CN117441410A - 芯片级封装led的esd保护 - Google Patents

芯片级封装led的esd保护 Download PDF

Info

Publication number
CN117441410A
CN117441410A CN202280036747.5A CN202280036747A CN117441410A CN 117441410 A CN117441410 A CN 117441410A CN 202280036747 A CN202280036747 A CN 202280036747A CN 117441410 A CN117441410 A CN 117441410A
Authority
CN
China
Prior art keywords
led
lighting device
heat sink
pcb
conductive element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280036747.5A
Other languages
English (en)
Inventor
C·滕洪贝格
D·V·马利纳
E·J·德默尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Signify Holding BV
Original Assignee
Signify Holding BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Signify Holding BV filed Critical Signify Holding BV
Publication of CN117441410A publication Critical patent/CN117441410A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/003—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • F21V23/004—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array arranged on a substrate, e.g. a printed circuit board
    • F21V23/005—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array arranged on a substrate, e.g. a printed circuit board the substrate is supporting also the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/71—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks using a combination of separate elements interconnected by heat-conducting means, e.g. with heat pipes or thermally conductive bars between separate heat-sink elements
    • F21V29/713—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks using a combination of separate elements interconnected by heat-conducting means, e.g. with heat pipes or thermally conductive bars between separate heat-sink elements in direct thermal and mechanical contact of each other to form a single system
