專利名稱：Led發(fā)光裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種LED應用技術，特別是一種LED發(fā)光裝置，該裝置包括多個插接式LED發(fā)光器，使得采用該LED發(fā)光器的應用具有靈活的適應性。
通常，LED(發(fā)光二極管以下簡稱LED)主要用于顯示器件中，目前LED的應用范圍有擴大到照明設備或裝置的趨勢。LED是一種半導體二極管，根據(jù)顏色、輝度、強度的要求，采用鎵砷化合物(GaN)、鎵磷化合物(GaP)、鎵氮化合物(GaN)、硅碳化合物(SiC)等制成。通過正向偏置pn結(jié)的電致發(fā)光，LED能夠有效地將電能轉(zhuǎn)換成自發(fā)的、非相干的電磁輻射，該輻射具有可見光和近紅外線波長。也就是說，由于在雪崩擊穿區(qū)的偏置，pn結(jié)使得LED發(fā)出可見光線。而且，如果把LED用在顯示設備，一般通過多路電路或其它供電電路把電源加在LED上，以減少顯示設備的功率消耗。同樣，LED也被用于獨立的或矩陣式結(jié)構(gòu)。
根據(jù)這些特點，LED的使用或應用可以多樣化，比如LED發(fā)光燈、采用LED發(fā)光器的照明裝置、交通信號燈等等。但是，根據(jù)LED預置的設置，這些應用只為其特定的目的而得以有限的使用，因而它們的使用范圍受到限制。
也就是說，LED發(fā)光器結(jié)構(gòu)已設置為插頭型，以具有與電源相對應的插頭式引線電極端子。這樣，當根據(jù)預定用途把LED發(fā)光器安裝到電路中時，至少有一個引線電極端子從該LED結(jié)構(gòu)伸出，因此，需要一個單獨的電氣插座部件用于與LED發(fā)光器相連接。而且，需要制作與LED結(jié)構(gòu)或插座部件相適應的印刷電路板。因此，LED結(jié)構(gòu)總的設置就變得復雜起來，并且其使用范圍受到極大限制。
為了解決這些缺陷，第6,072,280號美國專利公開了一種典型技術，它涉及一種采用混聯(lián)(series-parallel)塊連接方式的LED燈串(light string)。在該專利中，LED燈串使用多個LED連接在混聯(lián)塊上。并且，每個混聯(lián)塊可以并聯(lián)方式連接，該并聯(lián)連接端通過一電氣接口跨接供電電壓。該燈串的LED可以包括單色的LED或是包含多重子芯(sub-die)的LED，每一子芯具有不同顏色。該燈串的LED混聯(lián)模塊可以工作在連續(xù)、周期或偽隨機狀態(tài)。LED燈串可以提供極化接頭與LED燈串對接，且跨接供電電壓。電氣接口可提供一個或多個并行輸出和一個開關，用來控制多重LED燈串以連續(xù)、周期或偽隨機狀態(tài)工作。該LED燈串可適于在混聯(lián)模塊各串聯(lián)部分采用不同的驅(qū)動電壓。
在該專利包括的LED燈串中，利用該子芯，多個LED以串聯(lián)方式相互連接，串聯(lián)的LED塊相互并聯(lián)，但是該專利沒有解釋LED燈的串聯(lián)是如何組成的。并且，雖然該專利公開了為LED的連接而采用子芯，但是它并沒有描述該子芯的詳細結(jié)構(gòu)、以顯示LED與子芯、LED或子模之間的連接。該專利只是對于串聯(lián)的LED燈塊相互并聯(lián)的連接的改進技術。它簡化了電壓源電路結(jié)構(gòu)并有利于供電電壓的控制。
但是，該專利對于產(chǎn)品應用范圍的限制范圍是多個LED簡單地相互連接構(gòu)成LED燈串的混聯(lián)塊。例如，它可能被限于一種為裝飾目的的照明器件。為此，該專利的應用范圍受到限制，它沒有提出具有靈活適應性的產(chǎn)品。
因此，本發(fā)明的目的之一是提供了一種包括多個LED發(fā)光器的LED發(fā)光裝置，能夠使其相關產(chǎn)品具有靈活的適應性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種LED發(fā)光裝置，包括一預定單個單元，該單元包括被整體安裝在一殼體中的單個LED發(fā)光器或多個LED發(fā)光器，其中的LED發(fā)光器具有至少一個插孔式引線電極端子。
本發(fā)明的另一目的是提供一種LED發(fā)光裝置，它包括多個LED發(fā)光器，以利于對其實現(xiàn)分別的或共同的工作控制，從而使得采用該LED發(fā)光器的產(chǎn)品具有不同設計、用途及形狀的靈活適應性。
