專利名稱:非絕緣導熱基板式的led光機模組的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種非絕緣導熱基板式的LED光機模組，包括非絕緣導熱基板制成的光機模板(43)，光機模板(43)上貼合有E型透明過渡電路集成透明塊(470)，光機模板(43)上還貼合有LED照明大芯片(420)；LED照明大芯片(420)的接口導線端與透明過渡電路集成透明塊(470)輸出端接口導線端對齊；所述的LED照明大芯片(420)帶芯片的一面還設有F型透明過渡電路集成透明塊(480)；所述的F型透明過渡電路集成透明塊(480)帶銀漿電路(414)面的一端與LED照明大芯片(420)帶銀漿電路(414)的一面按接口導線進行對焊，另一端再與E型透明過渡電路集成透明塊(470)帶銀漿電路(414)的一面按接口導線對焊。
【專利說明】非絕緣導熱基板式的LED光機模組

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種非絕緣導熱基板式的LED光機模組，屬于LED照明【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 申請?zhí)?201310140124. 5、201310140138. 7、201310140150. 8、201310140105.2、 201310140134. 9、201310140106. 7、201310140151. 2、201310140136. 8 等中國專利申請公開 了多個能在通用和互換的LED燈泡上使用的光機模組技術方案。這些技術為建立以LED燈 泡為中心的照明產(chǎn)業(yè)架構，使LED燈泡（照明光源）、燈具、照明控制成為獨立生產(chǎn)、應用的 終端產(chǎn)品的基本理念奠定了基礎。但上述專利尚未解決光機模組內(nèi)置驅動電源的問題。
[0003] 現(xiàn)行的LED驅動電源多為開關電源，體積太大；也有體積稍小的線性電源，但其驅 動芯片多以DIP雙列直插或SMD貼片封裝型式再配合輔助元器件，其體積仍不足以小到能 放置到光機模組內(nèi)部。
[0004] LED照明從芯片廠提供LED芯片開始到照明燈需要經(jīng)一系列的諸如貼片、固晶、焊 接、封裝、分光分色、驅動設計、散熱設計、燈具設計等復雜而冗長的生產(chǎn)設計過程，由于存 在芯片布置設計、導熱設計和電源驅動設計等諸多不確定性，這種以LED芯片為中心的產(chǎn) 業(yè)架構難以在可更換光源的模式下實現(xiàn)光源（燈泡）標準化，最終導致終端市場上的LED 燈多以不可更換光源的整體結構燈為主體，增加了照明產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)復雜度和降低了照明產(chǎn) 品的產(chǎn)業(yè)集中度。
[0005] 進一步創(chuàng)造理念先進、更易標準化的LED燈泡光機模組內(nèi)置驅動電源和LED照明 芯片結構方案對于大規(guī)模推廣LED照明意義深遠。 實用新型內(nèi)容
[0006] 本實用新型的目的在于，提供一種非絕緣導熱基板式的LED光機模組。本實用新 型在結構上有利于LED照明的標準化、大規(guī)模的推廣。
[0007] 本實用新型的技術方案：非絕緣導熱基板式的LED光機模組，其特點是：包括非絕 緣導熱基板制成的光機模板，光機模板上貼合有E型透明過渡電路集成透明塊，E型透明過 渡電路集成透明塊帶銀漿電路的一面背對光機模板；E型透明過渡電路集成透明塊帶銀漿 電路的一面與LED驅動電源大芯片帶接口導線電路的一面貼合焊接；光機模板上還貼合有 LED照明大芯片，LED照明大芯片無銀漿電路的一面緊密貼合在光機模板上；LED照明大芯 片的接口導線端與透明過渡電路集成透明塊輸出端接口導線端對齊；所述的LED照明大芯 片帶芯片的一面還設有F型透明過渡電路集成透明塊；所述的F型透明過渡電路集成透明 塊帶銀漿電路面的一端與LED照明大芯片帶銀漿電路的一面按接口導線進行對焊，另一端 再與E型透明過渡電路集成透明塊帶銀漿電路的一面按接口導線對焊。
[0008] 上述的非絕緣導熱基板式的LED光機模組中，所述光機模板與LED照明大芯片貼 合面為鏡面；對于中、小型的光機模板，外部電源或信號直接通過接插件焊接在貼合于光機 模板上的LED驅動電源大芯片上接入；對于大型的光機模板，外部電源或信號通過接插件 連接柔性電路接入到E型透明過渡電路集成透明塊上再導入LED驅動電源大芯片；所述的LED驅動電源大芯片上或還設置有透明蓋板；所述的光機模組沿LED驅動電源大芯片、LED 照明大芯片、E型透明過渡電路集成透明塊和F型透明過渡電路集成透明塊周邊設有透明 膠。
