CN203442506U

CN203442506U - 一体化光电引擎模块

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Publication number: CN203442506U
Application number: CN201320417516.7U
Authority: CN
Inventors: 王珏越; 何刚; 朱明甫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2023-07-11

Abstract

本实用新型涉及LED照明技术领域，具体地说是一种一体化光电引擎模块，包括LED光源、PCB电路板和电源，所述LED光源为高压LED灯珠，所述电源为高压线性IC芯片，所述高压LED灯珠、高压线性IC芯片安装于PCB电路板上，所述高压LED灯珠、高压线性IC芯片、PCB电路板为一体式结构，所述高压LED灯珠、高压线性IC芯片与PCB电路板上的印刷线路电连接；本实用新型同现有技术相比，结构新颖、简单，不仅简化了LED灯具的加工工序，降低了物料成本、组装成本和灯具加工成本，而且提升了光源显色指数及光源光效，通过使用高压线性IC芯片与高压灯珠组合，达到最佳发挥电源和光效效率的目的，延长了使用寿命，提高了节能效果。

Description

一体化光电引擎模块

[技术领域]

本实用新型涉及LED照明技术领域，具体地说是一种一体化光电引擎模块。

[背景技术]

在能源危机和环境污染日益严重的今天，节能减排是时代赋予的历史使命，随着白炽灯退市的实施，荧光灯(俗称节能灯)带来的汞污染、白色污染及大量使用稀土等稀缺资源等问题的加剧，LED灯作为节能环保的绿色冷光源替代它们，成为下一代照明的首选已经毫无悬念，但尚未真正替代他们，走入寻常百姓家，主要是因为目前市场上可供选择的LED灯并不能发挥LED的真正优势，存在以下问题：

（1）、受制于LED灯具的研发、设计和加工成本，价格偏高。灯具成本由设计成本、物料成本和加工成本组成，目前LED灯具的是光源、电源分开设计，电源和光源都存在多种类型，一方面导致光源和电源性能都不能充分发挥，另一方面使物料成本无法得到有效控制，同时，目前设计使用的LED灯具，使用了种类繁多贴片型器件和插件型器件，这就使加工LED灯具需要多种繁杂的工序和大量的人工，也就是高昂的加工成本。（2）、LED的发光品质没有得到有效控制，光品质包括显色性和一致性，光效还不够高，显色性、一致性有待提高。日光下物体的颜色和灯光下不同，这种差异就叫显色性，若将正午阳光的显色性设定为100，则普通LED的显色性只有70左右，很难将物体颜色真实饱满地显示出来，目前照明用LED对显色性要求逐渐提高，80的显色逐渐成为一个重要的指标；一致性是衡量灯具整体发光的均匀性，由于目前LED灯具中主要是多颗LED灯珠，灯珠之间的颜色一致性较差导致了灯具发光的一致性不好；（3）、灯具的寿命包括光源寿命和电源寿命，而常用的开光电源寿命因受电解电容寿命的限制，仅有几千小时，这就导致了LED灯具的寿命受电源寿命影响，没法发挥LED本身的超长寿命的优势，离LED的5-10万小时寿命有很大差距，而目前市场上整灯光效一般为80-100lm/W，电源功率因数为0.6-0.8，电源效率约60%，这就导致了大量的电能没有成功转化为光能用于照明，这部分浪费的能量变成热能浪费掉的同时，大大提升了灯具内部的温度，从而影响了半导体器件的性能和寿命；（4）、节能的优势还没充分发挥。

由此可见，若能提供一种高效节能的LED灯具模组，将带来广泛的社会效益，意义重大。

[实用新型内容]

本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种一体化光电引擎模块，不仅降低了加工成本和组装成本，简化了LED灯具的加工工序，使得LED灯具进入平价市场，而且延长了使用寿命。

为实现上述目的设计一种一体化光电引擎模块，包括LED光源、PCB电路板和电源，所述LED光源为高压LED灯珠，所述电源为高压线性IC芯片，所述高压LED灯珠、高压线性IC芯片安装于PCB电路板上，所述高压LED灯珠、高压线性IC芯片、PCB电路板为一体式结构，所述高压LED灯珠、高压线性IC芯片与PCB电路板上的印刷线路电连接。

所述高压LED灯珠通过多芯封装工艺制成，所述高压LED灯珠为以3V为单位电压的LED灯珠，所述高压LED灯珠的电压为6V、9V、18V、21V、108V或216V。

