CN102980065A - Led光源、led显示模组及led照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED光源。LED光源包括：电路板、多个LED芯片、用于驱动或控制LED芯片的至少两个电路模块；多个LED芯片、至少两个电路模块通过灯驱合一的方式集成于电路板上，其中，每个LED芯片均设置于电路板一侧，每个电路模块均设置于电路板另一侧。本发明还公开了一种LED显示模组及LED照明装置。通过上述方式，本发明能够简化电路板的电路布局，确保应用端的设计灵活性并利于LED光源散热，进而提高LED芯片的发光效率。

Description

LED光源、LED显示模组及LED照明装置

技术领域

本发明涉及LED技术领域，特别是涉及一种LED光源、LED显示模组及LED照明装置。

背景技术

随着LED芯片技术与封装技术的发展，越来越多的LED产品应用于照明领域。因为LED具有高光效、长寿命、节能环保、适合调光控制等优点，其已成为继白炽灯、荧光灯等传统光源之后的新一代照明光源。

然而，现有技术中，LED光源通常采用驱动和光源分离模式进行封装，使得模组或灯具略显“臃肿”，且增加了生产成本，随着市场对LED光源特定性能的需求，需要对LED光源进行“瘦身”，即需要往轻便、简洁、美观方向发展。传统的点胶封装方式，LED芯片散热直接影响LED芯片上层的荧光膜层中分散的荧光粉，在一定程度上会致使荧光粉激发效率下降，从而加速了LED光源的衰减，并且还影响LED光源的使用寿命。

为解决上述问题，国内外也有不少厂商采用一体化集成的方式将LED灯珠和驱动电路封装在同一电路板上，然而这样的封装形式将会致使电路板上电子元器件布局过于紧密，影响模组的美观效果，且灯珠焊接与电路板时，相对于COB封装方式，增加了导热界面，延长了导热通道，不利于晶片热量往电路板上的及时传导，同时增加了生产成本，并且各电路模块在工作时产生的热量也将会直接影响到LED芯片的发光效率。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种LED光源、LED显示模组及LED照明装置，能够简化电路板的电路布局，确保应用端的设计灵活性，并且利于LED光源散热，进而提高LED芯片的发光效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种LED光源，包括：电路板、多个LED芯片、用于驱动或控制LED芯片的至少两个电路模块；多个LED芯片、至少两个电路模块通过灯驱合一的方式集成于电路板上，其中，每个LED芯片均设置于电路板一侧，每个电路模块均设置于电路板另一侧。

其中，电路板的两侧均设置有焊盘并且焊盘上设置有热沉或者散热微孔，每个LED芯片和每个电路模块分别一一设置于焊盘上。

其中，LED光源包括透镜；透镜设置于电路板设置有LED芯片一侧，透镜包括多个连续且呈弧形结构的透出部，其中，透出部一一盖设于LED芯片上并用于将LED芯片发射出的光线透射出去，其中，透出部与LED芯片之间具有间隙。

其中，每个透出部邻近电路板的一面均形成有厚度均匀的荧光膜层，并且透镜与电路板形成密闭空间，荧光膜层和LED芯片均设置于密闭空间中。

其中，LED光源包括散热基座；散热基座包括容置部，电路板设置于容置部收容内部，其中，电路板设有LED芯片的一侧朝向容置部的开口。

其中，LED光源包括密封锁；其中，透镜的凸起部分垂直投影呈圆形，容置部的侧壁设置有螺纹；密封锁呈圆环，圆环中心的镂空结构的尺寸大于或等于透镜的凸起部分的尺寸，密封锁沿其周长的表面设置有螺纹，密封锁压合透镜、并与容置部侧壁通过螺纹配合进而将透镜、电路板以及散热基座紧密固定成一体。

