CN106195659B - 一种cob光源及集成模块及灯具 - Google Patents

一种cob光源及集成模块及灯具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种COB光源，包括基板、至少两个LED芯片以及封装胶，所述LED芯片设置于所述基板上，所述封装胶设置于所述基板上并覆盖所述LED芯片，所述基板至少包括LED芯片安装区、线路区以及引脚，所述线路区为设置在基板正面的第一金属层，所述引脚为设置在基板背面的第二金属层，所述线路区与所述LED芯片电连接，所述引脚与所述线路区电连接，所述线路区与引脚之间设置有通孔，所述通孔的内壁上设置有第三金属层，所述第一金属层、第二金属层以及第三金属层为同种材料一体成型且相互连通，本发明还公开了利用此COB光源制作的集成模块及灯具。本发明提供的集成模块，采用分路或分段可以调节光源的亮度、显色指数和色温。

Description

一种COB光源及集成模块及灯具
技术领域
本发明涉及一种LED封装技术领域，尤其涉及一种COB光源及集成模块及灯具。
背景技术
LED作为新一代光源，具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。
目前高压线性及智能照明成为LED应用的一种发展趋势。集成化系统外接按比例分段的LED光源及多通路驱动led的应用越来越普遍，传统的LED光源分段技术是在PCB线路板上进行布线及电气排布，然后使用单颗小功率LED器件表面贴装焊接在PCB线路板上。该技术无论是生产工序、工艺、成本、发光性能及集成化都没有明显优势。
现今，COB封装作为一种常用的模组集成封装方式，以其散热性能优越、制造成本低、光线均匀及应用方便等优点被广泛应用。现常用的COB基板均采用金属基板或陶瓷基板，然而COB金属基板需要电路层、隔离层、保护层等多层结构，多层结构的工艺复杂，热阻较大，抗热老化能力及热应力效果差；陶瓷COB基板引脚需要线路焊接，在应用时需使用螺丝固定、背面涂加导热胶。鉴于现阶段常规的金属及陶瓷COB光源的以上种种缺陷，其在线性方案及智能照明应用过程中还是会受到诸多限制。因此，有必要提出一种新型的COB光源及集成模块及灯具解决以上缺陷，使其能够更好的应用于线性方案及智能照明。
本发明提出一种COB光源及集成模块及灯具，可以实现光源与驱动电源一体化，可使灯具在结构设计上更灵活，降低物料成本，缩短制造时间；实现光源的亮度、显色指数和色温可调，可应用于智能照明方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种COB光源及集成模块及灯具，可以实现光源与驱动电源一体化，可使灯具在结构设计上更灵活，降低物料成本，缩短制造时间；实现光源的亮度、显色指数和色温可调，可应用于智能照明方案。
为了解决上述技术问题，本发明提出一种COB光源，包括基板、至少两个LED芯片以及封装胶，所述LED芯片设置于所述基板上，所述封装胶设置于所述基板上并覆盖所述LED芯片，所述基板至少包括LED芯片安装区、线路区以及引脚，所述线路区为设置在基板正面的第一金属层，所述引脚为设置在基板背面的第二金属层，
所述线路区与所述LED芯片电连接，所述引脚与所述线路区电连接，所述线路区与引脚之间设置有通孔，所述通孔的内壁上设置有第三金属层，所述第一金属层、第二金属层以及第三金属层为同种材料一体成型且相互连通；
所述LED芯片至少分为两组，各组内部的LED芯片之间相互串联连接，每组的输入端连接一个线路区，输出端连接另一个线路区，LED芯片的组与组之间相互串联；或者，
所述LED芯片至少分为两路，各路内部的LED芯片之间相互串联连接，每路的输入端和输出端分别设置有一个线路区，LED芯片的路与路之间相互并联。
优选地，所述引脚的数量及位置与所述线路区的数量及位置相匹配。
优选地，所述基板为陶瓷基板。
优选地，当所述LED芯片至少分为两组，各组内部的LED芯片为同色芯片。