[0009] 前述的非絕緣導熱基板式的LED光機模組中，所述的E型透明過渡電路集成透明 塊包括第三透明基板，第三透明基板上印刷有銀漿電路，銀漿電路形成接口導線，接口導線 有接入端和輸出端；接入端接口導線的寬度與柔性電路接入端的寬度WG1相同或有與電氣 接插件相連的焊盤，輸出端的接口導線的寬度、數(shù)量和間距與LED照明大芯片的寬度W、 數(shù)量N+1和間距WJG相同，接口導線或還與LED驅動電源大芯片的輸入端連接，其寬度為 WG;所述的F型透明過渡電路集成透明塊包括第四透明基板，第四透明基板上印刷有銀漿 電路，銀漿電路為接口導線，接口導線的寬度、數(shù)量和間距與LED照明大芯片的寬度W、數(shù)量 N+1和間距WJG相同；N為3至7之間的整數(shù)。
[0010] 前述的非絕緣導熱基板式的LED光機模組中，所述的LED照明大芯片包括一個寬 度固定為W的第一透明基板，第一透明基板上設有N+1條平行的接口導線，第一透明基板上 設有N顆LED芯片構成LED芯片串聯(lián)組，每顆LED芯片均位于兩條相鄰的接口導線之間，兩 條相鄰的接口導線的間距為WJG等于W減接口導線寬再除以N，且每顆LED芯片的正負極均 分別連接在兩條相鄰的接口導線上；且同時并聯(lián)多個LED串聯(lián)組，使得透明基板上形成可 在透明基板長度方向上延伸的N列多行的LED芯片陣列；N為3至7之間的整數(shù)。
[0011] 前述的非絕緣導熱基板式的LED光機模組中，所述LED驅動電源大芯片包括寬度 固定為W的第二透明基板，透明基板印制有銀漿電路，銀漿電路上有接口導線，接口導線有 接入端和輸出端；接入端的寬度與光機模板上的接口導線接入端的寬度WG相同或有與接 插件相連的焊盤；輸出端的接口導線上有N+1條平行的接口導線，相鄰兩條接口導線的間 距WJG等于W減接口導線寬再除以N;第二透明基板上焊接有未經(jīng)封裝的電源驅動晶圓級 芯片和整流橋晶圓級芯片。
[0012] 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的采用LED驅動電源大芯片和LED照明大芯片結構 的光機模組可以適用于本實用新型的發(fā)明人在先申請的各類燈泡專利，替代燈泡中原有的 光機模組，其中光機模板還可以采用導熱性能優(yōu)越的金屬來制作，具有較高的散熱性能。同 時采用本實用新型的光機模組還可以將LED驅動電源大芯片和LED照明大芯片直接貼裝在 燈泡的導熱支架上具有非常高的散熱性能和性價比。采用本實用新型的光機模組在結構 上可以內(nèi)置驅動電源和LED照明芯片，而且體積小，易于實現(xiàn)標準化。本實用新型可以改變 現(xiàn)有的以LED芯片為中心的產(chǎn)業(yè)架構，本實用新型的LED光機模組可以在可更換光源的模 式下實現(xiàn)光源（燈泡）標準化，從而可以降低照明產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)復雜度和降低了照明產(chǎn)品的 產(chǎn)業(yè)集中度。
[0013] 在LED驅動電源大芯片的驅動下，LED照明大芯片被設計成固定的寬度W，長度則 根據(jù)制造設備的規(guī)格來確定，使用時來分割成不同的長度。這樣LED照明大芯片不需針對 單個LED芯片來切割成毫米級尺寸，芯片制作時將降低對襯底的機械特性要求，使類似多 晶的高純氧化鋁等進入襯底的選擇范圍，大幅度地降低了LED照明芯片的制造成本。
[0014] LED照明大芯片中的每顆LED芯片兩極無需焊接，電極可做的較小同時并可采用 透明電極的方案，會有效地增加芯片的發(fā)光面積和提高發(fā)光效率。
[0015] 從芯片廠開始，LED照明大芯片只需結合電源大芯片即可直接貼裝焊接在光機模 板上、或燈泡導熱支架上。LED照明生產(chǎn)流程短而簡單。同時，LED照明大芯片按使用功率 分段切割，設計、生產(chǎn)到產(chǎn)品整個過程中容易確定的因數(shù)較多，便于對其控制來實現(xiàn)標準化 作業(yè)。
[0016] 按使用功率來分割的照明大芯片可滿足大多數(shù)照明應用要求，這樣非切割的、數(shù) 量有限的照明大芯片容易實現(xiàn)規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)集中度，將大幅度減少照明產(chǎn)品的制造成本。
[0017] 本實用新型改變了LED現(xiàn)有的封裝產(chǎn)業(yè)概念，照明大芯片貼裝后只需簡單封裝大 芯片周邊即可；繞開了國外的專利壁皇。

【附圖說明】

