專利名稱：柔性led陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及柔性LED陣列，更加具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及包括多個(gè) LED的發(fā)光器件，所說(shuō)的多個(gè)LED安排在一個(gè)柔性基板上，所說(shuō)柔性 基板具有一個(gè)單個(gè)構(gòu)造的導(dǎo)電層，用于形成驅(qū)動(dòng)LED的電極。
背景技術(shù)：
在US2003/0067775中公開了 一種柔性的發(fā)光單元。所說(shuō)單元包括 具有多個(gè)紅、綠、和藍(lán)LED的一個(gè)多層的基板，每種顏色串聯(lián)連接。與多個(gè)LED器件特別是柔性LED陣列通常相關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是熱 量耗散。如果不進(jìn)行滿意的處理，LED的溫度將要升高，導(dǎo)致光效率 的下降。在US2003/0067775中描述的單元中，熱量耗散是通過(guò)固定在 基板后部的散熱板上的散熱片結(jié)構(gòu)處理的。這樣的解決方案只能在一 個(gè)方向從LED排放熱量，不能實(shí)現(xiàn)所需的熱量耗散。進(jìn)而，這樣一種 解決方案使這個(gè)單元龐大，并且在很大程度上失去了期望的靈活性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是克服這些問(wèn)題，并且提供熱量耗散得到改善 的柔性發(fā)光器件。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種柔性發(fā)光器件，它的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和 制造成本有效。本發(fā)明的這些和其它目的是通過(guò)在本文開始段描述的那種類型的 發(fā)光器件實(shí)現(xiàn)的，其中構(gòu)造成的導(dǎo)電層包括多個(gè)散熱墊，每個(gè)散熱墊 都具有明顯大于每個(gè)LED面積的一個(gè)面積，并且其中每個(gè)LED都熱 連接到至少 一個(gè)散熱墊上，而且串聯(lián)電連接在兩個(gè)散熱墊之間。通過(guò)這種設(shè)計(jì)，將每個(gè)LED都熱連接到一個(gè)相對(duì)較大的散熱面積 上，在LED上堆積起來(lái)的熱能在這個(gè)面積上進(jìn)4于分配，然后從這個(gè)面 積開始向上和向下耗散該熱能。由于通過(guò)單個(gè)導(dǎo)電層就可處理解決問(wèn)題，所以與多層基板相比， 改善了基板的柔性。通過(guò)串聯(lián)連接在兩個(gè)散熱墊之間的每個(gè)LED，就
可以將導(dǎo)電層的極大部分用于散熱墊，并且極小的面積需要由導(dǎo)電軌 道占據(jù)，否則這可能是單層設(shè)計(jì)面臨的一個(gè)問(wèn)題。每個(gè)LED都可連接固定(例如模片固定)在一個(gè)散熱墊的上部，使 LED的 一個(gè)端電連接到這個(gè)散熱墊上，并且LED的另 一個(gè)端電連接到 通向另一個(gè)散熱墊的導(dǎo)電軌道上。這提供在散熱墊之間串聯(lián)連接LED 的一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)施方案。模片固定規(guī)定了適當(dāng)?shù)臒徇B接。LED包括適合于發(fā)射多個(gè)不同顏色的LED,這些LED串聯(lián)連接 成只包括相同顏色的LED的多個(gè)組。串聯(lián)連接的LED組使尋址發(fā)光 器件中的各個(gè)線成為可能。這樣的尋址可用于補(bǔ)償在器件上存在的溫 度梯度。例如，如果期望溫度梯度存在在垂直方向，則串聯(lián)連接的LED 組可以在水平方向取向，并且所加的電流可以才艮據(jù)組的垂直位置而變 化，由此可以補(bǔ)償來(lái)源于溫度變化的光強(qiáng)變化?？梢詫ED安排成組，每一組包括適合于發(fā)射不同顏色(R、 G、 B)的光，并且優(yōu)選對(duì)于顏色進(jìn)行選擇以便組合起來(lái)發(fā)射白光。