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/54—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits in a series array of LEDs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/11—Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/115—Via connections; Lands around holes or via connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F21Y2103/10—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10015—Non-printed capacitor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于耦合到LED驱动器的照明装置。该照明装置包括：串联连接的多个LED，其被布置成形成具有第一端和第二端的LED串；热耦合到LED串的散热器，其中散热器是导电的；耦合在LED串的第一端和散热器之间的电容器；以及在LED串的第二端和散热器之间的电连接。

Description

芯片级封装LED的ESD保护
技术领域
本发明涉及一种照明装置。本发明还涉及一种照明系统。
背景技术
人类是非常好的电荷发生体，因为他们是绝缘体并且触摸很多表面，这产生了静电能量。人类通过行走产生静电，其慢慢放电到地。当带静电的人触摸电气组件时，静电(即静电荷)将放电到电气组件中，具有损坏或毁坏电气组件的巨大风险。这种现象公知为静电放电(ESD)。
在文献中，人体具有一个电阻为1500Ω并且电容为150pF的电等效电路。ESD事件可以产生具有高电压和高电流的大量能量。当ESD损坏LED板上的LED时，那么估计LED板的寿命变得非常困难。ESD削弱LED板并影响可靠性。
大多数芯片级封装(CSP)LED板不具有ESD保护。
CSP LED的附加风险是，由于缺乏任何ESD保护，或者即使有ESD保护，它们也易受浪涌的影响。例如，当电网中的大负载开启或关闭时，就出现这种浪涌。浪涌表示电压和电流在极短的持续时间内以10kV和1kA范围内的高振幅出现。浪涌可以持续例如2.5μs到20μs，并且在这个短的持续时间内包含大量能量。然后，浪涌也出现在为LED板供电的LED驱动器的输入端。当LED驱动器没有提供浪涌保护或提供的浪涌保护不足时，浪涌将到达LED板，并通过释放LED或LED板中的浪涌能量而潜在地损坏LED板上的LED。
期望防止LED被ESD和浪涌损坏。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种对浪涌和ESD更有抵抗力的照明装置。
为了克服这种担心，在本发明的第一方面中，提供了一种照明装置。该照明装置包括：
-串联连接的多个LED，其布置成形成具有第一端和第二端的LED串；
-热耦合到LED串的散热器，其中散热器是导电的；
-耦合在LED串的第一端和散热器之间的电容器；
-在LED串的第二端和散热器之间的电连接。
通过将LED串的两端耦合到导电散热器，浪涌可以经由散热器通过寄生电容路径从LED引离，回到浪涌源。因为散热器是导电的，并且LED串的两端都耦合到它，所以不可能将两端都直接耦合到散热器。LED串的一端可以直接电耦合到散热器，而另一端经由电容器电耦合到散热器。当浪涌到达LED串时(例如经由LED驱动器)，浪涌经由电容器或与散热器的直接连接而直接转移并回到浪涌源。关于这个主题的更多细节将在详细描述中提供。
在另外的示例中，照明装置包括印刷电路板(PCB)，其中LED串和电容器安装在PCB上。
优选地，LED和电容器安装在PCB上。优选地，LED是芯片级封装(CSP)类型的LED，因为这些可以很好地集成在PCB上。优选地，电容器是表面贴装器件(SMD)电容器，其可以例如由陶瓷制成。使用PCB将LED和电容器安装到其上提供了一种鲁棒且简单的方式来制造LED板，该LED板可以容易地耦合到LED驱动器。
在另外的示例中，LED串和电容器安装在PCB的一侧上，并且散热器安装在PCB的另一侧上。
照明装置的一个简单设计是使所有组件都在PCB的单侧上。PCB的另一侧可以用于设置有散热器或耦合到散热器。这种散热器的一个示例可以是沉积在散热器另一侧上的PCB上的铜平面层或导电层。这个平面层可以覆盖PCB的整个另一侧。替代地，该平面层可以具有小的中断，同时整体电连接，以防止或减少涡流流过该平面层。替代地，该平面层可以仅放置在热源下方，在本例中，热源是LED。这将例如导致在每个LED下方的平面层，同时每个平面层然后互连以提供单个电连接的平面层。
