清晰的LED显示屏封装技术和结构，具体是什么

它们大多是在分立器件封装技术的基础上发展和演变而来的，但它们具有很大的特殊性。

一般来说，分立器件的管芯密封在封装体中，封装的功能主要是保护管芯和完成电气互连。

LED封装是为了完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：可见光功能，既有电气参数，又有光学参数的设计和技术要求，不能简单用于LED分立器件的封装。

LED的核心发光部分是由P型和N型半导体组成的PN结核心。当注入PN结的少数载流子与多数载流子复合时，会发射出可见光、紫外光或近红外光。

但光子的p-n结面积是定向的，向各个方向发射的机会相同，因此，并非所有的灯管芯都能被释放，质量主要取决于半导体材料、密封管芯的结构和几何形状、结构和涂层材料，应用于更高的内外量子效率的led。

传统的5mm LED封装是将方形管芯的边长粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点和金丝，粘结在内部引线上，用一个引脚连接，负极通过反射杯与引线架的另一个引脚相连，然后在其顶部涂上环氧树脂。

反射杯的功能是收集从管芯侧面和接口发出的光，并将其发射到所需的方向角度。

表面涂成一定形状的环氧树脂有几个功能：保护芯部免受外部侵蚀；使用不同形状和材料性质（混合或不混合色散剂）、透镜或漫反射透镜功能，控制光线的发散角；管芯折射率与空气折射率有关太大，导致管芯内部全反射临界角小，其输出光只有一小部分有源层被去除，最容易管芯内部被多次反射吸收，容易导致太多光在全反射损耗，选择相应的环氧树脂折射率作为过渡，提高出光管芯的效率。

用于形成外壳的环氧树脂应具有防潮性、绝缘性、机械强度、高折射率和对核心的透光率。

当选择不同折射率的包装材料时，包装几何形状对光子逃逸效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出模式、包装透镜的材料和形状有关。

如果使用尖头树脂透镜，光线可以集中到LED的轴方向，并且相应的视角较小。如果顶部树脂透镜是圆形或扁平的，则相应的视角将增大。

正常情况下，LED的发光波长随温度变化至/℃，光谱宽度相应增加，从而影响颜色的亮度。

此外，当正向电流流过PN结时，热损耗会导致结区产生温升。在室温附近，温度每升高1℃，LED发光强度就会相应降低约1%，包装散热；保持颜色纯度和发光强度非常重要。过去，降低驱动电流的方法用于降低结温。大多数LED的驱动电流限制在20mA左右。

然而，LED的光输出将随着电流的增加而增加。目前，许多功率型LED的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级。有必要改进封装结构、新的LED封装设计理念和低热阻封装结构和技术，并改善热特性。

例如，采用大面积芯片倒置结构，选用导热性好的银胶，增加金属支架的表面积，将带有焊料凸点的硅载体直接安装在散热器中等方法。

此外，在应用设计中，PCB电路板的热设计、导热性也很重要。

进入21世纪后，LED的高效率、超高亮度和全色化不断发展和创新。红色和橙色LED的光效已达到100Im/W，绿色LED的光效率为501m/W。单个LED的光通量也达到几十Im。

随着铜锣和封装不再是传统的设计理念和制造生产模式，在光输出芯片中，杂质材料的研发不仅限于改变晶格缺陷和位错的数量以提高内部效率，同时，如何改进管芯和封装内部结构，增强LED内部，光子出口的危险性是有帮助的，解决散热、光照和散热设计，提高光学性能和加速表面贴装SMD的进程是行业研发的主流方向。

自20世纪90年代以来，LED芯片的研发和技术，已经取得了一些突破，透明基板的梯形结构、纹理、表面结构、倒装芯片的结构，商业化的超高亮度（1CD）红、橙、黄、绿、蓝相继推出，如表1所示，2000年在低、，特殊照明应用的光通量。

LED中上游产业受到了前所未有的重视，进一步推动了下游包装技术和产业的发展，采用不同的包装结构形式和尺寸，不同发光颜色的核心及其双色，或三色组合，可以生产多种系列、品种、规格的产品。

LED产品的封装结构类型如表2所示。它们还根据发光颜色、芯片材料、亮度、尺寸等特性进行分类。

单管芯一般构成一个点光源，多芯管总成一般可以构成一个平面光源和线光源，对于信息、状态指示和显示，发光显示器也是与多管芯通过适当的连接管芯（包括串联和并联）与适当的光学结构相结合，组成发光显示器发光部分和标记。

