CN1685177A - 成本低、重量轻和体积小以及效率高和功率密度大的电子组件/系统 - Google Patents

Abstract

一种LED显示器组件，包括：一个导电体栅格网；与栅格网相关联以及与导体电连接的发光二极管(LED)，由导体对LED的工作供电。栅格网工作时能吸收二极管工作中发出的热量。栅格网阵列的结构上容许冷却液体通过，将阵列的热量传递给冷却液体。对LED封装件提供以相对于安装它们的栅格网可进行位置调整。

Description

成本低、重量轻和体积小以及 效率高和功率密度大的电子组件/系统

技术领域

本发明一般地涉及电子-光学封装件，更具体地涉及此类封装件的栅格网和阵列，其给出的支撑方式便于安装封装件，能以紧密组装和包封式构造提供应用。

背景技术

大规模LED显示器的特征在于，采用了焊牢于坚实的印刷电路板上的T1 3/4(5mm)封装件LED。此种电路板/模块上通常有大量LED，对此，即使其中单个LED失效也必须加以更换、改正。除了成本、重量和体积问题之外，这类显示器还受限于因LED封装尺寸(通常是0.2英寸直径)导致的分解力低，或即本面方格区域大约是单个LED的300倍(体积为8000倍)，并由于在给定的面积内可放置的LED数目少以及在封装和模块设计中受热阻等影响，造成了亮度局限性。分解力界限是空间间隔的函数，它进一步受到封装件(LED)尺寸的限制。亮度界限是每单位面积内LED数目与它们各别的光输出的函数，它进一步取决于LED连接处与局部环境间的热阻。另外，对现有的LED符号板和显示器没有能力修正其光辐射的指向图以使之适合目标/观众的需要，借以提高效率。效率提高能使系统成本以及运行成本降低、和/或使更多的光辐射传播到目标上。

对LED显示器组件需要作改进，以克服其发热问题和无法充分地使LED工作中产生的热量得到传递和处置问题，并克服基底或电路板对LED的支撑力不足够问题，克服LED支撑装置的缺乏柔顺性问题，克服紧密包封LED显示器时在制造上的困难问题，以克服将会出现的其他问题和困难。

发明内容

本发明的主要目的是提供能克服上面所认定问题的方法和装置。基本上，本发明的改进的LED显示器组件，包括：

a)一个阵列，形成导电体栅格网；

b)发光二极管，与该阵列相关联并且与为LED工作供电的导体电连接；

c)阵列在工作中能吸收二极管工作时发出的热量，阵列的结构上容许冷却液体通过，将热量传递给冷却液体。

将会看到，导电体典型地并有利地包括绝缘金属线，它们被交织成或配置成能起导电体和导热体的作用，又可以作为LED阵列的支撑结构。在此类支撑上可以选择性地卸下或更换LED。

本发明的另一个目的是提供诸如栅格网之类的LED支撑装置，其特征是在栅格网上附着LED阵列后易于使栅格网与选定的形状、弯曲度或复杂配置相符合，因为栅格网具有柔顺性，能使它顺应所希望的形态。

另一个目的是提供一种装置，推动和/或引导冷却液体通过或沿着一种符合屏面形状的路径流动。就这一点而言，屏面能顺从于：

i)其上面放置LED基座的基底；和/或

ii)与屏面和LED相关联的基面(superstrate)，以对组件提供结构强度。

再一个目的是提供面对二极管的第一保护层，它容许二极管阵列发射的光线通过，并在屏面和二极管的相反一侧提供第二保护层。该第一和第二保护层形成一个封闭，在其内部可以流动冷却液体。屏面本身可以是黑的或弄黑的，以使得LED阵列工作时增大其观看到的对比度。

更一个目的是提供包括主导体和副导体的导电体，主导体总体上朝一个方向延伸，副导体总体上朝另一个方向延伸，LED安装在主导体上，并有端子延伸到副导体上与副导体实现电连接。就这一点而言，副导体的典型特征在于下列几点之一：

i)副导体间有相当的间隔容许冷却液体通过屏面；

ii)副导体间只有很小间隔以使得冷却液体主要平行于屏面流动；

iii)其横截面显著地小于支撑二极管的主导体的横截面；

iv)与二极管导线连接。

还有一个目的是提供一种内装多个或一个二极管器件的屏面显示器，其中，每个二极管包括：一个或多个发光体；具有窗口的透明容器，发光体支撑于容器内；以及容器内的一个反射器，使发射光线反射向所述窗口。下面将看到，在诸如是玻璃管的容器内有一条或多条引线以螺旋结构形式延伸到发光体上。引线为扁平的或一般地有矩形截面，用于稳定支撑发光体。

更一个目的包括配备一个承纳该容器的金属基座，引线通过基座延伸。基底上典型地具有确定一个凹口的边缘部分，凹口用以承纳二极管的支撑，容许二极管在支撑上旋转。可以由屏面内的一个或多个导体支撑多个二极管，二极管的窗口面可指向同一方向或选定的方向。各二极管可以围绕它们的支撑导体所确定的轴旋转。

附加的目的包括：配备向导体供电的某种电源，它包含第一、第二和第三对导线，用以向红、绿和蓝LED像素分别传输电能；配备分别加电到红、绿和蓝像素上的LED第一、第二和第三导线夹，所述第一导线夹连接所述第一对导线，所述第二导线夹连接所述第二对导线，所述第三导线夹连接所述第三对导线；配备某些导体，它们相对于其他所述导体以锐角或别的角度延伸；在栅格网的前面或背后配备保护装置，诸如是一块或多块平板或一个或多个屏障，后面将看到，它们上面有通风孔。