在另外的示例中，照明装置包括耦合到散热器并适于耦合到外壳的电绝缘且导热的层。为了提供最佳的热路径，优选的是将LED热耦合到外壳，使得热量可以最佳地传递到周围环境。由于不同的电压电平以及为了人类安全在外壳本身可能不存在电压的事实，需要在散热器和外壳之间提供电隔离，该散热器可以直接耦合到LED串的第一端或第二端之一并且因此也具有该电压电势。同样重要的是，这种电绝缘体需要能够在散热器和外壳之间提供良好的热耦合。这种电绝缘和良好的热耦合可以由填隙垫片(gap pad)或陶瓷材料提供。填隙垫片是具有良好电绝缘参数和良好导热参数的软材料。
在另外的示例中，LED串的第一端和散热器之间的电连接包括从LED串的第一端到散热器的过孔。
当LED和电容器安装在PCB的一侧上并且散热器安装在PCB的另一侧上时，通过PCB传递热的最佳方式是通过使用一个或多个过孔。优选地，使用更多的过孔来优化热传递。这些过孔被称为热过孔。过孔用于将LED串的第二端与散热器电连接。因此，过孔在第二端和散热器之间提供了电耦合以及热耦合。
在另外的示例中，电容器使用过孔电耦合到散热器。
使用过孔将电容器电耦合到散热器是优选的，因为这提供了最佳的电连接，因为这种连接是可能具有最小寄生效应的最短可能连接。
在另外的示例中，PCB是陶瓷PCB。
使用陶瓷PCB提供了附加的好处。陶瓷PCB是电绝缘的，并且导热性非常好。这导致将需要更少的过孔，因为过孔不需要提供导热性，但至少提供导电性。将陶瓷用于PCB的另一个好处是，整个PCB可以用于将热量扩散到PCB的整个表面之上，并且因此也扩散到散热器的整个表面。这意味着充当热量的热点(hotspot)的LED在PCB之上具有改善的热分布。事实上，陶瓷PCB和散热器可以一起用于将热量散发到环境。这允许PCB和散热器不必热连接到外壳，即散热器与外壳断开。
在另外的示例中，散热器是单个实体，其被布置成热耦合到多个LED中的所有LED。
优选地，散热器是覆盖PCB另一侧(即不存在组件的一侧)的单个铜平面层。散热器以这种方式容易制造。
在另外的示例中，照明装置包括另外的电容器，其中散热器经由该另外的电容器耦合到接地回路。
当散热器通过该另外的电容器直接耦合到接地回路时，浪涌或ESD将具有一个用于电流流动的专用路径。与使用来自周围环境的寄生电容相比，这提供了关于电流将如何流动的更多确定性，尤其是当没有其他返回到地的路径时、即不存在外壳提供到地的路径时。
在另外的示例中，散热器包括铜平面层。
铜平面层很容易沉积在PCB的一侧上。
在另一个示例中，提供了一种照明系统。该照明系统包括照明装置和用于向照明装置提供调节的电流的LED驱动器。
诸如灯或灯具的照明系统受益于防浪涌保护。LED驱动器通常直接连接到干线，在那里可能出现浪涌。这种LED驱动器可能不被充分地保护以防浪涌，因为LED驱动器可能被设计得小且便宜。本发明保护照明装置中的LED免受浪涌，因为浪涌从LED绕过。此外，LED还被更好地保护以防ESD。
在另一个示例中，LED驱动器被布置成在LED驱动器的输入端和LED驱动器的输出端之间提供电流隔离(galvanic isolation)，其中LED驱动器的输出端耦合到LED串，并且LED驱动器的输入端耦合到干线电压源，其中LED驱动器包括跨电流隔离放置的隔离电容器。
驱动器可以用于提供电流隔离。照明装置与干线输入端电流隔离。这允许照明装置以例如安全超低电压(SELV)操作。这允许用户触摸LED，而没有被电击的风险。通过触摸LED，用户引入了ESD风险，本发明降低了该ESD风险。Y型电容器通常跨电流隔离放置，以降低由LED驱动器产生的电磁干扰(EMI)。该电容器允许浪涌跨过电流隔离屏障，并且导致LED损坏。通过实施本发明，该浪涌绕过LED。
在另一个示例中，照明系统包括外壳。外壳可以用于提供LED驱动器和照明装置的整体密封。
在另一个示例中，外壳是导电外壳，并且外壳耦合到地。
诸如金属外壳的导电外壳可以用于提供驱动器和照明装置的密封，并且还提供热益处，因为金属是良好的热导体。为了提供人身安全，该导电外壳耦合到保护接地。
附图说明
现在将参照所附附图描述本发明的示例，在附图中：
图1示出了根据通常实践的照明系统的示例；
图2a、图2b和图2c示出了流经照明装置的浪涌的示例；
图3示出了根据本发明的照明装置的布局的一个示例；
图4示出了根据本发明的照明装置的布局的另一个示例。
具体实施方式
将参照附图描述本发明。
