JP2012501049A

JP2012501049A - Ｌｅｄ光エンジン

Info

Publication number: JP2012501049A
Application number: JP2011524031A
Authority: JP
Inventors: リー，ジョージ; ヤング，アーサー; ヤング，ジョン
Original assignee: アメリカンブライトライティング，インク．
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2012-01-12
Also published as: US8283868B2; AU2009282776B2; WO2010022348A1; EP2319279A4; US20100045198A1; CA2733703A1; CN102119582B; US20130027905A1; CN102119582A; KR20110043694A; EP2319279A1; AU2009282776A1

Abstract

回路基板に接続された複数のＬＥＤと、回路基板に接続された集積回路（ＩＣ）ドライバと、回路基板に接続された第１交流電流（ＡＣ）端子および第２ＡＣ端子を含む、一体化した発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイス。
【選択図】図１

Description

本出願は、２００８年８月２１日に出願された米国仮特許出願第６１／１８９，６４８号、および、２００８年９月８日に出願された米国仮特許出願第６１／０９５，２５０号の利益を主張するものであり、これらの文献は参照することによって本明細書に組み込まれる。

本発明は、一般的に発光ダイオード（ＬＥＤ）発光、特に、ＬＥＤ光エンジンに関する。

半導体発光のために、発光体の３つの主要な要素、ＬＥＤ、駆動回路、および、ハウジングがある。ほとんどの場合、設計者はＬＥＤを選択し、駆動回路を策定し、アセンブリを配するための回路基板を設計しなければならない。

所望の適用に合うかどうかを確認するために、照明の設計者がハウジングに一体化させるだけのためのＬＥＤモジュールがごくわずかながら提供されている。この数少ないＬＥＤモジュールのなかで、これらのモジュールは、外部の駆動回路を依然として必要とする。交流電流（ＡＣ）を直接用いることに関する問題は、電流の全高調波歪み（ＴＨＤｉ）が高いということである。ほとんどのエネルギープログラムは、資格を満たすために、すべてのＴＨＤｉが２０％未満であることを要求している。

本発明の実施形態の１つの態様は、一体化した発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスを含み、該デバイスは、回路基板に接続された複数のＬＥＤと、回路基板に接続された集積回路（ＩＣ）駆動装置と、回路基板に接続された第１の交流電流（ＡＣ）端子および第２のＡＣ端子を含む。

本発明の別の態様は、互いにつながれた複数の集積回路（ＩＣ）基板を備えるＬＥＤシステムを提供し、この複数のＩＣ基板の各々は、各々のＩＣ基板につながれた複数のＬＥＤと、各々のＩＣ基板につながれた複数のＬＥＤＩＣ駆動装置と、各々のＩＣ基板につながれた第１の交流電流（ＡＣ）端子対および第２のＡＣ端子対を備える。第１のＩＣ基板の第２のＡＣ端子対は、第２のＩＣ基板の第１のＡＣ端子対につながれる。

本発明の実施形態のさらに別の様態は、ＬＥＤを駆動する方法を提供し、該方法は、回路基板を提供する工程と、回路基板に複数のＬＥＤを一体化する工程と、複数のＬＥＤ集積回路（ＩＣ）駆動回路を回路基板と一体化する工程と、ＬＥＤおよびＬＥＤＩＣ駆動回路をワイヤボンディングする工程と、および、回路基板をＡＣ線間電圧源につなぐ工程とを備える。

本発明の他の態様と利点は、以下の詳細な記載から明らかになるであろう。以下の記載は、図面と併せて用いられると、例として、本発明の原理を例示する。

本発明の本質および利点を十分に理解するために、好適な使用形態と同様に、添付の図面と併せて読まれる以下の詳細な記載に参照がなされている。
本発明の１つの実施形態による、カスタマイズ可能なチップオンボード（ＣＯＢ）発光ダイオード（ＬＥＤ）と駆動モジュールを例示する。本発明の１つの実施形態による、カスタマイズ可能なＣＯＢＬＥＤと駆動モジュールのシステムを例示する。本発明の１つの実施形態による、工程のブロック図を例示する。本発明の別の実施形態による、カスタマイズ可能な、ＣＯＢＬＥＤ、駆動モジュール、および、電流の全高調波歪み（ＴＨＤｉ）回路を例示する。本発明のさらに別の実施形態による、カスタマイズ可能なＣＯＢＬＥＤ、駆動モジュール、および、調光回路を例示する。