本发明的这些和其他目的和优点、以及图示实施例的细节，从下面的规范和附图中可以较全面地了解，附图中：

附图说明

图1是本发明一种形式的透视图，图1a与此类似，但示明通过屏面的冷却液体；

图2是本发明另一形式的透视图，示明冷却液体基本上邻近和穿过屏面和二极管；

图3是与图3类同的视图，但示明冷却液体基本上通过屏面并流过二极管；

图4是类似于图1的屏面上二极管阵列的顶视图；

图5是类似于图2的屏面上二极管阵列的顶视图，各导体间密切地捆包；

图6类同于图5，但示明导电体有不同的结构；

图7和图8是两种不同形式LED的透视

图9至图12是导电体截面的透视图；

图13示明导电体的编织；

图14是图13中直线14-14上的侧视图；

图15是球形栅格连接至屏面上的透视图；

图16是球形栅格连接至屏面上的平面图；

图17是球形栅格连接至屏面上的正视图；

图18是另一种屏面结构的透视图；

图19是图18屏面的侧视图；

图20至图23示明组成屏面之导电体的布置，LED阵列安装在它们上面；

图24示明屏面冷却的视图；

图25是通过一个LED封装件的截面图；

图26是图25中直线26-26上的截面图；

图27是由图25和图26中所示类型的多个LED封装体构成显示器的示意图；

图28是由图25和图26中所示类型的多个LED封装件构成显示器的示意图，各封装件安装在图1中所示类型的导体屏面上；而图28a是一个修改型；

图29示明安装在屏面导体上的一个LED封装件，朝上的发射光指向反射面；

图30是一个符号板概略图，内装LED支撑栅格，其地址线以锐角延伸；

图31是导线束透视图；

图32是横切图31导线束的截面图；

图33是通过图32上线33-33的截面图；

图34是带有通风小孔的金属保护板；

图35是通过栅格网的一个截面。在其前侧和后侧带有保护网格；

图36类同图35，示明采用了通风百叶；

图37是由阵列内导线支撑的多个发光体封装件的平视图；

图38是图37阵列的局部放大图；

图39是图38中两个发光体封装体的视图，它们处于旋转位置下；

图40是图38和图39中所示连接件的端视图；

图41是支撑导线端子的夹持器的导管端视图；

图42是图41中直线42-42上的顶视图；

图43是图41上也可见到的导线管道透视图；

图44是示明导线收缩的视图；

图45是图42的放大和旋转图；

图46是在相对于导线的45E角度处寻址导线阵列中局部栅格网上像素封装件位置的前视图；

图47类同于图44，是从栅格网另一端处看到的放大图；

图48是像素封装件围绕封装件轴调整旋转的概略透视图；

图49是具有像素旋转能力的像素封装件围绕支撑导体的封装件轴旋转的概略透视图；

图50示明概略形式的代表性栅格网，它具有支撑导线或支撑导体，并如同在广告牌中的使用那样，各像素封装件调整在不同角度上；

图51是栅格网上像素封装件的概略图，控制电路集成在封装件内；

图52是类同于图51的概略图，控制电路处于栅格网的边缘区域或边缘的模块内；

图53示明导线导管和导线导管拉紧的局部视图；

图54是在像素封装件内使用弯曲的壁端镜的概略图；

图55类同于图54，但围绕封装件轴旋转90E。

具体实施方式

图1示明由导电体栅格网构成的屏面10。如图中所示，导体包括主导体11和副导体12，主导体11总体上朝着标记为X方向的一个方向延伸，副导体12总体上朝着标记为Y方向的另一个方向延伸。图中示明，主导体11的总直径d1或横截面大于副导体12的总直径d2或横截面。副导体12伸展于主导体11的上方和下方，其12a和12a’形成编织或网格关系。在连贯平行的导体11之间标记为15的地方存在间隔，在连续起伏的导体12之间标记为16的地方也存在间隔。由此，冷却剂能够经由15和16向下流过屏面，并与二极管靠近或邻接，带走由二极管工作产生的热量。

发光二极管(LED)以阵列形式位于或安装于各个导体上，如导体12上凸出处所示，每个二极管与两个导体实现电连接，通过二极管内部电路建立从导体11到导体12的电路。看一下两个代表性二极管22和23的赋能控制器20和21，二极管22的电路经过24、11a、22、25、连接点26、12a、12b和27；二极管23的电路经过28、11b、23、29、连接点30、12a、12b和29。控制器20和21之间有连接，因而随时间关系可以选择性地对二极管22和23赋能。二极管22安装于导体11a的顶部边侧或凸出处，二极管23安装于导体11b的顶部边侧。如图中所示，其他二极管类似地安装，并由触排31中指明的控制器选择性地进行控制，控制器20和21可以看作是触排31的一部分。对导体内金属线的电连接借助于剥去导体的绝缘层或是穿透绝缘层。导线25和29沿Y方向延伸，可以带有绝缘层。26和30处的连接点位于副导体12的凸出处，所有LED安装于导体11上，它们受保护地处于导体12上顺次地凸出之间。

导电体可由带有起导电和导热作用的绝缘层金属线构成，对于二极管阵列它又具有结构承载能力。例如，图9的导体40有方形横截面，外层41为绝缘介质；图10的导体42有管状横截面，有内孔42a，而圆柱层43为绝缘体；图11示明圆截面金属线44、管状绝缘层45、管状横截面金属线46和管状绝缘层47；图12示明实心金属线48和绝缘层49，48为圆形，49为管形。图7示明六面体LED 80，具有导电端面81和82；图8示明类似的LED 80，具有导电端面83和84。

