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CN101807652A - 发光二极管封装及其制造方法和具有该led封装的光源单元 - Google Patents

发光二极管封装及其制造方法和具有该led封装的光源单元 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降低了生产成本的高效LED封装及其制造方法和具有该LED封装的光源单元。制造该LED封装的方法包括：制备其上安装有LED的模框；形成具有倒圆锥形顶部部分和具有通过喷砂或微珠处理形成的霾粒的侧面部分的半球形透镜；以及将该透镜固定到模框以封住所述LED。

Description

发光二极管封装及其制造方法和具有该LED封装的光源单元
本申请要求享有于2009年2月17日提交的韩国专利申请No.10-2009-0012965的权益，其在此全部引入作为参考，就如同在本文中完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种发光二极管封装及其制造方法和具有该LED封装的光源单元，更具体地，涉及一种降低了生产成本的高效LED封装及其制造方法和具有该高效LED封装的光源。
背景技术
随着向先进的信息社会的发展，对各种显示设备发展的需要也强烈起来，尤其是液晶显示器(LCD)、等离子体显示面板(PDP)、电致发光显示器(ELD)、场发射显示器(FED)、真空荧光显示器(VFD)等近来都处于积极地研究和试验中。其中，LCD由于分辨率高、产量大、驱动单元便利、重量轻、设计纤薄、能耗低等特点在现有技术中引起广泛的关注。
LCD通过向介入在两基板之间的具有介电各向异性的液晶材料施加电场并控制电场强度来调节透过基板的光的数量而显示图像。因为LCD中的LCD面板为非发射型器件，所以LCD需要给LCD面板提供光的光源单元。
用作光源单元的灯可以包括例如冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)、发光二极管(LED)等。与诸如CCFL的其他器件相比，LED光源单元具有很多优点，例如，较长的寿命、较快的发光速度、较小的尺寸、较高的亮度、卓越的能效等，因此它有望成为下一代的光源。
通过制备红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)LED芯片的封装以形成封装组(cluster)并形成由制备好的LED封装组成的至少一排来制造LED光源单元。形成封装组的R、G和B LED芯片发出的多束光混合在一起形成白色光，该白色光再从封装组射出。
参照图1，射出的光会产生集中在封装组中间的与其辐射性能有关的点阵形(lattice)斑点，该辐射性能与LED制造有关。为了防止形成这样的点阵形斑点，增加了所需光学片的使用，而光学片的增加使用会引起生产成本提高。
LED仅消耗提供给它的能量的15％来发光，而剩余85％的能量以热形式发射。因此，增加LED的数量可能增加LED产生的热，此外，还可能增加用于驱动LED光源单元的功耗。另外，还存在一侧的边缘部分比另一侧的边缘部分亮的问题。
发明内容
因此，本发明旨在解决关于传统技术的上述问题，并且本发明的目的在于提供一种降低了生产成本的高效LED封装及其制造方法和具有所制造的LED封装的光源单元。
为了实现本目的和其他优点，本发明提供了一种制造LED封装的方法，包括：制备其上安装有LED的模框；形成具有倒圆锥形顶部部分和具有通过喷砂或微珠处理(bead treatment)形成的霾粒的侧面部分的半球形透镜；以及将透镜固定至模框以封住LED。
这里，利用喷砂设备向透镜的外侧喷射离散的粒子来实施喷砂工艺。
执行微珠处理以将离散的粒子引入到透镜中。
利用双注入工艺来执行微珠处理，所述双注入工艺包括初次注入不包含离散粒子的顶部部分，然后在整个初次注入的顶部部分上二次注入添加有离散粒子的侧面部分。
本发明的LED封装可包括：安装在提供有来自外部电源的电能的印刷电路板上的模框、安装在所述模框上用以发光的LED以及固定至模框用以封住LED的半球形透镜，其中，所述透镜具有倒圆锥形顶部部分和具有通过喷砂和微珠处理形成的霾粒的侧面部分。
霾粒可以通过将离散粒子粘附到透镜的侧面部分的外侧的喷砂工艺来形成。
可选地，霾粒可通过将离散粒子引入到透镜的侧面部分中的微珠处理来形成。
本发明的具有LED封装的光源单元可以包括：LED封装，所述LED封装包括安装在提供有来自外部电源的电能的印刷电路板上的模框、安置在模框上用以发光的LED、以及具有倒圆锥形顶部部分和具有通过喷砂或微珠处理形成的侧面部分的半球形透镜；光散射板，用以散射从LED封装发出的光；以及多个光学片，用以增强从LED封装发出的光的亮度。
多个光学片可以是选自散射片、棱镜片、偏光片和保护片中的至少一种。
由上述公开显而易见，本发明可具有在拓宽光的方向角度以提高光的散射的同时，防止LED光仅在垂直方向射出的优点，从而增强发光效率，例如，均匀亮度。
此外，本发明可以减少所需光学片的数量和LED封装的数量，从而在能够制造具有光源单元的纤薄的显示器的同时，降低了能耗和生产成本。
应该理解，本发明的前述简要描述和下述详细描述均为示范性和解释性的，并且其旨在具体地描述所要求保护的本发明。
附图说明
并入本申请中并构成本申请的一部分的附图提供了对本发明的进一步理解，阐述了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示出使用传统LED封装的光源单元的发光图案的照片；
图2A和2B分别是根据本发明示意性地图示光源单元的平面图和剖面图；
图3A和3B分别是根据本发明的示范性实施例图示LED封装中的透镜的透视图和剖面图；以及
图4A和4B分别是根据本发明的另一示范性实施例图示LED封装中的透镜的透视图和剖面图。