本發(fā)明的技術方案如下根據(jù)本發(fā)明的一種LED發(fā)光裝置，包括一個LED發(fā)光器，該LED發(fā)光器包括安裝在印刷電路板上的至少一個LED芯片；至少一個插孔式引線電極端子，裝配在至少一個通孔中，該通孔穿在印刷電路板上，在孔中形成一個金屬電源端子，或者通孔中插入一個中空的連接管腳；及一個單元體，該單元體由LED芯片、插孔式端子、印刷電路板等組成并與透明或者半透明環(huán)氧樹脂結(jié)合；該LED發(fā)光裝置還包括一個安裝在印刷電路板上的驅(qū)動器電路，并電連接到該插孔式引線電極端子，以驅(qū)動該LED芯片；一控制電路，用于控制該LED發(fā)光器的工作，其安裝位置鄰接該驅(qū)動器電路或被驅(qū)動之LED發(fā)光器；及多個構(gòu)成殼體的塊，該塊包括多個相互并聯(lián)或串聯(lián)的LED發(fā)光器，采用透明或者半透明環(huán)氧樹脂把該塊封裝于該殼體中。
該LED發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)如下所述。至少一個LED芯片安裝在印刷電路板上，在該印刷電路板上按印刷電路圖形設置驅(qū)動器電路和/或控制電路，以驅(qū)動和/或控制LED芯片。至少一個插孔式引線電極端子構(gòu)成為一個中空的連接管腳，管腳被插入至少一個通孔中，作為至少一個電源端子和一個控制信號端子。LED發(fā)光器被制成一個單元體，采用透明或者半透明環(huán)氧樹脂，以使得該LED芯片、印刷電路板和插孔式引線電極端子相互結(jié)合為一體。多個LED發(fā)光器以串聯(lián)或并聯(lián)方式設置，以構(gòu)成一預定塊。一個塊或多個塊以串聯(lián)或并聯(lián)方式設置，以構(gòu)成一個單元體，以被模制于透明或者半透明環(huán)氧樹脂中，形成一個殼體。
因此，本發(fā)明使得構(gòu)成各種結(jié)構(gòu)的LED發(fā)光器，例如LED發(fā)光器塊，能夠表現(xiàn)字符、圖形或具有各種顏色的畫面，并能控制LED發(fā)光器或LED發(fā)光器塊的工作。也就是說，該LED發(fā)光裝置具有靈活的適應性，以使其應用范圍多樣化，比如LED發(fā)光照明設備，LED發(fā)光顯示設備，LED發(fā)光廣告設備等等。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述。


圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的一個LED發(fā)光器結(jié)構(gòu)橫截面圖；圖2是一個放大的橫截面圖，說明圖1中LED發(fā)光器的插孔式引線電極端子的電連接狀態(tài)；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個LED發(fā)光裝置的橫截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個LED發(fā)光裝置的橫截面圖，圖中的LED發(fā)光裝置設有驅(qū)動器電路，以使LED發(fā)光器工作；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個LED發(fā)光裝置的橫截面圖，圖中的LED發(fā)光裝置設有控制電路，以控制LED發(fā)光器的工作。
如圖1和2所示，印刷電路板1(以下簡稱“電路板”)在其兩側(cè)的表面上均設有印刷電路，LED芯片2和2’被適當?shù)卦O置在印刷電路上。電路圖形3和3’印制在印刷電路板1的兩個表面上，以形成LED芯片的驅(qū)動器電路和/或控制電路。元件4和4’安裝在圖形3和3’上，以構(gòu)成LED芯片2和2’的控制電路和/或驅(qū)動器電路，其中，驅(qū)動器元件和控制元件可以是用于SMT(表面安裝技術)領域的晶體管、電阻、光耦合器等。當然，印刷電路板1也可以是單面的。圖形3和3’由諸如銅等具有良好導電性的金屬材料制成，電線5和5’將LED芯片2和2’連接到電路圖形或附圖所示的圖形3和3’上。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明，印刷電路板1上至少有兩個位置穿有通孔6和6’，用于供電及對驅(qū)動器電路和/或控制電路的控制。導電層8和8’或圖形布線結(jié)構(gòu)延伸到通孔6和6’，并與圖形3和3’電連接，它是由高導電性材料諸如鎳制作而成。