間隔件可包括在該第一方塊與該第二方塊之間的接縫中施配液體密封劑且固化該經施配之液體密封劑。在一些實施例中,在第一方塊與第二方塊之間提供一絕緣間隔件可包括按壓該第一方塊與該第二方塊之間的接縫中的一預成型絕緣構件。該預成型絕緣構件可包括一突起部,該突起部經組態以切合第一方塊或第二方塊之一邊緣中之一相應凹部。
現將參看附圖在下文更充分地描述本發明之實施例,附圖中展示本發明之實施例。然而,本發明可體現為許多不同形式且不應被解釋為限於本文所陳述之實施例。實情為,提供該等實施例以使得該揭示內容將為徹底且完全的,且將本發明之範疇充分傳達給熟習此項技術者。全文中相同數字表示相同元件。
應瞭解,雖然可能在本文中使用術語第一、第二等來描述各種元件,但該等元件不應受該等術語限制。該等術語僅用以將該等元件相互區分。舉例而言,在不脫離本發明之範疇之情況下,可將第一元件稱為第二元件,且類似地,可將第二元件稱為第一元件。如本文所使用,術語"及/或"包括相關列出之項目之一或多者的任何及所有組合。
本文所使用之術語僅用於描述特定實施例之目的,而非意欲限制本發明。如本文所使用,單數形式"一"及"該"亦意欲包括複數形式,除非上下文另外加以清楚地指示。應進一步瞭解,當術語"包含"及/或"包括"使用於本文中時,其指定所陳述之特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件之存在,但不排除一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其群之存在或添加。
除非另外加以定義,否則本文所使用之所有術語(包括技術術語及科學術語)具有與熟習本發明所屬於之技術者之通常所理解相同的意義。應進一步瞭解,本文所使用之術語應解釋為具有與其在該說明書之上下文及相關技術中之意義一致的意義,而不應解釋為理想化或過於正式的意義,除非本文明確地如此定義。
應瞭解,當將諸如層、區域或基板之元件稱為"位於另一元件上"或"延伸至另一元件上"時,其可直接位於或直接延伸至該其他元件上,或亦可能存在介入元件。相反,當將一元件稱為"直接位於另一元件上"或"直接延伸至另一元件上"時,則不存在介入元件。亦應瞭解,當將一元件稱為"連接至"或"耦接至"另一元件時,其可直接連接至或耦接至該其他元件,或可能存在介入元件。相反,當將一元件稱為"直接連接至"或"直接耦接至"另一元件時,則不存在介入元件。
諸如"下方"或"上方"或"上部"或"下部"或"水平"或"垂直"之相對術語在本文中可用以描述一元件、層或區域與另一元件、層或區域之關係(如圖式中所說明)。應瞭解,除了圖式中所描繪之方位之外,該等術語意欲包含裝置之不同方位。
現參看圖1,使用於固態發光單元中之固態發光方塊10可在其上包括大量以規則及/或不規則二維陣列排列之固態發光元件叢集12。方塊10可包括(例如)一印刷電路板(PCB),其上可安裝一或多個電路元件。詳言之,方塊10可包括一金屬核心PCB(MCPCB),該金屬核心PCB包括一上面具有一聚合物塗層之金屬核心,該塗層上可形成圖案化金屬跡線13。MCPCB材料及與其類似之材料可自(例如)The Bergquist Company購得。該PCB可進一步包括較重包層(4 oz.銅或更多)及/或具有熱通道之習知FR-4 PCB材料。MCPCB材料可提供與習知PCB材料相比經改良之熱效能。然而,MCPCB材料亦可能比可不包括金屬核心之習知PCB材料重。
在圖1所說明之實施例中,發光元件叢集12為每叢集三個固態光發射裝置之多晶片叢集。在方塊10中,四個發光元件叢集12串聯地排列於一第一路徑19中,同時四個發光元件叢集12串聯地排列於一第二路徑21中。第一路徑19之發光元件叢集12(例如)經由電跡線13連接至排列於方塊10之一第一末端10A處之一組三個陽極觸點22,及排列於方塊10之一第二末端10B處之一組三個陰極觸點24。第二路徑21之發光元件叢集12連接至排列於方塊10之第二末端10B處之一組三個陽極觸點26,及排列於方塊10之第一末端10A處之一組三個陰極觸點28。方塊10可進一步包括發光元件叢集12之間的電測試墊15。該等電測試墊15經組態以容許發光元件叢集12之光發射裝置之個別測試。
對準凹口29可提供於方塊10中以協助一邊緣連接器(未圖示)之連接且亦防止該邊緣連接器之不正確安裝。此外,凹口33可提供於方塊10之角落中,用以避免反射器面板40(圖7)及/或方塊10與面板支撐構件44之螺桿及/或方塊10所安裝於其上的桿體支撐構件20(圖8)之間的接觸。方塊10可進一步包括一或多個自動化基準孔(未圖示),其可用以在自動化製造步驟期間移動該方塊10。
固態發光元件叢集12可包括(例如)有機及/或無機光發射裝置。圖2中說明用於高功率照明應用之固態發光元件叢集12之一實例。固態發光元件叢集12可包括一封裝式離散電子組件,其包括一上面安裝複數個LED晶片16之載體基板13。在其他實施例中,一或多個固態發光元件叢集12可包括直接安裝至方塊10之表面上之電跡線上的LED晶片16,從而形成一多晶片模組或板上晶片(chip-on-board)總成。
LED晶片16可包括至少一紅色LED 16R、一綠色LED 16G及一藍色LED 16B。該等藍色及/或綠色LED可包括基於InGaN之藍色及/或綠色LED晶片,其可得自本發明之受讓人Cree,Inc.。該等紅色LED可為(例如)可得自Epistar、Osram及其他廠商之AllnGaP LED晶片。發光裝置12可包括一額外綠色LED,以便產生更多可用之綠光。
在一些實施例中,LED 16可具有邊緣長度為大約900 μm或更大之一方形或矩形周邊(亦即,所謂的"功率晶片")。然而,在其他實施例中,LED晶片16可具有500 μm或更小之邊緣長度(亦即,所謂的"小型晶片")。詳言之,小型LED晶片可以比功率晶片更佳之電轉換效率來操作。舉例而言,具有小於500微米之最大邊緣尺寸(且與260微米一樣小)之綠色LED晶片通常具有比900微米晶片更高之電轉換效率,且已知典型地每瓦特耗散之電功率產生55流明之光通量,且每瓦特耗散之電功率產生多達90流明的光通量。