图1a类同于图1，示明在由编织的导体11和12确定的屏面的一侧上沿Y方向错列开的LED 23和24构成的阵列。在54处诸如空气流的冷却剂向下吹往和吹经二极管，流过由间隔的导体11和12确定的屏面。也可以使气流在X或Y方向内总体上并行于屏面，冷却屏面和二极管。二极管产生的热量由冷却液体带走。需要指出，二极管导线的连接点60在支撑导体12的顶部，最大地暴露于冷却液体下，其热量可传递给冷却液体。导体11的直径足够大，如图所示地支撑被安装和暴露的二极管22和23以及由其他类似二极管构成的阵列。

图2至图5是本发明的不同形式，导体11总体上与图1中的导体11相同，在60那里有间隔。导体12安排成肩并肩的导体对，例如12’和12’以及12”和12”。如图所示，此种导体对一上一下地顺次通过导体11。从图5中可清楚地看到，例如，导体对12’沿其纵向在导体11的上方通过，而相邻的导体对12”沿其纵向在下一个导体11的上方通过，该导体对12”与最接近的导体对12’在X方向是错列的；另外，在两个导体11之间的62地方，导体对12”的一部分与导体对12’的一部分相互嵌套。由此，可实现紧密封装的组件。如前面所述，LED23安装和暴露在一个隔一个的导体11b的顶部；类似地，LED22安装和暴露在一个隔一个的导体11a的顶部。由64那里的连接可见，每个LED有导线将它连接至成对的导体中其一个导体12的顶部。将绝缘层去掉或穿透，使得LED的导线63与导体内的金属线之间实现电连接。

图2中示明，冷却剂在66处的流动平行于由导体组成的屏体表面。图3中示明，冷却剂在67处的流动总体上垂直于由导体组成的屏体表面，并流过屏体，带走LED工作中在LED和屏面那里产生的热量。图3大体上类同于图5，不同处在于12’和12’导体对与12”和12”导体对之间有间隔，形成空气流通孔。

图4的组件与图1中所示的类似，但在Y方向的相邻直导体11之间形成有间隔66，并且在X方向上导体12的延伸呈现一上一下起伏的形状。那些间隔有助于冷却液体通过屏面或导体栅格网。X和Y方向实质上相互正交。

可以知道，所示的屏面易于弯曲或卷绕，特别是沿着相对于与导线11的X方向一定程度上平行的轴进行弯卷，这可使屏面符合所希望的形状。可以期望，这可以使屏面上不同部分发射的光产生出不一样的LED亮度感知。

图6中，导体11的安排如图1中那样，相邻之间有间隔地平行于X方向延伸。相邻的导体12之间紧密地捆装，即导体12a的12a’部分紧密地嵌入于导体12b的12b’部分中间，而导体12a在导体12b之间一上一下。LED23安装于导体11b的暴露顶部，而LED22位于导体11a的顶部，导体11a在导体11b之间一上一下。LED22的导线延伸到连接点26上，连接点26处于导体11b上方的导体12b的顶部，而LED23的导线延伸至连接点30上，连接点30处于导体11a上方的导线12a的顶部。

图13和图14示明由编织的导体11和12形成的网格90，LED91处于导体11的凸出处，呈波浪状结构，并对于导体12来说有类似的LED结构。这有助于使屏幕或网格围绕着沿X和Y两个方向延伸的轴进行弯曲或卷绕，以适应于在实体92上得到所希望的曲卷形状。LED导线91a延伸至导体12上的连接点94处。

图15和图16示明类似于图13和图14中网格90的屏面或网格100，X方向的导体101与Y方向的导体102编织在一起。基底103伸展于网格100下面，球形的介质隔离层位于100与103之间，使100与103相互间约束和定位。图16中，LED106安装于导体101上的凸出处，其导线106a延伸至导体102凸出处的连接点107上。

图17示明使球体110定位于导体12的顶部之间，而导体12编织在导体11的上面和下面。球体110还起保护装置和间隔装置的作用。LED安装于导体11与导体12之间。基面111可以位于球体110的顶部。基面111可以是透明板，能通过LED发射的光线。

图18和图19示明类似于图13和图14上所见到的网格90那样的网格120。在111和112处可见到“开口-编织”的导体，LED113安装于一定的导体诸如导体111的顶部。LED的导线130延伸至导体112上的连接点131处。后者可以为同心结构。

图20至图23示明另外的屏面和LED结构。

图24示明与所述屏面之任一种类似的屏面120，冷风121从122处吹入屏面下的空间123内，毗邻屏面流动并向上通过屏面。124是外壳。调节器125和126用于使屏面能动地和重复地位移、变形或卷弯，以给出有效的符号显示。

现在，参看图25和图26，示明的LED或LED“像素”封装件或二极管封装件150内包括处于例如是玻璃管152透明容器内的一个或多个发光体151，玻璃管152有半球形端面152a。由玻璃管152或透明容器确定一个窗口区域152b，使发射光线朝一个或几个方向153传播。玻璃管152的反射器154具有反射面154a，将发射光线反射到前面方向153，通过窗口射往外部。反射器154的边沿154b与玻璃管内壁152c啮合，或者由玻璃管内壁152c支撑住。

156处的导电引线以螺旋结构延伸于玻璃管内，到达发光体，其螺旋结构能提供支撑力。由图26可见，引线可取地具有扁平或者通常的矩形构造。包含在引线内的导线包括“红”、“绿”和“蓝”导线(对应于发光颜色)和一条附加导线，附加导线诸如是去往发光体的电中性线或回流线。导线可以是AWC32型多股铜线和/或AWC26型多股铜线，或是4条AWC26型多股绝缘铜线螺旋状缠绕于矩形截面的AWG18型绝缘铜线上。例如是铝质的金属基座157上有边沿凹槽158，用以承纳玻璃管152的端面并支撑它。玻璃管内有镜面反射的铝壁159和160，并在它们的末端位置161和162处支撑支射器154。

