CN207518913U - 汽车信号灯led电子控制模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车信号灯LED电子控制模组，包括LED串、LED串的驱动电路以及设置LED串和驱动电路的同一块线路板，LED串包括一颗或多颗相串联的LED，线路板覆盖并通过散热胶层粘连固定于散热器的顶面上，散热器设有沉槽，沉槽开口于散热器的顶面，驱动电路的功率器件安装在线路板下面，并位于沉槽内，驱动电路的其他电子元器件以及LED安装于线路板上面，散热器下部设有散热结构以及连接导线或PIN针的接插件导入口，驱动电路采用DCDC式驱动电路BUCK拓扑架构。本实用新型能在满足光学系统光衰要求下达到小型化和标准化要求，使一个LED灯模组适用于所有信号灯灯体结构。

Description

汽车信号灯LED电子控制模组

技术领域

本实用新型涉及一种LED电子控制系统，主要适用于采用LED光源的汽车信号灯。

背景技术

LED具有响应速度快、低功耗、节能、寿命长等显著优点。由于LED的快速响应速度，特别适用于汽车前后灯具的应用。随着半导体材料和封装工艺的提高，LED光源的光通量和出光效率逐渐提高，LED光源已被广泛应用于汽车照明领域。LED驱动技术也随着LED应用技术的发展而逐步得到发展。

LED作为汽车后雾灯光源，由于法规对光学系统在光通量的上下限值要求，对LED在1分钟到30分钟内的光衰提出了很高的要求：安装有LED的PCB小系统需要满足在1分钟到30分钟内的光通量衰减小于3-4％。发光的LED自身有热量会产生，同时驱动LED点亮的驱动电路也会产生热量，当LED自身发热量和驱动电路的热量累加在一起，就很难控制LED的光衰。

LED驱动有多种控制方式，主要有以下三大方式：1.电阻式，效率最低，驱动发热量大，成本最低；2.线性恒流式，效率较低，驱动发热量大，成本适中；3.DCDC式，效率最高，驱动发热量小，成本较高。针对上述几种LED驱动的效率、发热量及后雾灯光学系统光衰的要求，目前常用的后雾灯LED电子控制系统设计方法有：将安置有LED光源的PCB与安置有LED驱动的PCB板物理分隔开，仅采用线束将LED光源与LED驱动做电气连接，原理上使LED光源远离LED驱动这个热源来保证LED达到较小的光衰。这种系统设计方法的LED驱动可以采用电阻式、线性恒流式或DCDC式，因为光衰已不再和LED驱动的形式密切相关，但这种系统设计由于LED光源和LED驱动物理分隔，在灯具整灯结构内需要较大的空间来分别布置LED光源线路板和LED驱动控制板，对灯腔内部的空间有一定需求。面对越做越薄、越做越小的后灯造型设计，这种后雾灯的系统设计方案已越来越难满足灯体造型设计，同时也很难做到标准化，使一个后雾灯电子控制系统适用于所有车型后灯的灯体结构。

常用的后雾灯LED电子控制系统设计方法还有：将LED光源和LED驱动一同放置在同一块PCB板上，LED驱动采用简单的电阻式或线性恒流方式，由于电阻仅几颗或线性恒流芯片仅一颗，LED驱动部分的电路不会占用过多空间，所以这种方案还是可以基本满足小型化设计的，但由于其LED驱动的效率及产生的热量对LED的影响，使光学系统的光衰不能达到预期效果。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种汽车信号灯LED电子控制模组，在满足光学系统的光衰要求的同时，达到小型化和标准化需求。

本实用新型的主要技术方案有：

一种汽车信号灯LED电子控制模组，包括LED串、LED串的驱动电路以及设置所述LED串和驱动电路的同一块线路板，所述LED串包括一颗或多颗相串联的LED，所述线路板覆盖并通过散热胶层粘连固定于散热器的顶面上，所述散热器设有沉槽，所述沉槽开口于所述散热器的顶面，所述驱动电路的功率器件安装在所述线路板的下面，并位于所述沉槽内，所述驱动电路的其他电子元器件以及所述LED均安装于所述线路板的上面，所述散热器的下部设有片状或柱状散热结构以及连接导线或PIN针的接插件导入口，所述连接导线或PIN针上端焊接在所述线路板上，下端穿过所述线路板和所述接插件导入口将电气极性引出，所述接插件导入口内部通过绝缘胶绝缘。