应该理解的是，详细描述和具体示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅旨在用于说明的目的，并且不旨在限制本发明的范围。根据以下描述、所附权利要求和所附附图，本发明的装置和系统的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。还应该理解，附图仅仅是示意性的，并且不是按比例绘制的。还应该理解，遍及附图，相同的附图标记用于指示相同或相似的部件。
图1示出了一个常用的照明系统的示例。在图1中，LED驱动器1用于向照明装置2提供调节的电力。驱动器在其输入端耦合到干线。例如，干线可以是50Hz下的230V或60Hz下的120V。LED驱动器1将该干线电压转换成期望的输出电压和电流，使得照明装置2提供期望的光输出。期望的光输出可以由用户设置，或者可以在LED驱动器中预先配置。照明装置2具有以串联配置耦合的多个LED。这些LED形成LED串3。LED串3具有第一端4和第二端5，照明装置2通过第一端4和第二端5电耦合到LED驱动器1。第一端4没有电耦合到散热器6。第二端5经由寄生电容器Cpar耦合到散热器6。该电路提供对于浪涌或ESD的非常低等级的保护。
在干线输入侧出现浪涌。例如，当诸如电机、冰箱或洗衣机之类的大负载突然开启或关闭时，这可能发生。大的电压和电流尖峰被施加在LED驱动器1的输入端。LED驱动器1将该浪涌电压传递到其输出端。这可能以几种方式发生。浪涌可能以差模方式或共模方式被提供。在差模浪涌中，浪涌出现在相线和零线之间。在共模浪涌中，浪涌出现在相线或零线与保护接地(即地线)之间。在任何情形下，浪涌被提供给第一端4或第二端5，并因此被提供给LED。在差模浪涌的情形下，浪涌将从第一端4流向第二端5，或者反之亦然。在共模浪涌的情形下，浪涌将从第一端4或第二端5流到保护接地。因为在LED串3本身不存在保护接地连接，所以浪涌将不得不寻找另一条到保护接地的路径。该路径可以经由散热器6找到，因为散热器6充当可用于保护接地的最大寄生电容。
第一端4经由LED串3中的第一个LED耦合到散热器6。这意味着来自第一端4的任何浪涌将总是流过LED串3中的第一个LED。这将导致第一个LED被损坏或者甚至第一个LED被破坏。
第二端5仅经由寄生电容Cpar耦合到散热器6。然而，该电容不足以提供足够低的阻抗来允许整个浪涌流过寄生电容Cpar。这导致一部分浪涌在LED串3中的最后一个LED中流动。这意味着来自第二端5的任何浪涌将总是流过LED串3中的最后一个LED。这将导致最后一个LED被损坏或者甚至最后一个LED被破坏。
相对于浪涌，ESD具有类似的行为，其主要区别在于源的位置在哪里。触摸照明装置2的人体充当源。人体可以在任何地方触摸照明装置2。因此，多个电流路径可以是可能的。因为每个电流路径都指向保护接地，所以每个ESD都将向散热器6放电。因此，重要的是，LED在任何情形下都被旁路。在图1中提供的示例中，第一端4仅经由顶部LED耦合到散热器6，这至少对顶部LED造成ESD损坏的风险。
因此，期望更好地保护照明系统免受浪涌和ESD。
在图2a、图2b和图2c中，示出了根据本发明的照明装置2的示例，并且解释了该示例的功能。
照明装置2具有LED串3。在这个示例中，六个LED串联耦合。应理解，任何数量的LED可以串联耦合。此外，附加的LED可以与LED串3并联放置，使得可以形成多个LED串，或者单个LED串3可以具有串联耦合的多个并联LED。
照明装置2可以耦合到LED驱动器1。第一端4可以用于将LED驱动器1的第一输出端连接到照明装置2的输入端，即LED串3中第一个LED的阳极。第二端5可以用于将LED驱动器1的第二输出端连接到照明装置2的输出侧或返回侧，即LED串3中最后一个LED的阴极。LED可以安装在印刷电路板(PCB)上。该PCB可以是不导电的PCB。该PCB为要安装的LED、电容器和互连提供了一个平台。LED在小表面上消耗相对大量的电力。这意味着产生大量需要移除的热量。散热器6用于此目的。散热器6是导热且导电的。在这个示例中，LED串3中的LED安装在PCB的一侧上。散热器6安装在PCB的另一侧上。散热器6可以与所有LED相反放置，例如在PCB的另一侧上，使得它为所有LED提供散热效果。类似于图1的照明系统中，在每个LED和散热器6之间存在寄生电容耦合。该寄生耦合的每个相关寄生电容被表示为从每个LED的阴极到散热器6的电容。在该示例中，寄生电容由LED的焊盘(热连接焊盘或电连接焊盘)和散热器6产生，它们充当寄生电容的电极。PCB存在于焊盘和散热器6之间，并且因此用作寄生电容的电介质。应理解的是，该配置可以稍微不同，但是具有相似的效果。当使用金属芯印刷电路板(MCPCB)时，LED需要与MCPCB电气隔离，以避免短路。用于将LED与MCPCB隔离的隔离器充当寄生电容的电介质。焊盘(类似于非金属芯PCB的情形)和散热器6(其在这种情况下是MCPCB)充当寄生电容的电极。