以下の記載は、本発明の一般的な原理を例示する目的でなされており、本明細書で主張する発明の概念を限定するよう意図されたものではない。さらに、本明細書に記載の特定の特徴は、様々な可能な組み合わせと置き換えの各々において、他に記載の特徴と併せて使用することができる。本明細書において他に特に明記されない限り、すべての用語は可能な限り広い解釈を与えられ、この解釈とは、明細書から暗に示される意味と、当業者によって理解されるおよび／または辞書や論文などで定義される意味とを含む。その記載は、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップオンボード（ＣＯＢ）と駆動装置集積回路モジュール、デバイス、および、方法のほかに、その操作および／またはその構成部品のための、いくつかの好適な実施形態を開示する。以下の記載が、明確にするために、および、本発明を文脈の中でとらえるために、一体化したＬＥＤ光駆動装置集積回路デバイス、システム、および、方法に関連して記載される一方で、本明細書の教示はすべてのタイプのシステム、デバイス、および、用途に広範に当てはまることを留意されたい。

本発明の１つの実施形態は、一体化した発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスを含み、該デバイスは、回路基板に接続された複数のＬＥＤと、回路基板に接続された集積回路（ＩＣ）駆動装置と、回路基板に接続された第１の交流電流（ＡＣ）端子および第２のＡＣ端子を含む。

図１は、一体化したＬＥＤ駆動回路（１００）を含む本発明の実施形態を例示する。本発明の１つの実施形態において、ＬＥＤ駆動回路（１００）は、ＣＯＢまたは別にパッケージ化された部品として組み立てられてもよい。本発明の１つの実施形態において、一体化した駆動回路（１００）は、回路基板（１１０）、ＬＥＤＩＣ駆動装置（１２０）、第１のＡＣ端子（１３０）、第２のＡＣ端子（１４０）、ＬＥＤ（１５０）、および、保護ダイオード（１６０）を含む。本発明の１つの実施形態において、ＬＥＤはＣＯＢとして組み立てられる。ＡＣ端子（１３０）および（１４０）は、１２０ＶのＡＣ線間電圧に接続するように構成される。

本発明の１つの実施形態において、回路基板（１１０）は、メタルコア回路基板である。本発明のいくつかの実施形態において、ＬＥＤＩＣ駆動装置（１２０）、第１のＡＣ端子（１３０）、第２のＡＣ端子（１４０）、ＬＥＤ（１５０）、および、保護ダイオード（１６０）は、パッドやトレースを用いることなくワイヤーボンディングされる。本発明のこの実施形態において、回路基板（１１０）は、外部の電源を用いることなく１２０ＶＡＣなどのＡＣ線間電圧に直接接続される。

本発明の１つの実施形態において、複数のＬＥＤ（１５０）は、リン光体の蒸着によって処理され、カプセル化される。本発明のこの実施形態において、リン光体の蒸着は青色ＬＥＤを処理することで白色光をもたらす。

本発明の１つの実施形態において、一体化したＬＥＤ駆動回路（１００）は、少なくとも１つの、電流の全高調波歪み（ＴＨＤｉ）回路（４１０）をさらに含む（図４参照）。本発明のこの実施形態において、ＴＨＤｉは、２０％以下に維持される。本発明の別の実施形態において、一体化したＬＥＤ駆動回路（１００）は、調光回路（５１０）をさらに含む（図５参照）。本発明の１つの実施形態において、調光回路（５１０）は、調光用に輝度調節を提供するためのイネーブルピン（ＥＮＡＢＬＥｐｉｎ）を含むＩＣＬＥＤ駆動回路である。