所述高压LED灯珠为蓝光芯片表面覆盖荧光粉层，所述蓝光芯片为氮化镓芯片，所述荧光粉层为黄色、红色和绿色荧光粉组合而成的YAG或铝酸盐荧光粉层。

所述高压线性IC芯片为非隔离式电源芯片。

所述PCB电路板为铝基覆铜板、玻纤板或自粘铜箔基板。

所述高压LED灯珠、高压线性IC芯片贴装于PCB电路板的同一面上。

本实用新型同现有技术相比，具有如下优点：

1.降低了成本。传统的LED灯具组装模式为，LED光源+PCB+驱动电源+外壳套件，而采用本实用新型后的组装模式为，本实用新型所述的光电引擎模块+外壳套件，通过光源和电源IC的优化组合，整合了模块产品，实现了将繁杂的LED灯具加工工艺变为一道工序、一分钟内加工成LED灯，极大地简化了LED加工工序，降低了物料成本、组装成本和灯具加工成本，使得LED灯具进入平价市场，走入寻常百姓家成为可能；

2.提高了光品质。通过使用新一代白平衡技术，创造性导入红色和绿色荧光粉，及使用铝酸盐系列荧光粉，改变传统蓝光芯片加黄色荧光粉的模式，提升了光源显色指数及光源光效，且使用高压线性恒流IC与高压灯珠(HV-LED)组合，达到最佳发挥电源和光效效率的目的，电源效率达到90%，功率因数PF达到0.99；

3.延长了使用寿命。由于灯具的寿命主要取决于光源和电源部分，本实用新型采用无电解电容线性恒流源电源，避免了电解电容的使用，使电源寿命达到了和光源寿命一样的5万小时以上，从而实现了灯具寿命5万小时以上；

4.提高了节能效果。通过采用多芯封装技术，制造出高压灯珠(HV-LED)，集成高压线性IC，经过最佳的光源和电源匹配性设计后，制造出集光源与电源为一体的一体化光电引擎模组，大幅提高了LED灯具的节能效果。

[附图说明]

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中LED高压灯珠的多芯封装工艺流程图；

图中：1、高压LED灯珠 2、PCB电路板 3、高压线性IC芯片。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：

如附图1所示，本实用新型包括：LED光源、PCB电路板2和电源，LED光源为高压LED灯珠1，电源为高压线性IC芯片3，该高压LED灯珠（HV-LEDs）、高压线性IC芯片按照事先设计好的电路布局安装于PCB电路板上，高压LED灯珠、高压线性IC芯片、PCB电路板为一体式结构，高压LED灯珠、高压线性IC芯片与PCB电路板上的印刷线路电连接，外部电路通过整流之后，通过高压线性IC芯片使高压LED灯珠工作，完成照明功能。

本实用新型中，LED光源为高压LED灯珠，普通LED灯珠为3V器件，而高压LED灯珠通过多芯封装工艺，可制造出如6V、9V、18V、21V、108V、216V等以3V为单位电压的高压LED灯珠；且，高压LED灯珠为蓝光芯片表面覆盖荧光粉层，蓝光芯片为氮化镓芯片，荧光粉层为黄色、红色和绿色荧光粉按需求比例组合的YAG或铝酸盐荧光粉层，能极大增强LED灯珠出光强度。

本实用新型中，高压线性IC芯片为非隔离式电源芯片，无电解电容，无变压器，通过分段式供电模式，充分地将电能加载到高压LED灯珠，使其转化为光能输出，极大地提升了电源效率；高压LED灯珠、高压线性IC芯片贴装于PCB电路板的同一面上；PCB电路板为铝基覆铜板、玻纤板或自粘铜箔基板，该PCB电路板为一体化光电引擎模块提供连接各元器件，以及散热保护的功能。

如附图2所示，为本实用新型中LED高压灯珠的多芯封装工艺流程图，其封装步骤具体为：

1）固晶：通过底胶（如绝缘胶）的作用将若干个LED灯珠的LED芯片按照一定规律焊接在LED支架上，该步骤中，固晶之前，先对LED支架进行除湿以及对底胶进行回温，固晶之后，对LED芯片进行烘烤；

2）焊线：对LED芯片和LED支架进行等离子清洗，通过导线将固晶好的LED芯片以串并联的方式连接；

3）点胶：将胶水（如硅胶或硅树脂）与荧光粉按照一定的比例混合均匀，并将胶水与荧光粉的混合物涂在LED芯片的表面,该步骤中，点胶之前，先进行除湿、等离子清洗，并调试胶水与荧光粉的配比，点胶之后，进行烘烤；

