CN104838496A - 带有led芯片组的led模块 - Google Patents

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Abstract

在一个实施例中，本发明提供了一种LED模块，其具有支架、安排在该支架上的第一组和第二组LED芯片、可选地另外的一组或多组LED芯片、以及覆盖所有LED芯片并且包含至少一种颜色转换材料的层，该层将一组或所有组的LED的光谱转换为具有不同主波长的光谱。每组包括至少一个LED芯片、优选地多个LED芯片。一组LED芯片优选地串联连接，并且可以从相同的电源开始供电。不同组的LED芯片可以从不同的电源开始相互独立地供电。

Description

带有LED芯片组的LED模块
本发明涉及一种LED模块、一种LED照明装置和一种应急灯照明装置。
包括至少一个LED芯片的LED模块用于照明技术的许多领域中。例如，具体地，近年来LED模块已经在几乎所有的照明技术领域中获得了立足之地，并且因为它们的能量效率而正在被更多地使用。由于较低功率消耗对于在许多领域中的使用而言是积极的，LED模块在例如即使可用于照明操作的电力受限的情况下也得到了应用。在此方面，应急灯照明装置可以作为示例，在供电系统电压的故障的情况下这些照明装置用于照明。
LED模块的进一步的优点是甚至可以将较大数量的LED芯片装配到具有较小的尺寸的LED模块上。因此，可以将多个LED芯片进行组合，并且可以在相对小的空间内实现较高光功率。
于是，本发明解决了提供例如分别用于LED照明装置和应急灯照明装置的LED模块的问题，允许减少所使用的LED模块的数量。
在一个实施例中，本发明提供了一种LED模块，其包括支架、安排在该支架上的第一组和第二组LED芯片、可选地还有另外的一组或多组LED芯片、以及覆盖所有LED芯片并且包含至少一种颜色转换物质的层，该层将一组或所有组的LED的光谱转换为具有不同主波长的光谱。在这种情况下，每组包括至少一个、优选地多个LED芯片。一组LED芯片优选地串联连接，并且可以从相同的电源开始供电。不同组的LED芯片可以从不同的电源开始相互独立地供电。
覆盖层具体地可以用“坝填充(dam--and--fill)”方法或通过分注方法例如作为球头或球顶被施加在这些LED芯片上方/这些LED芯片上。
具体地，颜色转换物质可以包含磷光体。
第一和第二组LED芯片所发出的辐射可以是可见光谱内的光。
第二组LED芯片可以发出优选地在红色光谱内的辐射。第二组LED芯片所发出的辐射不能被覆盖层中的至少一种颜色转换物质所转换。也就是说，在这种情况下，只有第一组所发出的光谱被转换。
第一和第二组LED芯片可以基本上是完全相同的。
第二组LED芯片的光功率可以在第一组LED芯片的光功率的1％-25％的范围内、优选地在5％-10％的范围内。第二组LED芯片的数量可以对应于第一组LED芯片的数量的1％-25％、优选地5％-10％。
LED模块可以包括至少一个第一导体和至少一个第二导体，该第一导体用于将第一组LED芯片连接到第一端子上，该第一端子用于将第一组连接到第一电源上；该第二导体用于将第二组LED芯片连接到第二端子上，该第二端子用于将第二组连接到第二电源上。在这种情况下，这些导体可以优选地被安排在支架上。这些导体还可以引线到实际的模块支架之外，并且因此连接到例如其他模块的导体上。这些端子可以同样位于LED模块支架外部，但是优选地安排在支架上。这些导体可以至少部分地被覆盖层所覆盖。
可以进一步将这些导体至少部分地安排在支架的其上安排有LED芯片的那一侧上。然而，还可以将这些导体至少部分地安排在支架的其上没有安排LED芯片的那一侧上。
可以将支架上的这些端子安排为使得它们基本上彼此相对。具体地，可以将这些端子安排在LED模块的不同侧上。还可以将这些端子安排在支架的不同侧上，例如，可以将这些端子的一部分安排在一组LED芯片所位于的支架的那一侧上，同时，这些端子的另一部分位于支架的另一侧上。这些端子被安排为基本上彼此平行。可以将这些端子设置在LED模块的一侧上。