這樣的 分組在照明應(yīng)用中是有益的，在這里通常優(yōu)選白光。然而，其它的分 組也可以是優(yōu)選的。按照一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)墊只熱連接到一個(gè)LED,并且優(yōu)選在這個(gè) 墊上非對(duì)稱性地定位，以使在不同墊上定位的幾個(gè)LED分組靠近安 排。優(yōu)選地，墊具有基本上長(zhǎng)方形的形狀，并且安排成一個(gè)直的網(wǎng)格 圖形，從而以2x2陣列的形式連接到4個(gè)墊上的LED定位在每個(gè)墊 的面向內(nèi)的角落。這是有效地使用形成墊的大部分導(dǎo)電層的一個(gè)簡(jiǎn)單 的布局，同時(shí)仍舊允許LED按照4個(gè)一組進(jìn)行分組。使用長(zhǎng)方形的墊 還具有如下的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于柔性基板，導(dǎo)電層的調(diào)節(jié)是很容易的，這是 因?yàn)樵趬|之間是直的線條的緣故(在這里已經(jīng)除掉導(dǎo)電層，例如蝕刻 掉這些導(dǎo)電層)。按照第二實(shí)施例，每個(gè)墊熱連接到多個(gè)LED,從而使定位在不同 墊上的幾個(gè)LED按組靠近安排。LED可以圍繞墊外圍對(duì)稱地定位。如 果墊的形狀還是長(zhǎng)方形的，并且4個(gè)LED定位在它的角落中，則再一 次地提供一個(gè)簡(jiǎn)單的布局，有效地利用了導(dǎo)電層區(qū)域并且提供按4個(gè) 一組的LED分組。


現(xiàn)在參照表示本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例的附圖，更加詳細(xì)地描 述本發(fā)明的這些和其它方面。圖l表示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光器件的示意透視圖； 圖2a和2b表示圖1的器件的一部分的剖面的側(cè)視圖； 圖3更加詳細(xì)地表示固定到按照?qǐng)D1的器件的第一實(shí)施例的導(dǎo)電 層布局的LED;圖4表示圖3布局的示意電路圖；圖5更加詳細(xì)地表示固定到按照?qǐng)D1的器件的第二實(shí)施例的導(dǎo)電 層布局的LED;圖6表示圖5布局的示意電路圖；圖7更加詳細(xì)地表示固定到按照?qǐng)D1的器件的第三實(shí)施例的導(dǎo)電 層布局的LED。
具體實(shí)施方式
圖l表示的發(fā)光器件包括控制單元l、柔性基板2、和安排在基 板上的多個(gè)LED3?？刂茊卧?包含連接器件到功率源并且驅(qū)動(dòng)LED 發(fā)光所需的任何驅(qū)動(dòng)電路、接口、連接器、等等。由于控制單元保持 所有的控制電路靠近，所以電路受到了很好的保護(hù)。然而，形成柔性 器件一部分的控制單元卻是剛性的。作為一種替換，控制電路可以分布在基板上，例如沿基板的側(cè)邊 分布。這就可以允許實(shí)現(xiàn)一個(gè)完全柔性的器件，但卻不能對(duì)于部件產(chǎn) 生最佳的物理保護(hù)。器件的電源可以是常規(guī)的那種，具有一個(gè)連接器或者甚至于具有 包含在控制單元1中的多個(gè)電池。然而，提供不用連接的電源可以是 有益的。例如，可以使用電容式的或電感式的電源供電。如圖2更加清晰可見，基板具有單個(gè)導(dǎo)電層5， 一般是銅，導(dǎo)電層 5安排在一個(gè)柔性層6上，如安排在聚酰亞胺或聚酯等上。所說(shuō)基板優(yōu) 選還設(shè)有一個(gè)粘結(jié)層7，便于將器件固定在表面上。在圖2a-2b上，為簡(jiǎn)潔起見只表示出兩個(gè)LED3。在一般情況下， 圖1的器件可以包括成百上千個(gè)LED。 LED3是模片固定到在導(dǎo)電層5 中形成的散熱墊8上的，并且是線焊到同樣也是在導(dǎo)電層5中形成的 軌道9上。下面參照附圖3詳細(xì)地描述散熱墊8和軌道9。 通過(guò)施加一個(gè)硅酮滴10可以使經(jīng)過(guò)線焊的LED得到機(jī)械保護(hù)。 如圖2a所示。但優(yōu)選的作法是，如圖2b所示，組裝好的LED的整體 涂以一個(gè)硅酮層11，從而可以提供所需的機(jī)械保護(hù)。