优选地，当所述LED芯片至少分为两路，每路内部的LED芯片为同色芯片，各路之间的LED芯片为同色或不同色芯片。
优选地，所述基板的正面还设置有围坝，所述围坝包围所述线路区及LED芯片安装区，LED芯片安装于所述LED芯片安装区，所述封装胶设置于所述围坝内部，覆盖所有LED芯片及线路区。
优选地，所述基板的正面设置反射杯，所述LED芯片安装区位于所述反射杯的底部，所述线路区位于所述反射杯的底部或侧面，所述LED芯片安装于所述LED芯片安装区，所述封装胶覆盖所有LED芯片及线路区。
优选地，所述LED芯片为高压LED芯片。
优选地，所述基板的背面还设置有背面焊盘，所述背面焊盘与所述引脚相互绝缘。
一种由所述的COB光源组成的集成模块，包括电源控制驱动模块，所述电源控制驱动模块至少包括整流桥模块、IC驱动模块和电阻，所述整流桥模块输入端与交流电源相连，将交流电转换成直流输送至IC驱动模块，IC驱动模块与所述整流桥模块及COB光源相连接，分段或分路控制所述COB光源。
一种灯具，包括所述集成模块，所述集成模块设置于所述灯具内。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的COB光源，采用多组串联或多路并联的方式连接LED芯片，可以分段或分路调节COB光源的亮度、显色指数以及色温，能够实现COB光源的智能化控制。
2、本发明提供的COB光源，COB光源的基板仅在陶瓷基板的正面和背面电镀一层金属层，不需要电路层、隔离层、保护层等多层结构的复杂工艺，热阻小，抗热老化能力及热应力效果好。
3、本发明提供的COB光源，LED芯片为高压LED芯片，采用高压芯片减少芯片数量的同时，还可以减少光源整体尺寸。
4、本发明提供的COB光源，在应用时直接采用金属合金或助焊剂焊接，无须使用螺丝固定、背面涂加导热胶，大大减少生产工序和成本，并提高生产效率。
5、本发明提供的COB光源，所述基板的背面，LED芯片安装区的正下方还设置有背面焊盘，用于增加所述基板背面的金属焊接面积，便于应用于应用端的焊接。
6、本发明提供的集成模块，所述COB光源与电源控制驱动模块中的电子元件采用SMT应用于集成模块，实现分路或分段调节光源的亮度、显色指数和色温；可使灯具在结构设计上更灵活，降低物料成本，缩短制造时间。
附图说明
图1为本发明COB光源第一实施例的剖面示意图；
图2为本发明COB光源第一实施例正装led芯片的正面结构示意图；
图3为本发明COB光源第一实施例倒装led芯片的正面结构示意图；
图4为本发明COB光源第一实施例的背面结构示意图；
图5为本发明COB光源第一实施例的molding封装结构示意图；
图6为本发明COB光源第一实施例的带有反射杯的结构示意图；
图7为本发明COB光源第二实施例正装led芯片的正面结构示意图；
图8为本发明COB光源第二实施例倒装led芯片的正面结构示意图；
图9为本发明集成模块的分段控制的COB光源实施例的示意图；
图10为本发明集成模块的分段控制的交流输入电压一个周期芯片m个OUT端口开启的时序图；
图11为本发明集成模块的分路控制的COB光源实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
如图1-4所示，本发明提供COB光源的第一实施例，包括基板1、至少两个LED芯片2以及封装胶3。所述LED芯片2设置于所述基板1上，所述封装胶3设置于所述基板1上并覆盖所述LED芯片2。
所述基板1至少包括LED芯片安装区11、线路区12以及引脚13，本实施例中，所述基板1为陶瓷基板，所述LED芯片安装区11设置于所述基板的正面中心区域，不限于本实施例。所述线路区12位于所述基板的正面，并与所述LED芯片电连接，所述引脚13设置于所述基板的背面，并与所述线路区电连接。
本实施例中，所述LED芯片安装区11设置于所述基板的正面中心区域。所述LED芯片安装区11用于安装所述LED芯片2。