其中，电路板和散热基座相应位置处分别设置有至少一个螺纹通孔，通过螺钉依次穿过电路板的螺纹通孔和散热基座的螺纹通孔将电路板固定于散热基座上。

其中，散热基座至少包括一个凹部和一个凸台；凹部收容并抵接设置于电路板上的电路模块，凸台抵接电路板设有电路模块一侧并未设置有电路模块的表面。

其中，每个LED芯片表面均形成有增透膜，增透膜远离LED芯片一侧的表面形成有一层或多层光学过渡层，光学过渡层为透明光学材料，其折射率为1.4-1.7。

其中，电路板上形成有多个凹槽，LED芯片一一对应设置于凹槽内，且凹槽的底部和侧壁上设置有反射膜、或直接在凹槽的底部和侧壁上形成镜面铝。

其中，电路板设置有LED芯片一侧的表面除LED芯片所处位置的部分之外形成有反射膜、或直接在凹槽的底部和侧壁上形成镜面铝。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种LED显示模组，包括如上述任一实施方式所述的LED光源。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种LED照明装置，包括如上述任一实施方式所述的LED光源。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明LED光源、LED显示模组及LED照明装置，通过灯驱合一的方式将LED芯片设置于电路板一侧，将驱动电路和控制电路设置于电路板另一侧的方式，能极大避免驱动电路和控制电路自身产生的热量影响LED芯片的发光效率，另外，能够简化电路板设置有LED芯片一侧的电路布局。

附图说明

图1是本发明LED光源实施方式的结构示意图；

图2是图1所示LED光源的分解示意图；

图3是图1所示LED光源中透镜与电路板配合结构示意图；

图4是图1所示LED光源中透镜与电路板另一配合结构示意图；

图5至图7是透镜与电路板的其它配合结构示意图；

图8是本发明LED光源制造方法实施方式的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

参阅图1，图1是本发明LED光源实施方式的结构示意图。本发明LED光源第一实施方式包括：电路板1、LED芯片2以及电路模块3。

LED芯片2数量为多个，每个LED芯片2均设置于电路板1一侧。电路模块3数量至少为两个、并且电路模块3用于驱动或者控制LED芯片2，每个电路模块3均设置于电路板1另一侧，即多个LED芯片2、至少两个电路模块3通过灯驱合一的方式集成于电路板1上。举例而言，该至少两个电路模块3包括一个用于驱动LED芯片2的驱动电路模块31和一个用于控制LED芯片2的控制电路模块32，具体地，控制电路模块32控制驱动电路模块31进而驱动LED芯片2。

本发明实施方式，通过灯驱合一的方式将LED芯片2和电路模块3设置于印刷电路模块3的两侧，并且，因为LED芯片2和电路模块3设置于电路板1不同侧，电路模块3产生的热量不会直接对LED芯片2产生影响，能够减小LED芯片2的光衰、提高LED光源的寿命。另外，可以简化电路板1设有LED芯片2一侧的电路布局，不仅使得外观简洁、还为在电路板1上设置LED芯片2提供了更多宝贵空间。

结合图1和图2，在本发明一具体应用实施方式中，LED光源包括透镜4和散热基座5。

散热基座5包括一个容置部51，电路板1设置于容置部51内部，其中，电路板1设有LED芯片2的一侧朝向容置部51的开口。具体地，散热基座5至少包括一个凹部511和一个凸台512，凹部511收容并抵接设置于电路板1上的电路模块3，其中，不同功能的电路模块3其在电路板1上的高度各有不同，故凹部511至少抵接部分电路模块3，举例而言，如图2所示，驱动电路模块31的高度大于控制电路模块32的高度，凹部511至少抵接驱动电路模块31，所以凹部511抵接何种电路模块3具体视不同电路模块3在电路板1上的高度而定；而凸台512抵接电路板1设有电路模块3的一侧却没有设置电路模块3的表面，即电路板1设有电路模块3的一侧至少包括设置有电路模块3的部分和没有设置有电路模块3的部分。其中，电路模块3抵接凹部511能够直接将电路模块3产生的热量通过散热基座5传递至外界；没有设置有电路模块3的部分抵接散热基座5的凸台512用于将电路板1上的热量通过散热基座5传递到外界。

可以在电路板1两侧分别设计多个焊盘（图未示），并在焊盘上设置热沉或者散热微孔或者其它散热结构，每个LED芯片2和每个电路模块3分别一一设置于焊盘上，设置焊盘能够更快速、更有效的将LED芯片2和电路模块3产生的热量传递至电路板1，进而通过电路板1与散热基座5接触的部分传递出去。