支架可以是电路板，例如单面或双面PCB、或SMD支架(表面安装器件支架)。
在另一方面，本发明提供了一种LED照明装置，包括至少一个如上所述的LED模块以及用于每一组LED芯片的对应独立的电源。
LED照明装置的这些电源可以被设计为电压源，其方式为使得只有一组LED芯片同时被操作。
在另一方面，本发明提供了一种基于LED的应急灯照明装置，包括至少一个如上所述的LED照明装置，其中，可以从第一电源/供电系统电压开始操作至少一组LED芯片，并且可以从第二电源/供电系统电压开始操作至少一组LED芯片，第二电源独立于第一电源。应理解，可以将电压源或电流源而不是电源在各自的情况下实现为基础，其中，一组可以从电压源开始供电，并且另一组从电流源开始供电。另外，在多组的情况下，可以为每一组提供电源。
基于LED的应急灯照明装置可以进一步包括优选地为电池或充电电池的能量存储器、用于将应急灯照明装置连接到电源具体是供电电压或供电系统电压上的端子、以及被设计成用于标识第一电源的中断的标识电路，其中，该应急灯照明装置被设计成用于当存在第一电源时操作至少一个LED模块的至少第一组LED芯片、并且在标识电路标识到第一电源的中断时操作至少第二组LED芯片。
应急灯照明装置可以从能量存储器开始操作第二组。
应急灯照明装置可以被设计成用于操作一个如上所述的LED模块以及另一个LED模块，其中，该另一个LED模块仅包括一组(具体地单组)LED芯片。应急灯装置可以从第一电源(即，当存在电源电压时)开始操作另一个LED模块和/或该LED模块的第一组LED芯片。应急灯照明装置可以从第二电源(即，在供电电压的故障的情况下)开始操作第二组LED芯片，并且具体地仅仅操作第二组。可以用完全相同的方式将该LED模块的LED芯片以及另一个LED模块的LED芯片优选地安排在完全相同的预定网格中。这些模块的LED芯片在它们的数量上基本上是彼此对应或完全相同的。
在又另一个方面，本发明提供了一个如上所述的LED模块与另一个LED模块的组合。另一个LED模块可以仅包括单组LED芯片，其中，这两个模块的LED芯片均可以被安排在完全相同的预定网格中。这些模块的LED芯片在它们的数量上基本上是彼此对应或完全相同的。
该组合可以进一步与照明装置和/或应急灯照明装置(如上面已经描述的)相结合。在这种情况下，应理解，照明装置和/或应急灯照明装置还可以各自仅包括各种类型的单个LED模块，也就是说，可以具体地仅包括一个如上所述的LED模块。
现在，还将关于附图对本发明进行描述，其中：
图1通过举例示出了依据第一实施例的根据本发明的LED模块，
图2示意性地示出了LED芯片到导体的可能连接，这些LED芯片被装配到根据第一实施例的LED模块上，
图3示意性地示出根据本发明的LED模块的第二实施例，
图4示意性地示出了LED芯片到导体的可能连接，这些LED芯片被装配到根据第二实施例的LED模块上，
图5示意性地示出了照明装置，具体地应急灯照明装置。
因此，本发明涉及包括至少两个LED芯片的LED模块，其中，存在于LED模块M、M’上的这些LED芯片可以根据本发明被优选地细分为两组或更多组G1、G2、G1’、G2’。总的来说，LED模块M、M’是通过已知的制造工艺制造的。在这种情况下，它包括例如作为支架的电路板(如PCB)或SMD支架。
图1示出了第一实施例的LED模块M，其中，第一组LED芯片G1被展示为正方形，并且第二组LED芯片G2被展示为圆形。而且，展示了用于为对应的LED组G1、G2供电的导体L1、L2。覆盖层T由屏障B来界定。提供多个端子A1用于将第一组G1连接到第一电源，同时，提供多个端子A2用于将第二组G2连接到第二电源上。