所述线路区12位于所述基板的正面，为一种电镀在所述基板正面的第一金属层，本实施例中，所述线路区至少设置有三个，每个线路区分别匹配一个引脚13，便于所述COB光源的智能化控制。
所述引脚13为一种电镀在所述基板背面的第二金属层，设置于所述基板1的背面，并与所述线路区12电连接。所述引脚13的数量及位置与所述线路区12的数量及位置相匹配。所述第一金属层与所述第二金属层为同种物质。
更佳地，所述基板上，所述线路区12与引脚13之间设置有通孔14，所述通孔14贯通所述基板1，所述通孔14的内壁上设置有第三金属层，所述第三金属层与所述第一金属层和第二金属层为同种材料且相互连通，用于实现所述线路区与所述引脚之间的电连接。
本发明的基板有多种实施方式，具体如下：
如图1-4所示，所述基板1的正面及背面均为平面结构，所述基板的正面还设置有围坝15，所述围坝15包围所述线路区12及LED芯片安装区11，LED芯片2安装于所述LED芯片安装区11，所述封装胶3设置于所述围坝内部，覆盖所有LED芯片2及线路区12。
如图5所示，所述基板1的正面及背面均为平面结构，LED芯片2安装于所述基板的正面，采用molding工艺直接塑封封装胶3，所述封装胶3至少覆盖所述基板的芯片安装区及线路区，本实施例中，使用molding工艺塑封为透镜形状，光源应用无须再使用透镜，减少后续工艺制程中的二次光学设计。
如图6所示，所述基板1的背面为平面结构，所述基板的正面设置有反射杯16，所述LED芯片2设置于所述反射杯16的底部，所述线路区12设置于所述反射杯的底部或侧面，所述封装胶3覆盖所有LED芯片2及线路区12。
更佳地，所述基板的背面还设置有背面焊盘，所述背面焊盘与所述引脚相互绝缘，用于增加所述基板背面的金属焊接面积，便于应用于应用端的焊接。
本发明提供的COB光源的基板仅在陶瓷基板的正面和背面电镀一层金属层，不需要电路层、隔离层、保护层等多层结构的复杂工艺，热阻小，抗热老化能力及热应力效果好。
如图2为所述LED芯片2为正装LED芯片的结构示意图，图3为所述LED芯片2为倒装LED芯片的结构示意图，设置于所述基板正面的LED芯片安装区11，与所述线路区电连接，其可以是蓝光芯片、绿光芯片或红光芯片中的一种或几种，具体可以根据实际需要选择不同颜色的LED芯片。可以是普通LED芯片，也可以是高压LED芯片，本实施例中所述LED芯片为高压LED芯片，采用高压芯片减少芯片数量的同时，还可以减少光源整体尺寸。所述LED芯片2至少分为两组，各组内部的LED芯片为同色芯片，各组内部的LED芯片之间相互串联连接，每组的输入端连接一个线路区，输出端连接另一个线路区。LED芯片的组与组之间相互串联，即一个组的输出端与相邻组的输入端共用一个线路区，如此即可实现组与组之间的相互串联，从而实现分段控制。
若只需点亮一组LED芯片，直接连接一组的输入端线路区和输出端的线路区即可；若需要点亮两组LED芯片，由于第一组的输出端与第二组的输入端共用一个线路区，即第一组LED芯片与第二组的LED芯片之间已经相互串联，连接第一组输入端的线路区和第二组的输出端线路区即可，如此类推，即可实现智能控制。
所述封装胶覆盖所有LED芯片及线路区，可以是荧光胶，也可以是透明封装胶，具体可以根据实际LED芯片的颜色选择不同类别的封装胶。若LED芯片为蓝光LED芯片，则所述封装胶采用荧光胶即可发白光，采用实施例一的分段控制，可以分段调节COB光源的亮度。
实施例二
如图7和8所示，本发明还提供COB光源的第二实施例， 本实施例与图2所示第一实施例所不同的是，所述LED芯片2至少分为两路，每路内部的LED芯片为同色芯片，各路之间的LED芯片为不同色芯片，各路内部的LED芯片之间相互串联连接，每路的输入端和输出端分别设置有一个线路区12，LED芯片的路与路之间相互并联。
线路区的分布情况有以下三种实施方式，具体地：
每路的输入端和输出端分别设置有一个线路区，各路之间的输入端线路区相互绝缘，各路之间的输出端线路区相互绝缘。若需要点亮一路LED芯片，连接一路的输入端线路区和该路输出端线路区即可，若需要点亮两路LED芯片，连接两路的输入端线路区和该两路输出端线路区即可，如此类推。
