專利名稱：具有封裝內(nèi)的定量和光譜檢測能力以及數(shù)字信號(hào)輸出的多片式發(fā)光二極管封裝件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多片式放光二極管(LED)封裝件，尤其涉及一種多片式LED封裝件，該多片式LED封裝件具有安裝兩個(gè)或者更多LED芯片的支撐件，一個(gè)或者多個(gè)用來測量LED輸出光的量和光譜特征的反饋傳感器，包括一個(gè)模擬/數(shù)字的轉(zhuǎn)換器邏輯電路的數(shù)字信號(hào)處理電路，該電路用來提供從傳感器到封裝件外部的控制器的數(shù)字信號(hào)輸出，控制器控制LED的輸出流明和顏色分量。
多片式LED組件在現(xiàn)有技術(shù)中已有應(yīng)用，如白光照明裝置。例如，Schoniger等人的美國專利No.5136483描述了一個(gè)白光照明裝置如頭燈，該白光照明裝置采用紅，綠和藍(lán)的LED，它們被同時(shí)使用且其顏色相互補(bǔ)充以產(chǎn)生白光。
在Turnbull等人的美國專利No.5803579中說明了另一種白光照明裝置。本專利中的照明裝置包括多個(gè)位于支撐件上的LED。當(dāng)所有的LED被通電，呈現(xiàn)首先被察覺到的色調(diào)例如藍(lán)-綠的照明被從多個(gè)LED中的至少一個(gè)發(fā)射出來，并與多個(gè)剩余的LED中的至少一個(gè)發(fā)射出來的呈現(xiàn)之后被察覺到的色調(diào)例如黃色的照明重疊和混合。這樣重疊并混合的燈彩形成白色。
這些裝置通常采用一種控制器，用來至少是“開”和“關(guān)”LED。LED的光輸出和顏色還可以通過控制器可調(diào)節(jié)地控制。這需要運(yùn)用某些類型的外部光學(xué)傳感器來感測裝置的輸出流明和顏色(波長)，并且將該信息提供給控制器。
使用外部光學(xué)傳感器會(huì)給裝置帶來不想要的尺寸和成本上的增加。另外，在這些現(xiàn)有的裝置中無法測量LED的工作溫度。LED工作溫度是很重要的，因?yàn)楣ぷ鳒囟鹊母淖兡苡绊慙ED輸出的量和光譜，因此影響所述裝置。
因此，需要一個(gè)多片式LED封裝件，其基本克服如上所述的現(xiàn)有技術(shù)中的多片式LED封裝件的缺點(diǎn)，并且在成本、空間和制造方便程度方面進(jìn)一步提高。
一種多片式發(fā)光二極管封裝件，包括一個(gè)支撐件，設(shè)置在支撐件上的至少兩個(gè)發(fā)光二極管芯片，和設(shè)置在支撐件上的至少一個(gè)傳感器，該傳感器用來向一個(gè)控制發(fā)光二極管的光輸出的控制器報(bào)告量和光譜信息。
本發(fā)明的一個(gè)方面包括一個(gè)設(shè)置在支撐件上的信號(hào)處理電路，用來準(zhǔn)備由傳感器產(chǎn)生的模擬信號(hào)輸出以用于由控制器進(jìn)行數(shù)字處理。
本發(fā)明的另外一個(gè)方面包括一個(gè)在上述信號(hào)處理電路中提供的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器邏輯電路，用來將傳感器產(chǎn)生的模擬信號(hào)輸出轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出。
當(dāng)考慮結(jié)合附圖
詳細(xì)描述的說明性的實(shí)施例后，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、特性和多種輔助特征將更充分地呈現(xiàn)出來，該附圖是根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的一個(gè)多片式LED封裝件的透視圖。
附圖示出了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的多片式LED封裝件10。多片式LED封裝件10包括一個(gè)支撐件12，其安裝了兩個(gè)或者更多LED芯片或“管芯”14(圖中示出4個(gè))；至少一個(gè)反饋傳感器15，用來向封裝件10外部的控制器30報(bào)告的量和光譜信息；信號(hào)處理電路20，用于準(zhǔn)備由一個(gè)或者更多個(gè)傳感器15產(chǎn)生的信號(hào)以用于由控制器30進(jìn)行數(shù)字處理。光學(xué)裝置22可以安裝在支撐件12上的LED芯片14、傳感器16、18和信號(hào)處理電路20上方，用來在光學(xué)上處理組件10產(chǎn)生的光。