散热器6可以耦合到外壳7。该外壳7可以是导电且导热的。在LED和外壳7之间良好的热耦合的情况下，由LED产生的热量可以以非常有效的方式传递到周围环境。
在照明系统的正常操作期间，寄生电容对于LED的安全是无害的。然而，在浪涌或静电放电(ESD)的情况下，该情形变得不同，并且存在损坏LED的风险。
在图2a中，示出了从第二端5出现并通过散热器6流到地的共模浪涌。浪涌将流经最后一个寄生电容，如图2a中最低的寄生电容所示。如果该电容值太低(在本例中就是该情况，因为电容是pF范围内的寄生电容)，则电流也将流过最后一个LED和在最后一个LED的阳极处的寄生电容。最后一个LED将在该过程中被反向流过最后一个LED的浪涌或至少一部分浪涌损坏。
为了防止从第二端5到散热器6的浪涌损坏至少最后一个LED，电容器Cbyp放置在第二端5和散热器6之间。该电容Cbyp提供了足够的电容来为浪涌提供低阻抗路径，以流向散热器6而不流经任何LED。
在这种情形下，假设散热器6本身提供了足够的对地寄生电容，以提供浪涌从散热器6流到地的路径。
如果散热器6热耦合到外壳7，则浪涌将从散热器6经由寄生电容耦合流到外壳7和地。外壳7可以电耦合到地，从而提供到地的低阻抗路径。
替代地，代替外壳7或与外壳7一起，另一电容器Cgnd可以耦合在散热器6和地之间。在许多情形下，LED驱动器1由干线电压供电。干线电压经由相线和零线输入提供。除了这两个输入之外，可以提供附加的输入，即地线。地线也可以称为保护接地(PE)或接地。地线连接的目的是将金属部件或表面电连接到地，否则这些金属部件或表面会浮地，使得保护用户在触摸该金属部件或表面时免受电击。
可以经由LED驱动器1向照明装置2提供地线连接。然后可以使用另外的电容器Cgnd在地线输入和散热器6之间建立电容连接。这可能不足以保护用户在触摸散热器6时免受电击，但是它确实保护了LED免受浪涌和ESD。为了保护用户免受来自散热器6的电击，可以提供直接电连接到地的外壳7。这种电连接可以利用由LED驱动器1提供的相同地线输入来建立。
图2b示出了与图2a中类似的照明装置2。在图2b中，共模浪涌从第一端4流向散热器6。通过将第一端4电耦合到散热器6，浪涌将绕过LED并直接流向散热器6。从那里，浪涌直接地或间接地流回到地。
图2a和图2b中表示的浪涌被表示为共模浪涌，其必须流回到地。
在图2c中，示出了类似于图2a和图2b的照明装置的照明装置2。浪涌从第一端4到第二端5出现，或者反之亦然。
第一端4与散热器6的直接电连接以及第二端5与散热器6的电容连接为高频电流(诸如浪涌)提供了分流路径。当诸如浪涌或ESD的瞬变接近LED时，LED串3事实上经由散热器6被旁路。
使用第一端4和散热器6之间的直接连接以及第二端5和散热器6之间的电容连接保护LED串3免受共模浪涌和差模浪涌。
该电路还为LED提供了改善的保护以免受ESD。当用户触摸LED串3中任何位置处的任一LED时，可能出现ESD。ESD想要将电荷从触摸LED的人体放电到地。这甚至可能在照明装置2没有连接到LED驱动器1时出现。ESD遵循与浪涌相同的放电路径。当用户触摸第一端4或第二端5时，ESD从LED串3旁路到散热器6。
在图3中，示出了根据本发明的照明装置2的示例。示出了照明装置2的侧视图，其中LED安装在PCB上。LED串3被描绘为串联耦合的三个LED，其中第一个LED在左边示出，并且最后一个LED在右边示出。使用安装在PCB第一侧上的铜平面层将LED耦合在一起。第一端4被表示为在左边的铜平面层，在其上可以实现到LED驱动器1的一个互连。第二端5被表示为在右边的铜平面层，在其上可以实现到LED驱动器1的另一个互连。PCB可以由任何常用的材料制成。该材料可以是非限制性示例清单中的任何一种：FR4、用于柔性PCB的薄膜衬底材料、金属或陶瓷。优选地，LED覆盖有涂层10，该涂层10防止ESD发生在LED本身。ESD仍然可以出现在第一端4或第二端5上。