[0018] 圖1非絕緣導熱基板式的LED光機模組示意圖；
[0019] 圖2為本實用新型實施例的大型光機模組成品結構示意圖；
[0020] 圖3為本實用新型實施例的大型光機模組結構分解示意圖；
[0021] 圖4為本實用新型實施例以導熱支架為基板的燈泡結構示意圖；
[0022] 圖5為本實用新型實施例的小型光機模組成品結構示意圖；
[0023] 圖6為本實用新型實施例的中型光機模組成品結構示意圖；
[0024] 圖7為本實用新型實施例的E型過渡電路集成透明塊結構示意圖；
[0025] 圖8為本實用新型實施例的F型過渡電路集成透明塊結構示意圖；
[0026] 圖9為本實用新型實施例LED照明大芯片的結構示意圖；
[0027] 圖10為本實用新型實施例小功率LED驅動電源大芯片的結構示意圖；
[0028] 圖11為本實用新型實施例大功率LED驅動電源大芯片的結構示意圖；
[0029] 圖12為本實用新型實施例的光機核心構件的結構示意圖；
[0030] 圖13為本實用新型實施例的LED電壓電流波形圖；
[0031] 圖14為本實用新型實施例的超高電壓運行功率波形圖；
[0032] 圖15本實用新型實施例的調(diào)光運行功率波形圖；
[0033] 圖16本實用新型實施例的電路連接圖；
[0034] 圖17本實用新型實施例的驅動電源芯片內(nèi)部電路圖；
[0035] 圖18本實用新型實施例3段負載的LED電壓電流波形圖；
[0036] 圖19 :本實用新型實施例DC52V串聯(lián)的LED芯片陣列模組功率加載分布圖；
[0037] 圖20 :本實用新型實施例LED芯片陣列承載電壓試算圖；
[0038] 圖21 :本實用新型實施例單顆DC52V芯片承載功率試算圖；
[0039] 圖22 :本實用新型實施例2*52V+4*35V串聯(lián)的LED芯片陣列模組功率加載分布 圖。
[0040] 附圖中的標記為：3_導熱支架，7-透鏡，8-透鏡卡環(huán)，10-電器接插件母頭， 11-電氣接插件公頭，12-內(nèi)卡環(huán)固定螺釘，14-卡環(huán)固定螺釘，43-光機模板，43. 1-光機 模板固定孔，44-柔性轉接電路，44. 1-焊點，45-透明封膠，61-帶熒光粉的內(nèi)罩，62-內(nèi) 環(huán)罩，81-內(nèi)卡環(huán)，103-散熱器，112-電纜固定架，410-LED驅動電源大芯片，410. 1-透明 蓋板，414-銀漿電路，414. 1-焊盤，420-LED照明大芯片，470-E型過渡電路集成透明塊， 470. 1-第三透明基板，480-F型過渡電路集成透明塊，480. 1-第四透明基板。

【具體實施方式】
[0041] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明，但并不作為對本實用新型 限制的依據(jù)。
[0042] 實施例。非絕緣導熱基板式的LED光機模組，包括非絕緣導熱基板，E型透明過渡 電路集成透明塊470背對銀漿電路的一面緊密貼合非絕緣導熱基板布置；將LED驅動電源 大芯片410帶接口導線電路的一面貼合在E型透明過渡電路集成透明塊470帶銀漿電路的 一面進行對焊；LED照明大芯片420背對銀漿電路的一面緊密貼合非絕緣導熱基板布置，其 接口導線端與E型透明過渡電路集成透明塊470輸出端接口導線端對齊；所述的LED照明 大芯片420帶芯片的一面還設有F型透明過渡電路集成透明塊480,如圖1和圖3所示；所 述的F型透明過渡電路集成透明塊480帶銀漿電路面的一端與LED照明大芯片420帶銀漿 電路的一面按接口導線進行對焊，另一端再與E型透明過渡電路集成透明塊470帶銀漿電 路的一面按接口導線進行對焊得A品。
[0043] 非絕緣導熱基板為金屬或非金屬導熱材料制作，與LED照明大芯片420貼合面為 鏡面；所述的非絕緣導熱基板可以采用光機模板43的型式對于采用中、小型的LED光機模 板43,外部電源或信號直接通過接插件11焊接在貼合于光機模板43上的LED驅動電源大 芯片410上接入，如圖5和圖6所示；對于采用大型的LED光機模組，外部電源或信號通過 接插件11連接柔性電路44接入到透明過渡電路集成透明塊470上再導入LED驅動電源 大芯片410,如圖2所示；所述的LED驅動電源大芯片410或可設置透明蓋板410. 1 ;所述的 A品沿LED驅動電源大芯片410、LED照明大芯片420、E型透明過渡電路集成透明塊470和 F型透明過渡電路集成透明塊480周邊封透明膠45完成大芯片非絕緣導熱基板布置。
