CN106352260B - 采用高压无金线白光led芯片的去电源化光电模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组。所述去电源化光电模组包括：基板，设于所述基板的LED驱动单元及呈矩阵排列的多颗LED灯珠，所述LED驱动单元驱动所述多颗LED灯珠工作，每一所述LED灯珠包括一白光LED芯片，所述白光LED芯片采用倒装共晶焊接方式形成，所述LED驱动单元的电路元件分布在所述LED灯珠的相邻两侧，且在所述相邻两侧中任一侧设置的所述LED驱动单元的电路元件均呈直线型排布。本发明的去电源化光电模组的LED灯珠排布简单且有规则，散热效果好。

Description

采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组
技术领域
本发明涉及光学照明技术领域，特别是涉及一种采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组。
背景技术
LED光源因具有绿色环保、使用寿命长、节能、性能稳定、光效高以及体积小等优点，目前已广泛应用至各种照明领域，如室内照明、汽车、消费性电子产品。
目前，随着LED技术的迅速发展，LED光源已经广泛应用到LED照明设备上。而目前的LED照明上需要LED灯珠的颗数较多，有的多达上百颗。主要原因是在传统LED灯珠的LED芯片封装中，需要进行金线封装工艺，同时还要设置导线架和打线，由于金线的存在，因金线虚焊或接触不良引起的不亮、闪烁、光衰大等问题严重困扰LED灯珠生产良率。还有LED灯珠内的电子元件较多，使得LED灯珠的体积较大，同时元件多也导致了LED灯珠自身散热量增加的问题。
此外，对于LED照明的场合，由于现有的单颗LED灯珠的驱动电压不高，发光效率还不够高，需要较多的LED灯珠，LED灯珠数量的增多，导致在LED光电模组的基板上的排布变得复杂，且不利于光电模组的散热。
因此，有必要提出一种新的方案，解决上述问题。
发明内容
本发明正是基于以上一个或多个问题，提供一种采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组，用以解决现有技术LED光电模组的LED灯珠排布复杂及散热难的问题。
本发明提供一种采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组，包括：基板，设于所述基板的LED驱动单元及呈矩阵排列的多颗LED灯珠，所述LED驱动单元驱动所述多颗LED灯珠工作，每一所述LED灯珠包括一白光LED芯片，所述白光LED芯片采用倒装共晶焊接方式形成，所述LED驱动单元的电路元件分布在所述LED灯珠的相邻两侧，且在所述相邻两侧中任一侧设置的所述LED驱动单元的电路元件均呈直线型排布；所述基板包括第一区域与第二区域，所述第一区域用于设置所述LED灯珠及所述LED驱动单元的电路元件，所述第二区域位于所述第一区域外围，作为散热区域，所述第二区域与所述第一区域的面积比在1/5至1/2之间；其中，所述白光LED芯片采用倒装共晶焊接方式形成包括：获取所述LED芯片的光色电热参数与所述LED芯片的电极物理参数之间的第一关联关系，以及所述光色电热参数与封装材料物理参数、工艺方法之间的第二关联关系，依据所述第一关联关系和所述第二关联关系封装所述LED芯片，封装热阻小于等于5K/W，所述LED芯片的工作电流范围在10mA～60mA，单个所述LED芯片的工作电压大于等于18V。
较佳地，所述LED驱动单元的电路元件包括：电路保护单元、整流单元、第一电阻单元、第二电阻单元、电容以及LED驱动芯片，所述相邻两侧中，一侧分布有所述整流单元与所述第二电阻单元；另一侧分布有所述电路保护单元、所述第一电阻单元、所述电容以及所述LED驱动芯片。
较佳地，在所述整流单元与所述LED灯珠之间设有便于走线定位的第一电极焊盘。
较佳地，在所述LED灯珠与所述整流单元相对的一侧设有数个第二电极焊盘，所述第二电极焊盘与所述第一电极焊盘位于所述LED灯珠的相对两侧。
较佳地，所述第二电极焊盘的数量为三个，且等间距分布，位于中间的所述第二电极焊盘与所述第一电极焊盘非正对设置。
较佳地，所述第二区域与所述第一区域的面积比为1/4。
较佳地，所述基板为铝基板或陶瓷基板。
较佳地，所述去电源化光电模组应用于LED灯具，所述LED灯具为筒灯或球泡灯。
本发明的采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组，由于LED芯片无金线且能承受较高的驱动电压，相较于现有技术，在同样功率下，本发明的LED灯珠数量较少，同样大小的基板可以预留出更多散热区域，LED灯珠及LED驱动单元的电路元件排布简单且规则，发光均匀，以及整个LED光电模组也更美观。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组的结构示意图。