如圖2中進一步說明,LED 16可由一囊封圓蓋14覆蓋,該圓蓋可為透明的及/或可包括光散射粒子、磷光體及/或其他元件,以達成一所要之發光圖案、色彩及/或強度。囊封圓蓋14(其可包括可固化聚矽氧或環氧樹脂)可為LED 16提供機械保護及/或環境保護。雖未在圖2中說明,但發光元件叢集12可進一步包括一環繞LED 16之反射器杯,一安裝於LED 16上方之透鏡,一或多個用於自該發光裝置移除熱量之散熱片,一靜電放電保護晶片及/或其他元件。
方塊10中之發光元件叢集12之LED晶片16可如圖3中之示意性電路圖中所示電互連。如其中所示,LED 16可經互連以使得第一路徑19中之藍色LED 16B串聯連接以形成串30B。同樣,第一路徑19中之綠色LED 16G可串聯排列以形成串30G。紅色LED 16R可串聯排列以形成串30R。每一串30R、30G、30B可分別連接至一排列於方塊10之第一末端處之各別陽極觸點22R、22G、22B及一排列於方塊10之第二末端處之陰極觸點24。
串30R、30G、30B可包括第一路徑19中之所有或少於所有之相應LED。舉例而言,串30B可包括來自第一路徑19中之所有發光元件叢集12之所有藍色LED 16B。或者,串30R、30G、30B可僅包括第一路徑19中之相應LED之一子集。因此,第一路徑19可包括三個並聯地排列於方塊10上之串30R、30G、30B。
方塊10上之第二路徑21可包括三個並聯地排列之串31R、31G、31B。串31R、31G、31B分別連接至排列於方塊10之第二末端處之陽極觸點26R、26G、26B及排列於方塊10之第一末端處的陰極觸點28R、28G、28B。
第一組之串30R、30G、30B具有通常與方塊10之第一末端10A相鄰之陽極觸點22R、22G及22B及通常與方塊10之第二末端10B相鄰的陰極觸點24R、24G、24B。第二組之串31R、31G、31B具有通常與方塊10之第二末端10B相鄰之陽極觸點26R、26G及26B及通常與方塊10之第一末端10A相鄰的陰極觸點28R、28G、28B。
如圖1及圖3中所示,方塊10可具有一縱向中心軸線17,且該第一組之串30R、30G、30B及該第二組之串31R、31G、31B可大體平行於該縱向中心軸線17延伸。
該第一組之串之第一色彩串之陽極及陰極觸點及該第二組串之第一色彩串的陽極及陰極觸點可比該第一及該第二組之串的第二及/或第三色彩串的陽極及陰極觸點安置得距方塊10的縱向中心軸線17更近。舉例而言,藍色串30B及31B之陽極及陰極觸點22B、24B、26B、28B可比綠色串30G及31G之陽極及陰極觸點22G、24G、26G、28G安置得距縱向中心軸線17更近。同樣,綠色串30G及31G之陽極及陰極觸點22G、24G、26G、28G可比紅色串30R及31R之陽極及陰極觸點22R、24R、26R、28R安置得距縱向中心軸線17更近。
該第一組之串之第一色彩串之陰極觸點及該第二組之串之第一色彩串的陽極觸點在一與方塊10的縱向中心軸線17平行的方向中自該第一組之串的第二色彩串的陰極觸點及該第二組之串的第二色彩串的陽極觸點偏移。詳言之,該第一組之串之第一色彩串之陰極觸點及該第二組之串之第一色彩串的陽極觸點可比該第一組之串的第二色彩串的陰極觸點及該第二組之串的第二色彩串的陽極觸點距離方塊10的末端10A、10B更遠。
舉例而言,如圖3中所示,藍色串30B之陰極觸點24B及藍色串31B之陽極觸點26B可比綠色串30G之陰極觸點24G及綠色串31G的陽極觸點26G安置得距方塊10的末端10B更遠。將來自方塊10之末端10B之觸點交錯可便利於將各別串之觸點連接用以(例如)形成一使用線環的回送連接器。
應瞭解,雖然圖1至圖3中說明之實施例包括每叢集12三個LED晶片,其經電連接以形成每路徑19、21至少三個LEDs 16串,但每發光裝置12可提供多於及/或少於三個LED晶片16,且方塊10上之每路徑19、21可提供多於及/或少於三個LED串。舉例而言,一叢集12可包括兩個綠色LED晶片16G,其中該等LEDs可經連接以形成每路徑19、21之四個串。同樣,在包括每叢集12兩個綠色LED晶片之一些實施例中,叢集12中之兩個綠色LED晶片可彼此串聯連接,其中每路徑19、21可僅存在單一綠色LED晶片串。此外,方塊10可僅包括單一路徑19而非複數個路徑19、21及/或單一方塊10上可提供兩個以上路徑19、21。
多個方塊10可經組裝以形成如圖4中說明之更大發光桿體總成30。如其中所示,桿體總成30可包括兩個或兩個以上經端對端連接之方塊10、10'、10"。因此,參看圖3及圖4,分別可將最左邊之方塊10之第一路徑19之陰極觸點24電連接至中心方塊10'的第一路徑19的陽極觸點22,且可將中心方塊10'之第一路徑19之陰極觸點24電連接至最右邊之方塊10"的第一路徑19的陽極觸點22。類似地,分別可將最左邊之方塊10之第二路徑21之陽極觸點26電連接至中心方塊10'的第二路徑21的陰極觸點28,且可將中心方塊10'之第二路徑21之陽極觸點26電連接至最右邊之方塊10"的第二路徑21的陰極觸點28。
此外,可由一回送連接器35將最右邊之方塊10"之第一路徑19之陰極觸點24電連接至該最右邊之方塊10"的第二路徑21的陽極觸點26。舉例而言,回送連接器35可將最右邊之方塊10"之第一路徑19之紅色LED晶片16R的串30R的陰極24R與該最右邊的方塊10"的第二路徑21的紅色LED晶片的串31R的陽極26R電連接。以此方式,第一路徑19之串30R可由回送連接器35之一導體35R與第二路徑21之串31R串聯以形成紅色LED晶片16R之單一串。方塊10、10'、10"之路徑19、21之其他串可以類似方式連接。
回送連接器35可包括一邊緣連接器、一可撓性線路板或任何其他適當連接器。此外,該回送連接器可包括印刷跡線及/或形成於方塊10"上/中之線環。
雖然圖4中所示之桿體總成30為方塊10之一維陣列,但其他組態亦為可能的。舉例而言,方塊10可以二維陣列連接,其中所有方塊10均位於相同平面中;或以三維組態連接,其中所有方塊10並非均排列於相同平面中。此外,方塊10不需為矩形或方形,而是可為(例如)六邊形、三角形或其類似物。
參看圖5,在一些實施例中,複數個桿體總成30可經組合以形成一發光面板40,其可用作(例如)用於LCD顯示器之背光單元(BLU)及/或用作用於全面照明之發光面板。如圖5中所示,發光面板40可包括四個桿體總成30,其每一者包括六個方塊10。每一桿體總成30之最右邊之方塊10包括一回送連接器35。因此,每一桿體總成30可包括三個LED串(亦即,一者為紅色、一者為綠色且一者為藍色)。