所述散热器优选为一体式成型结构。

所述驱动电路优选采用DCDC式驱动电路。

所述散热器的材质可以为纯铝、铝镁合金、纯铜或铜合金。

所述沉槽的槽底面可以通过散热胶紧密贴合于所述驱动电路的功率器件表面。

所述散热器的上部外侧面设有整周的密封槽，所述密封槽内对应嵌有密封胶圈。

所述线路板上所述LED的周围优选开设有若干密集的小孔。

所述LED有1-3颗。

所述驱动电路优选采用BUCK拓扑架构。

所述驱动电路设有输入滤波模块、防反模块、采样电阻、续流模块、储能模块、储能放电模块、输出滤波模块和驱动控制芯片，所述输入滤波模块的输入端作为电源输入端，所述输入滤波模块的输出端连接所述防反模块的正极，所述防反模块的负极与所述续流模块的负极、所述采样电阻的一端和所述驱动控制芯片的Vin引脚连接，所述续流模块的正极与所述驱动控制芯片的SW引脚和所述储能模块的一端连接，所述储能模块的另一端与所述储能放电模块的一端和所述输出滤波模块的输入端连接，所述输出滤波模块的输出端连接所述LED串的负极端，所述LED串的正极端、所述储能放电模块的另一端、所述采样电阻的另一端以及所述驱动控制芯片的SET引脚四点连接。

所述线路板采用FR4基板，所述电源输入端和所述驱动电路的接地端两个电源极性通过线路板上走线至所述连接导线或PIN针的位置，采用PIN针或导线方式方式将电气极性引出至模组外部。

本实用新型的有益效果是：

1、由于驱动电路采用DCDC方式，驱动效率相较于以往的电阻式或线性恒流式高出许多，可以大大降低驱动过程中产生的功耗及热量，使得与驱动电路同在一块PCB板上的LED光源的光衰尽可能的减小，从而能够满足光学的法规配光要求。

2、采用LED光源与LED驱动一体化的布局设计，使系统内部的连线结构得到很大程度的简化，整个LED电子控制模组的体积变得极小，因此可以安装于整灯结构内的任何位置，也因此可以被定义成为一个标准光源电控模块，不仅可以应用于各种后雾灯，甚至可以应用于所有信号灯。可见，这种结构的简化不仅实现了小型化，还实现了标准化。

3、通过简化DCDC电路，减少电子器件个数，使电子驱动电路微小型化，使后雾灯系统满足标准化的设计需求；相较于普通的DCDC驱动电路，器件个数减少可以降低器件成本，同时为简化结构打下基础；LED光源与驱动一体化的设计，将LED与驱动的电气连接设计在PCB板的LAYOUT走线中，避免了电气物理结构连接可能带来的短路风险，提高了可靠性。同时减少了LED与驱动连接的接插件，降低了器件成本。

4、通过一体化设计，简化了制造工艺，相较于原来的LED光源线路板与驱动板物理分隔的方式，免去了生产过程中LED与驱动电路的匹配连接过程及该安装连接过程中可能带来的损伤风险。

5、本实用新型将LED光源、驱动电路的部分信号器件设置于线路板的正面，将驱动电路中主要热源的功率器件布置于线路板的反面，一体式散热器内部设置沉槽式空腔结构，供这些驱动热源产生的功率器件的布置，，同时该散热器表面通过散热胶紧密贴合于功率器件表面；该空腔的下部外表面仍然为散热结构。这种线路板上元器件的布置方式及散热器的结构组合，可以最大化地利用LED线路板面积放置电子元器件，尽可能地缩小线路板的面积，同时将一些产生高热量的功率器件布置在线路板的反面，使其尽可能远离LED光源，并通过散热胶贴合在散热器上直接对这些功率器件散热，加快了驱动电路上产生热量的导出，以尽可能减小热量对LED光源的负面影响。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的立体结构示意图；

图2是图1所示实施例的一个纵向剖视图；

图3是本实用新型的驱动电路的一个实施例的原理框图。

附图标记：1.线路板；2.LED；3.散热胶层；4.散热器；4-1.沉槽；4-2.散热结构；4-3.接插件导入口；5.散热胶；6.功率器件；7.连接导线或PIN针；8.小孔；9.密封胶圈；10.其他电子元器件；M1.输入滤波模块；M2.输出滤波模块；M3.驱动控制芯片；M4.续流模块；M5.储能模块；M6.储能放电模块；M7.防反模块；采样电阻R2。

具体实施方式

如图1、2所示，本实用新型公开了一种汽车信号灯LED电子控制模组，包括LED串、LED串的驱动电路(含有多个电子元器件，图1仅以其中的功率器件6和其他某个电子元器件10示意)以及设置所述LED串和驱动电路的同一块线路板1，所述LED串包括一颗或多颗相串联的LED2，所述线路板覆盖并通过散热胶层3粘连固定于散热器4的顶面上，所述散热器设有沉槽4-1，所述沉槽开口于所述散热器的顶面。所述驱动电路的功率器件安装在所述线路板的下面(或称反面)，并位于所述沉槽内，所述驱动电路的其他电子元器件以及所述LED均安装于所述线路板的上面(或称正面)。所述散热器的下部为片状或柱状散热结构4-2以及连接导线或PIN针7的接插件导入口4-3。所述连接导线或PIN针上端焊接在所述线路板上，下端穿过所述线路板和所述接插件导入口将电气极性引出，所述接插件导入口内部通过绝缘胶绝缘。