基座157上给定一个供引线穿过的开口163，基座157还给出一个端槽164，其中填充以例如是环氧树酯的封装化合物165。基座上的边沿部分还给出一个环形凹槽168，以承纳封装件支撑或支撑部分169，例如，该部分是图1中见到的导体11a的一部分。凹槽168可取地为柱面结构，容许二极管围绕轴170旋转，该轴是由凹槽或导体确定的。二极管或像素的更换也很方便。如上面所述，引线可以连接至屏面中的导体11和12上。

图27示明布置于显示序列或显示结构中的图25和图26上的LED封装件150。图28示明图25和图26中的LED封装件安装于导体11和导体12构成的网格上，LED封装件由网格导体11承载，可以绕轴170旋转。集成的像素电子电路配备在那里。需要指出，引线156在156a处连接至导体12。图29示明安装在导体11上的LED封装件150，其光线传播到反射器180上。

图30示明一种公开的、使用LED封装件的符号或阵列。显示器包含垂直条导线300，带有代表性的地址线301和111锐角延伸的地址线302，例如，302以45E角度跨越导线300。在几何意义上，导线301是导线302的延伸。其他地址线以虚线指明，如302a所示。303处所示的LED封装件由导线300承载。概略地示明的这种结构与水平地址线相比较，可减小地址线的长度。对导线300、301和302a的连接点304和305是制作于屏面上的，也即阵列的周边上。

图31至图33的截面图示明LED地址线的结构细节，可以是多股线结构。参看图31的导线301，其中，306和307是红光LED的线对，308和309是绿光LED的线对，310和311是蓝光LED的线对。一对红AWG18型绝缘层铜线用于激励一行红LED的像素。该线对及其相邻线对可以螺旋状缠绕于绝缘中心线的周围，该线心起抗拉伸的作用。自像素来的AWG26型绝缘层铜导线可以嵌入于相同颜色的线对之间。一个绝缘层金属定位器可应用来强使像素线顶住电源线。

标号313至315表示三条分别来自三种像素的绝缘层铜线，它们嵌入于所参照的线对之间。在连线区域处去掉一小片绝缘层，使得在313与306和307之间、在314与308和309之间，以及在315与310和311之间建立电连接。不锈钢护罩圈316沿着导线组件延伸，使导线压紧地保持于中心区域。例如保持在图32和图33中见到的317、318和319处。护罩圈可采用分裂环型紧固器形式，使导线313-315箍紧，并能在它们的接触点317-319处使得它们屈服地变形。

图34概略地示明金属板316，它能够定位，以用作日光吸收器，如上面所述地吸收射进到包含电路器件在内的显示器符号阵列上面的日光。它也可以阻挡光线射向符号阵列的背后。因此，金属板316可看作是符号阵列后面的覆盖。倾斜的隙缝316a使金属板能透风，冷风(可以由吹风机产生)吹入金属板与阵列之间的空间内。金属板316也在显示板背后提供机械保护。图34又表示阵列覆盖件的侧视图，它吸收日光和外来的辐射，而同时容许通过冷风。阵列创建热烟囱效应以进一步增大冷风流通，借助于对阵列表面使用高的日光吸收率和红外长波区域内低的辐射率的材料，能进一步提高热烟囱效应。此外，阵列对符号板和显示器单元提供机械保护。

图35的截面图示明在318处概略地指明的显示阵列之背后和前面的金属保护屏317。此类保护屏容许319上吹风机吹出的冷风透过。图36类同于图35，但在保护屏317位置处代之以百叶或隙缝320。

屏面能应用来替代由路板和导体或是薄膜电路。屏面上能提供如图30中300或302处的电源导管和信号导管。它成本低、质量轻和体积小，同时，在导管之间提供冷液的流动通路以使得系统/产品具有大为降低的热阻和/或增大的运行功率密度。屏面还容许面对导线之间的开口区域在电路单元间进行光通信。屏面大大地简化了3D电子电路的制造，它具有机械顺应性，并且有一定的弹性以适合压力型电接触。屏面还可使二极管电路连接至交叉线之间的连接点上和/或与芯片上的电子电路连接，芯片上有二极管和/或电子开关单元以控制通过屏面阵列的电子流。连接方法上，诸如焊接和包含球体的栅格网阵列都是可能的连接措施。屏面和芯片的布置上包括“Z形折叠”式盘旋/弯曲屏面，在每一层与盘曲/螺旋屏面之间有芯片，在每一层/每种旋转之间有芯片。屏面还是中性网结构的良好备选。输入/输出单元的连接可通过屏面的端面/边沿，并使用诸如焊接，导电胶和/或机械压力接触作为连接手段。见图30中的304和305。

图28a示明支撑LED方式的修改，以及阵列中LED电连接的修改。500处的LED可以调节，和/或可从导体501的支撑上卸下，如图25中所示，导体501可以是电源导体。502上所示是地址线或地址导体，可采用图31至图33中所示的多股线形式。当导线502相对于导线501以锐角(例如45E)延伸时，便在方向504上延伸。冷却风在505处的结构之间通过。LED封装件内的局部电子电路示明于506处。像素封装件电路指明于封装件内507处。如上面所述，本地地址线分支502a(也即支路)从导线502延伸至导线156上。导线502和导体501形成栅格网或屏面。链路连接体540可应用作桥夹以连接相邻导体501，它容许或限制屏面或阵列的弯曲。

图37至图39示明一般地如上面所指类型的发光封装件(LED)401的行和列结构，它们由垂直于图面方向的导线402支撑。403处为地址(控制)线，以锐角延伸，例如相对于导线402为45E角度。导线402和403形成栅格网，冷却液经孔口406穿过该结构。封装件401包含内反射镜407和408，它们以凸面相对，反射LED的发射光。桥夹409连接至导线402上的凸起410处，使导线保持于图中所示的空间关系上，并阻止导线402绕凸起410的轴旋转。图40是桥夹409的端视图。LED封装件电连接至导线402上(导线402穿过LED基座内的凹槽412)，经由引线413连接导线403。也可参见上面所述的电路506和507。