本発明のこれらの実施形態において、ＴＨＤｉ回路（４１０）と調光回路（５１０）を含む組み合わせが構成されてもよい。本発明のいくつかの実施形態は、２０％以下でのＴＨＤｉの維持によって、および、調光特性によって、「グリーン」プログラムとして知られる省エネルギープログラムの資格を満たす。

本発明の１つの実施形態において、ＬＥＤＩＣ駆動装置（１２０）は、ＡＣ線間電圧に接続されると、高電圧、温度補償型の定電流源（ｃｏｎｓｔａｎｔｓｏｕｒｃｅｏｆｃｕｒｒｅｎｔ）である。本発明のこの実施形態において、ＬＥＤＩＣ駆動装置（１２０）は、２０ｍＡ±１０％の定電流を５．０乃至９０Ｖの出力電圧で提供するように整えられる。本発明の１つの実施形態において、ＬＥＤＩＣ駆動装置（１２０）は、４０ｍＡ、６０ｍＡ、または、８０ｍＡなどの高電流を提供するように、平行に接続される。本発明の１つの実施形態において、ＬＥＤＩＣ駆動装置（１２０）は、０．０１％／℃の典型的な温度係数と、−４０℃乃至＋１２５℃の動作接合部温度を有する。

図２は、互いに接続された複数の一体化したＬＥＤ駆動回路（１００）を含むシステム（２００）を例示する。本発明のこの実施形態において、各々のＬＥＤ駆動回路（１００）のダイが互いに隣り合って配されることで、接続された一体化したＬＥＤ駆動回路（１００）から照らす光は、ＬＥＤ駆動回路（１００）のワイヤボンディングによって連続しているように見える。

図３は、ＬＥＤを駆動する方法のための工程（３００）のブロック図を例示する。ブロック（３１０）において、回路基板（１１０）のような回路基板が提供される。ブロック（３２０）において、複数のＬＥＤ（例えば、ＬＥＤ（１５０））が回路基板に一体化される。工程（３００）は、複数のＬＥＤ一体化集積回路（ＩＣ）駆動回路が回路基板（例えば、ＬＥＤＩＣ駆動装置（１２０））に一体化されるブロック（３３０）を続ける。ブロック（３４０）において、ＬＥＤおよびＬＥＤＩＣ駆動回路は、回路基板にワイヤボンディングされる。工程（３００）は、回路基板がＡＣ線間電圧源（例えば、１２０ＶＡＣ源）に接続されるブロック（３５０）を続ける。

本発明の１つの実施形態において、工程（３００）は、少なくとも１つのＴＨＤｉ回路を回路基板につなぐ工程と、少なくとも１つの調光回路を回路基板につなぐ工程とを含む。本発明の１つの実施形態において、工程（３００）は、２０％未満の回路基板のＴＨＤｉを提供する。

先の記載において、多くの具体的な詳細が説明される。しかしながら、本発明の実施形態は、このような具体的な詳細がなくとも実施することができる。例えば、周知の同等の部品および要素は、本明細書に記載の部品および要素の代わりに置き換えられることができ、同様に、周知の同等の技術は、開示される特定の技術の代わりに置き換えられることができる。他の例において、周知の構造と技術は、この記載を理解しにくくすることを防ぐために、詳細には記載されていない。

図面のフローチャートとブロック図は、本発明の様々な実施形態によって、システムおよび方法の構築、機能、および、可能な実装の動作を例示している。この点において、フローチャートまたはブロック図の各々のブロックが、１以上のモジュール、セグメント、ステップ、手順などを表してもよい。いくつかの代替的な実装において、ブロック内に明記された機能は、図に明記された順序に反して起こることもあることに注意されたい。例えば、連続している２つのブロックは、実際には、ほぼ同時に行われてもよく、または、ブロックは、関与する機能に依存して、逆の順序で行われることもしばしばある。ブロック図および／またはフローチャートの例示における各々のブロック、および、ブロック図および／またはフローチャートの例示におけるブロックの組み合わせは、具体的な機能または行為、または、特殊用途のハードウェアの組み合わせを遂行する特殊用途のハードウェアベースのシステムによって実装可能である。