[0044] 所述的E型透明過渡電路集成透明塊470包括第三透明基板470. 1，第三透明基板 470. 1上印刷有銀漿電路，銀漿電路為接口導線，接口導線有接入端和輸出端。接入端接口 導線的寬度與柔性電路接入端的寬度Wei相同或有與電氣接插件11相連的焊盤414. 1，輸出 端的接口導線的寬度、數(shù)量和間距與LED照明大芯片420的寬度W、數(shù)量N+1和間距Wje相 同，接口導線或還與LED驅動電源大芯片410的輸入端連接，其寬度為％，如圖7所示；所述 的F型透明過渡電路集成透明塊480包括第四透明基板480. 1，第四透明基板上480. 1印刷 有銀漿電路，銀漿電路為接口導線，接口導線的寬度、數(shù)量和間距與LED照明大芯片420的 寬度W、數(shù)量N+1和間距相同，如圖8所示。采用透明過渡電路集成透明塊解決了外部電 源或信號接入LED驅動電源大芯片410或LED驅動電源大芯片輸出到LED照明大芯片420 的電路連接問題。本實用新型的過渡電路集成透明塊包含2種過渡電路集成透明塊：①E 型：外部電源和信號分別接入到LED驅動電源大芯片410上，如圖1和圖7,其中柔性電路 44接入的寬度為W&LED驅動電源大芯片410導線接入寬度為W、高度為H7 ;典型尺寸為： 寬度12. 4mm、高度：H7= 11.4mm。②F型：LED驅動電源大芯片410輸出到LED照明大芯片 420上，參見圖8,其中LED驅動電源大芯片410導線輸出寬度為W、導線間隔為Wp高度為 H8 ;典型尺寸為：寬度12. 4mm、高度：H8由LED照明大芯片420的功率決定。
[0045] 所述LED照明大芯片420,如圖9所示，包括一個寬度固定為W的第一透明基板 421，第一透明基板上設有N+1條平行的接口導線，第一透明基板421上設有N顆LED芯片 41構成LED芯片串聯(lián)組，每顆LED芯片41均位于兩條相鄰的接口導線之間，兩條相鄰的接 口導線的間距為 '等于W減接口導線寬再除以N(WT(；= (w-接口導線寬）/N)，且每顆LED芯片41的正負極均分別連接在兩條相鄰的接口導線上；且同時并聯(lián)多個LED串聯(lián)組，使得 透明基板421上形成可在透明基板421長度方向上延伸的N列多行的LED芯片陣列；N為3 至7之間的整數(shù)；在組建LED光機模組時，根據(jù)功率需要，對LED照明大芯片420進行剪裁， 剪裁成不同長度的LED照明大芯片420具有不同的功率。
[0046] 所述LED芯片陣列和接口導線在透明基板上的形成方法是：采用透明的襯底做過 渡外延層形成的薄型外延片，外延片采用成熟芯片制造技術分層生長電路和LED芯片，然 后經(jīng)切割形成寬度為W的LED照明大芯片，其中生長出的電路包括接口導線和連接LED芯 片和接口導線的連接芯片的導線，襯底作為第一透明基板；所述的芯片二極由于不需要焊 接，可采用透明電極，以增加芯片的發(fā)光面積；所述的芯片成熟制造技術是：采用有機金屬 化學氣相沉積設備分層進行覆硅、上膠、光刻、蝕刻、鍍膜、合金和磨片等工藝；或者采用傳 統(tǒng)技術將LED芯片陣列貼裝在印制好銀漿電路414的第一透明基板421上，并通過倒裝焊 接或金絲正裝焊接與第一透明基板421上的銀漿電路414連接，獲得LED照明大芯片420， 銀漿刷電路414包括接口導線和連接芯片的導線。
[0047] 所述LED驅動電源大芯片，如圖11所示，包括寬度固定為W的第二透明基板413， 透明基板413印制有銀漿線路，銀漿電路414上有接口導線，接口導線有接入端和輸出端； 接入端的寬度與光機模板43上的接口導線接入端的寬度％相同或有與接插件11相連的焊 盤414. 1，如圖10所示；輸出端的接口導線上有N+1條平行的接口導線，相鄰兩條接口導 線的間距'等于W減接口導線寬再除以N(Wm= (W-接口導線寬）/N);第二透明基板413 上先粘貼未經(jīng)封裝的電源驅動晶圓級芯片411和整流橋晶圓級芯片412,然后將未經(jīng)封裝 的電源驅動晶圓級芯片411和整流橋晶圓級芯片412焊接在第二透明基板413上，第二透 明基板413有接口導線端的寬度與LED照明大芯片的寬度W相同，高度為H2 ;LED驅動電源 大芯片上接口導線的用途是用來連接所述的LED照明大芯片上的芯片陣列的。
[0048] 所述LED光機模組上的LED驅動方法為：整流橋晶圓級芯片412上的整流橋將市 電AC轉化為脈動直流電，脈動直流電的電壓大于零，小于等于脈動直流電額定最大工作電 壓VWK，在脈動直流電上設置3?7段LED負載，各段LED負載串聯(lián)在一起形成LED負載串 聯(lián)段組，多個LED負載串聯(lián)段組形成所述的LED芯片陣列，在脈動直流電的電壓升高時，電 源驅動晶圓級芯片411控制LED負載串聯(lián)的段數(shù)逐級增加，在脈動直流電的電壓下降時，控 制LED負載串聯(lián)的段數(shù)逐級減小，LED負載串聯(lián)的段數(shù)為實際連入脈動直流電的LED負載 段數(shù)。