与使用金属芯PCB类似，使用陶瓷PCB提供了附加的好处，即PCB本身由于其良好的导热性可以充当热扩散器。与MCPCB相反，陶瓷是不导电的材料，其因此不提供到周围环境、并因此到地的寄生电容的平面层。此外，例如LED和旁路电容器Cbyp的组件可以直接安装在陶瓷PCB上，而无需电绝缘体。与MCPCB相比，这显著改善了照明装置2的辐射EMI性能。LED和旁路电容器Cbyp位于PCB的一侧上。在陶瓷PCB的另一侧上，提供散热器6。因为陶瓷PCB已经提供了良好的热扩散和传导性，所以散热器6不必是体积大的。陶瓷PCB另一侧上的铜平面层可能已经足够，但任何其他散热器仍然是可能的。单个铜平面层可以覆盖陶瓷PCB的整个另一侧，但更小的平面层也可能节省铜用量。充当散热器6的这个铜平面层然后也电耦合到第一端4，并且经由旁路电容器Cbyp电容耦合到第二端5。优选地，陶瓷PCB与外壳7断开，即，不与外壳7热耦合。这进一步降低了照明装置2到环境的寄生耦合，从而进一步改善辐射EMI。
优选地，第一端4使用过孔电耦合到散热器6。该过孔是通过PCB从第一端4所在的层到散热器的互连，在该示例中，第一端4位于PCB的第一侧。过孔可以是直接电连接第一端4与散热器6的金属化过孔连接。在所示的示例中，旁路电容器Cbyp被示为SMD电容器，其与LED放置在同一侧上。本领域技术人员清楚，该旁路电容器Cbyp也可以放置在其他地方。在这个示例中，旁路电容器可以使用铜平面层或迹线电耦合到最后一个LED的阴极。旁路电容器Cbyp的另一端可以使用过孔耦合到散热器6。附加的热过孔可以用于在PCB的两端之间提供改进的热耦合。取决于这些热过孔耦合到哪里，例如在LED串3中第一个LED和第二个LED之间的节点，在热过孔和散热器6之间可能需要电绝缘，因为在该示例中，散热器6与第一端4处于相同的电势。使用陶瓷PCB可以省略对热过孔的需要，这是因为陶瓷材料的良好的热特性。
散热器6可以使用热垫片8热耦合到外壳7。该热填隙垫片可以是可以用于在散热器6和外壳7之间提供牢固热连接的任何材料，诸如但不限于：导热膏、导热带或间隙填充物。
外壳7优选地电耦合到地，使得外壳被设置到安全电压电势。
图4提供了本发明的详细示例。提供了具有LED串3的照明装置2，该LED串3具有串联安装在PCB一侧上的三个LED。此外，第一端4和第二端5也安装在PCB的同一侧上。PCB可以由陶瓷制成，从而提供与散热器6的良好热接触。LED串3安装在一侧上，并且可以被制成可替换的，因此用户可以选择具有期望数量的LED的期望的PCB。散热器6可以是导电平面层，例如铜平面层。散热器6使用热垫片8耦合到外壳7。散热器6、热垫片8和外壳7的组合可以是独立的实体，具有LED串3的PCB可以安装到该独立的实体。当将PCB安装到散热器6时，散热器6保护填隙垫片8免受损坏。如果散热器6可以被制成柔性的，则PCB和散热器之间的热耦合可以被优化，即防止或减少气隙。
在图4的示例中，第一端4和散热器6之间的连接不是利用过孔完成的。该连接是用导线或结合线来完成的，当PCB安装在散热器6上时，可以附接该导线或结合线。在这个示例中，旁路电容器Cbyp是安装在第二端5和散热器6之间的独立电容器。这里，导线或结合线也可以用于将旁路电容器Cbyp连接到第二端5和散热器6。
在所提供的示例中，第一端4被表示为LED驱动器1和照明装置2之间的顶部连接，并且第二端5被表示为LED驱动器1和照明装置2之间的底部连接。应理解，第一端4可以表示为LED驱动器1和照明装置2之间的底部连接，并且第二端5可以表示为LED驱动器1和照明装置2之间的顶部连接。这将意味着，例如，电容器C1可以放置在底端或顶端。
术语PCB的一侧和另一侧涉及只有两侧的PCB。应理解，PCB可以具有多层，从而导致多于两侧。从描述中清楚的是，在多层的情况下，所述一侧是与所述另一侧不同的层。
在所提供的示例中，第一导电元件6被例示为散热器，并且第二导电元件7被例示为外壳。应理解，这些被认为是非限制性的示例，并且这些仅仅是为了清楚起见而在示例中使用的。散热器是第一导电元件6的示例。第一导电元件6可以例如是导电材料的中间层。外壳是第二导电元件7的一个示例。第二导电元件7例如可以是散热器，优选与导电材料的中间层组合。
优选地，第一导电元件6与第二导电元件7和/或地电绝缘。优选地，第二导电元件7电耦合到地。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实不指示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (14)

1.一种用于耦合到LED驱动器(1)的照明装置(2)，所述照明装置(2)包括：