支撐件12是一個(gè)熱傳導(dǎo)元件，包括正電和負(fù)電電源端口26，用來使LED芯片14和外部電源28(如圖所示每一個(gè)LED芯片14均配置一個(gè)正電端口，使得為每一個(gè)芯片14提供的電能都能單獨(dú)地調(diào)節(jié))相連接；至少一個(gè)數(shù)字信號(hào)輸入/輸出(I/O)端口32，用來使至少一個(gè)反饋傳感器15和信號(hào)處理電路20與外部控制器30相連接。在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)I/O端口32可以被兩個(gè)數(shù)字端口(未示出)代替，即一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口。在本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例中，支撐件12可以包括印刷電路板，陶瓷襯底，外殼或者其他能支撐單獨(dú)的LED芯片并且同時(shí)將LED芯片與電源端口電連接的結(jié)構(gòu)，將一個(gè)或者更多傳感器與信號(hào)處理電路電連接，并將信號(hào)處理電路連接到數(shù)字信號(hào)端口。
用在封裝件10中的LED芯片14可以包括任何一組有用的LED顏色和任一有用的LED芯片數(shù)量，使得多片式LED封裝件10工作以產(chǎn)生白色或者其它顏色的光。為了說明目的而不是限制，用在多片式LED封裝件中，尤其是準(zhǔn)備用來產(chǎn)生白光的多片式LED封裝件中的LED芯片14可以包括常規(guī)的綠、紅和藍(lán)色LED芯片，它們相應(yīng)地發(fā)射出綠、紅和藍(lán)光。任意數(shù)量的LED芯片可以用來優(yōu)化由封裝件10產(chǎn)生的白光的品質(zhì)。例如，LED芯片14可以包括一個(gè)紅色LED芯片，兩個(gè)綠色LED芯片和一個(gè)藍(lán)色LED芯片。
所述一個(gè)或者更多的反饋傳感器15可以包括一個(gè)或者更多光學(xué)傳感器，一個(gè)或者更多熱傳感器，更好的是如圖所示的至少一個(gè)光學(xué)傳感器16和至少一個(gè)熱傳感器18的組合。光學(xué)傳感器16向外部控制器30報(bào)告LED14的量(光強(qiáng)度)和光譜(波長)方面的輸出。在封裝件內(nèi)設(shè)置光學(xué)傳感器可以減小光源LED模塊的尺寸和成本，該LED模塊可以采用本發(fā)明的多片式LED封裝件。為說明而非限定的目的，光學(xué)傳感器可以包括一個(gè)常規(guī)的光敏元件，如光電二極管。
熱傳感器18可以包括一個(gè)半導(dǎo)體二極管結(jié)點(diǎn)，一個(gè)帶隙基準(zhǔn)電路或者任一其它用于集成電路技術(shù)中熱感應(yīng)元件。熱傳感器18通過測量支撐件12的溫度將LED14輸出的量和光譜報(bào)告給外部控制器30，該溫度又與LED芯片14的工作溫度相關(guān)。LED芯片14的工作溫度變化能影響其輸出量和光譜。因此，當(dāng)LED芯片14的工作溫度發(fā)生變化時(shí)，通過由熱傳感器18報(bào)告給控制器，然后對(duì)輸送到LED14的電源電流進(jìn)行了調(diào)整，從而能夠使LED芯片14輸出的量和光譜保持不變。
熱傳感器18還可以用作安全保護(hù)裝置。但只是舉例而不限于此，熱傳感器18可以被用來保護(hù)LED14以防止過熱和持續(xù)的損害。
信號(hào)處理電路20將由一個(gè)或者更多傳感器15(光學(xué)和熱傳感器16和18)產(chǎn)生相關(guān)的低壓模擬信號(hào)輸出，以用于通過將其按比例放大和為數(shù)字變換將其編碼而進(jìn)行數(shù)字化處理。在“封裝件內(nèi)部”設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器邏輯電路能有利地減少封裝件內(nèi)的元件重復(fù)，并能減少封裝件的成本和空間需要。信號(hào)處理電路20可以以模擬或者數(shù)字的形式實(shí)現(xiàn)，并且最好包括一個(gè)模擬到數(shù)字(A/D)的轉(zhuǎn)換器邏輯電路24，用來將一個(gè)或者更多傳感器15的已被按比例放大和編碼的模擬信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出。由于這些電路的多種變化在本領(lǐng)域內(nèi)是眾所周知的，因此沒有必要詳細(xì)描述這些電路的結(jié)構(gòu)和功能，在此不再贅述。
光學(xué)裝置22可以包括一個(gè)或者更多光學(xué)元件，用來在光學(xué)上控制由多片式LED封裝件10產(chǎn)生的光。例如，光學(xué)裝置22可以包括一個(gè)準(zhǔn)直儀，其將由封裝件10的LED芯片14產(chǎn)生的光匯聚和/或成形。這樣的光學(xué)元件在本領(lǐng)域是眾所周知的，可以用塑料或者玻璃進(jìn)行常規(guī)的制造。
盡管上面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但在不背離本發(fā)明精神的情況下還可以做出各種各樣修正和改變。例如但不限于此，熱傳感器18可以結(jié)合到信號(hào)處理電路20中。另外，一個(gè)熱傳感器18可以提供給每一個(gè)LED芯片14。這些和任何一個(gè)其它的這樣修正和改變都被認(rèn)為是在隨后的權(quán)利要求范圍之內(nèi)的。