[0049] 所述LED負載串聯(lián)的段數(shù)通過開關進行控制，開關的控制節(jié)點為電壓的分段界 限，所述電壓的分段數(shù)量與LED負載串聯(lián)的段數(shù)相對應；所述LED負載串聯(lián)的段數(shù)的控制方 法是，將每段LED負載的負極方向分別通過開關連接脈動直流電的負極，然后根據(jù)脈動直 流電的電壓變化對各個開關的通斷進行控制，使用將某幾段開關斷路的方式實現(xiàn)LED負載 串聯(lián)的段數(shù)的改變。
[0050] 設定脈動直流電的脈動直流工作電Svw大于vw_的時段，控制所有開關斷開，停 止向所有LED負載供電，實現(xiàn)對LED的過電壓及浪涌保護；通過調(diào)整脈動直流電的最大允許 脈動直流電壓VWmax的大小，從而實現(xiàn)對LED的發(fā)光亮度調(diào)整。
[0051] 通過設置電流傳感器測得電路中有效工作電流Iw，當Iw超過設計值燈胃時，關閉 所有開關以實現(xiàn)電流保護，開關的開啟需在下次重新加載電壓后恢復，其中K為調(diào)整系數(shù)，IWE為額定有效工作電流。
[0052] 所述的開關在脈動直流電壓上升階段延時tm毫秒動作，在脈動直流電壓下降階段 提前1毫秒動作，以獲得相對較平穩(wěn)的LED工作電流。
[0053] 設置串聯(lián)在一起的每一段LED負載為具有不同的最大承載電壓值的LED芯片組， 可使在開關控制下工作的LED負載串聯(lián)段組獲得接近理想正弦波的工作電流曲線。
[0054] 所述每一段LED負載最大承載電壓的調(diào)整方法是：①以脈動直流電壓為縱坐標、 脈動直流周期為橫坐標作圖；②假定一個純電阻負載，其功率在脈動直流半波形成的正弦 圖形面積為1，作圖；③設定LED負載串聯(lián)段組的承載功率為純電阻負載的120%，作一面積 為1. 2的矩形陰影圖，矩形陰影的縱坐標值即為串聯(lián)段組總的最大承載電壓值；④同理，已 知LED負載承載電壓情況下，可作圖得出LED負載的圖形面積，逐段驗證LED負載的面積之 和大于開關的控制節(jié)點下的脈動直流正弦波面積；⑤選取LED負載串聯(lián)段組上各段LED負 載的承載電壓值，相加大于等于串聯(lián)段組總的最大承載電壓值即可；其中，承載電壓值較高 的LED負載靠近正極端，承載電壓值較低的LED負載靠近負極端。
[0055] 所述光機模板43的材質(zhì)為薄片非金屬透明材料，如Si02,A1203等，它是將薄型板 材加溫到近材料軟化點，利用模具采用沖壓設備沖壓成型的。由于材料易脆且硬度較高，因 此只能切割方式進行加工成光機模板形狀時，成本較高。
[0056] 使用前述的LED光機模組組建LED照明核心構件的方法，如圖12所示，參見圖4， 在LED光機模組上設置柔性電路44后裝入帶熒光粉的內(nèi)罩61即可；帶熒光粉的內(nèi)罩61 是將含熒光粉的注塑顆粒料與不含熒光粉的透明注塑顆粒料混勻；混合比例根據(jù)需要配 置，然后通過注塑成型即得；其中所述含熒光粉的注塑顆粒料是將20?30%熒光粉體與 70?80%透明注塑顆粒料混勻，熱熔后重新制成注塑顆粒料；熒光粉選用余輝時間大于 8ms，一般小于1000ms的焚光粉。
[0057] 下文是以6組LED負載為例的本實用新型的工作原理。即n取值為6。
[0058] 首先，交流電AC經(jīng)過整流橋后變成脈動直流電，例：AC220V，50Hz交流電經(jīng)整流橋 整流后，參見圖13,電壓為半個周期（180度）的波形曲線，周期在0度時脈動直流電壓為 零，在90度時脈動直流電壓達到最大值為最高DC311V，180度時，電壓又降為零，周而復 始。
[0059] 本實用新型的工作要求，在脈動直流電壓大于零與小于等于VWK之間，共設置3? 7段負載，各段負載間形成串聯(lián)方式，隨電壓升高，負載（即LED負載）串聯(lián)段數(shù)逐級增加， 負載電壓由開關控制加載，參見圖13和圖16,電壓開關節(jié)點為電壓分段界限。
[0060] 供電管理運行模式：本實用新型不設計電流控制器件，各級開關的啟閉僅取決于 vw的變化，參見圖13、圖16和圖17。
[0061] 周期0?90度時：
