CN111140773A - 用于半导体灯的多色光引擎 - Google Patents

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Abstract

一种用于半导体灯的光引擎包括基板和布置在基板上的至少两组LED芯片。第一组LED芯片适于发射具有第一颜色的光而第二组LED芯片适于发射具有不同于第一颜色的第二颜色的光。

Description

用于半导体灯的多色光引擎
技术领域
本发明涉及用于半导体灯的光引擎。
背景技术
特定类型的LED灯使用LED灯丝，即条状LED元件，其通常包括在透明条状载体(例如，玻璃或者蓝宝石材料)上成排布置的多个LED芯片。LED芯片可以涂覆有涂层，该涂层用于将LED芯片产生的光转换成所需的波长范围，以获得所需的色温。多个LED灯丝常常布置在灯的灯泡内(例如，具有爱迪生型灯座的LED改造灯，诸如E27或者E24)。
LED灯丝通常在白光灯中使用。由于LED灯丝灯常常具有良好的全方向的光分布，所以在RGB灯(即，允许设置发射光的颜色的灯)(诸如，OSRAM Lightify灯)中使用LED灯丝将是期望的。然而，在单个灯中使用具有不同颜色的若干LED灯丝将需要复杂的支架，以便允许灯丝被单独地驱动。而且，由于LED灯丝之间的距离，颜色混合将是困难的。此外，所产生的灯将会相当的重。
发明内容
鉴于已知的现有技术，本发明的一个目的是提供一种基于LED灯丝的光引擎，来克服上面提到的缺点。
这个目的通过根据独立权利要求的光引擎解决。优选的实施例由从属权利要求给出。
根据本发明的用于半导体灯的光引擎包括基板和布置在基板上的至少两组LED芯片。该基板可以是透明条状载体，例如由玻璃或蓝宝石材料制成。每组的LED芯片彼此电连接。一组LED芯片可以串联连接。替代地，在一组内，多个子组的两个或更多LED芯片可并联连接，其中，这些子组串联连接。
基板可以具有细长条带(具有纵向方向)的形式。这里和下文中的“纵向方向”指的是基板具有其最大延伸的方向，也称为长度。其他两个垂直延伸是基板的宽度和厚度。基板也可以具有除了细长条带之外的其他形式，并且可以是至少部分多边形或弯曲的。
第一组LED芯片适于发射具有第一颜色的光，第二组LED芯片适于发射具有不同于第一颜色的第二颜色的光。
将发射不同颜色的LED芯片放在单个基板上导致轻质灯丝型光引擎易于操作并安装在灯内。此外，使用适于单独地驱动多组LED芯片的电子驱动器允许改变通过光引擎发射的颜色。由于不同的颜色是在接近彼此的地方发出的，因此可以实现良好的颜色混合。
这里术语“光引擎”用于包括LED芯片和保持LED芯片的机械结构(即，基板)和包括用于向LED提供来自驱动器或电源的导电迹线和/或导线的装配。
在实施例中，光引擎包括至少三组布置在基板上的LED芯片，其中第一组LED芯片适于发射红光、第二组LED芯片适于发射绿光且第三组LED芯片适于发射蓝光。这样的RGB(红/绿/蓝)光引擎能够通过混合由至少三组LED芯片发射的光来发射大范围的颜色。
光引擎可以包括多于三组LED芯片，其中两组或多组发射相同的颜色。因此，通过光引擎发射的光的亮度可以在更大的范围内变化。
在实施例中，光引擎包括布置在基板上的至少四组LED芯片，其中第一组LED芯片适于发射红光、第二组LED芯片适于发射绿光、第三组LED芯片适于发射蓝光、并且第四组LED芯片适于发射白光。这样的RGBW(红/绿/蓝/白)光引擎能够通过混合由至少三组LED芯片发射的光来发射大范围的颜色。同时，白光LED芯片允许增加由光引擎发射的光的亮度。
光引擎可以包括多于四组LED芯片，其中两组或多组发射相同的颜色。因此，通过光引擎发射的光的亮度可以在更大的范围内变化。
在实施例中，多组LED芯片中的至少一组布置在沿着基板的纵向方向布置，例如沿着直线。特别地，每组LED芯片可以沿着基板的纵向方向布置，这样每组形成LED芯片的直线并且LED芯片的线彼此平行。以这样的方式布置LED芯片可以允许使用有着小尺寸的基板，而且同时简化每组LED芯片之间的电连接，特别是当一组或多组LED芯片彼此串联电连接的时候。
每组LED芯片之间的电连接可以通过基板上的导电轨道结构实现。导电迹线结构可以通过电镀和/或蚀刻附着在基板上。LED芯片可以通过例如焊接、熔接或引线键合而附接到导电轨道结构的导电轨道。替代地，LED芯片可以通过键合线彼此直接连接。
光引擎还可以包括用于连接光引擎与电子驱动器或电源的连接端子(电极)。连接端子可以固定到基板并且可以电连接至上述的导电轨道结构。在实施例中，光引擎可以包括用于每组LED的两个连接端子(例如用于RGB光引擎的六个连接端子或者用于RGBW光引擎的八个连接端子)。电子驱动器或者电源可以电连接至每组LED芯片的两个连接端子。
特别地，用于每组LED的连接端子中的一个连接端子可以在基板的第一端上固定到基板，而用于每组LED的连接端子中的另一个连接端子可以在基板的第二端上固定到基板，第二端与第一端相对。可以固定连接端子的基板的两个端部可以是例如基板的两个纵向端部。
在另一个实施例中，光引擎可以包括用于每组LED的一个连接端子以及用于所有组LED的一个公共连接端子。例如，4个连接端子将用于RBG光引擎，并且5个连接端子将用于RGBW光引擎。电子驱动器或者电源可以电连接至每组的一个连接端子以及公共连接端子(也称为返回端子)。
在实施例中，所有连接端子可以在基板的同一端上固定至基板。这样的光引擎可以容易地安装在灯内并且连接至电源的电子驱动器。
在实施例中，LED芯片被保护涂层覆盖。涂层可以覆盖所有组的所有LED芯片或者甚至覆盖整个基板。替代地，涂层可以仅覆盖一组或多组LED芯片。特别地，每组LED芯片可以由单独的涂层覆盖。
涂层可以是透明的并且基本上不受干扰地传输由LED芯片发射的全部光，因此仅提供对LED芯片的物理保护。涂层还可以对LED芯片发出的光实现散射或漫射效应，以(例如通过包括散射颗粒或通过具有漫射表面)改善光分布。涂层还可以包括颜色转换材料以便至少部分地改变光的颜色。特别地，其中一组的LED芯片可以通过最初发射蓝光并通过荧光粉涂层将一部分蓝光转换成黄光来发射白光，因此所得的蓝色和黄白色的混合显示为白光。
LED芯片可以布置在基板的一侧或者两侧上。这里的“(一个或多个)侧”是指具有基板的最大面积的(一个或多个)表面。如果LED芯片布置在基板的两侧上，则两侧的LED芯片可以发射相同的颜色，以便可以在所有方向发射相同的混合的光颜色。在基板的两侧上具有LED芯片改善来自光引擎的光的全方向的发射。如果LED芯片仅布置在基板的一侧上，多个光引擎可以用于获取改善光的全方向的发射。
本发明的光引擎可以被认为是多色的LED灯丝。因此，现有技术LED灯丝的已知的生产技术可用于生产本发明的光引擎。
本发明还涉及一种包括至少一个如上所述的光引擎的灯。所述灯还可以包括具有电触点的灯座和半透明或者透明的灯泡。灯还可以包括电子驱动器，例如至少部分地位于灯座中。灯还可包括用于机械地保持至少一个光引擎的支架。支架还可以包括从电子驱动器或者从电触点到至少一个光引擎的电连接。
附图说明
将在下面参考附图解释本发明的优选的实施例。其中：
图1是根据本发明的光引擎的第一实施例；
图2是图1的第一实施例，其具有支架；
图3是图2的部分的放大图；
图4是包括根据第一实施例的光引擎的灯；
图5是根据本发明的光引擎的第二实施例；
图6是根据图6的附至支架的两个光引擎；
图7是包括根据第二实施的两个光引擎的灯。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的优选的实施例。相同或者相似的元件或具有相同效果的元件可以在多个附图中通过相同的附图标记表示。可以省略这种元件的重复描述以便于防止多余的描述。
图1示出根据本发明的光引擎的第一实施例。该光引擎包括基板1，例如，其由玻璃、蓝宝石、印刷电路板(PCB)或者陶瓷材料制成。作为示例，基板1的长度可以在大约30mm和大约60mm之间，特别地，为大约38mm，并且基板1的宽度可以在大约6mm和大约10mm之间，特别地，为大约8mm。基板的厚度可以在大约1mm和大约4mm之间，特别地，为大约3mm。
LED芯片2的三组2a、2b、2c布置在基板1的每一侧上。为了简易起见，这里和接下来，仅示出基板的侧面之一上的LED芯片2和导电迹线结构。每组2a、2b、2c包括沿着基板1的纵向方向L布置的多个LED芯片2。第一组2a的LED芯片2适于发射红光，第二组2b的LED芯片2适于发射绿光，以及第三组2c的LED芯片2适于发射蓝光。LED芯片的尺寸可以为大约0.36mm乘以0.18mm。两个LED芯片2之间在纵向方向L上的距离可以在大约1mm和大约2mm之间，特别地，为大约1.6mm。两个LED芯片2之间垂直于纵向方向L的距离可以在大约1mm和大约2mm之间，特别地，为大约1.8mm。
在每一组2a、2b、2c内，LED芯片2通过导电迹线3彼此串联连接。在上端(如图中所示)，三条导电迹线3通过连接导电迹线4连接，连接导电迹线4又连接到返回导电迹线5，该导电迹线5平行于连接LED芯片2的三条导电迹线3。三条导电迹线3、连接导电迹线4、以及返回导电迹线5一起形成导电迹线结构。为简单起见，导电迹线3在图1、图2和图4中示出为连续的线。实际上，导电迹线3包含由LED芯片2桥接的间隙14。这些间隙14在图3中示出。导电迹线结构可以由诸如铜或者银的金属材料制成。在其他实施例中，LED芯片可以通过键合线(例如，金属键合线)彼此连接。
为了简单起见，这里和接下来，仅示出基板的侧面之一上的LED芯片2和导电迹线结构。可在相对侧上呈现相应的布置。
在下端(如图中所示)，基板1包括凸出部6，其允许将基板1安装在支架7中。
图2和图3示出安装在支架7中的图1的光引擎。基板1的凸出部6插入支架7中的上端(如图中所示)处的狭槽8中。四个电极9穿过支架7并在狭槽8附近从支架延伸。电极9中的三个电连接(例如通过焊接或熔接)到连接LED芯片2的导电迹线3，第四个电极9电连接(例如通过焊接或熔接)到返回导电迹线5。将电极9连接至导电迹线3、5也有助于将基板1安装至支架7。电极9穿过支架7并在下端(未示出)处离开支架7，在下端处，它们可以连接到电子驱动器或灯座的电触点。
图4示出包括如上所述的光引擎的灯。灯包括半透明或者透明的灯泡10和灯座11，灯座11具有两个电触点12。虽然图4示出爱迪生型灯座，但也可以使用任何其他灯座(例如，卡口型灯座，双引脚灯座)。而且，灯泡的形状可以与图4中示出的形状不同。灯泡10在其下端由支架7的凸缘15封闭，使得附接到支架7的光引擎位于灯泡10内。灯泡可以是气密的并且可以填充有用于散热由光引擎产生的热的气体，特别地，填充有具有高导热率的气体。气体优选地含有氦气和/或氢气。气体也可以是各种气体的气体混合物。用于散热的这种气体可以改善封闭灯泡内的光引擎的操作，而无需额外的散热器。
图5示出根据本发明的光引擎的第二实施例。光引擎包括基板1，例如由玻璃、蓝宝石、PCB或者陶瓷材料制成。作为示例，基板1的长度可以在大约30mm和大约60mm之间，特别地，为大约38mm，并且基板1的宽度可以在大约8mm和大约12mm之间，特别地，为大约10mm。基板的厚度可以在大约1mm和大约4mm之间，特别地，为大约3mm。
LED芯片2的四组2a、2b、2c、2d布置在基板1的一侧上。每一组2a、2b、2c、2d包括沿着基板1的纵向方向L布置的多个LED芯片2。第一组2a的LED芯片2适于发射红光，第二组2b的LED芯片2适于发射绿光，以及第三组2c的LED芯片2适于发射蓝光。第四组2d的LED芯片适于发射蓝光并且覆盖有用于将一部分蓝光转换成黄光的光转换材料(荧光粉)，使得通过荧光粉发出的蓝光和黄光的混合显示为白光。第四组2d的单独的LED芯片没有在图5至图7中示出，因为它们被光转换材料覆盖。LED芯片2的尺寸可以为大约0.36mm乘以0.18mm。两个LED芯片2之间在纵向方向L上的距离可以在大约1mm和大约2mm之间，特别地，为大约1.6mm。两个LED芯片2之间垂直于纵向方向L的距离可以在大约1mm和大约2mm之间，特别地，为大约1.8mm。
在每组2a、2b、2c、2d内，LED芯片2通过导线迹线3彼此串联连接。四条导电迹线3一起形成导电迹线结构。为了简单起见，导电迹线3在图5至图7中示出为连续的线。实际上，导电迹线3包含由LED芯片2桥接的间隙14(类似于图3中的间隙14)。导电迹线结构可以由诸如铜或者银的金属材料制成。在其他实施例中，LED芯片可以通过键合线(例如，金属键合线)彼此连接。
在基板的两个纵向端部处，电极9、13电连接(例如通过焊接或熔接)到每条导电迹线3，用于将光引擎连接到电子驱动器或电源。
图6示出根据图5的安装到支架7的两个光引擎。支架7包括两组四个电极9。第一组电极9连接到第一光引擎的导电迹线3，并且第二组电极9连接到第二光引擎的导电迹线3。这两个光引擎在它们的上部纵向方向端部处(如图6所示)通过连接电极13连接，使得发出相同颜色的LED芯片2的组彼此连接(即，红色连接到红色、绿色连接到绿色、蓝色连接到蓝色、白色连接到白色)。将电极9连接到导电迹线3来将基板1安装到支架7。电极9穿过支架7并在下端(未示出)离开支架7，在下端，它们可以连接到电子驱动器或灯座的电触点。
虽然图6示出两个彼此间隔开的光引擎，但它们也可以背对背地安装。
图7示出包括如上所述的两个光引擎的灯。所述灯包括半透明或透明灯泡10和灯座11，灯座11具有两个电触点12。虽然图7示出爱迪生型灯座，但也可以使用任何其他灯座(例如卡口型灯座，双引脚型灯座)。而且，灯泡的形状可以与图7中示出的形状不同。灯泡10在其下端由支架7的凸缘15封闭，使得附接到支架7的光引擎位于灯泡10内。灯泡可以是气密的并且可以填充有用于散热由光引擎产生的热的气体，特别地，填充有具有高导热率的气体。气体优选地含有氦气和/或氢气。气体也可以是各种气体的气体混合物。用于散热的这种气体可以改善封闭灯泡内的光引擎的操作，而无需额外的散热器。
尽管已经通过上述实施例详细说明和描述本发明，但是本发明不限于这些实施例。在不脱离所附权利要求的范围的情况下，技术人员可以推导出其他变型。
通常的，“一个(a或an)”可以理解成单数或复数，特别地，具有“至少一个”、“一个或多个”等含义，除非明确地排除，例如术语“确切地一个”等。
此外，数值可包括精确值以及通常的容差间隔，除非明确排除。
实施例中示出的特征，特别地，在不同的实施例中示出的特征，可以组合或替换，而不脱离本发明的范围。
附图标记列表
1 基板
2 LED芯片
2a、2b、2c、2d LED芯片组
3 导电迹线
4 连接导电迹线
5 返回导电迹线
6 凸出部
7 支架
8 狭槽
9 电极
10 灯泡
11 灯座
12 电触点
13 连接电极
14 间隙
15 凸缘

Claims (13)

1.一种用于半导体灯的光引擎，包括：基板，和布置在所述基板上的至少两组LED芯片，
其中每组所述LED芯片彼此电连接，
其中第一组所述LED芯片适于发射具有第一颜色的光，而第二组所述LED芯片适于发射具有不同于所述第一颜色的第二颜色的光。
2.根据权利要求1所述的光引擎，包括布置在所述基板上的至少三组LED芯片，其中第一组所述LED芯片适于发射红光、第二组所述LED芯片适于发射绿光、并且第三组所述LED芯片适于发射蓝光。
3.根据权利要求1所述的光引擎，包括布置在所述基板上的至少四组LED芯片，其中第一组所述LED芯片适于发射红光、第二组所述LED芯片适于发射绿光、第三组所述LED芯片适于发射蓝光、并且第四组所述LED芯片适于发射白光。
4.根据前述权利要求之一所述的光引擎，其中所述组中的至少一组所述LED芯片沿着所述基板的纵向方向布置。
5.根据前述权利要求之一所述的光引擎，其中所述组中的至少一组所述LED芯片彼此串联电连接。
6.根据前述权利要求之一所述的光引擎，还包括电连接所述LED芯片的导电轨道结构。
7.根据前述权利要求之一所述的光引擎，还包括用于每组LED的两个连接端子，所述连接端子固定至所述基板。
8.根据权利要求7所述的光引擎，其中用于每组的所述连接端子中的一个连接端子在所述基板的第一端上固定到所述基板，并且用于每组的所述连接端子中的另一个连接端子在所述基板的与所述第一端相对的第二端上固定到所述基板。
9.根据权利要求1至6中的一项所述的光引擎，还包括用于每组LED的一个连接端子和用于所有组LED的一个公共连接端子，所述连接端子固定到所述基板。
10.根据权利要求9所述的光引擎，其中所有连接端子在所述基板的同一端上固定到所述基板。
11.根据前述权利要求之一所述的光引擎，其中所述LED芯片被保护涂层覆盖。
12.根据前述权利要求之一所述的光引擎，其中所述LED芯片被布置在所述基板的一侧上或者两侧上。
13.一种灯，包括根据前述权利要求之一所述的至少一个光引擎。
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