在这种情况下，图2示出了如何将来自图1的LED模块M的不同组LED芯片G1、G2连接到对应的导体L1、L2上，并且因此连接到用于对应的组G1、G2的端子A1、A2上的一种可能。在这种情况下，以与图1相比在逆时针方向上旋转90°的方式展示LED模块。在这种情况下，再次，端子A1构成用于第一组LED芯片G1的端子，同时，端子A2构成用于第二LED芯片组G2的端子。由V指定导体L1、L2与LED芯片组G1、G2之间的连接。具体地，可以将这些LED芯片连接在串联电路中。在所展示的示例中，用于LED芯片组G1、G2的端子A1、A2被实施于LED模块的同一侧上。
在图3中，模块M’的端子A1’和A2’基本上平行于模块侧被实施。这里，另外，展示了两组LED芯片G1’、G2’，其中，通过示例以圆形展示第一LED芯片组G1’，并且以正方形展示第二组G2’。同样，再次展示了导体L1’、L2’，它们分别将LED组G1’、G2’连接到对应的端子A1’、A2’上。在这种情况下，具体地，导体L1’、L2’具有与图1中不同的形状，并且端子A1’、A2’现在彼此(完全相反地)相对地位于LED模块M’的相对侧上。
图4示出了如何能够将对应的LED芯片组G1’、G2’通过导体L1’和L2’以及这些连接V’连接到例如来自图3的LED模块M’的端子A1’、A2’上。在这种情况下，以与图3相比在逆时针方向上旋转90°的方式展示LED模块。
在这些附图中，为清晰起见，并非所有的同一类型的组成部件都设有附图标记。
图5示意性地示出了照明装置，具体地应急灯照明装置N。应急灯照明装置N可以通过端子A连接到第一电源(例如，供电电压或供电系统电压)上。应急灯照明装置进一步包括能量存储器C，该能量存储器构成第二电源。应急灯照明装置N另外包括标识电路E，该标识电路能够标识第一电源的中断。应急灯照明装置N进一步操作模块M(或M’)，取决于标识电路E所标识出的第一电源的状态，该模块或者从第一电源或者从第二电源(这里，例如，从能量存储器C)开始供电。
在这种情况下，根据本发明的LED模块M、M’被具体实施为使得可以独立地从至少一个电压/电流源开始操作每一组LED芯片G1、G2、G1’、G2’。在附图中，将第一组LED芯片G1、G1’示意性地展示为圆形，同时，将第二组LED芯片G2、G2’展示为正方形。
然而，应理解，LED芯片不必实际上在它们的结构设计上有所不同，或者可以具有其他的形状。具体地，可以将成本效益高的SMD LED芯片用作LED芯片。
在这种情况下，根据本发明的LED模块M、M’包括第一组LED芯片G1、G1’和第二组LED芯片G2、G2’，这些LED芯片被安排在均匀的覆盖层T、T’(例如，均匀的封装化合物)下方。在这种情况下，覆盖层T、T’具体包括颜色转换物质(例如，至少一种磷光体)，其至少部分地对这些LED芯片所发出的辐射进行转换。在这种情况下，可以规定颜色转换物质将由一组或多组LED芯片G1、G2、G1’、G2’所发出的辐射(例如，所有组G1、G2、G1’、G2’所发出的辐射)转换为在与LED芯片所发出的辐射不同的光谱内的辐射。而且，可以规定颜色转换物质由多种成分(例如，多种磷光体)组成。具体地，颜色转换物质对由覆盖层T、T’所覆盖的所有LED芯片的辐射进行转换。
可以规定，只有在另一组LED芯片G2、G2’未被操作时，才能操作第一组LED芯片G1、G1’。具体地，这可以借助于以下事实：可以从独立的电源为不同组的相关联LED芯片G1、G2、G1’、G2’供电。就这一点而言，可以例如从第一电源(例如，交流电压/电流源)开始为一个LED芯片组供电，并且从第二电源(例如，直流电压/电流源)开始为另一个LED芯片组供电。
优选地，具体两组LED芯片G1、G2、G1’、G2’发出在光谱(具体地为单谱)内辐射，然后，该辐射部分地或全部地由包含在覆盖层T、T’中的颜色转换物质所转换。不言而喻，可以规定每一个LED芯片所发出的辐射(例如，在可见光谱内)都由颜色转换物质进行转换。然而，颜色转换物质还可以仅转换一组G1、G1’/G2、G2’或特定LED芯片的辐射。