在一些實施例中,桿體總成30可包括三個LED串(一者為紅色、一者為綠色且一者為藍色)。因此,包括九個桿體總成之發光面板40可具有27個單獨之LEDs串。此外,在包括六個方塊10(其每一者具有八個固態發光元件叢集12)之桿體總成30中,一LED串可包括48個串聯連接之LEDs。
參看圖6A至圖6C,可將複數個方塊10端對端地組裝至桿體支撐構件20上,該構件可為方塊10提供機械支撐及/或熱耗散。桿體支撐構件20可包括一材料,其為輕質、堅固的及/或具有高熱導率。舉例而言,桿體支撐構件20可包括諸如鋁之金屬。桿體支撐構件20可具有大約0.020"至大約0.10"之厚度。一般而言,桿體支撐構件20之厚度可能影響該桿體支撐構件之硬度。因此,較厚的桿體支撐構件20可具有增大之耐應力性及耐振動性,其可改良發光單元之可靠性。如圖13之橫截面說明中所示,藉由提供一或多個沿桿體支撐構件20之表面或邊緣縱向延伸之脊或凸緣27,在大體上不增加桿體支撐構件20之重量情況下,可進一步增大桿體支撐構件20之剛性。
可使用(例如)黏著劑13之一薄膜將方塊10附加至桿體支撐構件20上。在組裝期間,方塊10可依靠夾具17中之定位銷15而在桿體支撐構件20上對準,該等定位銷15可延伸穿過桿體支撐構件20及方塊10中之匹配通孔19。該黏著劑可包括諸如具有0.005"或更小厚度之3M VLB系列類型之薄丙烯酸PSA,或3M 4905,或類似黏著劑;或液體分散介面,諸如RTV,或環氧樹脂,或其他黏著劑或熱介面。
用以將方塊10附加於桿體支撐構件20之黏著劑可能或不可具較高熱導性。雖然桿體支撐構件20可充當通用散熱片用以為方塊10提供增強熱耗散,但用以將方塊10附加於桿體支撐構件20之黏著劑歸因於其較小之厚度而可提供可忽略之耐熱性。
可如圖6B所示將桿體支撐構件20上之方塊10電連接,該圖為其中兩個方塊10、10'在其相對之末端交切之區域的詳細說明。舉例而言,方塊10、10'可經由在相鄰方塊10、10'之間延伸之線環互連件25而電互連。以此方式,方塊10、10'上之相鄰陽極及陰極電墊22、24可以一理想方式互連。舉例而言,方塊10、10'上相同色彩之LED串30、31可連接於單一串中,該串在桿體總成30之一端具有單一陰極連接且在桿體總成30之另一端具有單一陽極連接。
因此,可藉由施加單一電壓而激發桿體支撐構件20上之每種色彩之LEDs。線環互連件25可另外(例如)在組裝、裝運及/或使用期間調節相鄰方塊之間的輕微彎曲。
在一些實施例中,如圖6C中所說明(該圖為其中兩個方塊10、10'在其相對之末端交切之區域之俯視平面詳細說明),一個以上之線環互連件25可提供於相鄰方塊10、10"上之各別墊22之間以便提供一冗餘電連接。此外,如圖6C中所示,右側方塊10'可包括第一及第二電墊22R及22G,其可對應於方塊10之紅色及綠色串之陽極觸點。左側方塊10上之陰極觸點24R可經由第一組平行線環互連件25A電連接至相鄰方塊10'上之一相應陽極觸點22R。同樣,左側方塊10上之陰極觸點墊24G可經由第二組平行線環互連件25B電連接至相鄰方塊10'上之一相應陽極觸點墊22G。第一與第二組平行線環互連件25A、25B可以距離d間隔開以減少線環互連件25A、25B之間發生電短路之可能性。
可將線環互連件25之高度(如圖6B中之h所示)製造得高到足以調節桿體總成30之彎曲,但不能高到變形,或被可提供於方塊10上方之反射器面板40(圖7)變形。因此,線環互連件25可具有在約0.02"與約0.12"之間的高度h。如下文所討論,可使用習知大線互連(LWI)技術來形成線環互連件25。
一般而言,可能需要提供一高可靠性、低成本之電互連件以便建立越過相鄰方塊10、10'之間的間隔的電連續性。
根據本發明之一些實施例,方塊10包括兩個或兩個以上觸點墊22、24,其經由方塊10上之電路跡線或通道或藉由其他構件與LED晶片之一或多者電連通以使得當將一足夠正向偏壓電壓電位施加於兩個墊22上時,電流流經至少一個光源16,導致其發射有用光。
藉由將方塊10、10'端對端地置放且將其串聯地互連於一電路中,倘若施加一足夠電壓電位,則可同時照明一個以上方塊上之光源。使用額外互連件,更多方塊10可彼此實體接近地排列。該組態可具有許多優點,在於其可便利由緊密、標準且簡單之單個方塊設計來構造較寬範圍之分散式照明光源。該分散式照明光源可具有其他優點:其非常直接且有效地將經發射之光散播至較大區域上,諸如可能通常被需要用於背光LCD顯示器面板、背光標誌、辦公室照明或其他應用。
分散式架構亦可直接地且在無額外熱耗散構件之情況下提供經耗散之熱量之較寬及/或均勻分佈。通常,若電路基板為MCPCB材料或重包層材料,或具有熱通道之習知FR-4,則該分散式光源可安裝於鋁背面板或各向異性碳背面板上,且系統中可不需要其他主熱耗散或散播構件。詳言之,可不需要冷卻風扇。
然而,使用該架構,經互連之方塊10之分散式光源可遭受機械應力及張力,包括在將方塊10組裝入顯示器100或背光總成10期間可遭遇或隨時間流逝其自身在背光總成10中可經歷之彎曲,尤其在由冷卻及加熱循環所導致之收縮及/或膨脹期間。此外,相對於經互連之方塊10之尺寸而言,具有該等經互連之方塊10之分散式光源可能需要較大,諸如當該等方塊10面積較小時及/或顯示器100面積相對較大時。
在一些實施例中,方塊10之間可能需要相對較大數目之互連件25以完成所有所要電路。因此,形成互連件25之成本及該等互連件25之故障率可能受到關注。因此,可能需要互連件25相對較廉價。此外,互連件25關於溫度循環及所得膨脹/收縮週期而言可為穩定的。另外,互連件25可適應負荷及/或彎曲而不會過於容易發生故障,且可與方塊10及其中使用方塊10之系統電性地及/或實體地相容。互連件25亦可經由正常產品壽命曝露來建立且保持低電阻電性連續介面。在一些實施例中,互連件25可具有很低的輪廓,其突出方塊16(其上安裝光源14)之平面上方很少,以使得不干擾光源14或系統之其他組件(諸如可安裝於方塊10上之反射器面板)之光學效能。
