CN106162979B - 用于发光元件的光学引擎 - Google Patents

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Abstract

一种用于发光元件的光学引擎，包括元件基板、多个电路基板以及多个保护基板，多个发光元件安装在所述元件基板上，所述多个电路基板在绝缘状态中彼此连接以便将驱动电压施加到发光元件并且在所述绝缘状态中连接到所述元件基板，所述多个保护基板配置成在绝缘状态中围绕所述元件基板和所述电路基板并与所述元件基板和所述电路基板接触。

Description

用于发光元件的光学引擎
技术领域
本申请涉及用于发光元件的光学引擎。
背景技术
发光元件包括发光二极管、半导体激光器和类似物。发光元件与相关控制装置组合在一起且封装在一起。在最近几年中，发光二极管经常被用作发光元件。发光二极管具有二极管的特性并且在电电流被允许流动通过发光二极管时发射红光、绿光或蓝光。
与灯丝灯泡相比，发光二极管倾向于被广泛使用，原因在于发光二极管寿命更长、响应于电流更快并且功率消耗更少。
通常，由于其二极管特性，所以仅可以由DC电源驱动发光元件。因此，为了使得由在家庭中可获得的AC电源来驱动发光元件，用于发光元件的光学引擎应当包括单独的电路，比如开关模式电源(SMPS)或类似物。这造成这样一个问题—照明装置的驱动电路变得复杂并且制造成本增加。
另外，发光元件在被驱动时产生热量。为了解决由热量造成的短路的问题，有必要在发光元件安装在上面的基板之下提供散热体。在使用由金属制成的散热体的情形中，需要执行用于防止在将散热体接合到基板时在基板中发生短路的附加过程。
发明内容
鉴于上面提及的技术问题，本发明的一个目的是提供一种用于发光元件的光学引擎，其通过将多个基板接合在一起而被配置。
本发明的另一个目的是提供一种用于发光元件的光学引擎，其能够保持被接合在一起的基板之间的绝缘并且能够防止电流泄露到外部。
根据本发明的一个方面，提供一种用于发光元件的光学引擎，包括：元件基板，多个发光元件安装在所述元件基板上；电路基板，所述电路基板在绝缘状态中彼此接触以便将驱动电压施加到发光元件，并且在所述绝缘状态中接触所述元件基板；以及保护基板，所述保护基板在绝缘状态中围绕并接触所述元件基板和所述电路基板。
在所述光学引擎中，所述电路基板可以包括布置成与所述元件基板接触并配置成将相反极性的电压施加到发光元件的、彼此分割开的第一电路基板和第二电路基板。
在所述光学引擎中，所述电路基板可以包括配置成与所述第一电路基板和所述第二电路基板在第一电路基板和所述第二电路基板的与所述元件基板相对的侧处同时接触的第三电路基板。
在所述光学引擎中，所述保护基板可以包括第一保护基板和第二保护基板，所述第一保护基板与所述元件基板的一个侧表面、所述第一电路基板和所述第二电路基板中的每一个的一个侧表面以及所述第三电路基板的一个侧表面同时接触，所述第二保护基板与所述元件基板的另一个侧表面、所述第一电路基板和所述第二电路基板中的每一个的另一个侧表面以及所述第三电路基板的另一个侧表面同时接触。
在所述光学引擎中，所述保护基板可以包括安装在所述第一保护基板和所述第二保护基板之间以便与所述第三电路基板接触的第三保护基板。
所述光学引擎可以进一步包括：形成在包括所述元件基板、所述电路基板和所述保护基板的所述光学引擎的底表面的至少局部区域上方的保护层。
在所述光学引擎中，所述元件基板可以包括形成在所述元件基板的上表面上以容纳所述发光元件的向内凹陷的腔。
在所述光学引擎中，所述第一保护基板或所述第二保护基板可以具有配置成紧固所述第一保护基板或所述第二保护基板的紧固孔。
根据本发明，所述光学引擎通过将多个基板接合在一起同时保持绝缘而被配置。因此，能够防止电流泄露到外部。散热层选择性地仅形成在用作需要具有散热功能的驱动电路的基板上。这使得能够简化光学引擎的制造过程。
附图说明
图1是示意了根据本发明的一个实施方式的用于发光元件的光学引擎的视图。
图2是示意了根据本发明的一个实施方式的用于发光元件的光学引擎的上表面的视图。
