[发明专利]集成封装中的多个LED光源透镜设计

说明书

公开了发光二极管(LED)封装和利用LED封装的LED显示器。LED封装可以具有多个腔，其中每个腔具有一个或多个LED。LED可以单独控制，使得LED封装从封装发射期望的颜色组合的光。LED封装在腔上布置有密封剂，该腔将LED封装发射成形为宽角度或宽间距。一些LED封装可以具有三个腔，而其他LED封装可以具有四个或更多个腔。封装可以包括密封剂，该密封剂在腔上形成透镜，并延伸超出腔以覆盖LED封装主体的表面。主体可以包括不同的锚固特征，以通过将密封剂锚固到主体来提高封装可靠性。根据本发明的LED显示器的一个实施例包括多个LED封装，至少一些LED封装具有多个腔。每个封装包括在每个腔上的透镜，与没有透镜的发射相比以产生具有更宽角度的LED发射。灌封材料可以包括在相邻LED封装之间，并且与封装密封剂重叠以进一步提升可靠性。

技术领域

本发明涉及发光二极管(LED或多个LED)，并且尤其涉及使用LED封装的LED封装和显示器。

背景技术

发光二极管(LED或多个LED)是将电能转换为光的固态装置，并且通常包括夹在相反掺杂层之间的半导体材料的一个或多个有源层。当在掺杂层上施加偏压时，空穴和电子被注入到有源层中，在那里它们重新组合以生成光。光从有源层和从LED的所有表面发射。

过去十多年来的技术进步已经使得LED具有更小的占地面积、提升的发射效率和降低的成本。与其它发射器相比，LED还具有更长的工作寿命。例如，LED的工作寿命可以超过50,000小时，而白炽灯泡的工作寿命大约为2,000小时。LED也可以比其他光源更稳健，并且可以消耗更少的功率。由于这些和其它原因，LED变得越来越流行，并且现在正用于传统上为白炽灯、荧光灯、卤素灯和其它发射器领域的越来越多的应用中。

LED现在被用在大的和小的显示器中。基于LED的大屏幕显示器(通常称为巨型屏幕)在许多室内外场所越来越常见，诸如在体育赛事、跑马场、音乐会和诸如纽约市时代广场的大型公共区域。许多这些显示器或屏幕可以大到60英尺高和60英尺宽，或者更大。这些屏幕可以包括安装在平坦表面上以生成图像的数千个“像素”，其中每个像素包含多个LED。像素可以使用高效率和高亮度LED，其允许显示器从相对远的地方可见，即使在受到阳光照射的白天也是如此。像素可以具有少至三个或四个LED(一个红色、一个绿色和一个蓝色)，这些LED允许像素根据红色、绿色和/或蓝色光的组合发射多种不同颜色的光。在最大的巨型屏幕中，每个像素模块可以具有三个以上的LED，其中一些具有数十个LED。像素可以布置在矩形栅格中，其中屏幕的大小和密度确定像素的数目。例如，矩形显示器可以是640像素宽和480像素高，其中屏幕的端部尺寸取决于像素的实际尺寸。

传统的基于LED的显示器由接收输入信号(例如，TV信号)的计算机系统控制，并且基于在像素模块处为形成整体显示图像所需的特定颜色，计算机系统确定每个像素模块中的哪个LED发光以及发光的亮度。还可以包括向每个像素模块提供电力的电力系统，并且可以调制对每个LED的电力，使得其以期望的亮度发射。设置导体以将适当的功率信号施加到像素模块中的每个LED。

一些大LED显示器被布置成用于宽角度或宽间距发射，其允许用于视角的宽横向范围。用于常规广角显示器的像素可以使用椭圆形灯LED，其中一些对于每个像素使用3个灯。图1示出了可用于在显示器中形成像素的常规红LED 12、绿LED 14和蓝LED 16的一个实施例；以及图2示出了常规像素10，其包括使用常规通孔技术安装到基板18上的红LED 12、绿LED 14和蓝LED 16。LED灯12、14、16中的每一个具有椭圆形透镜，以与具有圆形透镜的灯相比产生广角发射图案。制造每个像素具有三个或更多个独立LED灯的巨型屏幕可能是昂贵和复杂的。