[0062] 第1段：工作初始狀態(tài)，即周期從0起始，電路中開關K1?K6處于開啟狀態(tài)（ON)， 電流主要經(jīng)節(jié)點J1通過開關K1形成通路，負載由額定電壓為lVm/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0063] 第2段：當乂"大于等于1Vwk/6時，開關K1關閉（OFF)，電流主要經(jīng)節(jié)點J2通過開 關K2形成通路，負載由額定電壓為2VWK/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0064] 第3段：當V#于等于2Vm/6時，開關K1處于OFF，開關K2關閉（OFF)，電流主要 經(jīng)節(jié)點J3通過開關K3形成通路，負載由額定電壓為3Vm/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0065] 第4段：當￥"大于等于3Vm/6時，開關K1?K2處于OFF，開關K3關閉（OFF)，電 流主要經(jīng)節(jié)點J4通過開關K4形成通路，負載由額定電壓為4Vm/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0066] 第5段：當￥"大于等于4Vm/6時，開關K1?K3處于OFF，開關K4關閉（OFF)，電 流主要經(jīng)節(jié)點J5通過開關K5形成通路，負載由額定電壓為5Vm/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0067] 第6段：當￥"大于等于5Vm/6時，開關K1?K4處于OFF，開關K5關閉（OFF)，電 流經(jīng)節(jié)點J6通過開關K6形成通路，負載由額定電壓為6Vm/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0068] 開關K1?K6關閉時，可采用延時0. 1ms的關閉方法，可獲得相對較平穩(wěn)的電流。
[0069] 周期9〇?18〇度時：
[0070] 第6段：工作初始狀態(tài)，電壓由最大值向下減少，電路中開關K1?K5處于關閉狀 態(tài)（OFF)，開關K6處于開啟狀態(tài)，電流經(jīng)節(jié)點J6通過開關K6形成通路，負載由額定電壓為 6VWK/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0071] 第5段：當V/j、于等于5VWK/6時，開關K5?K6開啟（ON)，電流主要經(jīng)節(jié)點J5通 過開關K5形成通路，負載由額定電壓為5VWK/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0072] 第4段：當V/j、于等于4VWK/6時，開關K4?K6開啟（ON)，電流主要經(jīng)節(jié)點J4通 過開關K4形成通路，負載由額定電壓為4VWK/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0073] 第3段：當V/j、于等于3VWK/6時，開關K3?K6開啟（ON)，電流主要經(jīng)節(jié)點J3通 過開關K3形成通路，負載由額定電壓為3VWK/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0074] 第2段：當V/j、于等于2VWK/6時，開關K2?K6開啟（ON)，電流主要經(jīng)節(jié)點J2通 過開關K2形成通路，負載由額定電壓為2VWK/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0075] 第1段：當V/j、于等于1Vwk/6時，開關K1?K6開啟（ON)，電流主要經(jīng)節(jié)點J1通 過開關K1形成通路，負載由額定電壓為1Vwk/6串聯(lián)工作的LED組成。
[0076] 開關K1?K6開啟時，可采用提前0. 1ms的開啟方法，可獲得相對較平穩(wěn)的電流。
[0077] 調(diào)光運行模式：外部設置一給定電壓VT= 0時，VWmax對應CVm，外部電壓給定VT =5V時，VWmax對應0V，設置0 <VWmax<CVWK，C調(diào)整系數(shù)，為額定電壓的倍數(shù)，如C= 1. 12。 Vw大于Vw_的時段，對應各段的開關將關閉（OFF)，停止向負載供電。其作用為一種調(diào)光方 案。參見圖15、圖16和圖17,調(diào)節(jié)VWmax低于VWK，圖中陰影部分將增加，輸入到負載的功率 將降低，從而達到調(diào)光的目的。例：當LED在AC220V市電正常工作是，調(diào)整交流電電壓至 AC180V的電壓時，圖中的陰影部分為Vw高于254V的形成功率投影圖部分，從周期約55. 5 度到124. 5度之間，由于此段時間內(nèi)相應的開關Kx處于關閉（OFF)，陰影部分的功耗（相當 于正常市電下脈動直流半波的加載功率的57. 0% )將被剔除，這部分功耗未被加載到負載 上，使負載的亮度降低。當Vw_等于0時，所有開關將關閉（OFF)，負載供電量為零。可以 做到無級調(diào)光，而不會發(fā)生能量消耗。