图41至图43示明例如是金属渠道形式的导线导管415。它支撑或包含有区域416内紧密相间的导线402a、以及区域417内紧密相间的地址线403a，它们处于显示屏或栅格网之外或是处于栅格网边缘。图41中所示的符号项402a和403a表示由导管装载的导线截面，或是塑料板或金属板上的导线穿越孔。419表示导管支撑；可参见图53上示明的稳定化张力弹簧420和421，它们于420a和421a处连接至支撑419上。

图42的顶视图又示明由导管415装载的线柱422构成导线端子。

图44和图47示明导线402上的弯曲402b和导线止挡或夹持器425。也可参见地址线403，它们在夹持器425处形成环套403a。保持器426与导线402横切相交，使导线402保持其位置。图45类同于图42，它也示明在夹持器425处有环回的弯曲402b。夹持器425亦固定于地址线403处，形成连接环403a。

图46概略地示明垂直方向延伸的平行导线432以及相对于导线432以45E角度延伸的导线433，它们借此构成栅格网。LED也即像素封装件440如上所述地由栅格网承载，电连接到导线432和433上。控制LED的电子控制电路指明于437处。438处示明栅格网框架。

图48概略地示明借助于像素封装件440上的环形凹槽440a使像素封装件440的外周附着至导线432上，能够使440围绕封装件轴443可调节地旋转(见箭头442)。图49示明能够使封装件440绕着导线432的纵长轴作可调节的旋转，见箭头444。图50概略地示明LED封装件440构成的阵列446，不同行内的封装件有不同的调节角度，借此使发射光的指向变化到选定的方向内。

图51概略地示明像素封装件451构成的阵列450，在像素包封内有电子控制电路452。图52中，在LED像素封装件451a构成的修正的阵列450a内控制电路452a位于阵列边沿。阵列的导线453和454形成栅格网。

图54和图55示明的LED像素封装件单元与图38和图39中所示的相同。图55上，光的辐射处在夹角内。如460处所指明，方位角或辐射角被垂直方向的抛物反射镜嗽叭口减小。

本发明的优选形式示明于图25至图33以及图37至图39上。

附加特征

配合以各种曲率和复杂的几何形式，可以做出大屏面的模块显示器和符号板。另外，有可能制造广告牌用的巨屏面视频显示器和投影显示器。能做到小体积、小质量、低成本、高亮度、高分解力和高效能。还能给出双侧面的显示器。LED可置于屏面的反向一侧，屏面可以起到LED布局的配置图作用。

LED基座可放置于透明基底上，或是可将屏面构成为聚合物薄膜或聚合物板。

屏面和基面能集合一起，提供良好的机械结构强度。基面可以为薄形或分层的，容许有第二和第三种弯曲模式。基面制作成薄形以减小LED辐射光线的侧向传播。某些LED侧向的光线传播会给出像素间的光线综合。

本发明提供一种措施来应用导电/红LED。通过导电胶、焊料、汞齐、铟、稳定剂22和导电油脂等能使屏面元件连接至LED的侧面。可以使用金属基面。

对红LED可以在同一侧面上提供两个导体(蓝宝石色的UEC红)。

基面可以有高的折射率以增强可用的辐射(聚碳酸酯，折射率1.59)。

基面上可以有透明的粘结层，有热塑性、热固性和压力敏感性。

制造时可以在编织后使屏面变形，或是在编织前和/或编织时使屏面变形。可以使用不同金属的经线和纬线编织屏体，以减小电气短路的可能性。

另一种修正包括LED阵列间断地放置于铝和/或铜编织屏(导线布)的纬线上，纬线起一种导体的作用，经线起对侧导体的作用。通过使导线经阳极镀层处理和/或加上无机覆盖层或有机覆盖层，可以使导线在它们的交叉点处是电绝缘的。LED的激励可以用脉冲电流和/或连续电流，象工作的视频显示器中那样，通过控制导体的赋能可以整体选址LED，分组选址LED，或是个别地选址LED。编织导电的屏面时基底成本很低。

附加的优点包括：高效的热传递，质量轻，体积小，在卷筒到卷筒的制造过程中屏面在卷筒之间传送，以及上滚到各LED所在位置的卷筒上。这样，容许显示器形状自由变化，可在卷筒上传递，能保持于张紧状态，材料和尺寸有宽广的范围。

视频显示器内包括放置于编织的铝屏面上的LED X-Y栅格网，屏面悬挂或放置于透明的聚碳酸酯板与对侧面上的另一个包封板之间。在屏面与包封板之间的有隙缝铝板充分容许强制的通风进入，它在聚碳酸酯板与屏面之间向上流动，经过屏面后从屏面最后面部分的顶端处流出。

导线起结构导体、导电体和导热体的作用，可以配置一个有特殊效能即“空腔效应”的辐射全吸收区域。导线的尺寸、材料和覆盖层等可以随X-Y轴而不同，在一个方向轴上可以使用张紧的不锈钢线，在另一个方向轴上可以使用小直径的铜线或铝线。

制造时包括使屏面就位于PTFE覆盖的针状/锥状阵列/鼓上，以实现覆盖面冲压/导线捆束/粘结附着/屏面，上面没有堵塞的小孔；然后，使气流强制通过屏面以防止小孔堵塞。借助于使用垫圈或小球以使各屏面间隔开。