图3示意了根据本发明的一个实施方式的用于发光元件的光学引擎的底表面的视图。
图4是示意了在图3中示意的用于发光元件的光学引擎的横截面的视图。
图5是示意了根据本发明的另一个实施方式的用于发光元件的光学引擎的底表面的视图。
图6是示意了在图5中示意的用于发光元件的光学引擎的横截面的视图。
具体实施方式
以下公开仅示意了本发明的原理。尽管没有在本说明书中明确地描述或示意，但是能够发明实现本发明的原理并且落在本发明的构思和范围内的不同装置。另外，本文公开的所有条件性术语和实施方式实质上其目的在于有利于对本发明的构思的理解。应当理解本文具体描述的实施方式和状态不是限制性的。
根据结合附图给出的以下详细描述，上述目的、特征和优点将变得更加明显。因此，在本发明所属技术领域中具有一般知识的人员将能够容易地实现本发明的技术构思。
在描述本发明时，如果确定对与本发明相关的现有技术的详细描述可能会使得本发明的精神模糊不清，则将省略所述描述。在下文中，将参考附图描述本发明的一些优选实施方式。
图1是示意了根据本发明的一个实施方式的用于发光元件300的光学引擎(在下文中简称为“光学引擎”)的视图。
参考图1，根据本实施方式的光学引擎包括元件基板110、多个电路基板120(122、124和126)、多个保护基板130(132、134和136)以及开关模式电源200。
在本实施方式中，多个发光元件300被安装在元件基板110上。在本实施方式中，发光元件300可以被分组安装在元件基板110上。也就是说，诸如发光二极管或类似物的发光元件300可以被分组安装在元件基板110上并且可以被串联地、并联地或者串并联地连接。
根据被施加电压的电极部分的位置，在这个时候使用的发光元件300可以被分成不同类型。在本实施方式中，出于方便，示意了正装芯片(horizontal chip)类型，在正装芯片类型中P电极和N电极定位在发光二极管的下部分和上部分中并且如图2示意的那样被相互串联。这样，图1中示意的各个发光元件300通过与元件基板110接触而接收电压。元件基板110被电连接到随后将进行描述的电路基板120中的一个。
另外，发光元件300通过在其上表面上引线接合而彼此电连接并且被施加有电压。被连接到发光元件300的上表面的电极被连接到随后将进行描述的电路基板120中的另一个。
本实施方式的电路基板120在绝缘状态被彼此连接以便通过用于驱动发光元件300的电路将电压施加到发光元件300。电路基板120在绝缘状态中被连接到元件基板110。
参考图1，电路基板120被接合到元件基板110的下区域，发光元件300被安装到该元件基板110。电路基板120被分割并且在元件基板110的横向中央部分处被彼此接合。
电路基板120包括彼此分割开并且布置成与元件基板110接触的第一电路基板122和第二电路基板124。第一电路基板122和第二电路基板124配置成将相反极性的电压施加到发光元件300。第一电路基板122和第二电路基板124中的一个将正电压施加到发光元件300。第一电路基板122和第二电路基板124中的另一个将负电压施加到发光元件300。电路可以形成在第一电路基板122和第二电路基板124内。备选地，第一电路基板122和第二电路基板124可以用作具有大面积的电路。这使得能够实现驱动电路的散热功能。
再次参考图1，电路基板120可以包括与第一电路基板122和第二电路基板124在第一电路基板122和第二电路基板124的与元件基板110相对侧处同时接触的第三电路基板126。
也就是说，第一电路基板122和第二电路基板124的上表面被连接到元件基板110，以便将电压施加到元件基板110。第一电路基板122和第二电路基板124的底表面被连接到与元件基板110具有相同宽度的第三电路基板126。
具体地，第三电路基板126与第二电路基板124接触。驱动集成电路140可以被布置在第三电路基板126与第二电路基板124接触的表面上。也就是说，如在图2中示意的，驱动集成电路140可以被形成在第三电路基板126与第二电路基板124接触的表面上。