在本發明之一些實施例中,該等互連件可包括由超音波楔結合所形成之"大線"鋁線結合。該等互連件25可極其耐用、可靠、廉價及/或可在自動機械(諸如可得自F&K Delvotec之設備)上高速製造。已證明0.008"及0.012"鋁線在方塊10上之金墊上之A1線結合具有超過500 gm之拉引強度及超過1000 gm的楔入剪切強度。該等互連件25之另一優點在於在不向方塊10施加任何外部熱量之情況下,可超音波地製造該等結合。由於互連件25可在光源14之形成後形成,故在互連件之形成期間施加之過多熱量可能對光源14有害。舉例而言,過多熱量可不利地影響焊料、密封劑、黏著劑及/或光源14中所包括之其他材料。
該等大線互連件25(雖然堅固)亦可相對較小以使得方塊10上之墊22可製造得相對較小,因此節省該方塊上之空間。此接著可允許在無墊(方塊10上之所有墊)佔據面積之總的增大的情況下,墊22之間有更大間隔。如圖6B中所示,可使用絕緣材料37使互連件25及觸點墊22、24之一部分鈍化/絕緣。絕緣材料37可包括(例如)液體聚矽氧,其流動塗佈於互連件25上且隨後經固化以形成一固體鈍化物。應瞭解,方塊10之間的較大間隔在方塊10上之相鄰墊意欲載運電位中之較大差異時可為有益的,在該情況下由較小互連件25及墊22致能之更大分離可允許更大隔離及/或絕緣及/或可有助於防止墊之間的不期望的電流路徑(例如,短路或部分短路)的形成,該等電流路徑歸因於濕度、離子鹽曝露、水分、溶劑聚集、生物物質侵入於墊之間的表面上及其類似物而可能另外發生。
具有該更大間隔且對於方塊10上之相鄰墊22之間的經增大的電隔離而言,可使用槽,其大大增加了可能較短之有效路徑長度且因此增加了墊22之間的有效介電強度。同樣,當外加上自動楔形接合器之極高結合速度時,"大線"A1線結合互連件之相對較小之線尺寸可允許兩個或兩個以上之結合以一冗餘方式置放,如圖6C中所示,其中將另外僅存在一個互連件。此可在不實質增加總成本之情況下,增加由方塊建置之分散式光源之可靠性及/或耐久性。
如上文所討論,互連件25之環高度亦可很低,在某些情況中不高於其上安裝LED(及/或其上形成互連件墊22且結合互連件25)之方塊10之平面上方0.020",或在其他情況中不高於該平面0.015"或0.12"。藉由調整互連件25之線環高度,某人可調整其適應方塊10之間的膨脹及收縮及方塊10之間的間隙處的彎曲的能力。只要線環高度h小於相鄰獨立之互連件25之間的間隔(例如,圖6C中之距離d)。詳言之,線環互連件25之高度h可小於相鄰獨立之互連件25之間的間隔的大約一半。因此,根據本發明之一些實施例之系統可能夠耐受實質張力/偏轉/變形而不會使相鄰線環互連件25在彼此之間產生不期望之接觸。如上文所提及,可在一組接觸墊上製造冗餘(兩倍、三倍或甚至四倍)結合。應瞭解,平行冗餘線當中之接觸將不成為問題。
如上文所述之相鄰方塊10之大線互連件可不需要導線或其他有害材料(諸如在某些基於焊料之系統中)且通常亦可不需要反應助熔劑(reactive flux)(其若存在且未被移除則可成為方塊上之損害劑)。
在其他實施例中,可經由金帶狀線結合來完成方塊互連。可藉由使用金帶狀線結合而提供許多與LWI互連類似的優點。舉例而言,金帶狀線結合可為低成本、高可靠性、彎曲適應性、膨脹/收縮彈性、環境敏感、高度可自動化及/或視需要冗餘的。該金帶狀線高度可為1至3密耳(0.001"至0.003")且寬度可為0.005"至0.015",給出一矩形截面。然而,可能需施加一些熱量以便將該帶結合至基板。金帶可能稍微更昂貴,但在特定苛性環境中可更穩定且在某些情況中可提供更低線環高度及/或可允許更近墊間隔,此歸因於矩形橫截面線在與互連軸線之前進方向橫向的方向中之"掃過"或搖動之傾向的缺乏。
在不偏離本發明範疇之情況下,藉由用包括元素或合金之不同線成分,或任何數目之不同尺寸或截面形狀,或不同結合墊(就成分、形狀、尺寸等而言)來取代,熟習此項技術者可意識到可獲得某些相同益處及其他益處。
參看圖6B,相鄰方塊10可由安置於其之間的可選絕緣間隔件32相互電隔離。間隔件32可包括一彈性材料,其可適應背光總成10之彎曲,同時亦適應熱膨脹/收縮循環。可使用液體施配密封劑形成間隔件32,諸如Dow Corning 738液體聚矽氧電密封劑。當間隔件32包括液體密封劑時,可在線環互連件25之形成之前或之後施配該密封劑。(例如)藉由將該液體密封劑加熱一段足夠時間,該液體密封劑可在施配之後固化。在一些實施例中,該密封劑可為線環互連件25提供保護且為方塊10提供電隔離及/或機械保護。
在其他實施例中,間隔件32可包括預成型構件(諸如PVC構件),其可經壓配合或另外提供於相鄰方塊10、10'之間。該等預成型構件可包括突起部33,其可幫助將間隔件32保持在適當位置。此外,方塊10、10'之底角可經斜切以形成一經組態以切合突起部33之凹部23。
間隔件32可包括一高K介電材料用以減少及/或防止方塊10上之電跡線與方塊10之MCPCB材料的金屬之間的電短路。
參看圖7,為了提供及/或改良使LCD顯示再循環之光,可在發光面板中提供反射器面板40。該反射器面板40可具有與二維陣列之長度及寬度類似之長度及寬度。該反射器面板40中可包括複數個孔徑42,孔徑42可與二維背光陣列36上之叢集12對準。該反射器面板40可包括一輕質反射材料。在一些實施例中,該反射器面板40可包括一白色塑性泡沫材料,諸如已被處理為輕質白色泡沫之微細聚對苯二甲酸乙二酯(MCPET)塑膠。適當MCPET材料可得自Tokyo,Japan之Furukawa Electric Co.。因此,除了反射入射光外,反射器面板40可幫助施配入射光以使得其在一隨機方向中反射,此可改良LCD顯示器之均勻性。
孔徑42可為圓形孔徑,且可具有一側壁42A,該側壁相對於方塊10之表面成角度,因此圍繞叢集12形成光學諧振腔,如圖9及圖10中所示。
圖8中之分解透視圖中展示發光面板總成100。如圖中所示,發光面板總成100可包括複數個方塊10,其上面具有以二維陣列排列之叢集12。方塊10安裝於相應桿體支撐構件20上,該等桿體支撐構件可經安裝用於在一可包括一金屬板之面板支撐構件(蓋底)44上起支撐作用。應瞭解,在一些實施例中,方塊10可直接安裝於蓋底44上。包括複數個供穿行之孔徑42之反射器面板40安裝於方塊10上方使得孔徑42可與方塊10上之各別叢集12對準。