在这种情况下，通过颜色转换物质进行的转换应理解为具体是指将具有一个主波长的辐射转换为具有另一个主波长的辐射。
可以通过已知方法将覆盖层T、T’施加在这些LED芯片上方或这些LED芯片上。举例来讲，覆盖层可以用“坝填充(dam-and-fill)”方法或通过“分注”例如作为球头或球顶被施加在这些LED芯片上方/这些LED芯片上。
在这种情况下，“坝填充”方法应理解为是指如下方法，其中，屏障B、B’(具体地在LED模块M、M’上)围绕这些LED芯片成形，该屏障防止所施加的覆盖层、或封装化合物流走到屏障B、B’之外。
可以，可以将以此方式所设计的LED模块M、M’具体用于LED照明装置中，该LED照明装置通过用于每一个LED芯片组G1、G2、G1’、G2’的独立电源来供电。就这一点而言，可以用单个LED模块M、M’来设置两种不同的照明模式。
这在例如以下情况中是有利的：想要在一个特定环境中发出一个光谱中的光，同时，想要在另一种环境中发出另一个光谱中的光。另外，可以通过对不同的组G1、G2、G1’、G2’的针对性驱动来改变LED模块M、M’所发出的光功率。就这一点而言，根据本发明，可以例如想象将LED模块M、M’用在交通工具(例如，飞机或火车)中，其中，例如，意图在座位上提供阅读照明或休息照明。在这种情况下，可以在第一组G1、G1’中对相对较大数量的LED芯片进行细分，该第一组针对正常照明而被驱动，同时，可以在第二组G2、G2’中对与之相比较少数量的LED芯片进行细分，然后，如果想要提供休息操作/阅读照明操作(例如，响应于用户的交互)，可以对该第二组选择性地进行驱动。
而且，在应急灯照明装置N中使用也是合适的(见图5)：所述应急灯照明装置例如在发生供电系统电压故障的情况下从正常操作改变到应急灯操作。这里，由于现在仅需要安装一种类型的LED模块，可以通过根据本发明的LED模块M、M’来降低生产成本。因此，应急灯照明装置N可以在正常灯操作中驱动LED模块M、M’的第一组LED芯片G1、G1’，而在应急灯操作中驱动相同的模块M、M’的第二组LED芯片G2、G2’。因此，举例来说，在应急灯操作中，在应急灯操作中，可以优选地从能量存储器C(例如，电池和/或充电电池)开始使用直流电压为第二组LED芯片G2、G2’进行供电。在正常灯操作中，从端子A开始使用供电电压(具体地，供电系统/交流电压)为LED模块供电。
在这种情况下，第二LED芯片组G2、G2’(例如，应急灯LED芯片组)的光功率可以在第一LED芯片组G1、G1’(例如，正常灯LED芯片组)的光功率的优选地1％至25％的范围内、更优选地5％至10％的范围内。
总的来说，LED模块M、M’的LED芯片可以分布在不同的组中。然而，优选地，可以通过在一组中细分比另一组中更多的LED芯片来实现对所发出的光功率的降低。在两组G1、G2、G1’、G2’的情况下，光功率的降低借助于以下事实而实现：虽然两组G1、G2、G1’、G2’的LED芯片基本上完全相同(即，发出至少相同颜色或相同光谱的光)，第一组G1、G1’中的LED芯片的数量仅仅是第二组G2、G2’中的LED芯片的数量的1％至25％、优选地5％至15％。因此，例如，将光功率降低至应急灯操作功率还可以通过以下方式来实现：在应急灯操作中进行从第一组G1、G1’到第二组G2、G2’的LED芯片的切换，并且然后由应急灯照明装置N操作所述第二组。
因此，自然可以降低LED模块M、M’所消耗的功率，其中，有待操作的LED芯片的数量的减少已经对该降低做出了贡献。可以通过为每一组选择不同的LED芯片来实现对所要求的操作功率的进一步降低。举例来说，就这一点而言，可以在第二组中使用比第一组中具有更大能量效率的LED芯片。