具体实施方式
在下面的描述中，将结合附图参照示范性实施例详细描述根据本发明的LED封装及其制造方法和具有上述制造的LED封装的光源单元。
图2A是图示具有本发明的LED封装的光源单元10的平面图，图2B是图示沿图2A中的(I-I’)线截取的上述光源单元10的剖面图。上述光源单元10包括用于发光的多个LED封装30和与LED封装30隔开按照固定间隔排列的多个光学片16。光源单元10还可以包括其上安装有LED封装30的印刷电路板(PCB)38、散射光的散射板14和反射从LED封装30发出的光的反射板(未示出)。
多个LED封装30彼此间以固定间隔隔开的方式进行排列。一个LED封装30包括安置在PCB 38上的模框36、固定到模框36的LED 31以及封住LED31的透镜32。
模框36可以将LED 31产生的热传递给PCB 38。为了散发LED 31产生的热，以及为了进一步从外部电源经由焊腿(未示出)将电能提供到LED 31，PCB 38可以由诸如铝的金属基板制成。
LED 31利用贯穿半导体的p-n结结构的注入产生诸如电子和/或电子空穴的少数载流子，并利用这些少数载流子的复合产生光。LED 31固定在模框36内部，并包括红色(R)荧光剂31a、绿色(G)荧光剂31b和蓝色(B)LED芯片31c以产生白色光。
参照图3A至4B，透镜32散射LED 31发出的光以扩大光辐射宽度并向外界透射被散射的光。透镜32可形成为半球形形状，该半球形形状包括在透镜32顶部的具有倒圆锥形的凸透镜型凹槽的第一部分32a和作为透镜的侧面部分的第二部分32b，第二部分32b基本上占据了透镜32除第一部分32a外的其他部分，其中霾粒(haze)可形成在第二部分32b的外表面上，或形成在第二部分32b的内部，即可以与透镜32成一体。霾粒可由喷砂或微珠处理形成。
更具体地，如图3A和3B中所示，喷砂工艺可以仅在透镜32的第二部分32b的外表面上产生霾粒，使得发光位置不限于透镜32中心处的第一部分32a。利用喷砂设备喷射具有所需粒子尺寸的离散粒子执行喷砂处理，所需粒子尺寸取决于透镜32表面上的粗糙度。可以在第二部分32b上局部地执行喷砂工艺。
如图4A和4B中所示，微珠处理可将离散粒子引入到透镜32中，即微珠处理可以通过将离散粒子与制造透镜32的材料混合并注入该混合物形成第二部分32b来实现。这里，微珠处理可以通过双注入工艺实现，双注入工艺包括无霾粒的第一部分32a的初次注入和在整个第一部分32a上的第二部分32b的二次注入，从而形成与透镜32成一体的霾粒，其中第二部分32b可以具有形成在其上的霾粒。
如此，用以形成霾粒的对作为透镜32的侧面部分的第二部分32b的局部喷砂或微珠处理在提高光散射效率的同时可以防止光仅在垂直方向发射，其中光由R、G和B LED 31产生。因而，光可以具有均匀的亮度，例如，减少了点阵形斑点的产生，点阵形斑点的产生的减少又增强了发光效率并可以在所有方向上散射LED光，从而减少光学片和LED封装的数量。LED封装的数量的减少可以降低能耗和生产成本，并且采用光源单元的显示设备可以比传统产品更纤薄。
LED封装30的数量可以根据使用LED封装30作为光源的显示面板的尺寸变化。
再次参照图2A和2B，光学片16可以用来提高从LED封装30出射的光的亮度及其亮度均匀性。这样的光学片可以包括选自散射片、棱镜片、偏光片和保护片中的至少一种。
散射片可以起到散射从LED封装30出射的光的作用。更具体地，散射片把自散射板14接收的入射光导向显示面板的正面并对光进行散射以使光在大范围内具有均匀分布，从而使光辐射到显示面板上。棱镜片可以使通过散射片散射的光聚集在垂直于显示面板的方向上。偏光片可以透射与偏光片的透射轴平行的光，同时反射与透射轴垂直的光。保护片可以保护偏光片或棱镜片免受损坏。
当按照本发明在透镜32的侧面部分上形成霾粒时，可以减少光学片16的数量，继而可以降低生产成本并能够制造纤薄的显示设备，这样的显示设备具有采用LED封装30的光源单元10。
散射板14与LED封装30以一定间隔隔开并安置在LED封装30和光学片16之间，以将从LED封装30发出的光散射到显示面板的整个表面。
反射板(未示出)是具有高的光反射率的板，它把经由散射板14的背面入射到其上的光再次反射至相同的散射板14，因而减少了光损耗。反射板可以安置在LED封装30下方或在多个LED封装30之间。
下面的描述将给出制造本发明的LED封装30的方法。下文中，除透镜32的形成过程以外，将省略制造LED封装的任何传统工艺。
根据本发明，形成具有倒圆锥形顶部部分32a和具有霾粒的侧面部分32b的半球形透镜32，霾粒通过喷砂或微珠处理形成。
更具体地，为了将离散粒子喷射在透镜32的侧面部分32b的外侧上，利用喷砂设备来执行喷砂工艺。通过双注入工艺执行微珠处理，双注入工艺包括初次注入不包含离散粒子的顶部部分32a，然后，在整个第一次注入的顶部部分上注入添加有离散粒子的侧面部分32b。因此，透镜32中可以包含离散粒子以形成霾粒。
如上所述，当在透镜32的侧面部分32b上形成霾粒时，在提高透镜的光散射效率的同时可以抑制LED 31产生的光仅在垂直方向的发射。因此，透镜可以呈现均匀的亮度，例如，减少了点阵形斑点的产生，点阵形斑点的产生的减少反过来增强了透镜的发光效率，从而减少了所需的LED封装的数量。另外，LED封装的数量的减少可以降低能耗和生产成本，和/或可以利用具有LED封装的光源制造纤薄的显示设备。
接着，将具有霾粒的透镜32固定到其上安装有LED 31的模框36，以封住LED 31并完成LED封装30。
虽然已经描述了本发明的技术结构和其他特征，但是对于本领域的技术人员而言，本发明显然并不受限于上述示范性实施例和附图，而是在不背离所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，本发明可以覆盖其替换、变型和/或修改。