本实用新型采用这种线路板上元器件的布置方式及散热器的结构组合，可以最大化地利用LED线路板面积放置电子元器件，尽可能地缩小线路板的面积，同时将一些产生高热量的功率器件布置在线路板的反面，使其尽可能远离LED光源，以尽可能减小热量对LED光源的负面影响。

本实用新型将LED光源与其驱动电路放置在同一块线路板上的“一体化”设计，实现所述汽车信号灯LED电子控制模组的小型化，进而有助于其标准化。用散热器同时为LED和驱动电路功率器件提供散热，相比于传统的LED光源和驱动电路各用一个散热器的设计，可显著减小散热器的尺寸，相当于将散热器控制在最小体积范围内。此外，采用所述散热结构变相增加了散热器的散热面积总和，明显减少热量的累积，从而有助于将光衰控制在较低范围内。

所述驱动电路优选采用DCDC式驱动电路。热量是影响LED光衰的首要因素，通过DCDC的极高工作效率来降低驱动电路的功耗，减少整体LED电子控制模组的总热量，进一步使光衰显著降低到3％-4％，以满足法规要求。

所述线路板上每颗所述LED的周围优选开设有若干密集的小孔8，例如可以绕着相应LED呈矩形、环形或C形排列，且可以设置一圈或多圈。该小孔也称为散热孔，用来增强LED的散热性能，进一步减少热量的累积。

由于采用DCDC方式的驱动电路会相较于线性或电阻电路有成本上的增加，如对系统成本控制较为严格，可以考虑通过适当减少LED颗数来降低LED光源的成本以弥补驱动电路增加的成本，例如优选采用1～3颗LED作为光源。

所述散热器优选为一体式成型结构，例如一体注塑成型，可方便所述汽车信号灯LED电子控制模组直接向灯体的安装。

所述沉槽的槽底面优选通过散热胶5紧密贴合于所述驱动电路的功率器件6的表面。

所述散热结构可以是散热翅片、散热钉柱或散热肋条形式。所述散热结构遍布于所述散热器的下部表面，当然也包括所述沉槽所在位置的外部下表面，沉槽所在位置处的所述散热结构可以直接快速地将功率器件产生的热量散发出去，加快了驱动电路上产生热量的导出。

所述散热器的材质可以为纯铝、铝镁合金、纯铜或铜合金等导热率高的金属或金属合金。

所述散热器的上部外侧面可以设有整圈的密封槽，用于安装密封胶圈9，如图所示的凹凸结构。当这样的散热器安装在灯体上时，灯体上需要配合开设散热器安装孔，该散热器直接安装于该灯体上时，所述密封胶圈用于实现散热器与灯体间密封，防止漏水。所述散热器设置成这种结构型式，所述散热器一部分(主要是所述散热结构)才能够裸露于灯体外部散热，既有助于散热循环，同时又方便接插件导入口内的连接导线或PIN针直接与车身接插件的连接。

所述DCDC式驱动电路优选采用BUCK拓扑架构。该拓扑架构可以满足车身9-16V的电压变化下，流过LED的电流恒定不变，从而保证光通量的稳定性；同时BUCK电路可以工作在70％-85％的效率上来减少驱动电路的功耗及热量。相较于现有的电阻式或线性恒流式后雾灯模组,驱动电路产生的热量功耗巨幅减少，大大降低了LED在该结构系统上的光衰。

图3所示为所述驱动电路的一个优选的实施例，该实施例中LED有1颗。所述驱动电路设有输入滤波模块M1、防反模块M7、采样电阻R2、续流模块M4、储能模块M5、储能放电模块M6、输出滤波模块M2和驱动控制芯片M3。所述输入滤波模块的输入端作为电源输入端，连接输入电压VCC，与所述连接导线或PIN针电气连接，所述输入滤波模块的输出端连接所述防反模块的正极，所述防反模块的负极与所述续流模块(例如续流二极管)的负极、所述采样电阻的一端和所述驱动控制芯片的Vin引脚(输入电源端)连接，所述续流模块的正极与所述驱动控制芯片的SW引脚(输出开关端)和所述储能模块(例如储能电感)的一端连接，所述储能模块的另一端与所述储能放电模块的一端和所述输出滤波模块的输入端连接，所述输出滤波模块的输出端连接所述LED串的负极端，所述LED串的正极端、所述储能放电模块的另一端、所述采样电阻的另一端以及所述驱动控制芯片的SET引脚(电流设定端)四点连接。模块M4、M3、M5、M6和M2的互相连接及相对布局位置形成了本实用新型特有的BUCK拓扑架构。