每路的输入端和输出端分别设置有一个线路区，各路共用一个输入端线路区，各路之间的输出端线路区相互绝缘。若需要点亮一路LED芯片，连接输入端线路区和其中一路输出端线路区即可，若需要点亮两路LED芯片，连接输入端线路区和其中两路输出端线路区即可，如此类推。
每路的输入端和输出端分别设置有一个线路区，各路之间的输入端线路区相互绝缘，各路共用一个输出端线路区。若需要点亮一路LED芯片，连接其中一路输入端线路区和输出端线路区即可，若需要点亮两路LED芯片，连接其中两路输入端线路区和输出端线路区即可，如此类推。
所述封装胶可以是荧光胶，也可以是透明封装胶，具体可以根据实际LED芯片的颜色选择不同类别的封装胶。
若每路内部的LED芯片及各路之间的LED芯片同为蓝光LED芯片，通过各路芯片按不同荧光胶比例混合后进行涂覆，形成至少一路低色温白光和一路高色温白光，根据集成模块驱动电路的控制可调节COB光源实现从低色温到高色温白光。
若LED芯片为蓝光LED芯片，则所述封装胶采用荧光胶即可发白光，采用实施例二的分路控制，可以分路调节COB光源的亮度。若每路内部的LED芯片为同色芯片，各路之间的LED芯片为两种或两种以上的不同色芯片，通过调节不同颜色芯片数量比例，能够解决传统单色芯片激发荧光粉合成白光技术的显色指数较低的问题，还能实现色温可调功能，本发明提供的COB光源为照明光源的个性化应用提供了便利。
实施例三
本发明还提供一种基于前述任一实施例公开的COB光源组成的集成模块，如图9所示，所述集成模块包括电源控制驱动模块，所述电源控制驱动模块至少包括整流桥模块100、IC驱动模块200和电阻R，所述整流桥模块100输入端与交流电源相连，将交流电转换成直流输送至IC驱动模块200，IC驱动模块200与所述整流桥模块100及COB光源相连接，分段或分路控制所述COB光源。IC驱动模块200可通过外接电阻R实现输出电流的调节，可通过逐级开启m（m≥2）个开关实现高效率，高功率因数。
所述COB光源和电源控制驱动模块中的电子元件采用SMT(表面贴装技术)应用于所述集成模块上，具体的，采用金属合金或助焊剂焊接所述COB光源基板背面的线路区，由于本发明的COB光源所述背面线路区与正面线路区电连接，所述正面线路区与所述LED芯片电连接，如此采用金属合金或助焊剂焊接的方式即可实现COB光源的固定和电连接。
如图9和图10所示，根据实施例一所述的分段控制的COB光源组成的集成模块，具体的实现方式为：图10为交流输入电压一个周期芯片m个OUT端口开启的时序图。随着VIN的增大，OUT1-OUTm逐级开启。当VIN达到n1*VLED时（VLED为单个LED灯的正向导通压降），OUT1端口开启，第一段LED灯被点亮；当VIN达到（n1+n2）*VLED时，OUT2端口开启而OUT1端口关闭，前两段LED灯被点亮；当VIN达到（n1+n2+n3）*VLED时，OUT3端口开启而OUT2端口关闭，前三段LED灯被点亮；当VIN达到（n1+n2+n3+nm）*VLED时，OUTm端口开启而OUTm-1端口关闭，所有LED灯被点亮。图中，t0期间所有LED灯都关闭；t1期间芯片OUT1端口开启，第一段LED灯开启；t2期间芯片OUT2端口开启，前两段LED灯开启；t3期间芯片OUT3端口开启，前三段LED灯开启；tm期间芯片OUT4端口开启，所有LED灯开启。
根据实施例二所述的分路控制的COB光源组成的集成模块，具体的实现方式为：如图11所示，IC驱动模块200的OUT1-OUTm端口分别控制COB光源的m路芯片，可通过外接电阻R1-Rm分别调节m路芯片电流，实现m路芯片混光达到调光和调显指的功能。
实施例四
本发明还提供了一种基于前述实施例三公开的集成模块组成的LED灯具。
