[发明专利]LED组件、以及制造该LED组件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED(发光二极管)组件以及制造该LED组件的方法，具体地说，该方法适用于解决LED组件中的不同LED之间的色彩差异的问题。

背景技术

传统光源通常是白炽光或气体放电。每一种都有优点和缺点。虽然传统白炽灯制造不昂贵，但其具有两个缺点。第一，传统照明的输入能量的大部分被浪费在热或红外(不可见)光；仅少量输入能量被转换为可见光。第二，白炽灯的寿命有限，当出现故障时，是灾难性的。传统荧光灯具有较长的寿命，但具有在温度范围内性能的明显变化。在某些较冷的温度，荧光灯根本不运行。卤素光源相对于白炽光源在效率和寿命方面有轻微改进，而成本少量增加。

传统光源可以通过滤波产生确切的色彩。滤波处理发出白光并移除除了所需的特定色彩的光之外的所有光，因此进一步降低了光源的效率。传统光还从光源起向各个方向散播，当目的是对小型物体进行照明时，这可能是不利的。最后，传统光在亮度和输入电流之间具有非线性关系。这种非线性使得难以容易地让光源暗淡。

因为LED的明显较长的寿命、较高的效率以及引导光的能力，所以它克服了传统照明的许多缺点。典型白炽光源的故障间平均时间(MTBF)在10,000小时的量级。LED的MTBF在1-10百万小时的量级。典型地，对于白炽光，仅5％的输入能量被转换为可见光。相似地，对于LED，大约15％的输入能量被转换为可见光。光学输出的流明数除以输入能量的瓦特数的比率是评价效率的另一方式。传统照明为大约17流明/瓦特，而基于(白)光源的LED为大约35流明/瓦特。效率改进等同于降低功耗或对相似施加功率的更高光输入。通常，单独的LED产生低级别的光学输出，这对于作为光源来使用是不够的。将多个LED组合为组件或阵列使得该阵列是可靠的并且是对传统光源的节省成本替代。

当被设计和制造组件中的LED的阵列时，可以按并行、串行或它们的组合而互联。此外，组件中的LED可以是单一基色或多个不同色彩。通过将若干不同色彩组合到一个组件中，可以由光引擎来显示宽范围的指定色彩。因为LED光引擎组件的减少电使用、改进维护成本以及允许动态的定制色彩投射的性能，所以它获得广泛的使用。

LED组件在安防市场也快速替代了照明灯。安防应用可以包括交通灯、塔上的安全灯标、铁路交叉口的告警灯、紧急出口照明、飞机跑道照明，以及许多其它应用。在这些应用中，LED光源获得普及的原因在于：(1)LED的增加的可靠性，以及(2)降低的成本以及修复和维护功能的难度。

当前，基于LED的光引擎在全世界数十万个地方运行于安防应用中。

LED照明的益处还在于建筑和影院应用。这种益处不仅在于能够产生确切和可重复的光以变化情绪和情感，而且还在于能够动态地通过大量光源产生这些色彩的能力。这种实践以多种形式用于多年来的影院照明，最近在对所需求的数字色彩中取得极大改进。对于建筑来说，由于建筑应用中的影院级设施的使用麻烦而导致色彩的实际使用仍旧非常有限。LED照明的前途在于能够以更多有用的形式因素并对于影院和建筑应用两者实时地实现动态色彩。

典型的LED组件包括安装到系统中的多个LED，典型地，所有LED都是单一基色。技术在进步，出现了基于两个、三个、四个或更多基色的LED的组合来产生宽谱色彩的新的需求。正在开发的许多组件包括若干红色LED、若干绿色LED和若干蓝色LED。因为单个LED无法提供用于光引擎的充足的光，所以对于每一色彩需要若干LED。需要不同的LED色彩，从而可以组合不同的色彩以取得宽谱的定制照明效果。

图1示出通用LED组件10。LED组件10包括LED光源11，光源11依次包括由标号——R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)——表示的不同色彩的单个LED 12。LED组件11包括LED 12和用于驱动LED的支撑和关联电路。该关联电路和支撑包括：电子支持器或印制电路板(未示出)，其机械地承载LED 12，并提供对LED 12、电源13的电输入，以将输入功率转换为LED 12可用的形式；控制电子装置14，对LED 12适当地进行打开和关闭，对电子信号执行算法以及与较大照明系统中的其它设备进行通信；以及透镜或散光器(未示出)，修改来自若干小的点光源的光外观，以使其看起来让人舒服并对于产品可运作。

然而，LED组件确实具有以下由发明人意识到的缺点。制造时光和电输出特性的变化相当大。因为LED的该制造变化，所以难以实现目标输出色彩。光学输出随着产品寿命而变化；例如，输出强度随时间而恶化。主波长非常依赖于温度。并且，强度随温度增加而下降。