在本实施方式中，如图1中示意的，安装了一个驱动集成电路140。然而，为了增加流动通过电路的电流量，通过调整第二电路基板124的尺寸(宽度)，可以安装并串联多个驱动集成电路。在需要被串联的元件的情形中，可以通过在第二电路基板124中形成多个垂直延伸的绝缘层来串联元件。
也就是说，取决于基板设计，通过调整其宽度，根据本实施方式的电路基板120可以配置成用作电路。
驱动集成电路140配置成帮助恒定电流驱动。发光二极管的输出通常与电流成比例。因此，需要恒定电流以便保持预定水平的亮度。驱动集成电路140用于使用恒定电流、输入电压和电路的等效阻抗之间的关系来控制输入电压。
在本实施方式中，驱动集成电路140是用于控制安装在元件基板110上的发光元件300的驱动的电路。驱动集成电路140配置成确定施加的电压的电平并根据这样被确定的电压的电平来选择性地接通或关断发光元件300。
另外，在本实施方式中，用于将电路基板120连接到外部开关模式电源200的连接器150可以被安装在电路基板120上。
一般来说，归因于其二极管特性，发光元件300能够仅由DC电源驱动。因此，为了使得由AC电源来驱动发光元件300，需要利用单独的电路，比如开关模式电源200或类似物。在本实施方式中，第二电路基板124和第三电路基板126经由连接器150而被连接到开关模式电源200。
在本实施方式中，保护基板130配置成围绕元件基板110和电路基板120并且配置成在绝缘状态中与元件基板110和电路基板120接触。
在本实施方式中，保护基板130用于防止电路基板120与外部部件接触和被短路。另外，保护基板130用于防止电流被泄露到外部。更具体地，保护基板130执行绝缘功能和冲击吸收功能。保护基板130被提供有紧固孔135，外部散热板和外部物件被紧固到所述紧固孔135。
在本实施方式中，保护基板130包括第一保护基板132和第二保护基板134，第一保护基板132和第二保护基板134中的每一个都具有紧固孔135，用于将光学引擎紧固到热沉或类似物。
更具体地，如图1中示意的，保护基板130包括第一保护基板132和第二保护基板134，第一保护基板132与元件基板110的一个侧表面、第一电路基板122和第二电路基板124中的每一个的一个侧表面以及第三电路基板126的一个侧表面同时接触，第二保护基板134与元件基板110的另一个侧表面、第一电路基板122和第二电路基板124中的每一个的另一个侧表面以及第三电路基板126的另一个侧表面同时接触。
另外，保护基板130可以包括安装在第一保护基板132和第二保护基板134之间的第三保护基板136，以便与第三电路基板126接触。也就是说，如图1中示意的，第一保护基板132和第二保护基板134配置成保护元件基板110和电路基板120的侧表面。第三保护基板136配置成保护暴露于外部的电路基板120的下端。
另外，开关模式电源200的一些部件(例如，驱动集成电路140或需要散热性质的一般集成电路)可以被安装在光学引擎的基板上。这使得能够改善部件的散热特性，从而改善光学引擎的整体操作效率。
也就是说，取决于模块设计，可以将不同种类的部件安装在元件基板110上。因此，能够减少需要附加的散热功能的开关模式电源200的散热部件的体积以及需要。这使得能够使用具有减小的重量和小尺寸的开关模式电源200。另外，通过在元件基板110中附加地形成垂直绝缘层可以在元件基板110上安装更多数量的部件。
现在将参考图2详细描述电路基板120。
图2示意了在其中光学引擎经受表面处理并且被提供有附加部件的例子。可以在光学引擎的上表面上形成白色层，用于光发射功能。在该情形中，所述白色层可以由白色阻焊剂形成。
另外，在本实施方式中，元件基板110可以进一步包括形成在其上表面上并且配置成安装发光元件300的向内凹陷的腔112。在图2中，腔112是从元件基板110的一个表面向内凹陷的凹槽。
在该情形中，腔112可以由具有向下变小的宽度的凹槽形成，以使得腔112可以用作反射从发光元件300发射的光的透镜。还可以在腔112上附加地形成磷光体或金属镀层，从而增加光反射性能。金属镀层可以由由Ag、Ni、Cr或Au构成的基本金属层和由Cu、Sn、Pd或Zn构成的基本金属层的组合而形成。