本发明提供的COB光源，在应用时直接采用金属合金或助焊剂焊接，无须使用螺丝固定、背面涂加导热胶，大大减少生产工序和成本，并提高生产效率。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的COB光源，采用多组串联或多路并联的方式连接LED芯片，可以分段或分路调节COB光源的亮度、显色指数以及色温，能够实现COB光源的智能化控制。
2、本发明提供的COB光源，COB光源的基板仅在陶瓷基板的正面和背面电镀一层金属层，不需要电路层、隔离层、保护层等多层结构的复杂工艺，热阻小，抗热老化能力及热应力效果好。
3、本发明提供的COB光源，LED芯片为高压LED芯片，采用高压芯片减少芯片数量的同时，还可以减少光源整体尺寸。
4、本发明提供的COB光源，在应用时直接采用金属合金或助焊剂焊接，无须使用螺丝固定、背面涂加导热胶，大大减少生产工序和成本，并提高生产效率。
5、本发明提供的COB光源，所述基板的背面，LED芯片安装区的正下方还设置有背面焊盘，用于增加所述基板背面的金属焊接面积，便于应用于应用端的焊接。
6、本发明提供的集成模块，所述COB光源与电源控制驱动模块中的电子元件采用SMT应用于集成模块，实现分路或分段调节光源的亮度、显色指数和色温；可使灯具在结构设计上更灵活，降低物料成本，缩短制造时间。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种集成模块，包括电源控制驱动模块和COB光源，其特征在于，所述电源控制驱动模块至少包括整流桥模块、IC驱动模块和电阻，所述整流桥模块输入端与交流电源相连，将交流电转换成直流输送至IC驱动模块，IC驱动模块与所述整流桥模块及COB光源相连接，分段或分路控制所述COB光源，其中，
所述COB光源，包括基板、至少两个LED芯片以及封装胶，所述LED芯片设置于所述基板上，所述封装胶设置于所述基板上并覆盖所述LED芯片，所述基板至少包括LED芯片安装区、线路区以及引脚，所述线路区为设置在基板正面的第一金属层，所述引脚为设置在基板背面的第二金属层，所述线路区与所述LED芯片电连接，所述引脚与所述线路区电连接，所述线路区与引脚之间设置有通孔，所述通孔的内壁上设置有第三金属层，所述第一金属层、第二金属层以及第三金属层为同种材料一体成型且相互连通；
所述LED芯片至少分为两组，各组内部的LED芯片之间相互串联连接，每组的输入端连接一个线路区，输出端连接另一个线路区，LED芯片的组与组之间相互串联；或者，
所述LED芯片至少分为两路，各路内部的LED芯片之间相互串联连接，每路的输入端和输出端分别设置有一个线路区，LED芯片的路与路之间相互并联；
所述基板为陶瓷基板；
所述基板的背面还设置有背面焊盘，所述背面焊盘与所述引脚相互绝缘；
通过COB光源的分组实现其智能控制，通过COB光源的分路实现其个性化应用。
2.根据权利要求1所述的集成模块，其特征在于，所述引脚的数量及位置与所述线路区的数量及位置相匹配。
3.根据权利要求1所述的集成模块，其特征在于，当所述LED芯片至少分为两组，各组内部的LED芯片为同色芯片。
4.根据权利要求1所述的集成模块，其特征在于，当所述LED芯片至少分为两路，每路内部的LED芯片为同色芯片，各路之间的LED芯片为同色或不同色芯片。
5.根据权利要求1所述的集成模块，其特征在于，所述基板的正面还设置有围坝，所述围坝包围所述线路区及LED芯片安装区，LED芯片安装于所述LED芯片安装区，所述封装胶设置于所述围坝内部，覆盖所有LED芯片及线路区。
6.根据权利要求1所述的集成模块，其特征在于，所述基板的正面设置反射杯，所述LED芯片安装区位于所述反射杯的底部，所述线路区位于所述反射杯的底部或侧面，所述LED芯片安装于所述LED芯片安装区，所述封装胶覆盖所有LED芯片及线路区。
7.根据权利要求1所述的集成模块，其特征在于，所述LED芯片为高压LED芯片。
8.一种灯具，其特征在于，包括如权利要求1所述集成模块，所述集成模块设置于所述灯具内。
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