图2是本发明较佳实施例的LED驱动单元的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。
请参见图1，图1是本发明较佳实施例的采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组的结构示意图。如图1所示，本发明提供一种采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组，包括：基板10，设于所述基板10的LED驱动单元及呈矩阵排列的多颗LED灯珠21，所述LED驱动单元驱动所述多颗LED灯珠21工作，每一所述LED灯珠21包括一白光LED芯片，所述白光LED芯片采用倒装共晶焊接方式形成，所述LED驱动单元的电路元件分布在所述LED灯珠21的相邻两侧，且在所述相邻两侧中任一侧设置的所述LED驱动单元的电路元件均呈直线型排布；所述基板10包括第一区域与第二区域，所述第一区域用于设置所述LED灯珠21及所述LED驱动单元的电路元件，所述第二区域位于所述第一区域外围，作为散热区域，所述第二区域与所述第一区域的面积比在1/5至1/2之间。上述多颗LED灯珠21矩阵排列方式为M*N，其中M、N均大于1，在图1中LED灯珠按照5*5的正方形矩阵排列。
具体来说，所述白光LED芯片采用倒装共晶焊接方式形成，具体的实现过程如下：先用计算机模拟辅助设计建立LED芯片光色电热参数与芯片电极物理参数之间的关联关系，以及LED芯片光色电热参数与封装材料物理参数、工艺方法之间的关联关系，优化LED芯片的封装工艺。LED芯片的工作电流范围在10mA～60mA，单芯片的工作电压大于等于18V，封装热阻小于等于5K/W。
然后在LED灯珠中设置正负极焊盘，划片制出高压无金线背光LED芯片，采用共晶焊接技术将芯片电极焊接至基板的电极处。
采用上述倒装共晶焊接方式形成的白光LED芯片，降低了LED灯具的工作电流，提升了LED灯具的工作电压，减少了恒流电源的设计难度。采用具有上述白光LED芯片的高压LED灯珠，提升了LED灯具的电源转换效率。
在一个具体实施例中，所述LED驱动单元的电路元件包括：电路保护单元31、整流单元33、第一电阻单元35、第二电阻单元37、电容36以及LED驱动芯片34，所述相邻两侧中，一侧分布有所述整流单元33与所述第二电阻单元37；另一侧分布有所述电路保护单元31、所述第一电阻单元35、所述电容36以及所述LED驱动芯片34。此外，还设置有交流电接入单元32，交流电接入单元32有火线L、零线N两个端子。这里直接采用市用交流电，电压为220V。具体说来，电路保护单元31包括保险丝F1，整流单元33包括整流桥DB1，第一电阻单元35包括电阻R1，第二电阻单元37包括电阻R2，电容36包括一个电容C1，以及LED驱动芯片34包括至少一个芯片U1。
在一个变形实施例中，在所述整流单元33与所述LED灯珠21之间设有便于走线定位的第一电极焊盘22。
较佳地，在所述LED灯珠21与所述整流单元33相对的一侧设有数个第二电极焊盘23、24、25，所述第二电极焊盘23、24、25与所述第一电极焊盘22位于所述LED灯珠21的相对两侧。较佳地，所述第二电极焊盘的数量为三个，且等间距分布，位于中间的所述第二电极焊盘24与所述第一电极焊盘22非正对设置。
较佳地，所述第二区域与所述第一区域的面积比为1/4。
在一个实施例中，所述基板10为铝基板或陶瓷基板。铝基板的散热性能较佳，以便LED灯珠和LED驱动单元的电子元件产生的热量能及时散去。
较佳地，所述去电源化光电模组应用于LED灯具，所述LED灯具为筒灯或球泡灯。上述LED灯具取消变压器、电感及电容等电子元件，减少了电子元件数量，实现了去电源化，提升了LED灯具寿命和可靠性，降低了成本。
请参见图2，图2是本发明较佳实施例的LED驱动单元的电路图。如图2所示，LED驱动单元具体电路包括：作为电源接入端的L(火线)、N(零线)两端，整流单元DB1，该整流单元DB1采用常见的四个二极管组成的整流桥，作为放电单元的第二电阻单元，第二电阻单元包括：串联电阻R3和R4，LED驱动芯片U1。该LED驱动电路对LED灯珠LED1、LED2…LED25的驱动原理简要介绍如下：
交流电源自电源接入端L端流入后，经保险丝F1流入整流单元DB1，经整流单元DB1整流为直流后流入25颗串联的LED灯珠LED1、LED2…LED25。LED驱动芯片U1作为这多颗串联的LED灯珠LED1、LED2…LED25的电流驱动控制单元，其中LED驱动芯片U1的第一电流输出端7(OUT1)与第二电流输出端5(OUT2)并联后一路连接到LED25的阴极，另一路与电容C1连接后接地。第一电流调节端2(REXT1)与第二电流调节端4(REXT2)并联后连接到电阻R1后接地。电阻R1可调节第一电流输出端7(OUT1)与第二电流输出端5(OUT2)的输出电流大小。