一可選第一熱間隔件(諸如石墨熱間隔件41)可提供於蓋底44與桿體支撐構件20之間。該第一熱間隔件41可包括(例如)一各向異性碳散播器,諸如可得自Cleveland,Ohio之Graphtec International,Ltd.的Spreadershield。熱間隔件41可經組態以將由桿體支撐構件20產生之熱量傳導至蓋底40且將該經傳導之熱量散播於散熱器之區域上。因此,該第一熱間隔件41可幫助分散系統中之殘餘熱不均勻性。該第一熱間隔件41可藉由蓋底44與桿體支撐構件20之間的壓縮力而保持在適當位置。另外或其他,該第一熱間隔件41可預安裝於蓋底44中,該蓋底44被使用(例如)雙面壓敏膠帶而保持於適當位置直至最終總成。
一第二可選熱間隔件45可提供於蓋底44之一外表面上(亦即,蓋底44之與桿體支撐構件20相對之一側上)。該第二可選熱間隔件45可充當一遮罩用以為方塊10遮蔽掉熱不均勻性,諸如顯示器外部之熱源及/或散熱片。舉例而言,顯示器之背部附近之電子驅動電路、散熱片及/或其他元件可產生過多熱量及/或充當散熱片。該等熱不均勻性可導致方塊10上之LED晶片16具有不同操作溫度,其可影響顯示器之色彩平衡,因為LED之主波長可能受操作溫度影響。在蓋底44之外部上提供一熱間隔件45可幫助將LED晶片16以一致的操作溫度保持在方塊10上。
如上文所討論,方塊10可經由黏著劑而附加至各別桿體支撐構件20。然而,如圖9中所示,整個總成可經由扣件50而扣緊在一起。參看圖9,扣件50可包括至少一扣件體52,其可延伸穿過反射器面板40、方塊10、桿體支撐構件20及第一可選熱間隔件41,隨後進入蓋底44及第二可選熱間隔件45。在一些實施例中,扣件50可與蓋底44直接嚙合,且可由其他扣件及/或黏著劑將第二可選熱間隔件45保持於蓋底44上之適當位置。扣件50可包括一頭部54,其經組態以與反射器面板40嚙合且將其保持於下伏方塊40上。
然而,由於扣件50可提供桿體支撐構件20與蓋底44之機械連接,故扣件50可足夠緊地夾住反射器面板40,以致於反射器面板40可能在扣件50所附著之區域中或其附近輕微變形,如箭頭58所指示。反射器面板40之該變形可能為不期望的,因為其可能導致該反射器面板40以一不均勻之方式在扣件50附近反射光,且可能導致(例如)發光面板100之亮度之局部不均勻性。
根據本發明之一些實施例,可如圖10中所說明來組裝固態發光面板100。如圖10中所示,可使用複數個銷60將反射器面板40附著至方塊10。銷60可包括一主體62及一頭部64。銷之主體62可延伸穿過反射器面板40中之孔66且進入方塊10中之相應孔68。銷60可被壓配合入該等孔66、68。此外,銷60及/或孔68可包括特徵,諸如突起部、凹口等,其可幫助將銷60保持於孔68中之適當位置。
由於反射器面板40可具有一相比方塊10大體上不同之熱膨脹係數(CTE),故可能需要為每一方塊10提供至少一個銷60(且在一些實施例中,為每一方塊10提供至少兩個銷60),其可保持反射器面板與下伏方塊10之更好定位。此可幫助減少及/或防止可能在操作LCD顯示器100時另外發生之反射器面板40之彎曲。
在一些實施例中,銷60可由白色材料形成,諸如耐綸及/或與反射器面板40相同或類似之材料,例如PET塑膠。以此方式,銷60可提供與反射器面板40相同或類似之反射率,因此提供來自背光總成10之更均勻之光輸出。此外,由於銷60之功能可僅為將輕質反射器面板40保持於方塊10上之適當位置,故銷60可相對輕地夾住反射器面板40,且可不顯著地使反射器面板40之表面變形,因此潛在地改良了背光總成10之均勻性。
銷60之頭部64可具有一低輪廓,以使得當銷60位於適當位置時,頭部64可被安置幾乎與反射器面板40齊平。因此,銷60可充當反射器面板40之功能延伸。此外,可將銷60之頭部64製造得較低以使得大體上不遮擋自方塊10上之叢集12發射之光。
如圖10中進一步說明,方塊10可具有一其所穿過之孔或凹口72,該孔或凹口72可與桿體支撐構件20中之一相應孔73對準。扣件70可延伸穿過桿體支撐構件20及可選熱間隔件41中之孔73且進入蓋底44。在一些實施例中,扣件70可完全延伸穿過蓋底44。扣件70可包括一頭部74,其與桿體支撐構件20嚙合且將該桿體支撐構件20保持在與熱間隔件41及/或蓋底44相抵之適當位置。頭部74可至少部分地安置於方塊10中之孔72內。頭部74可具有小於孔72之直徑的直徑,以使得扣件70不可與方塊10機械地或電性地嚙合。
同樣,頭部74可具有大於桿體支撐構件20中之孔73之直徑的直徑,以使得該頭部74可與桿體支撐構件20嚙合。扣件70之頭部74可具有小於方塊10之厚度之高度,以使得當扣件70位於適當位置時,頭部74不可突出方塊10之上部表面之上方。以此方式,扣件70可不變形或另外干擾反射器面板40。
由於扣件70可不直接接觸方塊10,故可避免靜電放電(ESD)之一潛在途徑,因此潛在地改良背光總成10之操作可靠性。
此外,由於扣件70可不需將反射器面板40及/或方塊10保持於適當位置,故扣件70之長度可能更短,此可減少系統之總重量。
圖11為LCD顯示器面板總成110之橫截面說明,該總成包括一用作背光單元之發光面板100、一分散器80及一LCD螢幕90。LCD顯示器面板總成110可包括諸如增亮薄膜(未圖示)之其他元件。由背光單元100產生之光穿過分散器80且照明LCD螢幕90。LCD螢幕90包括經適當排列之擋板及相關過濾器,其經組態以選擇性地放行/阻擋來自背光單元100之選定色彩之光以產生一顯示影像。
背光單元100可包括一固態背光單元,諸如上文所述之基於LED之背光單元,其包括背光單元100中以二維陣列排列之複數個固態光源。用於LCD螢幕之基於LED之固態背光單元在(例如)2005年1月12日申請且標題為"Solid Colloidal Dispersions For Backlighting of Liquid Crystal Displays"之美國專利申請案第10/034,240號中,及2004年12月23日申請且標題為"Light Emitting Diode Arrays For Direct Backlighting Of Liquid Crystal Displays"之美國專利申請案第10/022,332號中加以描述,其被讓渡於本發明之受讓人且其揭示內容以本文充分陳述之引用之方式併入本文中。
分散器80可幫助播散及/或分散由背光單元100產生之光,以使得到達LCD螢幕90之光可更均勻地分佈於LCD螢幕90之表面上。LED螢幕之分散器在該技術中係已知的,且可由諸如丙烯酸脂之材料形成。