参考图4或6，电路基板120可以进一步包括用于安装不同种类的元件的安装凹槽127。
在诸如驱动集成电路140或类似物的安装部件通过被钎焊而安装在元件基板110的表面上的情形中，安装部件可能干扰由诸如发光二极管或类似物的发光元件300生成的光并且可能在对其操作的过程中被外力削弱。
因此，在本实施方式中，安装凹槽127被形成为使得电路元件不突出超过元件基板110的表面。
现在将参考图3到6详细描述根据本实施方式的光学引擎的保护层160。
参考图3，根据本实施方式的保护层160形成在包括元件基板110、电路基板120和保护基板130的底表面的至少局部区域上方。
保护层160可以由用于对电路基板120的电路绝缘和散热的材料制成。图4是沿图3中的线A-A’截取的光学引擎的截面图。保护层160可以被形成为能够覆盖包括垂直延伸的绝缘层的区域的凹槽。
备选地，如在图5中示意的，保护层160可以以这样的方式形成以便覆盖组成光学引擎的基板的整个底表面。参考图6，图6是沿图5中的线B-B’截取的截面图，保护层160可以以这样的方式形成以便填充垂直延伸的凹槽并覆盖基板的整个表面。
另外，用于散热的金属基板170可以附加地附接到保护层160，从而增加散热性能。
根据上面描述的本发明，光学引擎通过将多个基板接合在一起同时保持绝缘而被配置。因此，能够防止电流泄露到外部。散热层选择性地仅形成在用作需要具有散热功能的驱动电路的基板上。这使得能够简化光学引擎的制造过程。
前面的描述仅仅是对本发明的技术理念的示意。在不背离发明的实质性特征的情况下，本发明所属技术领域中具有一般知识的人员将能够做出修改、改变和替换。
因此，本文公开的实施方式和附图意图不在于限制本发明的技术构思而旨在描述本发明。实施方式和附图不应限制本发明的技术构思。应当在所附权利要求的基础上解读本发明的保护范围。应当将在范围上等价的所有技术构思解读为落于本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种用于发光元件的光学引擎，包括：
元件基板，多个发光元件安装在所述元件基板上；
电路基板，所述电路基板在绝缘状态中彼此接触以便将驱动电压施加到发光元件，并且所述电路基板在所述绝缘状态中接触所述元件基板；以及
保护基板，所述保护基板在绝缘状态中围绕并接触所述元件基板和所述电路基板，
其中，所述电路基板包括彼此分割开的第一电路基板和第二电路基板，所述第一电路基板和所述第二电路基板布置成与所述元件基板接触并配置成将不同极性的电压施加到发光元件，
其中，所述电路基板包括第三电路基板，所述第三电路基板配置成与所述第一电路基板和所述第二电路基板在第一电路基板和所述第二电路基板的与所述元件基板相对的一侧处同时接触。
2.根据权利要求1所述的光学引擎，其中，所述保护基板包括第一保护基板和第二保护基板，所述第一保护基板与所述元件基板的一个侧表面、所述第一电路基板和所述第二电路基板中的每一个的一个侧表面以及所述第三电路基板的一个侧表面同时接触，所述第二保护基板与所述元件基板的另一个侧表面、所述第一电路基板和所述第二电路基板中的每一个的另一个侧表面以及所述第三电路基板的另一个侧表面同时接触。
3.根据权利要求2所述的光学引擎，其中，所述保护基板包括第三保护基板，所述第三保护基板安装在所述第一保护基板和所述第二保护基板之间，以便与所述第三电路基板接触。
4.根据权利要求3所述的光学引擎，还包括：
形成在包括所述元件基板、所述电路基板和所述保护基板的所述光学引擎的底表面的至少局部区域上方的保护层。
5.根据权利要求1所述的光学引擎，其中，所述元件基板包括形成在所述元件基板的上表面上以容纳发光元件的向内凹陷的腔。
6.根据权利要求2所述的光学引擎，其中，所述第一保护基板或所述第二保护基板具有配置成紧固所述第一保护基板或所述第二保护基板的紧固孔。
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