權(quán)利要求
1.一種多片式發(fā)光二極管封裝件(10)，包括支撐件(12)；至少兩個(gè)設(shè)置在支撐件(12)上的發(fā)光二極管芯片(14)；至少一個(gè)設(shè)置在支撐件(12)上的傳感器(15)，用來向控制器(30)報(bào)告信息，該信息是與發(fā)光二極管(14)的光輸出有關(guān)的。
2.如權(quán)利要求1所述的多片式發(fā)光二極管封裝件(10)，其中至少一個(gè)傳感器(15)包括一個(gè)光學(xué)反饋傳感器(16)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多片式發(fā)光二極管(10)，進(jìn)一步包括熱反饋傳感器(18)。
4.如權(quán)利要求1所述的多片式發(fā)光二極管封裝件(10)，其中至少一個(gè)傳感器(15)產(chǎn)生模擬信號(hào)輸出，并進(jìn)一步包括設(shè)置在支撐件(12)上的信號(hào)處理電路(20)，該信號(hào)處理電路用來將由至少一個(gè)傳感器(15)產(chǎn)生的模擬信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出。
5.如權(quán)利要求4所述的多片式發(fā)光二極管封裝件(10)，其中信號(hào)處理電路(20)包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器邏輯電路(24)。
6.如權(quán)利要求1所述的多片式發(fā)光二極管封裝件(10)，進(jìn)一步包括至少一個(gè)數(shù)字信號(hào)端口(32)，用來將至少一個(gè)傳感器(15)的輸出電連接到控制器(30)。
7.如權(quán)利要求1所述的多片式發(fā)光二極管封裝件(10)，進(jìn)一步包括光學(xué)裝置(22)，其用來操縱發(fā)光二極管(14)的光輸出。
8.一種光發(fā)生器，包括至少一個(gè)多片式發(fā)光二極管封裝件(10)，包括支撐件(12)；至少兩個(gè)設(shè)置在支撐件(12)上的發(fā)光二極管芯片(14)；至少一個(gè)設(shè)置在支撐件(12)上的傳感器(15)，用來向控制器(30)報(bào)告信息，該信息是與發(fā)光二極管(14)的光輸出有關(guān)的。
9.如權(quán)利要求9所述的光發(fā)生器，其中至少一個(gè)傳感器(15)包括光學(xué)反饋傳感器(16)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的光發(fā)生器，進(jìn)一步包括了熱反饋傳感器(18)。
11.如權(quán)利要求8所述的光發(fā)生器，其中至少一個(gè)傳感器(15)產(chǎn)生模擬信號(hào)輸出，并進(jìn)一步包括設(shè)置在支撐件(12)上的信號(hào)處理電路(20)，該電路用來將由至少一個(gè)傳感器(15)產(chǎn)生的模擬信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出。
12.如權(quán)利要求11所述的光發(fā)生器，其中信號(hào)處理電路(20)包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器邏輯電路(24)。
13.如權(quán)利要求8所述的光發(fā)生器，進(jìn)一步包括光學(xué)裝置(22)，其用來操縱發(fā)光二極管(14)的光輸出。
14.如權(quán)利要求8所述的光發(fā)生器，進(jìn)一步包括了至少一個(gè)數(shù)字信號(hào)端口(32)，其用來將至少一個(gè)傳感器(15)的輸出電連接到控制器(30)。
全文摘要
一個(gè)多片式發(fā)光二極管組件，具有支撐件；至少兩個(gè)設(shè)置在支撐件上的發(fā)光二極管芯片；至少一個(gè)設(shè)置在支撐件上的傳感器，該傳感器用來向控制器報(bào)告有關(guān)發(fā)光二極管的光輸出的量和光譜信息；信號(hào)處理電路，其包括設(shè)置在支撐件上的模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換器邏輯電路，用來將傳感器產(chǎn)生的模擬信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出。
文檔編號(hào)H05B33/08GK1636280SQ02802991
公開日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2002年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月26日
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