由背光單元100產生之某些光可在其經由LCD螢幕90中之一開啟LCD擋板(未圖示)退出該LCD螢幕90之前經由分散器80被內部反射一或多次。光之該反射(可稱為光再循環)可幫助增加顯示器之均勻性,因為來自背光單元100中之光源之光射線可隨其被重複反射而變得更隨機地分佈。此外,由於可有利地經由分散器80反射回歸因於吸收而可能被另外丟失之光直至其可被經由一開啟LCD擋板提取,故該光再循環亦可幫助增加顯示器之亮度及/或效率。
用於控制固態背光面板之系統及方法在(例如)2006年3月6日申請之標題為"Adaptive Adjustment of Light output of Solid State Lighting Panels"之美國專利申請案第11/368,976號(代理人案號5308-632)中加以描述,其被讓渡於本發明之受讓人且其揭示內容全文以引用之方式併入本文中。
參看圖12,根據本發明之一些實施例之包括複數個方塊10之發光面板200可用作固態發光燈具或照明器具260的發光面板。由照明器具260發射之光266可用以照明一區域及/或一物件。固態照明器具在(例如)2006年4月21日申請之標題為"Solid State Luminaires for General Illumination"之美國專利申請案第11/408,648號中加以描述,其被讓渡於本發明之受讓人且其揭示內容全文以引用之方式併入本文中。
在圖式及說明書中,已揭示本發明之典型實施例,且雖然使用了特定術語,但其僅用於通用及描述性意義而非用於限制之目的,本發明之範疇在以下申請專利範圍中陳述。
10,10',10"...固態發光方塊
10A...第一末端
10B...第二末端
12...固態發光元件叢集
13...電跡線/載體基板
14...囊封圓蓋
15...電測試墊
16...LED晶片
17...縱向中心軸線
19...第一路徑
20...桿體支撐構件
21...第二路徑
22...墊
22,26...陽極觸點
23...凹部
24,28...陰極觸點
25...線環互連件
27...脊/凸緣
29,33...凹口
30...發光桿體總成
30,31...LED串
32...絕緣間隔件
33...突起部
35...回送連接器
35R...導體
36...二維背光陣列
37...絕緣材料
40...反射器面板
41...第一熱間隔件
42...孔徑
42A...側壁
44...面板支撐構件/蓋底
45...第二可選熱間隔件
50...扣件
52...扣件體
54...頭部
60...銷
62...主體
64...頭部
66,68...孔
70...扣件
72...孔/凹口
73...孔
74...頭部
80...分散器
90...LCD螢幕
100...發光面板總成/背光單元
110...LCD顯示器面板總成
200...發光面板
260...固態發光燈具/照明器具
圖1為根據本發明之一些實施例之用於固態發光單元之方塊的平面圖說明。
圖2為根據本發明之一些實施例之用於固態發光單元之固態光源的平面圖說明。
圖3為說明根據本發明之一些實施例之方塊上之光源的電互連的電路圖。
圖4為根據本發明之一些實施例之用於固態發光面板之桿體總成的平面圖說明。
圖5為根據本發明之一些實施例之包括複數個桿體總成之固態發光面板的平面圖說明。
圖6A為根據本發明之一些實施例之安裝於一桿體上之複數個方塊的橫截面說明。
圖6B為根據本發明之一些實施例之安裝於一桿體上之相鄰方塊的橫截面詳細說明。
圖6C為根據本發明之一些實施例之一桿體上之兩個相鄰方塊的互連的平面圖詳細說明。
圖7為根據本發明之一些實施例之用於在發光面板中使用之反射器面板的平面圖說明。
圖8為根據本發明之一些實施例之發光單元之分解透視圖。
圖9為根據本發明之一些實施例之發光單元之橫截面說明。
圖10為根據本發明之其他實施例之發光單元之橫截面說明。
圖11為根據本發明之一些實施例之包括一背光單元之LCD顯示器面板的橫截面說明。
圖12為根據本發明之一些實施例之用於全面照明之發光面板的示意性橫截面說明。
圖13說明根據本發明之一些實施例之桿體支撐構件之橫截面圖。
10...固態發光方塊
12...固態發光元件叢集
20...桿體支撐構件
40...反射器面板
41...第一熱間隔件
42...孔徑
44...面板支撐構件/蓋底
45...第二可選熱間隔件
60...銷
62...主體
64...頭部
66,68...孔
70...扣件
72...孔/凹口
73...孔
74...頭部

Claims (61)

  1. 一種固態發光單元,其包含:複數個固態發光方塊,該等固態發光方塊之每一者包含一平坦表面及該平坦表面上之複數個固態光源,其中該複數個固態光源之每一者包含一多晶片發光元件叢集,該多晶片發光元件叢集包含複數個光發射裝置;及複數個桿體支撐構件,其中該等桿體支撐構件之各別者包括附加於其上之該複數個方塊之至少兩者以形成各別桿體總成;其中一桿體總成之該等固態發光方塊上之該等固態光源之各別者經電串聯連接使得在對其施加一電壓時被同時激發。
  2. 如請求項1之固態發光單元,其進一步包含:一面板支撐構件,其中該複數個桿體總成在該等桿體總成之該等桿體支撐構件之與該等固態發光方塊相對之一側上附加至該面板支撐構件。
  3. 如請求項1之固態發光單元,其中該面板支撐構件包含一與該複數個固態發光方塊相對附加至該複數個桿體總成之蓋底。
  4. 如請求項3之固態發光單元,其進一步包含一在該蓋底上之散熱器,其中該散熱器包含各向異性碳。
  5. 如請求項4之固態發光單元,其中該散熱器包含一片導熱材料,其具有一區域且經組態以將由該等固態發光裝置所產生之熱量傳導至該蓋底且經組態以藉由將該經傳 導之熱量散播於該散熱器之該區域上來降低該固態發光單元中的熱不均勻性。
  6. 如請求項4之固態發光單元,其中該散熱器係在該蓋底與該複數個桿體總成之間。
  7. 如請求項4之固態發光單元,其中該蓋底係在該散熱器與該複數個桿體總成之間。
  8. 如請求項4之固態發光單元,其中該散熱器包含一在該蓋底與該複數個桿體總成之間的第一散熱器,該固態發光單元進一步包含一第二散熱器,其中該蓋底係在該第一散熱器與該第二散熱器之間。
  9. 如請求項1之固態發光單元,其中該複數個桿體總成之每一者包含一導熱狹長構件,且其中該複數個桿體總成在該固態發光單元中並排排列。