4）分光：将LED灯珠按电压、亮度、颜色的一致性分成不同的等级，分光之前进行切割处理，分光之后再对LED灯珠进行除湿处理；

5）最后，即得LED高压灯珠，包装，入库。

本实用新型使用新一代白平衡技术，创造性地导入新一代红色和绿色荧光粉，改变传统蓝光芯片加黄光荧光粉的模式，提升了光源显色指数；使用铝酸盐系列的荧光粉和新一代垂直结构的芯片，进行优化组合，提升了光源光效；使用“多芯封装技术”，进行微结构下的精密操作，制造出“高压灯珠HV-LED”；使用高压线性IC与HV-LED组合，达到了最佳发挥电源和光效效率的目的，使光引擎模组电源效率达到90%，功率因数PF达到0.99；使用高压线性IC芯片，避免了电解电容的使用，使电源寿命达到了和光源寿命一样的5万小时以上，从而实现灯具寿命5万小时以上；创造性地变繁杂的LED灯具加工工艺为一道工序，加工时间缩短到20秒，通过光源和电源IC的优化组合，降低光电一体化模组的物料成本和灯具加工成本，从而最终实现2元每瓦的目标。

本实用新型中，高压LED灯珠（HV-LED）采取多芯封装工艺，可制造出如6V，9V，18V，21V，108V，216V等以3V为单位电压的高压LED灯珠，功率以3W、5W和7W为单位，可以积木式拼接至几十瓦、几百瓦等超大功率的LED光源，以高电压低电流的工作模式，克服了困扰LED行业的高功率低光效的难题，实现了高功率高光效；该高压灯珠与高压线性恒流IC结合成模组，实现了灯珠的恒流稳定驱动，发挥了高光效、高显色灯珠的优势，高压灯珠模组电压与电源供电完美匹配，使电源效率达到90%，功率因数0.99，这样就充分地将电能转化成光能，即极大地发挥了LED本身的节能效果，又减少了浪费的电能产生的热能，有利于LED灯具的保护；使用了HV-LEDs和高压线性IC，避免了严重影响灯具寿命的电解电容，将LED灯具寿命提升到了和LED灯珠、IC寿命一样，也就是5-10万小时；使LED灯具的生产加工流程变成了模组和外壳组装这一道工序，20秒内完成，极大降低了加工成本，在不用追加投入设备和人员的情况下极大地提升了产值；高压灯珠与高压线性IC的合理搭配降低了设计和物料成本，模组化的方案降低了加工成本，从而使2元/W的LED市场目标得以实现。

本实用新型属于内装式LED模块，是一种包括高压LED灯珠、PCB电路板及高压线性IC的组合式照明光源器件，用于各种LED照明等组件。其中，LED光源可由高压灯珠组成，每粒灯珠电压和功率均可根据需求调整，应用端直接在引出正负焊盘接上电源点亮，相较于普通LED光源，成本更低，可规模化生产，光效更高，灯具应用设计更加方便，可根据需求组合成不同功率的光源。PCB电路板可以为铝基覆铜板，是目前运用于LED照明产品最为普遍的PCB板材，其导热系数1.5W/m·K/击穿电压2.0KV/厚度1.0mm；也可以为高导热型CEM-3双面板,其优势是同时具有铝基板的导热性及CEM的高绝缘特性，符合安规要求，其导热系数1.0W/m·K/击穿电压4.0KV/厚度0.6mm；还可以为自粘铜箔基板，厚度同普通纸张，高导热系数、高绝缘性符合安规要求，具有自粘特性，绝缘导热粘着层直接与散热片接合，不需要其他导热介质，导热系数3.0W/m·K/击穿电压5.0KV/厚度0.01mm；电路构成为AC-DC电路，无电解电容。

本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种一体化光电引擎模块，包括LED光源、PCB电路板和电源，其特征在于：所述LED光源为高压LED灯珠，所述电源为高压线性IC芯片，所述高压LED灯珠、高压线性IC芯片安装于PCB电路板上，所述高压LED灯珠、高压线性IC芯片、PCB电路板为一体式结构，所述高压LED灯珠、高压线性IC芯片与PCB电路板上的印刷线路电连接。

2.如权利要求1所述的一体化光电引擎模块，其特征在于：所述高压LED灯珠通过多芯封装工艺制成，所述高压LED灯珠为以3V为单位电压的LED灯珠，所述高压LED灯珠的电压为6V、9V、18V、21V、108V或216V。

3.如权利要求1或2所述的一体化光电引擎模块，其特征在于：所述高压LED灯珠为蓝光芯片表面覆盖荧光粉层，所述蓝光芯片为氮化镓芯片。

4.如权利要求3所述的一体化光电引擎模块，其特征在于：所述高压线性IC芯片为非隔离式电源芯片。

5.如权利要求4所述的一体化光电引擎模块，其特征在于：所述PCB电路板为铝基覆铜板、玻纤板或自粘铜箔基板。

6.如权利要求5所述的一体化光电引擎模块，其特征在于：所述高压LED灯珠、高压线性IC芯片贴装于PCB电路板的同一面上。