LED可使用静电赋能或电磁赋能，尤其可以象LED视频显示器那样用脉冲电运行。采用高压时容许较小的导体截面。

带有金属接合面的LED或是带有良好的热传递/热容接合面的LED，能耐受很高电压的火花。

图案化的基面和/或基底能起一种导体的作用，屏面或基底起另一种导体的作用。

可以作出非均质的屏面，沿一个轴的导线材料不同于沿另一个轴的导线材料，包括厚度、形式和合金成分。一个轴上的张力强度和柔顺性可能更为重要，例如是对应的滚动轴或是行方向轴。在接触点处，不一样的金属更易于形成介电区域，这一点能推动实施加工处理和/或材料性能与覆盖层选择。流过一个LED行的电流可以比流过另一个LED行的电流大几倍。

图25至图28示明的LED器件构造的优点和益处包括：

光学方面

空间调谐：空间调谐能力所带来的使发光体的辐射对准目标的益处中包括：减低发光体成本和/或电路系统成本和/或运行成本和/或传播到目标上的辐射增大。屏上像素封装件可以围绕其轴旋转例如是360°旋转，并能围绕垂直于其轴的一个轴旋转360°，因此，封装件能够在抑角和方位角两方面完全自由地移动。

水平轴光学：符号板和广告牌的目标观众通常象汽车那样是水平移动的。当水平角孔阑通常地颇大于垂直角孔阑时，水平轴光学可给出优化的控制。

角度孔阑控制：使光辐射偏出所需角度的程度最小是使成本最低化的一个重要因素。使孔阑值对发光体尺寸之比最大，能实现输出辐射的角度范围最小。这里说明的屏上像素设计中考虑到借助于缩紧发光体间隔和缩窄基底尺度使发光体阵列面积最小，并借助于使给定像素间隔的孔阑口径最大，从而实现输出辐射的角度最小。

双面显示：按照本发明能做到双面的屏上显示，方法是采用双面像素的单个阵列，或是向前和向后间隔开的两个像素阵列，对显示器可提供或容许有不同的赋能内容。屏上像素封装件容许安装在显示“平面”的前方或后方。这样，能够对一个侧面应用安装于垂直导线前的像素封装件，朝向前方，对另一个对立侧面应用安装于导线后的像素封装件，朝向后方。封装件可以在垂直方向上错开位置，以便进行清洁。

透明显示：屏上显示器能做成有宽广范围的透明度，以适合于各种样的终端用户。

光学效率：屏上像素设计中考虑到使用线性发光体阵列，结合以有可见光反射薄膜的抛物形嗽叭口，用以控制光线在垂直轴内辐射。水平轴上的辐射可依靠类似材料的末端反射器进行控制，反射器能弯曲，用以在水平轴内帮助控制辐射的角度范围。这种设计能使平均反射次数最小，并且每一反射有高的效率。像素光学系统可以包容在圆柱玻璃包封内，以达到环境保护。这样一种包封的附加益处包括：

1)起圆形抗压单元的作用，以约束弹性变形3M VMF，由此使单元形成抛物曲线；(薄膜通常为镜面反射膜，诸如3M可见光反射镜膜。反射膜可以与附加薄膜成对，以提供所希望的机械和其他性能。附加薄膜能粘结到容器壁上，和/或由档圈/皱纹/凸缘沿着容器壁约束住。)

2)起容器的作用，容纳宽广范围的液体、凝胶、固体和/或更小的容器；

3)起光学折射单元的作用。

对比度：增大对比度，借以改善可见度，和/或对于给定的可见度能减少辐射功率。这里说明的屏上结构容许见到高对比度是依靠：

1)使输出辐射光的角度范围最小，并增大输出辐射的孔阑面积，以减小日光或其他外来辐射从屏上“显示器”反射到目标/观众方向的可能性。

2)光学多孔性(低密实度)，可以使本来在射入高密实度显示单元时会通过它反射到目标上的一部分辐射光，于低密实度内的辅助表面上被吸收，

3)借助于此类覆盖层和纹理，可确保目标视场内的所有表面都具有很低的反射率。

检测器/检测器阵列：屏上像素和/或所说明的像素可以单独地或是与发光体相结合地起检测器的作用。

热学方面

半导体器件(LED)的寿命和效率的下降与温度增高有很强的关系。本发明考虑到发光体与局部环境之间热阻的减低，由此可增大寿命、可靠性、持续工作能力和效率，并降低运用成本，依据的原因如下：

1)低密实度的阵列能使一部分阳光热能转移到辅助表面上，由此对阵列发热的影响较小。此外，开放的设计能使气流进入和围绕阵列，与发光体之间实现十分密切的热交换。

2)增强的风冷，多孔阵列容许热辐射从中通过，并将热量转移给本地空气流。随架设高度的增加风速强烈地增大，在高处安装的符号板和显示器从该冷却中有很大得益。

3)依靠导线阵列、像素封装件和阵列背后辅助表面的适当设计(水平轴重叠的板条/百叶)，能使感生的热量通过对流冷却。

4)依靠屏面背后辅助的百叶吸收器的正当设计，能促进阳光照射的加速冷却。百叶表面做成日光高吸收率和红外低辐射率时，可进一步增强空气流动。

5)屏上像素封装件能采用矩形铜基底以供LED安装。该基底起热导管、电导管和结构导管的作用，其截面能方便地设定大小以提供充分低的热阻。像素封装件与行导线和列导线间的热耦合帮助将热量传递入本地环境中。此外，像素封装件内可填充液体借以减低LED运行温度。

6)需要时可采用有源冷却法，但是，由于上述的一些特性，对它的需求和投资可能很不必要。

电学方面

本发明能使用有源和/或无源的地址像素。局部(基于像素的)电子电路可以包括在像素封装件内，并放置于铝衬套和/或半球形帽内反射器后面的发光体基底上。局部电子电路随应用场合而变，包括电容、电阻、电感、二极管、晶体管、诸如555定时器的标准集成电路或专用集成电路。可以采用电路复用方式来降低电路系统的成本，依据上面光学一节内的讨论使所需的像素输出辐射最小化，从而实现电路复用的能力大为增加。

本发明提供可在现场更换的像素，能做成在屏面的任一侧予以更换。

本发明考虑到使用垂直指向的列/公共导线45°指向的行/地址导线，容许做成大尺寸无缝的符号板和显示器，所有的像素/电子电路可寻址/可访问能从屏面的顶部或底部实施。

控制用电子电路可以集成在像素封装件内，和/或控制用电子电路可以集中于阵列之一个或多个边沿上的模块或区域内。

机械/结构方面

本发明考虑到采用坚固的屏上符号板/显示器，其创新是使大直径、垂直指向的公共/列线平行阵列以张紧状态布置于水平的上、下刚性构件之间。每条垂直导线的上端形成一个环圈，附着至上部的水平刚性构件上并与之电绝缘。每条垂直导线的下端形成一个环圈，依靠不锈钢张力弹簧附着至下部的水平刚性构件上并与之电绝缘。上、下两者的安装能防止垂直导线围绕它们自身的轴旋转。45°角的行线平行阵列借助于同垂直导线阵列的说明中类似的方式张紧地连接于上、下刚性水平构件之间。45°角行线的构成是在大直径的绝缘层中心线上螺旋缠绕6束小直径的绝缘层多股线阵列。多股线阵列中包括红、绿、蓝线各一对。该45°角行线阵列可以放置于垂直导线阵列的背后，而像素封装件可以安装于垂直导线的前面。像素封装件可以用机械方式连接至垂直导线上，依靠像素封装件铝衬套和/或导线的塑性变形、和/或依靠粘结方式等。像素公共导线通过铝衬套与大直径的垂直公共导线进行电连接，方式可借助于导线绞结或压力接合，或是通过焊接或压力型连接与大直径导线直接连接。从像素上引出的红、绿、蓝导线可依靠焊接或压力型接触连接至45°角行线上。

行导线和列导线可以用铝构成，在给定的强度、导电性和导热性下能降低成本和重量。此外，电绝缘的覆盖层附着得较好时，铝导线比铜导线寿命更长。

屏上符号板和显示器简单的或复杂的板面或形态(圆形或双曲圆柱形，锥体和劈锥曲面形，双曲抛物形)可依靠简单技术在生产厂家车间就地组装，它们适合于手动或自动装配生产。

本发明的重大优点列出于下面：

1.有机发光二极管(OLED)：OLED可单独用作发光体，或是配合无机LED使用。OLED较容易适用于屏面型基底，并可降低生产成本。

2.复用：能够修整辐射输出的角度范围，并依靠屏上设计提供的增强对比度容许更大程度地复用，与此同时减小系统成本。

3. 45E扫描：与水平扫描相比较，45E扫描的扫描线图像上伪痕小，由此，对于给定数目的像素能给出更高的表现分解力，和/或在给定表现分解力下能减少像素数目。

4.现场像素更换：在现场能够更换各个像素封装式，可以减低维护成本。

5.形态自由：屏上结构容许有多样化变型的符号板/显示器形态。一种例子是从内部和/或外部看去为垂直轴的圆柱显示器，并由设计可确定阵列透明度的变化程度。

6.车间或现场生产：屏上阵列轻量和柔顺的特性与灵活的局部链接机理相结合，为大面积阵列的车间生产创造了条件。

7.像素电压电平减低：可以减少“板载”像素而采用较高的阵列供电电压，由此能降低电流电平，减少阵列连线的自身热量，和/或减小导线横截面面积。

Claims (56)

1.一种LED阵列组件，包括下列组合：

a)导电体的栅格网；

b)发光二极管，与栅格网相关联，并且与为发光二极管工作提供电源的导体电连接；

c)栅格网工作中可吸收当二极管工作时从二极管上发出的热量，栅格网被配置成能通过冷却液体，使热量传递给冷却液体。

2.权利要求1的组合，其中，导电体由绝缘金属线构成，起导电体和导热体的作用，并且起结构上的荷重导体作用，承载此类二极管阵列。

3.权利要求1的组合，其中，导线被介电涂覆。

4.权利要求1的组合，其中，导体包括编织的导线。

5.权利要求1的组合，其中，阵列至少有下面的形态之一：

i)曲率

ii)复杂形状

iii)顺应性配置

iv)柔顺性

6.权利要求1的组合，包括一种措施，推动和/或引导冷却液体的流动通过或沿着阵列。

7.权利要求1的组合，其中，栅格网为黑色，使得LED工作期间提高它们的直视对比度。

8.权利要求1的组合，包括下列之一：

i)LED放置于基底上；

ii)具有与阵列和LED相关联的基面，以对组件提供结构强度。

9.权利要求1的组合，包括有面对二极管的第一保护层，它容许二极管发射的光线通过。

10.权利要求9的组合，在屏面和二极管的相反一侧包括有第二保护层，第一保护层和第二保护层构成一个封闭，在其内部可以流动冷却液体。

11.权利要求1的组合，其中，电路组合内包括总体上沿一个方向延伸的主导体以及总体上沿另一方向沿伸的副导体；LED安装于主导体上，并具有延伸至副导体上的端子与副导体进行电连接。

12.权利要求11的组合，其中，副导体于结构中是在主导体之上和/或之下延伸。

13.权利要求12的组合，其中，副导体的特征在于具有下列之一：

i)它们之间有实质的间隔，能使冷却液体通过栅格网；

ii)在它们之间没有实质的间隔，冷却液体平行于栅格网流动；

iii)副导体的截面实质上小于支撑二极管的主导体的截面；

iv)是与二极管导线相接合的点。

14.权利要求1的组合，其中，某些导体内包含多束导线。

15.权利要求1的组合，包括有位于导体上的球体或垫圈以起间隔的作用。

16.权利要求1的组合，包括一种措施，使冷却液体移位并引导至屏面的一侧，流过或毗邻屏面。

17.权利要求1的组合，包括一个在LED光线路径上延伸的透明板。

18.权利要求1的组合，其中，每个二极管包括：一个或多个发光体；具有窗口区域的一个透明容器，发光体支撑于该容器内；以及容器内的一个反射器，使发射光线反射向所述窗口。