当然，散热基座5上还设置有用于连接外部电源线和信号线的通道53，此处不作过多描述。

透镜4设置于电路板1设置有LED芯片2的一侧，并且透镜4与电路板1形成密闭空间60（结合图3）。透镜4包括多个连续的、且呈弧形结构的透出部41，透出部41一一盖设于LED芯片2上，透出部41邻近电路板1的表面形成有荧光膜层42（结合图3），LED芯片2和荧光膜层42均设置于密闭空间60，透出部41用于将LED芯片2发射出的光线透射出去，另外，透出部41与LED芯片2之间具有间隙6（结合图3）。荧光膜层42可以通过模具压注成型、蒸镀、溅镀或喷涂等方式形成于透出部41，厚度可进行精确控制，进而能够提高出光的均匀性和对应达成率。进一步地，可以对透镜4的各透出部41邻近电路板1的表面（即透出部的入射面）进行光学设计，尽量减少全反射、确保光程一致、减小色温差并提高光通量。

上述实施方式中，透镜4与电路板1形成密闭空间60，能够阻隔水汽、形成适度低压环境，进而减少荧光膜层42老化和淬灭的机会，进而延长LED光源的寿命；而透出部41与LED芯片2之间设置成具有间隙6，LED芯片2发光产生的热量不会直接传递到荧光膜层42上，能够有效避免荧光膜层42因受热造成激发效率下降的现象，减少激发效率的热衰减，进而能够间接提高LED芯片2的发光效率。

继续参阅图1并请结合图2，在本发明LED光源另一具体应用实施方式中，电路板1上设置有一个螺纹通孔11、散热基座5相应位置设置有一个螺纹通孔52，通过螺钉8依次穿过电路板1的螺纹通孔11和散热基座5的螺纹通孔52将电路板1固定于散热基座5上。

另外，透镜4的凸起部分的垂直投影呈圆形，散热基座5的容置部51的侧壁设置有螺纹513。LED光源还包括密封锁7，密封锁7呈圆环，圆环中心的镂空结构71的尺寸大于等于透镜4的凸起部分的尺寸，并且，密封锁7沿其周长的表面亦设置有螺纹72，密封锁7压合透镜4、并与容置部51侧壁通过螺纹513和螺纹72进行螺纹配合进而将透镜4、电路板1以及散热基座5紧密固定成一体。

拼装时，先固定电路板1和散热基座5，再通过密封锁7压合透镜4将透镜4、电路板1和散热基座5固定成一体，透镜4、电路板1以及散热基座5的模块化设计便于拼装，并且方便维修和更换。当然，透镜4和电路板1也可以采用胶水粘结等方式进行固定，只要能够使得透镜4与电路板1紧密固定、形成密闭空间60即可。另外，也可以通过机械卡扣的卡接方式或者胶水粘结等方式将透镜4、电路板1以及散热基座5紧密固定成一体。

当然，透镜4的凸起部分的垂直投影可以呈椭圆形，此时，可以通过机械卡扣的卡接方式或者胶水粘结等方式将透镜4、电路板1以及散热基座5紧密固定成一体，此处不作过多描述。

图3是图1所示LED光源中透镜4与电路板1配合结构示意图。具体地：

透镜4与电路板1形成密闭空间60，LED芯片2和荧光膜层42设置于密闭空间60内，透镜4的透出部41一一盖设于LED芯片2上。每个LED芯片2的表面形成有增透膜（图未示），并且，可在增透膜远离LED芯片2一侧的表面形成一层或多层光学过渡层21，该光学过渡层21为透明光学材料，其折射率范围为1.4-1.7，举例而言，该光学过渡层21可以是折射率为1.5的透明硅胶。当然，在实际应用中，也可以在LED芯片表面2不设置增透膜，而直接在LED芯片表面设置一层或多层光学过渡层。该光学过渡层21能够用于过渡光线自LED芯片2入射至留存在密闭空间中的空气的折射率，进而提高LED芯片2的出光效率。另外，光学过渡层21还可以保护LED芯片2免受水汽影响。