  10. 如請求項1之固態發光單元,其中在該等桿體總成中之一者上之該複數個固態光源包含一第一固態光源串及之一第二固態光源串,該第一固態光源串具有在該桿體總成之一第一末端處之一陽極觸點及與該第一末端相對之該桿體總成之一第二末端處之一陰極觸點,及該第二固態光源串包含具有在該桿體總成之該第一末端處之一陰極觸點及在該桿體總成之該第二末端處之一陰極觸點之一第二固態光源串,且其中該桿體總成進一步包含一在該桿體總成之一末端處之回送連接器,其中該回送連接器經組態以將該第一串之該陰極觸點連接至該第二串之該陽極觸點。
  11. 如請求項1之固態發光單元,其進一步包含一各別桿體總成上之該等固態發光方塊之相鄰者之間的複數個間隔件,其中該複數個間隔件係與相鄰方塊直接接觸。
  12. 如請求項11之固態發光單元,其中該複數個間隔件之每一者包含一不導電彈性材料。
  13. 如請求項12之固態發光單元,其中該複數個間隔件之每一者包含一突起部,該突起部經組態以切合該等相鄰固態發光方塊之至少一者中之一相應凹部。
  14. 如請求項11之固態發光單元,其中該等方塊之各別者包含在其該平坦表面上之電墊,該固態發光單元進一步包含:一線環,其在第一及第二相鄰方塊上之電墊之間延伸用以越過該等方塊之間的一間隔件將相鄰方塊的該等電墊電互連,其中該間隔件係與該第一及該第二相鄰方塊兩者直接接觸。
  15. 如請求項14之固態發光單元,其中該線環距該平坦表面之高度在約0.02吋與約0.12吋之間。
  16. 如請求項11之固態發光單元,其進一步包含一在該線環上之絕緣材料。
  17. 如請求項11之固態發光單元,其中該等電墊可經由該方塊上之電路跡線與LED晶片之一或多者電連通,使得在將足夠電壓施加於該等電墊上時,電流流經該等光源且該等光源發射有用光。
  18. 如請求項1之固態發光單元,其進一步包含一在該複數 個發光方塊上之反射器面板。
  19. 如請求項18之固態發光單元,其中該反射器面板包含一漫射光反射器。
  20. 如請求項18之固態發光單元,其中該反射器面板在其中包含複數個圓形孔徑,該複數個圓形孔徑與該複數個固態發光元件之各別者對準,且其中該等固態發光元件至少部分地安置於該等各別孔徑內。
  21. 如請求項20之固態發光單元,其中該等孔徑包含圓形孔徑,其具有與該等方塊之該平坦表面形成一角度之側壁。
  22. 如請求項18之固態發光單元,其進一步包含複數個包含一主體及一頭部之銷,其中使用該等銷將反射器面板附著至該等方塊,其中該等銷延伸穿過該反射器面板中之一孔且進入一方塊中之一相應孔。
  23. 如請求項22之固態發光單元,其中該等銷包含一漫射光反射材料。
  24. 如請求項22之固態發光單元,其中該等銷延伸進入該等方塊但不進入該等桿體支撐構件。
  25. 如請求項2之固態發光單元,其進一步包含一在該等桿體支撐構件之至少一者與該面板支撐構件之間延伸之扣件,其中該扣件具有一在該桿體支撐構件之與該面板支撐構件相對之一側上的頭部,且其中該頭部至少部分地安置於一方塊之一孔徑內且具有一小於該方塊之一高度的高度。
  26. 如請求項25之固態發光單元,其中該頭部與該方塊間隔開使得其不與該方塊接觸。
  27. 如請求項25之固態發光單元,其進一步包含一在該複數個發光方塊上之反射器面板。
  28. 如請求項27之固態發光單元,其進一步包含複數個包含一主體及一頭部之銷,其中使用該等銷將反射器面板附著至該等方塊,其中該等銷延伸穿過該反射器面板中之一孔且進入一方塊中之一相應孔。
  29. 如請求項28之固態發光單元,其中該等銷延伸進入該等方塊但不進入該等桿體支撐構件。
  30. 一種固態發光單元,其包含:一面板支撐構件;複數個固態發光方塊,該等固態發光方塊之每一者包含一平坦表面及該平坦表面上之複數個固態光源,其中該複數個固態光源之每一者包含一多晶片發光元件叢集,該多晶片發光元件叢集包含複數個光發射裝置;及複數個桿體支撐構件,其中該等桿體支撐構件之各別者包括附加於其上之該複數個方塊之至少兩者以形成各別桿體總成;其中該等桿體總成安裝於該面板支撐構件上,使得該等桿體支撐構件係在該面板支撐構件與該等方塊之間。
  31. 如請求項30之固態發光單元,其進一步包含一在該面板支撐構件與該複數個桿體總成之間的散熱器,其中該散熱器包含一片導熱材料,其具有一區域且經組態以將由 該等固態發光裝置所產生之熱量傳導至該面板支撐構件且經組態以藉由將該經傳導之熱量散播於該散熱器之該區域上來降低該固態發光單元中的熱不均勻性。
  32. 如請求項31之固態發光單元,其進一步包含一在該複數個發光方塊上之反射器面板。
  33. 如請求項32之固態發光單元,其進一步包含複數個包含一主體及一頭部之銷,其中使用該等銷將反射器面板附著至該等方塊,其中該等銷延伸穿過該反射器面板中之一孔且進入一方塊中之一相應孔。
  34. 如請求項33之固態發光單元,其中該等銷延伸進入該等方塊但不進入該等桿體支撐構件。
  35. 如請求項32之固態發光單元,其進一步包含一在該等桿體支撐構件之至少一者與該面板支撐構件之間延伸之扣件,其中該扣件具有一在該桿體支撐構件之與該面板支撐構件相對之一側上的頭部,且其中該頭部至少部分地安置於一方塊之一孔徑內且具有一小於該方塊之一高度的高度。
  36. 如請求項35之固態發光單元,其中該頭部與該方塊間隔開使得其不與該方塊接觸。
  37. 一種固態發光單元,其包含:至少一個桿體支撐構件;該桿體支撐構件上之第一及第二固態發光方塊;一在該第一固態發光方塊與該第二固態發光方塊之間的不導電間隔件,其中該不導電間隔件係與該第一及該 第二發光方塊兩者直接接觸。
  38. 如請求項37之固態發光單元,其中該間隔件包含一不導電彈性材料。
  39. 如請求項37之固態發光單元,其中該間隔件包含一突起部,該突起部經組態以切合該第一固態發光方塊或該第二固態發光方塊之至少一者中之一相應凹部。
  40. 如請求項37之固態發光單元,其進一步包含:電墊,其在該第一方塊及該第二方塊之與該桿體支撐構件相對之表面上;及一線環,其在該等電墊之間延伸用以越過該間隔件將該等電墊電互連。
  41. 如請求項40之固態發光單元,其中該線環距該平坦表面之高度在約0.02吋與約0.12吋之間。