表面贴装LED可以逐渐取代pin LED，应用设计更加灵活，在LED显示屏市场上占据了一定份额，有加速发展的趋势。

部分固态光源产品已上市，将成为LED未来中长期的发展方向。

LED引脚封装采用引线框架作为各种封装外观的引脚。这是第一个成功开发并投放市场的包装结构。品种多，技术成熟度高，包装内部结构和反射层仍在改进。

标准LED显示屏行业被大多数客户认为是最方便和经济的解决方案，放置在内部的典型传统LED能够承受涂层的输入功率，90%的热量通过阴极引脚框架分配到PCB，然后散发到空气中，如何减少pn结温升的工作是封装和应用必须考虑的问题。

涂层材料采用高温固化环氧树脂，光学性能好，工艺适应性好，产品*可以很高，但要使其着色或无色透明或无色，透明和有色散射透镜组合，不同的透镜形状有多种形状和尺寸，例如圆形分为Φ直径2 mm、3 mm、ΦΦ、，5毫米和7毫米Φ数，不同成分的环氧树脂可以产生不同的发光效果。

有多种不同包装结构的彩色光源：陶瓷基环氧树脂包装具有较好的工作温度性能，插针可以弯曲成所需形状，体积小；金属基塑料反射包是一种节能指示灯，适用于电源指示；在闪烁模式下，CMOS振荡器电路芯片和核心被组合和封装，可以产生具有强烈视觉冲击力的闪烁光。双色型是由两种不同发光颜色的管芯组成，封装在同一个环氧树脂透镜中，除了双色还可以获得第三种混合色，在显示系统中应用非常广泛，并且可以封装成双色显示装置；电压型是恒流源芯片和LED核心封装的组合，可以直接代替5-24V电压指示灯。

表面光源多为LED管芯附防波堤⑿ 蚉 CB板的位置、塑料反射和封装环氧树脂形成一个盒盖，不同的PCB设计决定了外部引线的布置和连接方式，有单立柱的双重结构等。

点光源和面光源已经为市场和客户开发了数百种封装形状和尺寸。

LED发光显示器可以由数码管或米字管、符号管、扭力管组成，由多种多位置产品组成，根据实际需要设计成各种形状和结构。

以数码管为例，有反射型、单片集成型、七段单封装结构，如共用阳极和共用阴极两种连接方式，一种通常称为数码管，两种以上一般称为显示器。

反射器类型，具有大字体、用料省、混合包装的特点，灵活组装，一般由白色塑料制成带七个反射腔的形状外壳，将单个LED芯片与七个反射腔体接合在PCB板上，中心位置底部的每个反射腔都是一个发光管芯区，用粘接方法熔丝粘接，在反射器中滴入环氧树脂，用管芯粘在PCB板上，然后固化。

反射器类型可分为两种：空密封和实心密封。前者使用带散射剂和染料的环氧树脂，主要用于单元和双位置装置。后者覆盖滤色片和均匀的薄膜，并在芯板和底板上涂上透明的绝缘胶，提高光效，一般用于四台以上的数码显示器。

单片集成是在发光材料芯片上制作大量七段数字显示图形管芯，然后将其切片并分割成单片图形管芯、粘接、压力焊接、用透镜封装外壳（俗称鱼眼透镜）。

单个七段LED芯片由大面积制成，切割成包含一个或多个管芯的灯带，使相同的七段连接到切割框架的数字形状上，经过压力焊接，环氧树脂封装。

单片式、单条式的特点是小型化，可以采用双列直插式封装，大多是特殊产品。

LED灯柱显示器在106mm长的电路板上配备101个灯管（最多201个灯管），这是一种高密度封装。利用光学折射原理，点光源可以通过透明罩壳的13-15个光栅压印，完成每个管芯的点对线显示。包装技术相对复杂。

半导体PN结的电致发光机理决定了LED不可能产生连续光谱的白光，单个LED不可能生成两种以上的高亮度单色光。它只能用荧光物质包装，蓝色或紫外LED管芯涂有荧光粉，间接产生宽带光谱，合成白光。或采用多个（两个或三个，多种）不同颜色的灯管芯封装在一个组件外壳中，通过混合色光构成白光。