Claims (10)

1.一种制造LED封装的方法，包括：
制备其上安装有LED的模框；
形成具有倒圆锥形顶部部分和具有通过喷砂或微珠处理形成的霾粒的侧面部分的半球形透镜；以及
将所述透镜固定到所述模框，以封住所述LED。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，利用喷砂设备向所述透镜的外侧上喷射离散粒子来执行所述喷砂处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述微珠处理以将离散粒子引入到所述透镜中。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过双注入工艺执行所述微珠处理，所述双注入工艺包括初次注入不包含离散粒子的顶部部分，然后在整个第一次注入的顶部部分上注入添加有离散粒子的侧面部分。
5.一种LED封装，包括：
模框，所述模框安装在被提供了来自外部电源的电能的印刷电路板上；
LED，所述LED安置在所述模框上，用以发光；以及
半球形透镜，所述半球形透镜固定到所述模框用以封住所述LED，其中，所述透镜包括倒圆锥形顶部部分和具有通过喷砂和微珠处理形成的霾粒的侧面部分。
6.根据权利要求5所述的LED封装，其中，所述霾粒通过将离散粒子粘附到所述透镜的侧面部分的外侧的喷砂工艺形成。
7.根据权利要求5所述的LED封装，其中，所述霾粒通过将离散粒子引入到所述透镜的侧面部分中的微珠处理形成。
8.一种具有LED封装的光源单元，包括：
LED封装，所述LED封装包括安装在被提供了来自外部电源的电能的印刷电路板上的模框、安置在所述模框上用以发光的LED、以及固定到所述模框用以封住所述LED的半球形透镜，其中，所述透镜包括倒圆锥形顶部部分和具有通过喷砂和微珠处理形成的霾粒的侧面部分；
散射板，用以散射从所述LED封装出射的光；以及
多个光学片，用以提高从所述LED封装出射的光的亮度。
9.根据权利要求8所述的光源单元，其中，所述霾粒通过将离散粒子粘附到所述透镜的侧面部分的外侧或将离散粒子引入到所述透镜的侧面部分中形成。
10.根据权利要求8所述的光源单元，其中，所述多个光学片是选自散射片、棱镜片、偏光片和保护片中的至少一种。
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