当有多颗LED驱动芯片时，只需将新增的LED驱动芯片并入电路中即可，同时LED灯珠还可以是采用并联方式连入电路。
需要说明的是，在本发明中，所提及的驱动单元的电路模块主要是指LED驱动单元中占用一定空间位置的电路元件，这些电路元件设置在方形基板上时会占用掉方形基板表面的部分面积，在大小有限的方形基板上，会影响到LED灯珠的出光均匀和散热，因此这些电路元件在方形基板上的排布是否合理，可能会引起去电源化光源模组的发光，甚至严重者可能影响去电源化光源模组的使用寿命。
此外，需要特别说明的是，由于基板上表面和下表面之间距离(即厚度)较小，通常这个厚度在0.1毫米至5毫米之间，而且在本发明并不涉及这个厚度，主要是对方形基板上的驱动单元以及LED灯珠之间的形状、构造等特征进行描述，所以说明书中涉及基板呈方形时的几何结构方面时直接看着平面正方形或长方形进行有关描述，例如会直接使用正方形基板的中心，实际是指方形基板设有驱动单元及LED灯珠的表面的中心点。
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 (8)

1.一种采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组，其特征在于，所述去电源化光电模组包括：基板，设于所述基板的LED驱动单元及呈矩阵排列的多颗LED灯珠，所述LED驱动单元驱动所述多颗LED灯珠工作，每一所述LED灯珠包括一白光LED芯片，所述白光LED芯片采用倒装共晶焊接方式形成，所述LED驱动单元的电路元件分布在所述LED灯珠的相邻两侧，且在所述相邻两侧中任一侧设置的所述LED驱动单元的电路元件均呈直线型排布；所述基板包括第一区域与第二区域，所述第一区域用于设置所述LED灯珠及所述LED驱动单元的电路元件，所述第二区域位于所述第一区域外围，作为散热区域，所述第二区域与所述第一区域的面积比在1/5至1/2之间；其中，所述白光LED芯片采用倒装共晶焊接方式形成包括：获取所述LED芯片的光色电热参数与所述LED芯片的电极物理参数之间的第一关联关系，以及所述光色电热参数与封装材料物理参数、工艺方法之间的第二关联关系，依据所述第一关联关系和所述第二关联关系封装所述LED芯片，封装热阻小于等于5K/W，所述LED芯片的工作电流范围在10mA～60mA，单个所述LED芯片的工作电压大于等于18V。
2.如权利要求1所述的采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组，其特征在于，所述LED驱动单元的电路元件包括：电路保护单元、整流单元、第一电阻单元、第二电阻单元、电容以及LED驱动芯片，所述相邻两侧中，一侧分布有所述整流单元与所述第二电阻单元；另一侧分布有所述电路保护单元、所述第一电阻单元、所述电容以及所述LED驱动芯片。
3.如权利要求2所述的采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组，其特征在于，在所述整流单元与所述LED灯珠之间设有便于走线定位的第一电极焊盘。
4.如权利要求3所述的采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组，其特征在于，在所述LED灯珠与所述整流单元相对的一侧设有数个第二电极焊盘，所述第二电极焊盘与所述第一电极焊盘位于所述LED灯珠的相对两侧。
5.如权利要求4所述的采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组，其特征在于，所述第二电极焊盘的数量为三个，且等间距分布，位于中间的所述第二电极焊盘与所述第一电极焊盘非正对设置。
6.如权利要求1所述的采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组，其特征在于，所述第二区域与所述第一区域的面积比为1/4。
7.如权利要求6所述的采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组，其特征在于，所述基板为铝基板或陶瓷基板。
8.如权利要求1至7任一项所述的采用高压无金线白光LED芯片的去电源化光电模组，其特征在于，所述去电源化光电模组应用于LED灯具，所述LED灯具为筒灯或球泡灯。
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