這樣一個(gè)保護(hù)層 如果有適當(dāng)?shù)暮穸冗€可以對(duì)于來(lái)自LED3的熱傳導(dǎo)(主要是來(lái)自LED 的側(cè)面的方向的熱傳導(dǎo))作出貢獻(xiàn)。圖2b的實(shí)施例還包括一個(gè)半堵片(semi-blocking sheet) 12和漫射 片13。半堵片12包括定位在每個(gè)LED的正上方的不透明區(qū)14，借此 可以阻止直接垂直光的提取，只允許側(cè)向發(fā)射。漫射片12可以保證恰 好的漫射光的提取，適合用于照明的目的。圖3更加詳細(xì)地表示導(dǎo)電層5是如何構(gòu)成散熱墊8和軌道9的。如 圖3的左邊所示，散熱墊8構(gòu)成了導(dǎo)電層5的面積的較大部分，每個(gè) 散熱墊8都具有明顯大于固定在其表面上的LED的面積。每個(gè)散熱墊 的相對(duì)較大的面積保證了 LED產(chǎn)生的熱能的滿意的熱耗散。作為一個(gè) 例子，如果模片固定的"棵"LED芯片(即沒經(jīng)包裝的芯片)具有大 約100毫瓦的LED功率，則大約25mm2的面積可能適合從一個(gè)LED 上散發(fā)熱量。在圖3的例中，散熱墊8的形狀是長(zhǎng)方形的，并且安排 成直的網(wǎng)格圖形。軌道9在基板的面積中只占一個(gè)很小的份額，對(duì)于 所說(shuō)的軌道9進(jìn)行安排，以便實(shí)現(xiàn)LED3的串聯(lián)連接。更加準(zhǔn)確地說(shuō)， 如圖3的右邊更加詳細(xì)地表示的那樣，從墊8a引出的軌道9a線焊到 LED3a上，而LED3a則固定在一個(gè)不同的墊8b的表面上。在所示的例子中，按4個(gè)一組對(duì)于LED3 —起進(jìn)行分組。為此， 將每個(gè)LED3定位在長(zhǎng)方形的散熱墊8的角落里，以使不同的散熱墊8 的4個(gè)相鄰的角落全都攜帶一個(gè)LED。 LED的這種分組可有益地用于 組合從不同顏色的LED發(fā)出的光。例如，4個(gè)LED的組可以包括一個(gè) R(紅色的)LED、 一個(gè)B(藍(lán)色的)LED、和兩個(gè)G (綠色的)LED， 由此組合起來(lái)發(fā)出白光。當(dāng)然，其它的組合也是可以的，其中包括各 種不同的RGBX替換方案，如紅、綠、藍(lán)、和琥珀色，或紅、綠、藍(lán)、 和黃色。優(yōu)選的作法是要保證在組內(nèi)具有一定位置的LED可以在同一 位置串聯(lián)連接到其它LED。以上參照?qǐng)D3描述了這種情況，在圖4中 這種情況表示得更加清楚。圖4表示的是3組LED的電路圖，與圖3 的布局對(duì)應(yīng)。顯然，在一個(gè)組15內(nèi)的LED串聯(lián)連接到下一組16中對(duì) 應(yīng)的LED上，并且顯然，位置相同的LED (例如右上角的LED)都 串聯(lián)連接成組。應(yīng)當(dāng)i兌明的是，在圖3所示的實(shí)施例中，只有一個(gè)LED3固定到 每個(gè)散熱墊8上。按照另一種方式，如圖5所示，幾個(gè)LED31、 32、 33、 34可以固定到一個(gè)散熱墊8上，只要按照合適的方式適應(yīng)線焊和 導(dǎo)電軌道90就行。在所示的情況下，來(lái)自一個(gè)散熱墊80a的軌道90a 線焊到多個(gè)LEDM-34，而LED31-34則是固定到另 一個(gè)散熱墊80b的表 面上。為了實(shí)現(xiàn)與以上所述的類似的分組，4個(gè)LED31-34可以定位在 每個(gè)長(zhǎng)方形散熱墊80的角落里，使這樣一些散熱墊成為直的網(wǎng)格圖 形。在圖6中表示出對(duì)應(yīng)于圖5的布局的一個(gè)電路圖。按照另一種方 式(沒有示出)，圖5中的墊分成兩組，使每個(gè)墊設(shè)有兩個(gè)LED，這 兩個(gè)LED定位在墊的一側(cè)的兩個(gè)角落里。顯然，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員可以設(shè)想出另外的設(shè)計(jì)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā) 明決不限于以上所述的優(yōu)選實(shí)施例。