19.权利要求18的组合，包括一条或多条电路引线，在容器内以螺旋结构延伸至所述一个或多个发光体上。

20.权利要求19的组合，其中，引线一般地具有矩形截面，支撑发光体。

21.权利要求18的组合，包括一个承载容器的金属基座，所述引线穿过基座延伸。

22.权利要求20的组合，其中，所述引线中包括与红和/或绿和/或蓝相关联的导线。

23.权利要求18的组合，其中，多个所述二极管都有它们的容器窗口，面向同一方向或选定的方向。

24.权利要求23的组合，其中，二极管和屏面确定一个显示器。

25.权利要求21的组合，其中，所述基座的边沿部分确定一个凹槽，用以承纳二极管支撑，容许二级管围绕支撑旋转。

26.权利要求25的组合，包括有确定一个网格的导电体，多个所述LED器件由网格承载，在凹槽内承纳所述导体的部分容许LED器件相对于网格进行旋转。

27.一种发光二极管器件，包括下列组合：

i)可以加电赋能的一个或多个发光体；

ii)具有窗口的透明容器；

iii)支撑于容器内的所述一个或多个发光体；

iv)容器内的一个反射器结构，使发射光线反射向所述窗口。

28.权利要求26的组合，包括一条或多条电路引线，在容器内以螺旋结构延伸至所述一个或多个发光体上。

29.权利要求27的组合，其中，引线一般地具有矩形截面，支撑发光体。

30.权利要求26的组合，包括一个承载容器的金属基座，所述引线穿过基座延伸。

31.权利要求26的组合，其中，所述反射器结构包括有间隔开的反射壁，一个弯曲的反射器支撑于所述反射壁之间。

32.权利要求28的组合，其中，所述引线中包括与红和/或绿和/或蓝相关联的导线。

33.权利要求26的组合，其中，多个所述LED器件都有它们的窗口，面向显示器的一个或多个方向。

34.权利要求33的组合，包括有在多个二极管的显示器结构中支撑所述二极管的显示器构架。

35.权利要求30的组合，其中，所述基座的边沿部分确定一个凹槽，用以承纳二极管支撑，容许二极管围绕支撑旋转。

36.权利要求1的组合，其中，某些对二极管工作提供电源的导体包含第一、第二和第三个线对，分别向红、绿和蓝LED像素传输电能。

37.权利要求36的组合，其中，每个LED具有分别加电到红、绿和蓝像素的第一、第二和第三导线夹，所述第一导线夹连接所述第一对导线，所述第二导线夹连接所述第二对导线，所述第三导线夹连接所述第三对导线。

38.权利要求37的组合，其中，所述三对导线布置在中央区域，所述第一、第二和第三导线分别嵌入于所述三对导线之间，一个夹持器使所述第一、第二和第三导线夹持于嵌入位置。

39.权利要求38的组合，其中，所述某些导体相对于其他所述导体按一种或多种锐角状态延伸，该所述某些导体确定了LED寻址导体，选择性地寻址所述其他导体上的LED。

40.权利要求39的组合，其中，所述锐角大约为45E。

41.权利要求1的组合，包括有在下列几处之一上的保护装置：

i)在栅格网的前面；

ii)在栅格网的背后；

iii)在栅格网的前面和背后。

42.权利要求1的组合，其中，所述保护装置包括至少一片金属板。

43.权利要求42的组合，其中，所述金属板的特征有下列之一：

X1形成通风小孔；

X2形成通风百叶；

X3形成通风隙缝。

44.权利要求42的组合，其中，所述保护装置包含一个或多个金属屏面。

45.权利要求1的组合，其中，二极管可以从栅格网的支撑上卸下。

46.权利要求1的组合，其特征在于至少有下列之一：

i)二极管封装件内的二极管辐射控制电路；

ii)贴近于栅格网一个或几个边沿处的二极管辐射控制电路。

47.权利要求1的组合，包括有在二极管封装件内的一个或多个反光反射镜。

48.权利要求47的组合，其特征在于有下列中的一个或几个：

i)抛物反射镜；

ii)封装体内的双反射镜；

iii)形成一个或多个反射镜的抛物面嗽叭口。

49.权利要求1的组合，包括一个导管，可使导体延伸至栅格网之外。

50.权利要求49的组合，包括有作用于导管上的弹簧张力施加装置。

51.权利要求49的组合，包括有与导管相关联的夹持器，栅格网内导体的末端部分环套于夹持器上。

52.权利要求1的组合，其中，二极管包含封装件，它能够相对于导体作可调节的运行连接，其特征为下列之一“

i)围绕一个轴旋转的调节；

ii)围绕两个轴旋转的调节。

53.权利要求52的组合，其中，阵列内的二极管具有不同位置的调节角度。

54.一种LED阵列组件，包括下列组合：

a)导电体栅格网；

b)发光二极管，与栅格网相关联，并且与为LED工作供电的导体电连接；

c)LED的结构上至少某些LED在支撑它们的导体上可以相对于支撑导体作可调整的旋转。

55.权利要求54的组合，其中，所述旋转调整的特征为下列之一：

i)围绕由一个或多个LED确定的一个或多个轴旋转；

ii)围绕导体的一个或多个轴旋转；

iii)围绕i)和ii)两者中确定的轴旋转。

56.权利要求54的组合，包括使导体定位的线夹装置，所定位的导体上的LED能作可调整的旋转。

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