-串联连接的多个LED，其布置成形成具有第一端(4)和第二端(5)的LED串(3)；
-热耦合到所述LED串(3)的第一导电元件(6)，其中所述第一导电元件(6)与地电绝缘；
-第二导电元件(7)，其电耦合到地并且热耦合到所述第一导电元件(6)；
-在所述LED串(3)的第一端(4)和所述第一导电元件(6)之间的电连接；和
-耦合在所述LED串(3)的第二端(5)和所述第一导电元件(6)之间的电容器(Cbyp)。
2.根据权利要求1所述的照明装置(2)，其中，所述照明装置(2)包括印刷电路板PCB，并且其中所述LED串(3)和所述电容器(Cbyp)安装在所述PCB上。
3.根据权利要求2所述的照明装置(2)，其中，所述LED串(3)和所述电容器(Cbyp)安装在所述PCB的一侧上，并且所述第一导电元件(6)安装在所述PCB的另一侧上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(2)，其中，在所述LED串(3)的第一端(4)和所述第一导电元件(6)之间的电连接包括从所述LED串(3)的第一端(4)到所述第一导电元件(6)的过孔。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的照明装置(2)，其中，所述电容器(Cbyp)使用过孔电耦合到所述第一导电元件(6)。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的照明装置(2)，其中，所述PCB是陶瓷PCB。
7.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(2)，其中，所述第一导电元件(6)与所述第二导电元件(7)电断开。
8.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(2)，其中，所述第一导电元件(6)是单个实体，其被布置成热耦合到所述LED串(3)中的所有LED。
9.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(2)，还包括另外的电容器(Cgnd)，其中所述第一导电元件(6)经由所述另外的电容器(Cgnd)耦合到接地回路。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的照明装置(2)，其中，所述第一导电元件(6)包括铜平面层。
11.一种照明系统，包括：
-根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(2)；和
-用于向所述照明装置(2)提供调节的电流的LED驱动器(1)。
12.根据权利要求11所述的照明系统，其中所述LED驱动器(1)被布置成在所述LED驱动器(1)的输入端和所述LED驱动器(1)的输出端之间提供电流隔离，其中所述LED驱动器(1)的输出端耦合到LED串(3)，并且所述LED驱动器(1)的输入端耦合到干线电压源，其中所述LED驱动器(1)还包括跨所述电流隔离放置的隔离电容器。
13.根据权利要求11或12中任一项所述的照明系统，其中，第二导电元件(7)是外壳。
14.根据权利要求13所述的照明系统，其中，所述外壳(7)耦合到地。
CN202280036747.5A 2021-05-21 2022-05-12 芯片级封装led的esd保护 Pending CN117441410A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21175180.5 2021-05-21
EP21175180 2021-05-21
PCT/EP2022/062947 WO2022243169A1 (en) 2021-05-21 2022-05-12 Esd protection of chip scale package leds

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117441410A true CN117441410A (zh) 2024-01-23

Family

ID=76076215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280036747.5A Pending CN117441410A (zh) 2021-05-21 2022-05-12 芯片级封装led的esd保护