導電層8和8’通過電線5和5’電連接到LED芯片2和2’。插孔式引線電極端子9和9’組成電源電極或控制端子，端子9和9’分別被緊密地安裝在覆蓋有導電層8和8’的通孔6和6’中。同時，插孔式引線電極端子9和9’各自穿過通孔6和6’，以確保和導電層8和8’電接觸，它們的端部都以預定的長度伸出印刷電路板1兩側(cè)表面。而且，如果有必要，插孔式引線電極端子9和9’可以在整個長度上或是在與其兩端部鄰接部分制成中空的。這樣，當插孔式引線電極端子9和9’與圖形3和3’電連接、并且LED芯片2、2’及元件4、4’被安裝在電路板1的兩側(cè)表面上之后，用透明或半透明的環(huán)氧樹脂11按照預定形狀封裝成型，例如圖中所示的圓形，以構(gòu)成LED發(fā)光器10。
在此，應注意的是，LED發(fā)光器10被組裝成一個單元，其中至少一個LED發(fā)光器10可以相互重疊，或是安裝在向左右兩側(cè)延伸的電路板1上。而且，插孔式引線電極端子9和9’可以被完全封裝在環(huán)氧樹脂11中，也可以伸出在環(huán)氧樹脂11外面。
所以，如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明，多個LED發(fā)光器10可以分別垂直地安裝在各自的電路板1上，并按預定方式各自被固定在殼體20的壁面21上，或是將其水平地安裝在縱向延伸的電路板1上。帶有插孔式引線電極端子9和9’的LED發(fā)光器10，使電線22和22’可以有選擇性地依次通過插孔式引線電極端子9和9’，以確保其電接觸，而LED發(fā)光器10電連接至插頭式端子23和23’或是接到插孔式引線電極端子24和24’上，端子24和24’與一電源插座相連。而且，盡管圖中沒有示出，LED發(fā)光器10可以按照其垂直方向的配置進行水平方向的設置。該結(jié)構(gòu)連同透明軟材料的環(huán)氧樹脂25，都被封裝在殼體20中。在該殼體中，除環(huán)氧樹脂25外，還可以采用任何透明軟材料。殼體20的主體可由透明彈性材料制成，可以任意彎曲。
這樣，殼體20構(gòu)成為本發(fā)明的一部分，以被用作LED發(fā)光器10的一種應用設備，如照明設備或者其它設備。而且，需要指出的是，多個殼體20可以并聯(lián)或串聯(lián)方式設置，實現(xiàn)電連接。
如圖4所示，驅(qū)動器電路30連同LED芯片2和2’，被設置在電路板1的單面或雙面，以啟動LED裝置的組件。它使得LED發(fā)光器10在殼體20中并排點亮。也就是說，由于用透明軟環(huán)氧樹脂25將LED發(fā)光器11，12，13，14，15封裝在殼體20里，LED芯片2和2’和其驅(qū)動元件安裝在電路板1的兩側(cè)表面上，電路板1電連接至插孔式引線電極端子9和9’。驅(qū)動器電路30包括一個并聯(lián)電路，它將LED L1和電阻R1的串接支路、LED L2和電阻R2的串接支路相并聯(lián)。當驅(qū)動器電路30通過插孔式引線電極端子9和9’連接到電源時，LED L1和L2就被點亮。也就是說，所有的LED發(fā)光器11到15同時被點亮。
同時，如圖5所示，一個帶有驅(qū)動器電路30的LED發(fā)光器16設置在殼體20的任何一個電源端子的鄰近位置。多個LED發(fā)光器17、18和19按順序安裝在殼體20里，鄰近如上所述的LED發(fā)光器16，每一電路板1上都設置有控制電路40?？刂齐娐?0包括一個串聯(lián)電路，它串接光電三極管PT1、電阻R11和電容C1，其插孔式引線電極端子電連接至電源端子，控制電路40還包括一個并聯(lián)電路，它將串接的LED L11和電阻R12、串接的LED L12和電阻R13相并聯(lián)，該并聯(lián)電路的一端連接到晶體管Q1的一個集電極，其另一端連接到電源的一端。晶體管Q1的基極連接在電阻R11和電容C1之間，其發(fā)射極連接在電源的另一端，比如負端子?？刂齐娐?0在LED發(fā)光器15發(fā)光時工作，LED發(fā)光器15設有驅(qū)動器電路30以驅(qū)動光電三極管PT1。這樣，當LED L1和L2被點亮及光電三極管PT1工作時，經(jīng)過一延遲電路實現(xiàn)的一段預定延遲時間后，三極管Q1開始工作，接著，LED L11和L12同時被點亮，其中，延遲電路由電阻R11和電容C1串聯(lián)組成。采用與點亮LED發(fā)光器17相同的方式，LED發(fā)光器18和19也依次被點亮。