[0078] 電壓保護運行模式：設置Vw_=CVWK。Vw大于Vw_的時段，對應各段的開關將關閉 (OFF)，停止向負載供電。參見圖14、圖16和圖17,例：當市電達到270V的高電壓時，圖中 的陰影部分為Vw高于348V的形成功率投影圖部分，從周期約66度到114度之間，由于此段 時間內(nèi)K1?K6開關處于關閉（OFF)，陰影部分的功耗（相當于正常市電下脈動直流半波的 加載功率的50. 2% )將被剔除，這部分功耗未被加載到負載上，使負載不會因過電壓燒毀。
[0079] 過流保護運行模式：本實用新型具有過流保護，參見圖17,電流傳感器測得電路 中有效工作電流Iw超過設計值KIWK，K為調(diào)整系數(shù)，例：設定Im= 275mA，K= 1. 2,邏輯開 關控制器將關閉所有開關K1?K6 (OFF)，開啟開關（ON)K1?K6需在下次重新加載電源壓 后恢復。
[0080] 依據(jù)與上述相同的原理，負載方式可分為3?7段，分段少，電路簡單，但電流變化 較大，容易在電網(wǎng)產(chǎn)生低次諧波，參見圖18 ;分段多，則電路結構復雜。一般取4?6段為 佳。
[0081] 注：VW-脈動直流工作電壓（1. 4142*交流電壓）；VWK-脈動直流額定最大工作電 壓（1.4142*交流電壓）；VWmax-最大允許脈動直流電壓（1.4142*交流電壓）；IW-有效工作 電流。I?-額定有效工作電流。
[0082] 如市電為AC220,整流后的電壓為DC311V，以每組LED負載為單顆芯片為例，則每 顆芯片承受DC52V;如AC110,則芯片承受DC26V。設脈動直流半波的加載功率面積為1，參 見圖19,圖中每個LED負載（LED模組1至6)被加載功率相差比較大，LED模組1達到脈 動直流半波的加載功率面積的20. 68% (為芯片額定出力的84. 4% );而LED模組6只有 5. 11% (為芯片額定出力的19.2% )，約為模組1的四分之一功率，經(jīng)過實測驗證，模組6 的實際亮度很低；整個芯片組的平均被加載的功率為芯片額定出力的52. 4%，芯片的利用 率較低；而芯片組的額定出力（虛線框面積）為脈動直流半波的加載功率面積的159%。 由于芯片冗余量過大，不僅芯片浪費，還造成驅動電源過大而浪費，同時增加了布置上的難 度。因此，恒定直流狀態(tài)下選擇芯片電壓的方法在脈動直流狀態(tài)下存在一定問題，如何在保 證芯片安全工作的前提下，提高芯片的利用率成為一個待解決的問題。
[0083] 設定6顆串聯(lián)的LED芯片陣列的額定出力由脈動直流半波加載功率的1. 59倍調(diào) 低至1. 2倍（考慮到小型電網(wǎng)市電會出現(xiàn)不低于1. 2倍波動），參見圖20,設LED芯片陣列 芯片承載功率（圖中陰影部分面積）為脈動直流半波加載功率（脈動直流半波部分面積） 的1. 2倍時，可以由圖20作圖推算出市電為AC220V時芯片陣列的承載電壓為DC236V;
[0084] 參見圖21，對LED模組1到模組6分別設置不同的電壓值，可以得到不同承載電 壓值下的芯片加載功率面積（圖中陰影部分）；
[0085] 采用2*52V+4*35V高電壓芯片（模組1和模組2的型號為VES-AADBHV45、模組3 到模組6為ES-AADBHF40)組成串聯(lián)陣列，則芯片陣列的承載電壓調(diào)整為DC244V;作圖22， 獲得的芯片陣列被加載功率面積為脈動直流半波功率面積的96. 67%，芯片陣列被加載的 功率接近1為理想狀態(tài)；此時LED芯片陣列被加載的功率為芯片陣列額定出力77. 6% ;實 驗驗證與推算值相近。
[0086] 各電壓段的模組加載功率驗證：設脈動直流半波的加載功率面積為1，電壓為縱 坐標時，容易通過圖21計算DC52V芯片額定出力為26. 52%，同理，DC35V芯片的額定出力 為17. 89% ;圖22則是市電為AC220V時，LED芯片陣列各模組的被加載的功率情況；表1 是芯片陣列被加載的功率為脈動直流半波功率面積1時，市電電壓分別為AC220V，AV246V， AC270V各個模組被加載功率的情況，表中可以看出，僅模組3在DC311V和DC348V略有過 載，但由于模組1和模組2有功率裕量，實驗證明模組3可通過。