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4342264A1 (zh)
CN (1) CN117441410A (zh)
WO (1) WO2022243169A1 (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7806574B2 (en) * 2006-04-16 2010-10-05 Albeo Technologies, Inc. Thermal management of LED-based lighting systems
JP4687826B2 (ja) * 2010-07-22 2011-05-25 パナソニック電工株式会社 電源別置型のｌｅｄ点灯装置
JP6133505B2 (ja) * 2013-11-04 2017-05-24 フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ サージ保護装置
CN210157432U (zh) * 2016-11-29 2020-03-17 昕诺飞控股有限公司 管状led灯和照明设施

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022243169A1 (en) 2022-11-24
EP4342264A1 (en) 2024-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6133505B2 (ja) サージ保護装置
EP2810545B1 (en) Lighting driver and housing having internal electromagnetic shielding layer configured for direct connection to circuit ground
JP5935065B2 (ja) 発光装置及びそれを備える灯具
JP2008053663A (ja) Ｌｅｄユニット
AU2013305063A1 (en) Method of and system for isolating LED luminaires from electrical surges
JPS63500975A (ja) Ｉｃ用の静電荷保安器
JP5516956B2 (ja) 発光装置及び照明装置
WO2017207691A1 (en) Surge protected luminaire
TW201313055A (zh) 發光二極體模組與採用此發光二極體模組之顯示器
CN117441410A (zh) 芯片级封装led的esd保护
US20240219011A1 (en) Esd protection of chip scale package leds
JP2024524832A (ja) チップスケールパッケージｌｅｄのｅｓｄ保護
KR20160061272A (ko) 발광 다이오드에 대한 서지 보호
WO2015124520A1 (en) Led circuit with surge protection
KR101052469B1 (ko) Ｌｅｄ 조명기기의 내전압 개선을 통한 회로 보호 장치
EP3906378B1 (en) Apparatus with charge dissipation
WO2021079311A1 (en) Led lighting device with overvoltage protection system
JP2005294779A (ja) Ｌｅｄ光源
KR20160071545A (ko) 피엔접합 발광소자 조명장치
JP2005303174A (ja) Ｌｅｄ光源
KR101019563B1 (ko) 전자식 바이패스 유니트
KR20160071546A (ko) 피엔접합 발광소자 조명장치
CN113853055A (zh) 一种电路板及能源传输设备
CN116137774A (zh) 一种电子设备
PL227400B1 (pl) Urzadzenie elektroniczne wyposazone w układ zabezpieczajacy przed uszkodzeniami wywołanymi ładunkami elektrostatycznymi

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination