專利名稱：點陣式半導(dǎo)體發(fā)光器件及發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型的技術(shù)領(lǐng)域?qū)儆诎雽?dǎo)體發(fā)光器件。本實用新型涉及一種由多個發(fā)光二極管半導(dǎo)體按二維點陣排列組成的半導(dǎo)體發(fā)光器件，以及由這種器件組成的發(fā)光裝置。
現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體發(fā)光器件及發(fā)光裝置主要是半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)，其玻殼的直徑為3～5mm，管座直徑4～6mm。采用發(fā)光二極管排列成圖案或文字時，各發(fā)光點之間的最小距離不能小于4mm，因此不能組成結(jié)構(gòu)精細，尺寸要求很小的圖案或文字。(常用半導(dǎo)體器件簡明手冊，電子工業(yè)出版社1989年；應(yīng)根袷、徐淦卿編《電子器件》清華大學(xué)出版社，1991年)。此外，電致發(fā)光器件(如中國專利88101492.3)和目前國內(nèi)市場上有售的光纖工藝屏等點陣式發(fā)光裝置都要求較高的工作電壓，而且在尺寸上也難以滿足精細結(jié)構(gòu)的要求。
本實用新型的目的是提供一種點陣式半導(dǎo)體發(fā)光器件及發(fā)光裝置，其中各發(fā)光點之間的最小距離可達到0.3～1mm的要求，可用于各種帶有發(fā)光圖案的小型標牌、裝飾品、紀念品等工藝品。
本實用新型的技術(shù)方案是采用多個發(fā)光二極管半導(dǎo)體[1]根據(jù)圖案的要求在底板上排列成二維點陣。底板由絕緣板[3]和導(dǎo)電層[4]采用印刷電路板的工藝方法制成。導(dǎo)電層分為正極和負極兩部分。每個發(fā)光二極管半導(dǎo)體有兩根引線[2]分別與導(dǎo)電層[4]的正負兩極連接，也可以只用一根引線[2]與導(dǎo)電層[4]的一個極連接，同時使發(fā)光二極管半導(dǎo)體的金屬膜直接和導(dǎo)電層[4]的另一極連接。由上述各部分組成的點陣式半導(dǎo)體發(fā)光器件采用封裝材料[5]進行局部封裝或整體封裝?？刹捎铆h(huán)氧樹脂或丙烯酸封裝，常用的封裝材料是無色透明環(huán)氧樹脂(

圖1、圖2)。需要時，也可以在封裝材料中加入適量的調(diào)色劑。上述發(fā)光器件所采用的發(fā)光二極管半導(dǎo)體[1]的結(jié)構(gòu)及工作原理和發(fā)光二極管(LED)的管芯相同。所用的半導(dǎo)體材料是鎵系外延材料，可發(fā)出紅光、綠光、黃光三種色光。如有需要也可專門制作發(fā)橙光、藍光、紫光的半導(dǎo)體。發(fā)各種色光的半導(dǎo)體材料的常用成分如下a.綠光GaPN，b.紅光GaPZnO或GaAs.6P.4，C.黃光GaAs14P.86，d.橙光GaAs.35P.65.e.藍光，紫光GaN。圖3所示是發(fā)黃光的半導(dǎo)體，圖中襯底材料GaP對光透明，加上反射層后可將向下輻射的光反射回來，提高光通量。這種半導(dǎo)體的正向電壓Vf≤2.5V，一般用電壓1.5V的電池供電即可?？梢圆捎闷胀ǜ呻姵鼗蜮o扣電池。反向擊穿電壓≥5V，正向工作電流10～25mA，光通量Ф≥0.5～10mLm(其中紅光對應(yīng)于較小值，黃、綠色光對應(yīng)于較大值)。該半導(dǎo)體的引線最好采用直徑0.20mm以下的硅鋁絲。該半導(dǎo)體的單件直徑可以作到0.3mm以下，因此在采用這種發(fā)光二極管半導(dǎo)體所組成的二維點陣中，各發(fā)光點之間的最小間距為0.3～1mm。用這種半導(dǎo)體制成的發(fā)光器件具有安全性好，耗電省、耐熱、耐濕、耐沖擊，適應(yīng)惡劣環(huán)境，而且工作壽命長，性能穩(wěn)定的特點。由這種發(fā)光器件與控制器、電源等部分共同組成的發(fā)光裝置可以制成各種小型裝飾品、紀念品、工藝品、也可具有標志牌、指示燈等實用功能。如果發(fā)光裝置采用延時控制器、程序控制器等多種功能控制器，則可以使該發(fā)光裝置的二維點陣發(fā)光體具有變色、變光和改變圖案或文字形狀的性能?？刂破魉璧目刂齐娐房梢院蜕鲜霭雽?dǎo)體發(fā)光器件的底板制成同一塊印制電路板，使得發(fā)光裝置更加緊湊，減小其尺寸和重量。
本實用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比具有尺寸小，圖案結(jié)構(gòu)精細，用電省，安全可靠，工作壽命長等優(yōu)點。這種新穎的點陣式半導(dǎo)體發(fā)光器件及發(fā)光裝置需要有掌握電子組件表面組裝技術(shù)的人員和必要的專門設(shè)備，才能保證質(zhì)量。發(fā)光點陣的圖案需經(jīng)美術(shù)設(shè)計，才能達到完善的藝術(shù)效果。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的各種應(yīng)用實例作進一步的說明。
圖1是本實用新型的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
圖2是半導(dǎo)體發(fā)光器件的局部放大剖面圖。
圖3是發(fā)光裝置的原理框圖。
圖4是在一種裝飾品上的應(yīng)用例。
圖5是本實用新型在一種旅游紀念品上的應(yīng)用。
在圖1中多個發(fā)光二極管半導(dǎo)體[1]排列成字母“S”形的二維點陣。底板由絕緣板[3]和銅制導(dǎo)電層[4]采用印刷電路板的工藝方法制成。導(dǎo)電層[4](圖中灰色部分)分為正極和負極兩部分。每個發(fā)光二極管半導(dǎo)體有兩根引線[2]分別與正負兩極連接。引線[2]的材料是硅鋁絲。圖2表示圖1所示的發(fā)光器件的局部放大剖面，圖中呈半球形的封裝材料[5]采用透明的環(huán)氧樹脂。圖中兩個發(fā)光二極管半導(dǎo)體[1]分別用兩根引線[2]與導(dǎo)電層[4]連接，下面是絕緣板[3]。圖4是發(fā)光裝置的原理框圖。該發(fā)光裝置由點陣式半導(dǎo)體發(fā)光器件[8]，控制器[7]和電源[6]共同組成。其中控制器[7]可以是一個簡單的開關(guān)也可根據(jù)需要采用延時控制器或程序控制器，以便先后使發(fā)光器件中不同色彩的發(fā)光點發(fā)光，實現(xiàn)變色；或者改變各點的發(fā)光強度(亮度)，實現(xiàn)變光；或者改變發(fā)光圖案的形狀。圖4是本實用新型的一種應(yīng)用例。圖中所示裝有多彩半導(dǎo)體發(fā)光器件的“七寶如意”中裝有鈕扣電池和微型開關(guān)。它可以制成頭飾、發(fā)夾、領(lǐng)帶夾或胸針等實用的裝飾品。本應(yīng)用例也說明本實用新型也可以用于項鏈、手鐲、戒指等各種首飾。圖7所示的旅游紀念品是一尊小型佛像，佛像上及佛像背后圓形的佛光處可裝上數(shù)十個，甚至數(shù)百個發(fā)光點，佛像內(nèi)裝有電池和控制器。佛光處的半導(dǎo)體發(fā)光器件上排列有組成多個同心圓的許多發(fā)光點，控制器先使內(nèi)圈的光點發(fā)光，然后逐圈向外擴展，最后全部光點都發(fā)光，產(chǎn)生由內(nèi)向外發(fā)射彩色光芒的動態(tài)藝術(shù)效果。這種技術(shù)方案可用于各種小型塑像和玩具，而且尺寸可以作得相當小，適用于制成紀念章、像章及各種小禮品、工藝品。可以用本實用新型的技術(shù)制造產(chǎn)品標志牌。牌上除可以發(fā)光的商標、名稱外還可顯示該儀器設(shè)備的運行狀況或工作程序。在這種情況下，發(fā)光裝置中的控制器可使標志牌上的文字中與該儀器設(shè)備當時實際的運行狀態(tài)相對應(yīng)的部分發(fā)光。這種技術(shù)方案也適用于自動洗衣機等家電產(chǎn)品或其他產(chǎn)品。此外本實用新型還可以應(yīng)用在生日卡、賀卡、紀念冊等物品上。例如在生日卡中裝有小型鈕扣電池，微型開關(guān)和點陣式多彩發(fā)光器件，卡片打開后微型開關(guān)使電源接通，卡片上的中英文字“生日快樂”“Happybirthday to you！”和蠟燭等圖案發(fā)光。卡片合上時，電源斷開。本實用新型的用途十分廣泛，以上是一些有代表性的應(yīng)用實例。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體發(fā)光器件和一種由上述發(fā)光器件與控制器、電源等部件共同組成的發(fā)光裝置，其特征是該發(fā)光器件由多個發(fā)光二極管半導(dǎo)體[1]、引線[2]、絕緣板[3]、導(dǎo)電層[4]和封裝材料[5]等組成，而且各發(fā)光二極管半導(dǎo)體在二維空間(平面或曲面上)排列成點陣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件及發(fā)光裝置，其特征是其中引線[2]的材料是硅鋁絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件及發(fā)光裝置，其特征是其中的封裝材料[5]是透明環(huán)氧樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件及發(fā)光裝置，其特征是其中的控制器具有使二維點陣發(fā)光體變色、變光和改變發(fā)光圖案形狀的延時控制器或程序控制器。
專利摘要本實用新型提供了一種點陣式半導(dǎo)體發(fā)光器件及發(fā)光裝置，其特征是該發(fā)光器件由多個發(fā)光二極管半導(dǎo)體、引線、絕緣板、導(dǎo)電層和封裝材料等組成，而且各發(fā)光二極管半導(dǎo)體二維空間(平面或曲面上)排列成點陣。各發(fā)光點之間的最小間距為0.3～1mm。本實用新型安全可靠，性能穩(wěn)定，工作壽命長，可用于各種工藝品、紀念品，使圖案或文字產(chǎn)生動態(tài)的發(fā)光效果。
文檔編號H01L25/00GK2263827SQ9521396
公開日1997年10月1日 申請日期1995年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月1日
發(fā)明者陳建平 申請人:無錫市金達電腦電子技術(shù)開發(fā)有限公司