进一步地，将每个透出部41设计为竖截面呈半圆形，光学过渡层21的竖截面呈与透出部41同心的半圆形，能够进一步提高出光效率。当然，光学过渡层21的形状也可以为其它形状。

图4是图1所示LED光源中透镜与电路板另一配合结构示意图。具体地：

电路板100上形成有多个凹槽101，LED芯片200一一对应设置于凹槽101内，当然，视具体情况而定，每个凹槽101内也可以设置一个以上的LED芯片200。设置凹槽101能够有效聚集和反射LED芯片200发出的光线并将其通过透镜400出射至外界进而提高出光效率。

凹槽101的底部1011和侧壁1012上设置有反射膜9，反射膜9材料可以采用具有高反射率的纳米涂层。当然，也可以在凹槽101的底部1011和侧壁1012上直接形成镜面铝代替反射膜9，如通过压铸或冲压方式形成镜面铝。在凹槽101内设置反射膜9（可以在凹槽101的底部1011和侧壁1012上直接形成镜面铝代替反射膜9）也能够进一步提高出光效率。

电路板100设置有LED芯片200一侧的表面除LED芯片200所处位置的部分之外亦可以形成有反射膜9（或在凹槽101的底部1011和侧壁1012上直接形成镜面铝）。在电路板100除设置LED芯片200之外的位置设置反射膜9（或在凹槽101的底部1011和侧壁1012上直接形成镜面铝）能够进一步提高出光效率。

当然，透镜与电路板的配合结构示意图还可以如图5至图7所示。具体地：

以图5为例（图6和图7在透镜结构上与图8相同），所示的透镜4000的入射面4001和出射面4002呈结构一致的弧形。图5至图7所示的透镜与电路板的配合结构，在保证出光效率的前提下，其出光形成的光圈中黄光不明显、光斑更加漂亮。

上述实施方式中，LED芯片可以是红绿蓝三基色中的同一基色，比如为蓝色时，蓝光LED芯片激发荧光膜层可实现白光发光；当然LED芯片也可以是红绿蓝三基色的任意两种或者三种颜色，比如，LED芯片为红绿蓝三基色中的三种颜色时，能够实现全彩发光，且其成品光学分布能够达到红绿蓝全光谱分布。

参阅图8，图8是本发明LED光源制造方法实施方式的流程图。本发明实施方式包括如下步骤：

步骤S101，准备电路板，在电路板一侧设置多个LED芯片、在另一侧设置用以驱动或控制LED芯片的至少两个电路模块，并在LED芯片表面形成一层或多层光学过渡层最终形成光源模组；

其中，LED芯片通过固晶或焊接的方式设置于电路板上，电路模块至少包括驱动电路和控制电路。

其中，通过喷涂或moding（模具压注）成型等方式形成光学过渡层，该光学过渡层为透明光学材料，其折射率范围为1.4-1.7，举例而言，光学过渡层可以选用折射率为1.5的透明硅胶。光学过渡层能够保护LED芯片，并能够提高LED芯片的出光效率。当然，在LED芯片表面形成光学过渡层之前，可以先在LED芯片表面形成增透膜。

步骤S102，准备透镜，并对透镜入射面和出射面进行光学设计，最终形成透镜模组。

其中，对透镜入射面（指LED芯片发出光入射至透镜的表面）和透镜出射面（指LED芯片发出光至透镜出射到空气中的表面）进行合理光学设计可最大程度减少全反射、提高整体出光亮，并减小色温差，确保光形均匀一致。透镜包括多个透出部，透出部表面通过涂覆或模具压住成型等方式形成荧光膜层。

上述实施方式中，设有荧光膜层的透镜亦可采用具有与透镜相同形状的荧光玻璃或荧光罩能代替（将荧光粉与光学玻璃或其他光学有机材料混合均匀后制作而成）。

步骤S103，分别检验光源模组和透镜模组是否满足测试参数。

步骤S104，如果均满足测试参数，将透镜模组与光源模组进行组装。

在步骤S104中，如果光源模组不满足测试参数，对光源模组进行调整；如果透镜模组不满足测试参数，对透镜模组进行调整。

在步骤S104之后，包括步骤：将组装后的透镜模组、光源模组与散热基地进行固定，最终形成LED光源。

本发明实施方式，光源模组和透镜模组分别独立集成，可以有效降制造成本。

本发明还提供一种LED显示模组，该LED显示模组包括如上述任一实施方式所述的LED光源。

本发明还提供一种LED照明装置，该LED照明装置包括如上述任一实施方式所述的LED光源。

LED照明装置可应用于LED球泡灯、LED筒灯、LED射灯、矿灯、隧道灯、路灯等室内外场所。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种LED光源，其特征在于，包括：

电路板、多个LED芯片、用于驱动或控制所述LED芯片的至少两个电路模块；

多个所述LED芯片、至少两个所述电路模块通过灯驱合一的方式集成于所述电路板上，其中，每个所述LED芯片均设置于所述电路板一侧，每个所述电路模块均设置于所述电路板另一侧。

2.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于，

所述电路板的两侧均设置有焊盘并且所述焊盘上设置有热沉或者散热微孔，每个所述LED芯片和每个所述电路模块分别一一设置于所述焊盘上。

3.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于，

所述LED光源包括透镜；

所述透镜设置于所述电路板设置有所述LED芯片一侧，所述透镜包括多个连续且呈弧形结构的透出部，其中，所述透出部一一盖设于所述LED芯片上并用于将所述LED芯片发射出的光线透射出去，其中，所述透出部与所述LED芯片之间具有间隙。

4.根据权利要求3所述的LED光源，其特征在于，

每个所述透出部邻近所述电路板的一面均形成有厚度均匀的荧光膜层，并且所述透镜与所述电路板形成密闭空间，所述荧光膜层和所述LED芯片均设置于所述密闭空间中。

5.根据权利要求4所述的LED光源，其特征在于，

所述LED光源包括散热基座；

所述散热基座包括容置部，所述电路板设置于所述容置部内，其中，所述电路板设有所述LED芯片的一侧朝向所述容置部的开口。

6.根据权利要求5所述的LED光源，其特征在于，

所述LED光源包括密封锁；

其中，所述透镜的凸起部分的垂直投影呈圆形，所述容置部的侧壁设置有螺纹；

所述密封锁呈圆环，所述圆环中心的镂空结构的尺寸大于或等于所述透镜的凸起部分的尺寸，所述密封锁沿其周长的表面设置有螺纹，所述密封锁压合所述透镜、并与所述容置部侧壁通过螺纹配合进而将所述透镜、所述电路板以及所述散热基座紧密固定成一体。

7.根据权利要求5所述的LED光源，其特征在于，

所述电路板和所述散热基座相应位置处分别设置有至少一个螺纹通孔，通过螺钉依次穿过所述电路板的螺纹通孔和所述散热基座的螺纹通孔将所述电路板固定于所述散热基座上。

8.根据权利要求5所述的LED光源，其特征在于，

所述散热基座至少包括一个凹部和一个凸台；

所述凹部收容并抵接设置于所述电路板上的所述电路模块，所述凸台抵接所述电路板设有所述电路模块一侧并未设置有所述电路模块的表面。

9.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于，

每个所述LED芯片表面均形成有增透膜，所述增透膜远离所述LED芯片一侧的表面形成有一层或多层光学过渡层，所述光学过渡层为透明光学材料，其折射率范围为1.4-1.7。

10.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于，

所述电路板上形成有多个凹槽，所述LED芯片一一对应设置于所述凹槽内，且所述凹槽的底部和侧壁上设置有反射膜、或直接在所述凹槽的底部和侧壁上形成镜面铝。

11.根据权利要求1所述的LED光源，其特征在于，

所述电路板设置有LED芯片一侧的表面除所述LED芯片所处位置的部分之外形成有反射膜、或直接在所述凹槽的底部和侧壁上形成镜面铝。

12.一种LED显示模组，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的LED光源。

13.一种LED照明装置，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的LED光源。

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