相反，在所附的權(quán)利要求書的范 圍內(nèi)，許多改進(jìn)和變化都是可能的。例如，散熱墊8、 80的形狀和排 列是可以變化的，條件只是可以實(shí)現(xiàn)充分的熱量耗散，并且這里公開 的長(zhǎng)方形的形狀可以由例如六邊形的形狀代替。在下一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)LED直接電連接在兩個(gè)散熱墊之間，即 不像圖3和圖5所示例子的那樣，不需要任何軌道。在圖7中示意地 表示出這樣一個(gè)實(shí)施例，只想說(shuō)明它的原理。如圖7所示，散熱墊800具有不同的形狀，它們共同覆蓋基板， 使6個(gè)墊801、 802、 803、 804、 805、 806的端部相會(huì)在一個(gè)區(qū)域807 中。在這個(gè)區(qū)里，三個(gè)LED300可以串聯(lián)電連接在對(duì)應(yīng)的墊對(duì)之間。 作為一個(gè)例子，并且與圖3和圖5的實(shí)施例類似，每個(gè)LED都模片固 定在一對(duì)墊中的一個(gè)墊上，并且線焊到這對(duì)墊中的另一個(gè)墊上。按照 另一種方式，包括3個(gè)LED302、 303、 304的一個(gè)LED單元301按照 合適的方式固定(熱固定和電固定)到所有6個(gè)墊上。在后一種情況 下，有可能由所有這6個(gè)墊分擔(dān)熱量耗散功能，這取決于單元301是 如何熱連接到這些墊上的。要說(shuō)明的是，在圖7中給出的設(shè)計(jì)只是一個(gè)例子。不同墊的確切 形式以及在每個(gè)結(jié)點(diǎn)區(qū)807中LED的數(shù)目可由普通技術(shù)人員確定。然 而，應(yīng)該注意的是，不要減小器件的柔性。出于這個(gè)理由，保證散熱 墊之間的線段至少規(guī)則地形成基本上直的線是有利的，以便便于導(dǎo)電
層的彎曲?？傊?，本發(fā)明涉及一種發(fā)光器件，發(fā)光器件包括一個(gè)柔性基板2 和設(shè)置在所述基板2上的多個(gè)LED，所說(shuō)柔性基板2具有一個(gè)單個(gè)構(gòu) 造的導(dǎo)電層5，所說(shuō)構(gòu)造的導(dǎo)電層5形成用于驅(qū)動(dòng)所說(shuō)LED3的電極。 構(gòu)造的導(dǎo)電層5包括多個(gè)散熱墊8，每個(gè)散熱墊8具有明顯大于每個(gè) LED面積的面積，每個(gè)LED3a熱連接到至少一個(gè)所說(shuō)的墊8a并且串 聯(lián)電連接在兩個(gè)墊8a、 8b之間。通過(guò)這一設(shè)計(jì)，每個(gè)LED熱連接到一個(gè)相對(duì)較大的熱量耗散面 積，在LED上堆積的熱能將要在這個(gè)面積上分配，并且從這個(gè)面積開 始向上和向下耗散所說(shuō)的熱能。因?yàn)橥ㄟ^(guò)單個(gè)導(dǎo)電層就可以解決這個(gè)難題，所以與多層基板相比 改善了基板的柔性。通過(guò)在兩個(gè)散熱墊之間串聯(lián)連接每個(gè)LED,可以 使用導(dǎo)電層的非常大的部分作為散熱墊，導(dǎo)電軌道只需占據(jù)極小面 積，否則這可能是單個(gè)層設(shè)計(jì)面臨的一個(gè)問(wèn)題。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)光器件，包括一個(gè)柔性基板(2)，具有一個(gè)單個(gè)構(gòu)造的導(dǎo)電層(5)；安排在所說(shuō)柔性基板(2)上的多個(gè)LED(3)，所說(shuō)構(gòu)造的導(dǎo)電層(5)形成用于驅(qū)動(dòng)所說(shuō)LED(3)的電極；其特征在于所說(shuō)構(gòu)造的導(dǎo)電層包括多個(gè)散熱墊(8)，每個(gè)散熱墊(8)都具有明顯大于每個(gè)LED(3)的面積的一個(gè)面積；并且每個(gè)LED(3a)都熱連接到至少一個(gè)所說(shuō)散熱墊(8a)，并且串聯(lián)電連接在兩個(gè)散熱墊(8a、8b)之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中每個(gè)LED(3a)都固定到所說(shuō) 