总的来说，当然可以提供多个组，并且因此实现对所发出的光功率的分级。举例来说，在三个LED组的情况下，首先，可以在正常灯操作中操作所有三个组的LED芯片，同时，可以选择不同的模式以便解除激活/激活单独的LED组。在这种情况下，如果由“1”来指定LED组的操作，并且由“0”来指定LED组的断开，那么，在三个LED组的情况下，已经具有八种可能的操作模式：1，1，1；1，1，0；1，0，1；1，0，0；0，1，1；0，1，0；0，0，1；以及0，0，0。
还可以例如根据可用功率或者作为时间推移的结果来选择这些操作模式。就这一点而言，可以规定：如果可以/想要从能量存储器(例如，能量存储器C)中取回更多的功率，选择一个操作模式，而如果达到特定阂值，选择另一个操作模式。进而，关于选择哪一个操作模式/哪些操作模式，可以提供多个阈值。可替代地或此外，在从事件的发生开始的时间间隔之后(例如，在标识电路E标识出供电系统电压的故障之后)，可以选择操作模式。就这一点而言，在事件之后的固定或可变时间间隔可以选择不同的操作模式。
然而，原则上，LED组G1、G2、G1’、G2’也可以发出不同颜色的光，其中，根据一个示例性实施例，具体来自第二LED芯片组G2、G2’的LED芯片的辐射/光可以在不同的光谱内(例如在红色光谱内)，其相对于第一组LED芯片G1、G1’的LED芯片所发出的辐射来说不会被覆盖层T、T’中所使用的颜色转换物质(具体地，所使用的磷光体)转换。
不言而喻，根据本发明的LED模块M、M’可以单独使用并安排，但是也可以与其他LED模块组合使用。在这种情况下，感兴趣的具体是根据本发明的LED模块M、M’与包括以完全相同的方式安排(例如，在完全相同的网格中)的总数目相同的LED芯片的一个LED模块的组合。这在多个LED模块旨在发出完全相同的光功率的第一操作模式(例如，正常灯模式)中是尤其方便的，同时，在另一个操作模式(例如，应急灯操作模式)中，旨在仅操作对为此模式所设计的根据本发明的LED模块M、M’、或它们的第二组G2、G2’的LED芯片。在这种情况下，尤其是对于应急灯照明装置N，可以大大降低能量需求，其结果是大大延长了应急灯照明装置N在应急灯操作模式中的可能操作持续时间。具体地，然后在较小程度上加载能量存储器C。
而且，还提供了根据本发明的LED模块M、M’与应急灯照明装置N的组合，然后还可以例如将其与更多的LED模块(具体地，具有完全相同数量的以及完全相同安排的LED芯片)相组合。
优选地，根据本发明的LED模块M、M’被实施为使得与具有多个LED芯片的其他LED模块相比较，LED芯片在LED模块上的安排和/或在正常操作中发出的光功率上没有偏差。
显然应理解，可以提供不同的导体布线和端子安排(尤其是在存在多个LED芯片组的情况下)。这里，重要的是可以通过分开的电压源为每一个LED组供电。

Claims (20)

1.一种LED模块，包括：
-一个支架，
-安排在该支架上的第一组和第二组LED芯片，可选地还有另外的一组或多组LED芯片，以及
-覆盖所有LED芯片并且包含至少一种颜色转换物质的一个层，该层将一组或所有组的LED的光谱转换为具有一个不同主波长的一个光谱，
其中：
-每组包括至少一个、优选地多个LED芯片，
-一组LED芯片优选地串联连接，并且可从相同的电源开始供电，并且
-不同组的LED芯片可从不同的电源开始相互独立地供电。
2.如权利要求1所述的LED模块，其中，该覆盖层具体地以一种“坝填充(dam-and-fill)”方法或通过一种分注方法例如作为球头或球顶被施加在这些LED芯片上方/这些LED芯片上。
3.如权利要求1或2所述的LED模块，其中，该颜色转换物质具体包含磷光体。
4.如以上权利要求中的任一项所述的LED模块，其中，由该第一和第二组LED芯片发出的辐射是在可见光谱内的光。
5.如以上权利要求中的任一项所述的LED模块，其中，该第二组LED芯片优选地发出在红色光谱内的辐射，和/或其中，由该第二组LED芯片发出的辐射没有被在该覆盖层中的该至少一种颜色转换物质所转换。