  42. 如請求項40之固態發光單元,其進一步包含:複數個平行線環,其在該等電墊之間延伸,用以在該等電墊之間提供一冗餘電互連。
  43. 如請求項37之固態發光單元,其進一步包含:第一及第二相鄰電觸點,其在該第一發光方塊之與該桿體支撐構件相對之一表面上;第三及第四相鄰電觸點,其在該第二發光方塊之與該桿體支撐構件相對之一表面上;一第一線環,其在該第一發光方塊之該第一電墊與該第二發光方塊之該第三電墊之間延伸,用以越過該間隔件將該第一電墊與該第三電墊電互連; 一第二線環,其在該第一發光方塊之該第二電墊與該第二發光方塊之該第四電墊之間延伸,用以越過該間隔件將該第二電墊與該第四電墊電互連;其中該第一線環與該第二線環以一距離d間隔開,該距離d為至少大約等於該第一線環及該第二線環距該第一發光方塊及該第二發光方塊之該等表面之一高度h。
  44. 如請求項43之固態發光單元,其中該第一線環及該第二線環之該高度h為小於該第一線環與該第二線環之間的該距離d的大約一半。
  45. 一種固態發光方塊,其包含:一基板,其具有一平坦表面;該基板上之複數個第一串串聯連接式LED,該等第一串具有分別在該方塊之一第一末端處之陽極觸點及在該方塊之與該第一末端相對之一第二末端處之陰極觸點;及複數個第二串串聯連接式LED,該等第二串具有分別在該方塊之該第二末端處之陽極觸點及在該方塊之該第一末端處之陰極觸點;其中該複數個第一串及該複數個第二串之每一者包括:至少一第一色彩LED串,其經組態以在被激發時發射具有一第一波長之光;及一第二色彩LED串,其經組態以在被激發時發射具有一第二波長之光;且其中該第一複數個串之該第一色彩串之該陰極觸點及該第二複數個串之該第一色彩串之該陽極觸點在一與該方塊的縱向中心軸線平行的方向中自該第一複數個串之 該第二色彩串之該陰極觸點及該第二複數個串之該第二色彩串之該陽極觸點偏移。
  46. 如請求項45之固態發光方塊,其中該第一複數個串之該第一色彩串之該陰極觸點及該第二複數個串之該第一色彩串之該陽極觸點比該第一複數個串之該第二色彩串之該陰極觸點及該第二複數個串之該第二色彩串之該陽極觸點距離該方塊的該第二末端更遠。
  47. 一種形成一包括一桿體支撐構件之固態發光桿體總成之方法,該桿體支撐構件包含複數個定位孔及複數個固態發光方塊,每一固態發光方塊包含至少一個定位孔,該方法包含:將該桿體支撐構件置放於一夾具上,該夾具包括與該桿體支撐構件中之該等定位孔之一者對準之至少一個對準銷,使得該對準銷延伸穿過該定位孔;及將該複數個方塊之一者置放於該桿體支撐構件上,使得該對準銷延伸穿過該方塊中之該定位孔;及將該方塊附加至該桿體支撐構件。
  48. 如請求項47之方法,其中將該方塊附加至該桿體支撐構件包含:在將該方塊置放於該桿體支撐構件上之前,在該桿體支撐構件上施配一黏著劑。
  49. 如請求項47之方法,其中該方塊包含一第一方塊,該第一方塊包括一與其一末端相鄰之接觸墊,且其中該夾具包括一第二對準銷,該方法進一步包含:將一包括一與其一末端相鄰之接觸墊之第二方塊置放 於該夾具上,使得該第二對準銷延伸穿過該第二方塊中之該定位孔,且使得該第二方塊的該末端與該第一方塊的該末端相鄰;及將該第一方塊之該接觸墊與該第二方塊之該接觸墊電連接。
  50. 如請求項49之方法,其中將該第一方塊之該接觸墊與該第二方塊之該接觸墊電連接包含:在該第一方塊之該接觸墊與該第二方塊之該接觸墊之間形成一環連接。
  51. 如請求項50之方法,其進一步包含:在該環連接上形成一絕緣材料。
  52. 如請求項50之方法,其中該環連接之高度在約0.02吋與約0.12吋之間。
  53. 如請求項50之方法,其中在該第一方塊之該接觸墊與該第二方塊之該接觸墊之間形成一環連接包含:在該第一方塊之該接觸墊與該第二方塊之該接觸墊之間形成複數個平行環連接。
  54. 如請求項50之方法,其中該第一方塊包含第一及第二接觸墊且其中該第二方塊包含第一及第二接觸墊,該方法進一步包含:在該第一方塊之該第一接觸墊與該第二方塊之該第一接觸墊之間形成一第一環連接,且在該第一方塊之該第二接觸墊與該第二方塊之該第二接觸墊之間形成一第二環連接,其中該第一環連接與該第二環連接以一距離d間隔開,該距離d為至少約等於該第一環連接及該第二 環連接之一高度h。
  55. 如請求項54之方法,其中該第一環連接及該第二環連接之該高度h為小於該第一環連接與該第二環連接之間的該距離d的大約一半。
  56. 如請求項49之方法,其中將該第一方塊之該接觸墊與該第二方塊之該接觸墊電連接包含:在該第一方塊與該第二方塊之間提供一帶狀線連接。
  57. 如請求項49之方法,其進一步包含:在該第一方塊與該第二方塊之間提供一絕緣間隔件。
  58. 如請求項57之方法,其中在該第一方塊與該第二方塊之間提供一絕緣間隔件包含:在該第一方塊與該第二方塊之間的一接縫中施配一液體密封劑且固化該經施配之液體密封劑。
  59. 如請求項57之方法,其中在該第一方塊與該第二方塊之間提供一絕緣間隔件包含:按壓該第一方塊與該第二方塊之間的一接縫中的一預成型絕緣構件。
  60. 如請求項59之方法,其中該預成型絕緣構件包含一突起部,該突起部經組態以切合該第一方塊或該第二方塊之一邊緣中之一相應凹部。
  61. 一種固態發光方塊,其包含:一基板,其具有一平坦表面、一第一末端、一與該第一末端相對之第二末端,及一在該第一末端與該第二末端之間延伸之縱向中心軸線;該基板上之該表面上之複數個第一串串聯連接式 LED,該等第一串具有分別在該方塊之該第一末端處之陽極觸點及在該方塊之該第二末端處之陰極觸點;及複數個第二串串聯連接式LED,該等第二串具有分別在該方塊之該第二末端處之陽極觸點及在該方塊之該第一末端處之陰極觸點,其中:該複數個第一串及該複數個第二串之每一者包括:至少一第一色彩LED串,其經組態以在被激發時發射具有一第一波長之光;及一第二色彩LED串,其經組態以在被激發時發射具有一第二波長之光;該第一複數個串及該第二複數個串大體上平行於該縱向中心軸線延伸;且該第一複數個串之該第一色彩串之該等陽極及陰極觸點及該第二複數個串之該第一色彩串的該等陽極及陰極觸點比該第一複數個串的該第二色彩串的該等陽極及陰極觸點及該第二複數個串的第二色彩串的該等陽極及陰極觸點經安置為距該方塊的該縱向中心軸線更近。
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