散熱墊之一 (8a)的頂部，LED的一個(gè)端電連接到這個(gè)散熱墊，LED 的另一個(gè)端電連接到引向另一個(gè)散熱墊(8b)的導(dǎo)電軌道(9a)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的器件，其中LED(3)包括適合于發(fā)射 多個(gè)不同顏色的LED，并且串聯(lián)連接在只包括相同顏色的LED的組 中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的器件，其中LED安排成組(15、 16)， 每個(gè)組包括適合于發(fā)射不同顏色的光(R、 G、 B)的LED,并且優(yōu)選 地對(duì)于LED進(jìn)行選擇以便組合起來(lái)發(fā)射白光。
5、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的器件，其中每個(gè)散熱墊 (8)只熱連接到一個(gè)LED。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件，其中每個(gè)LED都非對(duì)稱地定位 在散熱墊(8)上，因此在組中可以靠近安排定位在不同散熱墊上的幾 個(gè)LED。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件，其中散熱墊具有基本上長(zhǎng)方形的 形狀，并且將散熱墊安排成直的網(wǎng)格圖形，并且其中以2x2陣列的形 式連接到4個(gè)散熱墊上的LED定位在每個(gè)散熱墊(8)的面向內(nèi)的角 落里。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一個(gè)所述的器件，其中每個(gè)散熱墊 (80)都熱連接到多個(gè)LED (31、 32、 33、 34)，從而在組中可以靠近安排定位在不同散熱墊上的幾個(gè)LED。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，其中所說(shuō)LED(31、 32、 33、 34)對(duì)稱地圍繞散熱墊周邊定位。
全文摘要
一種發(fā)光器件，包括一個(gè)柔性基板(2)，柔性基板(2)具有一個(gè)單個(gè)構(gòu)造的導(dǎo)電層(5)；安排在所說(shuō)柔性基板(2)上的多個(gè)LED(3)，構(gòu)造的導(dǎo)電層(5)形成用于驅(qū)動(dòng)所說(shuō)LED(3)的電極。構(gòu)造的導(dǎo)電層包括多個(gè)散熱墊(8)，每個(gè)散熱墊(8)都具有明顯大于每個(gè)LED(3)的面積的一個(gè)面積；并且每個(gè)LED(3a)都熱連接到至少一個(gè)所說(shuō)散熱墊(8a)，并且串聯(lián)電連接在兩個(gè)散熱墊(8a、8b)之間。通過(guò)這一設(shè)計(jì)，每個(gè)LED都熱連接到相對(duì)較大的散熱面積，在LED中堆積的熱能將在這一面積上分配，并從這個(gè)面積開始向上和向下耗散掉。因?yàn)橥ㄟ^(guò)單個(gè)的導(dǎo)電層解決了這個(gè)難題，所以與多層基板相比改善了基板的柔軟性。通過(guò)在兩個(gè)散熱墊之間串聯(lián)連接每個(gè)LED，可將導(dǎo)電表面層的一個(gè)極大的部分用于散熱墊，并且極小的區(qū)域需要由導(dǎo)電軌道占據(jù)，否則對(duì)于單層設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)這可能成為問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L25/075GK101151741SQ200680010663
公開日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2006年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月30日
發(fā)明者H·J·埃金克, M·A·德薩姆伯, M·西肯斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司