6.如以上权利要求中的任一项所述的LED模块，其中，该第一和第二组LED芯片基本上是完全相同的。
7.如以上权利要求中的任一项所述的LED模块，其中，该第二组LED芯片的光功率在该第一组LED芯片的光功率的1％-25％的范围内、优选地在5％-10％的范围内，和/或其中，该第二组LED芯片的数量对应于该第一组LED芯片的数量的1％-25％、优选地5％-10％。
8.如以上权利要求中的任一项所述的LED模块，其中，该LED模块包括至少一个第一导体和至少一个第二导体，该第一导体用于将该第一组LED芯片连接到一个端子上，该一个端子用于将该第一组连接到一个第一电源上；该第二导体用于将该第二组LED芯片连接到另一个端子上，该另一个端子用于将该第二组连接到一个第二电源上，其中，这些导体被安排在该支架上。
9.如以上权利要求中的任一项所述的LED模块，其中，这些导体被至少部分地安排在该支架的其上安排有这些LED芯片的那一侧上，和/或其中，这些导体被至少部分地安排在该支架的其上没有安排这些LED芯片的那一侧上。
10.如以上权利要求中的任一项所述的LED模块，其中，该支架上的这些端子被安排为使得它们彼此相对和/或被至少部分地安排为基本上彼此平行，和/或其中，这些导体被设置在一个模块侧或彼此相对的模块侧上。
11.如以上权利要求中的任一项所述的LED模块，其中，这些导体至少部分地未被该覆盖层所覆盖。
12.如以上权利要求中的任一项所述的LED模块，其中，该支架是一个电路板或一个SMD支架。
13.一种LED照明装置，包括至少一个如以上权利要求中的任一项所述的LED模块以及用于每一组LED芯片的一个对应独立的电源。
14.如权利要求13所述的LED照明装置，其中，这些电源被设计为电压/电流源，其方式为使得只有一组LED芯片同时被操作。
15.一种基于LED的应急灯照明装置，包括至少一个如权利要求13和14中任一项所述的LED照明装置，其中，可从一个第一电源开始操作至少一组LED芯片，并且可从一个第二电源开始操作至少一组LED芯片，该第二电源独立于该第一电源。
16.如权利要求15所述的基于LED的应急灯照明装置，包括
优选地为一个电池或一个充电电池的一个能量存储器、用于将该应急灯照明装置连接到一个第一电源具体是一个供电系统电压上的一个端子、以及被设计成用于标识该第一电源的一个中断的一个标识电路，其中，该应急灯照明装置被设计成用于当存在该第一电源时操作至少一个LED模块的至少一组LED芯片、并且在该标识电路标识到该第一电源的一个中断时操作至少另一组LED芯片。
17.如权利要求15或16所述的基于LED的应急灯照明装置，其中，
该应急灯照明装置从一个第二电源开始、具体地从该能量存储器开始操作另一组。
18.如以上权利要求中的任一项所述的基于LED的应急灯照明装置，其中，
该应急灯照明装置被设计成用于操作如权利要求1所述的一个LED模块以及另一个LED模块，其中，该另一个LED模块仅包括一组LED芯片，并且其中，该应急灯装置当存在该第一电源时操作该LED模块的一组LED芯片和/或该另一个LED模块、和/或在该第一电源的一个故障的情况下仅操作另一组LED芯片，并且其中，以完全相同的方式将该LED模块的LED芯片和该另一个LED模块的LED芯片优选地安排在一个完全相同的预定网格中，和/或其中，这些LED模块的LED芯片在它们的数量上是彼此对应的。
19.如权利要求1所述的一个LED模块与仅包括单组LED芯片的另一个LED模块的一种组合，其中，这两个模块的LED芯片均被安排在一个完全相同的预定网格中、和/或在它们的数量上基本上是彼此对应的。
20.如权利要求17所述的组合，进一步与如权利要求13所述的一个照明装置和/或如权利要求16所述的一个应急灯照明装置相组合或被组合在其中。
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