[0087] 在其他市電電壓等級時，優(yōu)化方式參照上述進行。
[0088] 理想狀態(tài)下芯片承載功率驗算如下表所示：
[0089]

【權利要求】
1. 非絕緣導熱基板式的LED光機模組，其特征在于：包括非絕緣導熱基板制成的光機 模板（43)，光機模板（43)上貼合有E型透明過渡電路集成透明塊（470)，E型透明過渡電路 集成透明塊（470)帶銀漿電路（414)的一面背對光機模板（43) ;E型透明過渡電路集成透 明塊（470)帶銀漿電路（414)的一面與LED驅動電源大芯片（410)帶接口導線電路的一面 貼合焊接；光機模板（43)上還貼合有LED照明大芯片（420)，LED照明大芯片（420)無銀漿 電路（414)的一面緊密貼合在光機模板（43)上；LED照明大芯片（420)的接口導線端與透 明過渡電路集成透明塊（470)輸出端接口導線端對齊；所述的LED照明大芯片（420)帶芯 片的一面還設有F型透明過渡電路集成透明塊（480);所述的F型透明過渡電路集成透明 塊（480)帶銀漿電路（414)面的一端與LED照明大芯片（420)帶銀漿電路（414)的一面按 接口導線進行對焊，另一端再與E型透明過渡電路集成透明塊（470)帶銀漿電路（414)的 一面按接口導線對焊。2. 根據(jù)權利要求1所述的非絕緣導熱基板式的LED光機模組，其特征在于：所述光機 模板（43)與LED照明大芯片（420)貼合面為鏡面；對于中、小型的光機模板，外部電源或信 號直接通過接插件（11)焊接在貼合于光機模板（43)上的LED驅動電源大芯片（410)上接 入；對于大型的光機模板，外部電源或信號通過接插件（11)連接柔性電路（44)接入到E型 透明過渡電路集成透明塊（470)上再導入LED驅動電源大芯片（410);所述的LED驅動電 源大芯片（410)上或還設置有透明蓋板（410. 1);所述的光機模組沿LED驅動電源大芯片 (410)、LED照明大芯片（420)、E型透明過渡電路集成透明塊（470)和F型透明過渡電路集 成透明塊（480)周邊設有透明膠（45)。3. 根據(jù)權利要求1所述的非絕緣導熱基板式的LED光機模組，其特征在于：所述的E 型透明過渡電路集成透明塊（470)包括第三透明基板（470. 1)，第三透明基板（470. 1)上 印刷有銀漿電路（414)，銀漿電路（414)形成接口導線，接口導線有接入端和輸出端；接入 端接口導線的寬度與柔性電路接入端的寬度W ei相同或有與電氣接插件（11)相連的焊盤 (414. 1)，輸出端的接口導線的寬度、數(shù)量和間距與LED照明大芯片（420)的寬度W、數(shù)量 N+1和間距Wie相同，接口導線或還與LED驅動電源大芯片（410)的輸入端連接，其寬度為 We;所述的F型透明過渡電路集成透明塊（480)包括第四透明基板（480. 1)，第四透明基板 上（480. 1)印刷有銀漿電路，銀漿電路為接口導線，接口導線的寬度、數(shù)量和間距與LED照 明大芯片（420)的寬度W、數(shù)量N+1和間距W je相同；N為3至7之間的整數(shù)。4. 根據(jù)權利要求1所述的非絕緣導熱基板式的LED光機模組，其特征在于：所述的LED 照明大芯片（420)包括一個寬度固定為W的第一透明基板（421)，第一透明基板上設有N+1 條平行的接口導線，第一透明基板（421)上設有N顆LED芯片（41)構成LED芯片串聯(lián)組， 每顆LED芯片（41)均位于兩條相鄰的接口導線之間，兩條相鄰的接口導線的間距為W&等 于W減接口導線寬再除以N，且每顆LED芯片（41)的正負極均分別連接在兩條相鄰的接口 導線上；且同時并聯(lián)多個LED串聯(lián)組，使得透明基板（421)上形成可在透明基板（421)長度 方向上延伸的N列多行的LED芯片陣列；N為3至7之間的整數(shù)。5. 根據(jù)權利要求1所述的非絕緣導熱基板式的LED光機模組，其特征在于：所述LED 驅動電源大芯片包括寬度固定為W的第二透明基板（413)，透明基板（413)印制有銀漿電 路（414)，銀漿電路（414)上有接口導線，接口導線有接入端和輸出端；接入端的寬度與光 機模板上的接口導線接入端的寬度W e相同或有與接插件（11)相連的焊盤（414. 1);輸出端 的接口導線上有N+1條平行的接口導線，相鄰兩條接口導線的間距WTe等于W減接口導線寬 再除以N ;第二透明基板（413)上焊接有未經(jīng)封裝的電源驅動晶圓級芯片（411)和整流橋 晶圓級芯片（412)。
【文檔編號】F21Y101-02GK204268108SQ201420259014
【發(fā)明者】張繼強, 張哲源, 朱曉冬 [申請人]貴州光浦森光電有限公司