因此，驅(qū)動器電路30和控制電路40被分別或同時安裝在電路板1上，或與LED發(fā)光器10一起被安裝在殼體20里。如果需要，可以修改電路、LED發(fā)光器和殼體的設計。例如，殼體20用作照明設備而按預定尺寸設計，采用根據(jù)本發(fā)明的最簡單方式即可實現(xiàn)這一點。此外，如果多個殼體20被設置在一預定圖象或字符中，驅(qū)動器電路30和控制電路40被適當?shù)卦O置在殼體20中的LED發(fā)光器上，以控制電源供電，就能夠?qū)崿F(xiàn)運動圖象或圖形的畫面，能夠?qū)崿F(xiàn)字符的展示和各種象霓虹燈那樣的廣告效應。在這里要注意的是，驅(qū)動器電路30適用于作為字符和圖形開始發(fā)光的啟動控制部分；控制電路40可構(gòu)成顯示控制部分，以表現(xiàn)運動圖象或是生動的圖形或字符。
如上所述，本發(fā)明包括一種LED發(fā)光器，它設有至少一個插孔式引線電極端子及其驅(qū)動器和/或控制元件，均被整體安裝在一塊印刷電路板上，其中，采用透明或半透明的環(huán)氧樹脂將預定數(shù)目的LED發(fā)光器封裝在透明軟材料的殼體中；本發(fā)明還包括多個殼體，殼體包括多個設置在印刷電路板上的LED發(fā)光器，印刷電路板上可選擇性地安裝驅(qū)動器電路和控制電路，從而使得LED發(fā)光裝置的應用具有靈活的適應性。
權(quán)利要求
1.一種LED發(fā)光裝置，包括一個LED發(fā)光器，它包括安裝在一印刷電路板上的至少一個LED芯片；至少一個插孔式引線電極端子，裝配在至少一個通孔中，該通孔穿在該印刷電路板上，在孔中形成一個金屬電源端子，或在通孔中插入一個中空的連接管腳；該LED發(fā)光器與透明或者半透明環(huán)氧樹脂結(jié)合構(gòu)成一個單元體；一個安裝在該印刷電路板上的驅(qū)動器電路，并電連接到該插孔式引線電極端子，以驅(qū)動該LED芯片；一安裝在該印刷電路板上的控制電路，以控制該LED發(fā)光器的工作，其安裝位置鄰接該驅(qū)動器電路或被驅(qū)動LED發(fā)光器；及至少一個殼體，包括多個塊，每一個塊包括多個相互并聯(lián)和串聯(lián)的LED發(fā)光器，采用透明或者半透明環(huán)氧樹脂把該塊封裝于該殼體中，其中，該驅(qū)動器和控制電路設置在該塊中，采用多組為應用目的而設的LED發(fā)光裝置實現(xiàn)各種應用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED發(fā)光裝置，其中該LED發(fā)光裝置還包括多個殼體，在其中同時安裝有多個設有驅(qū)動器電路的LED發(fā)光器和多個設有控制電路的LED發(fā)光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED發(fā)光裝置，其中驅(qū)動器電路包括與LED芯片相結(jié)合的驅(qū)動器元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的LED發(fā)光裝置，其中該控制電路的安裝位置鄰接設有驅(qū)動器電路的LED發(fā)光器，當驅(qū)動該驅(qū)動器電路時，該LED發(fā)光器同時受控工作，并使得其LED芯片延遲一段預定的時間，從而表現(xiàn)出運動圖象及字符和圖案組成的畫面。
全文摘要
一種LED發(fā)光裝置,包括多個LED發(fā)光器,該發(fā)光器包括安裝在一印刷電路板上的至少一個LED芯片,在該電路板上按印刷電路圖形設置有驅(qū)動器電路和/或控制電路,以驅(qū)動和/或控制該LED芯片;至少一個插孔式引線電極端子,構(gòu)成為一個中空的連接管腳以插入至少一個通孔中,作為至少一個電源端子和一個控制信號端子;及一個被制成LED發(fā)光器單元的主體,其構(gòu)成中采用透明或半透明環(huán)氧樹脂,其中的LED發(fā)光器以串聯(lián)或并聯(lián)方式設置以構(gòu)成一個預定塊,驅(qū)動器和控制電路被分別地或共同地安裝在該塊中,一個或多個以串聯(lián)或并聯(lián)方式設置的塊被制成一個被模制在透明或半透明環(huán)氧樹脂中的整體,構(gòu)成一個殼體。
文檔編號H01L25/00GK1383219SQ01117200
公開日2002年12月4日 申請日期2001年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月27日
發(fā)明者金在南 申請人:株式會社利達特, 金在南