2000年，日本生产了1亿只白光led，发展成为一类稳定产生白光的产品，并将一些白光组装成低光通量要求的成对，注重当地装饰，追求时尚的电光源。

2002年，表面贴装封装LED（SMD LED）逐渐被市场接受，并获得了一定的市场份额，从引脚封装到SMD符合电子整体趋势，许多制造商推出了此类产品。

早期的SMD LED大多采用透明塑料SOT-23改进型本体，形状尺寸×，线圈容器带状封装。

在SOT-23的基础上，开发了SLM-125系列和SLM-245系列带透镜的高亮度贴片发光二极管。前者为单色，后者为双色或三色。

近年来，SMD LED的发展，成为一种很好的解决亮度、透视性、平整度、可*性、一致性的解决方案，使用较轻的PCB板和反射器材料，显示反射器需要填充较少的环氧树脂、销钉和去除较重的碳钢材料，通过较小的尺寸、较轻的重量、产品重量的一半，并且容易实现。最后，应用更加完美，尤其是室内和半室外应用。

表3显示了几种常见SMD发光二极管的尺寸以及基于尺寸的最佳视距（加上必要的间隙）。

衬垫是散热的重要通道。制造商提供的SMD LED数据基于×mm焊盘，可通过回流焊设计为焊盘和引脚相。

超高亮度LED产品可采用PLCC（塑料密封带引线片载体）-2封装，整体尺寸为×，高亮度管芯采用独特的方法组装。产品热阻为400K/W，可采用CECC法焊接。在50mA驱动电流下，发光强度为1250MCD。

七段一位、二位、三位和四位SMD片的字符高度为，显示尺寸可从广泛范围中选择。

PLCC封装避免了引脚七段数字显示所需的手动插入和引脚对齐，满足了自动拾取和安装设备的生产要求。应用程序设计空间灵活，显示明亮清晰。

多色PLCC封装带有一个外部反射器，可以很容易地与发光管或导光管结合，用反射型替代当前的透射光学设计，为大面积提供均匀的照明。开发了一种在1A驱动条件下运行的功率型SMD LED封装。

LED芯片和封装向高功率方向发展，在大电流下产生的LED光通量要比φ5mmLED大10-20倍，必须使用有效的散热和不变质的封装材料来解决光失效问题，因此，外壳和封装也是其关键技术，能承受几W功率的LED封装已经出现。

5W系列白光、绿光、蓝绿光、蓝光LED电源从2003年初开始，白光LED灯输出高达1871M，光效/W绿光故障问题，研制出能承受10W功率的LED，大面积管；匕首尺寸为×mm，可在5A电流下工作，光输出可达2001m，作为一种固体光源有很大的发展空间。

Luxeon系列功率LED是一种功率型A1GalnN翻转管芯，通过焊料凸点翻转焊接在硅载体上，然后将完成翻转焊接的硅载体装入散热器和管壳中，并使用连接导线进行封装。

这种封装最适合设计光效、散热性能和提高工作电流密度。

其主要特点：热阻低，一般只有14℃/W，只有传统LED的1/10；**能力强，包装内填充有稳定的柔性胶接体，在-40-120℃范围内，不会因温度突然变化而产生内应力，使金丝与引线框架断开，并防止环氧树脂镜片发黄，引线框架不会被氧化；反射杯和透镜的优化设计允许控制辐射模式和最大光学效率。

此外，其输出光功率、外量子效率等优异性能，使LED固体光源发展到了一个新的水平。

诺勒克斯系列功率LED的封装结构是以六角形铝板为基础的多芯片组合（使其不导电）。底座直径和发光区域位于底座的中心。直径约（×）mm，可容纳40个LED管，铝板也用作散热器。

管芯的连接引线通过底座上的两个接触点与正负极连接，底座上排列的管芯数量根据所需的输出光功率确定。超亮AlGaInN和AlGaInP管芯可以组合，其发射光分别为单色、彩色或合成白色。最后，根据光学设计形状，使用高折射率材料进行封装。

该封装采用传统的管芯高密度组合封装，光效高，热阻低，更好地保护管芯和键合引线，在大电流下具有较高的光输出功率，也是一种很有前途的LED固体光源。

在应用中，封装的产品可以组装在带铝夹层的金属芯PCB板上，形成功率密度LED。PCB板用于布线设备的电极连接，铝芯夹层可用于散热器，以获得更高的光通量和光电转换效率。

此外，封装的SMD LED体积小，可以灵活组合成模块、导光板、集中器、反射器和其他彩色光源。

功率LED的热特性直接影响LED的工作温度、发光效率、发光波长和使用寿命。因此，功率LED芯片的封装设计和制造技术更为重要。

近年来，LED发光效率提高了100倍，成本降低了10倍，广泛应用于大面积文字显示全彩屏幕、形状