所述驱动控制芯片优选采用内置MOSFET的驱动芯片，由此可减少驱动电路的电子元器件个数，简化DCDC电路设计，使电子控制电路微小型化，为相应模组满足标准化的设计需求提供基础条件，同时器件个数的减少也在一定程度上降低了模组的总成本。

该BUCK拓扑架构能实现高边电流采样，因此可以配合驱动控制芯片内置的N-MOSFET，相比低边电流采样必须匹配的P-MOSFET，价格和耐静电性能以及耐压性能都更优。

结合图1、2，各颗所述LED布置在所述线路板的上面，其余控制电路器件M1、M2、M3、M4、M6、M7也同样布置于所述线路板的正面(即上面)，功率器件M5则布置在所述线路板的反面(即下面)。

所述电源输入端VCC和所述驱动电路的接地端GND两个电源极性通过线路板上走线至所述连接导线或PIN针的位置。所述线路板采用FR4基板，可以采用PIN针方式或连接导线方式将电气极性引出至模组外部。导线本身具有绝缘外包层，可以防止正负极性短路。

附图所示是本实用新型应用于后雾灯的一个实施例，事实上，本实用新型可以适用于倒车灯、转向灯、制动灯等各种信号灯，能很好地满足它们在结构及造型方面的小型化需求。

Claims (10)

1.一种汽车信号灯LED电子控制模组，其特征在于：包括LED串、LED串的驱动电路以及设置所述LED串和驱动电路的同一块线路板，所述LED串包括一颗或多颗相串联的LED，所述线路板覆盖并通过散热胶层粘连固定于散热器的顶面上，所述散热器设有沉槽，所述沉槽开口于所述散热器的顶面，所述驱动电路的功率器件安装在所述线路板的下面，并位于所述沉槽内，所述驱动电路的其他电子元器件以及所述LED均安装于所述线路板的上面，所述散热器的下部设有片状或柱状散热结构以及连接导线或PIN针的接插件导入口，所述连接导线或PIN针上端焊接在所述线路板上，下端穿过所述线路板和所述接插件导入口将电气极性引出，所述接插件导入口内部通过绝缘胶绝缘。

2.如权利要求1所述的汽车信号灯LED电子控制模组，其特征在于：所述散热器为一体式成型结构。

3.如权利要求1所述的汽车信号灯LED电子控制模组，其特征在于：所述散热器的材质为纯铝、铝镁合金、纯铜或铜合金。

4.如权利要求1所述的汽车信号灯LED电子控制模组，其特征在于：所述沉槽的槽底面通过散热胶紧密贴合于所述驱动电路的功率器件表面。

5.如权利要求1所述的汽车信号灯LED电子控制模组，其特征在于：所述散热器的上部外侧面设有整周的密封槽，所述密封槽内对应嵌有密封胶圈。

6.如权利要求1所述的汽车信号灯LED电子控制模组，其特征在于：所述线路板上所述LED的周围开设有若干密集的小孔。

7.如权利要求1所述的汽车信号灯LED电子控制模组，其特征在于：所述LED串有1-3颗LED。

8.如权利要求1-7中任意一项权利要求所述的汽车信号灯LED电子控制模组，其特征在于：所述驱动电路采用BUCK拓扑架构。

9.如权利要求8所述的汽车信号灯LED电子控制模组，其特征在于：所述驱动电路设有输入滤波模块、防反模块、采样电阻、续流模块、储能模块、储能放电模块、输出滤波模块和驱动控制芯片，所述输入滤波模块的输入端作为电源输入端，所述输入滤波模块的输出端连接所述防反模块的正极，所述防反模块的负极与所述续流模块的负极、所述采样电阻的一端和所述驱动控制芯片的Vin引脚连接，所述续流模块的正极与所述驱动控制芯片的SW引脚和所述储能模块的一端连接，所述储能模块的另一端与所述储能放电模块的一端和所述输出滤波模块的输入端连接，所述输出滤波模块的输出端连接所述LED串的负极端，所述LED串的正极端、所述储能放电模块的另一端、所述采样电阻的另一端以及所述驱动控制芯片的SET引脚四点连接。

10.如权利要求9所述的汽车信号灯LED电子控制模组，其特征在于：所述线路板采用FR4基板，所述电源输入端和所述驱动电路的接地端两个电源极性通过线路板上走线至所述连接导线或PIN针的位置，采用PIN针方式或导线方式将电气极性引出至模组外部。