[实用新型]点阵式半导体发光器件及发光装置

说明书

本实用新型的技术领域属于半导体发光器件。本实用新型涉及一种由多个发光二极管半导体按二维点阵排列组成的半导体发光器件，以及由这种器件组成的发光装置。

现有技术中的半导体发光器件及发光装置主要是半导体发光二极管(LED)，其玻壳的直径为3～5mm，管座直径4～6mm。采用发光二极管排列成图案或文字时，各发光点之间的最小距离不能小于4mm，因此不能组成结构精细，尺寸要求很小的图案或文字。(常用半导体器件简明手册，电子工业出版社1989年；应根袷、徐淦卿编《电子器件》清华大学出版社，1991年)。此外，电致发光器件(如中国专利88101492.3)和目前国内市场上有售的光纤工艺屏等点阵式发光装置都要求较高的工作电压，而且在尺寸上也难以满足精细结构的要求。

本实用新型的目的是提供一种点阵式半导体发光器件及发光装置，其中各发光点之间的最小距离可达到0.3～1mm的要求，可用于各种带有发光图案的小型标牌、装饰品、纪念品等工艺品。

本实用新型的技术方案是采用多个发光二极管半导体[1]根据图案的要求在底板上排列成二维点阵。底板由绝缘板[3]和导电层[4]采用印刷电路板的工艺方法制成。导电层分为正极和负极两部分。每个发光二极管半导体有两根引线[2]分别与导电层[4]的正负两极连接，也可以只用一根引线[2]与导电层[4]的一个极连接，同时使发光二极管半导体的金属膜直接和导电层[4]的另一极连接。由上述各部分组成的点阵式半导体发光器件采用封装材料[5]进行局部封装或整体封装。可采用环氧树脂或丙烯酸封装，常用的封装材料是无色透明环氧树脂(图1、图2)。需要时，也可以在封装材料中加入适量的调色剂。上述发光器件所采用的发光二极管半导体[1]的结构及工作原理和发光二极管(LED)的管芯相同。所用的半导体材料是镓系外延材料，可发出红光、绿光、黄光三种色光。如有需要也可专门制作发橙光、蓝光、紫光的半导体。发各种色光的半导体材料的常用成分如下：a.绿光GaP：N，b.红光GaP：ZnO或GaAs.6P.4，C.黄光GaAs14P.86，d.橙光GaAs.35P.65.e.蓝光，紫光GaN。图3所示是发黄光的半导体，图中衬底材料GaP对光透明，加上反射层后可将向下辐射的光反射回来，提高光通量。这种半导体的正向电压Vf≤2.5V，一般用电压1.5V的电池供电即可。可以采用普通干电池或钮扣电池。反向击穿电压≥5V，正向工作电流10～25mA，光通量Ф≥0.5～10mLm(其中红光对应于较小值，黄、绿色光对应于较大值)。该半导体的引线最好采用直径0.20mm以下的硅铝丝。该半导体的单件直径可以作到0.3mm以下，因此在采用这种发光二极管半导体所组成的二维点阵中，各发光点之间的最小间距为0.3～1mm。用这种半导体制成的发光器件具有安全性好，耗电省、耐热、耐湿、耐冲击，适应恶劣环境，而且工作寿命长，性能稳定的特点。由这种发光器件与控制器、电源等部分共同组成的发光装置可以制成各种小型装饰品、纪念品、工艺品、也可具有标志牌、指示灯等实用功能。如果发光装置采用延时控制器、程序控制器等多种功能控制器，则可以使该发光装置的二维点阵发光体具有变色、变光和改变图案或文字形状的性能。控制器所需的控制电路可以和上述半导体发光器件的底板制成同一块印制电路板，使得发光装置更加紧凑，减小其尺寸和重量。

本实用新型和现有技术相比具有尺寸小，图案结构精细，用电省，安全可靠，工作寿命长等优点。这种新颖的点阵式半导体发光器件及发光装置需要有掌握电子组件表面组装技术的人员和必要的专门设备，才能保证质量。发光点阵的图案需经美术设计，才能达到完善的艺术效果。

以下结合附图对本实用新型的各种应用实例作进一步的说明。

图1是本实用新型的半导体发光器件。

图2是半导体发光器件的局部放大剖面图。

图3是发光装置的原理框图。

图4是在一种装饰品上的应用例。

图5是本实用新型在一种旅游纪念品上的应用。

在图1中多个发光二极管半导体[1]排列成字母“S”形的二维点阵。底板由绝缘板[3]和铜制导电层[4]采用印刷电路板的工艺方法制成。导电层[4](图中灰色部分)分为正极和负极两部分。每个发光二极管半导体有两根引线[2]分别与正负两极连接。引线[2]的材料是硅铝丝。图2表示图1所示的发光器件的局部放大剖面，图中呈半球形的封装材料[5]采用透明的环氧树脂。图中两个发光二极管半导体[1]分别用两根引线[2]与导电层[4]连接，下面是绝缘板[3]。图4是发光装置的原理框图。该发光装置由点阵式半导体发光器件[8]，控制器[7]和电源[6]共同组成。其中控制器[7]可以是一个简单的开关也可根据需要采用延时控制器或程序控制器，以便先后使发光器件中不同色彩的发光点发光，实现变色；或者改变各点的发光强度(亮度)，实现变光；或者改变发光图案的形状。图4是本实用新型的一种应用例。图中所示装有多彩半导体发光器件的“七宝如意”中装有钮扣电池和微型开关。它可以制成头饰、发夹、领带夹或胸针等实用的装饰品。本应用例也说明本实用新型也可以用于项链、手镯、戒指等各种首饰。图7所示的旅游纪念品是一尊小型佛像，佛像上及佛像背后圆形的佛光处可装上数十个，甚至数百个发光点，佛像内装有电池和控制器。佛光处的半导体发光器件上排列有组成多个同心圆的许多发光点，控制器先使内圈的光点发光，然后逐圈向外扩展，最后全部光点都发光，产生由内向外发射彩色光芒的动态艺术效果。这种技术方案可用于各种小型塑像和玩具，而且尺寸可以作得相当小，适用于制成纪念章、像章及各种小礼品、工艺品。可以用本实用新型的技术制造产品标志牌。牌上除可以发光的商标、名称外还可显示该仪器设备的运行状况或工作程序。在这种情况下，发光装置中的控制器可使标志牌上的文字中与该仪器设备当时实际的运行状态相对应的部分发光。这种技术方案也适用于自动洗衣机等家电产品或其他产品。此外本实用新型还可以应用在生日卡、贺卡、纪念册等物品上。例如在生日卡中装有小型钮扣电池，微型开关和点阵式多彩发光器件，卡片打开后微型开关使电源接通，卡片上的中英文字“生日快乐”“Happybirthday to you！”和蜡烛等图案发光。卡片合上时，电源断开。本实用新型的用途十分广泛，以上是一些有代表性的应用实例。