対応する構造、材料、行為、および、以下の特許請求の範囲におけるすべての手段または工程に加え、機能要素の同等物は、具体的に主張されるように、他の主張される要素と組み合わせて機能を実行するように、任意の構造、材料、行為を含む。本発明の記載は、例示および記載の目的のために提示されているが、開示される形態で本発明に包括されたり、限定されたりすることを意図したものではない。多くの変更形態および修正形態が、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、当業者にとって明白となるであろう。実施形態は、本発明の原理と実際の適用をもっともよく説明するために、および、様々な変更形態を伴う実施形態が検討される特定の使用にふさわしくなるべく、当業者が本発明をよりよく理解することができるように、選択され、記載された。

「実施形態」、「１つの実施形態」、「いくつかの実施形態」、または、「他の実施形態」への明細書中の言及は、実施形態と組み合わせて記載された特定の特性、構造、または、特徴が少なくともいくつかの実施形態に含まれるが、必ずしもすべての実施形態に含まれるわけではないことを意味している。「実施形態」、「１つの実施形態」、または、「いくつかの実施形態」と様々に表されているが、必ずしもすべてが同じ実施形態について言及しているものではない。明細書において、部品、特性、構造、または、特徴が含まれ「てもよい」、含まれ「ることもある」、含まれ「ることが可能である」と記載されている場合、その具体的な部品、特性、構造、または、特徴は、含まれる必要がない。明細書または特許請求の範囲が、１つ（「ａ」または「ａｎ」）の要素について言及している場合、それは、１つの要素のみが存在するということを意味するものではない。明細書または特許請求の範囲が「さらなる」要素について言及している場合、それは、１以上のさらなる要素が存在することを排除するものではない。「備える」（「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」）という用語は、本明細書において用いられる場合、記載される特性、整数、工程、動作、要素、および／または部品の存在を提示するものであるが、１以上の特性、整数、工程、動作、要素、部品、および／または、それらの群の存在を排除するものではないことを理解されたい。

特定の例示的な実施形態が添付の図において記載され、示されてきたが、そのような実施形態は単なる実例にすぎず、広範な発明を制限するものではないこと、および、様々な他の修正形態を当業者が思いつくこともあるため、本発明は、記載され、示された特定の構造および配置に限定されるものではないことを理解されたい。

Claims

一体化した発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスであって、
前記デバイスは、
回路基板につながれた複数のＬＥＤと、
前記回路基板につながれたＬＥＤ集積回路（ＩＣ）駆動装置と、および、
前記回路基板につながれた第１の交流電流（ＡＣ）端子および第２のＡＣ端子を含むことを特徴とするデバイス。
少なくとも１つの、電流の全高調波歪み（ＴＨＤｉ）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の一体化したＬＥＤデバイス。
前記ＬＥＤデバイスのＴＨＤｉが２０％未満であることを特徴とする請求項２に記載の一体化したＬＥＤデバイス。
調光回路をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の一体化したＬＥＤデバイス。
前記回路基板がワイヤボンディングされることを特徴とする請求項１に記載の一体化したＬＥＤデバイス。
前記複数のＬＥＤがリン光体の蒸着によって処理され、カプセル化されることを特徴とする請求項１に記載の一体化したＬＥＤデバイス。
前記第１のＡＣ端子と前記第２のＡＣ端子が、外部の電源を用いることなく、線間電圧に直接結合されることを特徴とする請求項１に記載の一体化したＬＥＤデバイス。
前記線間電圧が１２０Ｖであることを特徴とする請求項７に記載の一体化したＬＥＤデバイス。
前記複数のＬＥＤＩＣ駆動装置が温度補償されることを特徴とする請求項１に記載の一体化したＬＥＤデバイス。
前記回路基板がメタルコアを有することを特徴とする請求項１に記載の一体化したＬＥＤデバイス。
発光ダイオード（ＬＥＤ）システムであって、
前記ＬＥＤシステムは、
互いにつながれた複数の集積回路（ＩＣ）基板を備え、
前記ＩＣ基板は、
各々のＩＣ基板につながれた複数のＬＥＤと、
各々のＩＣ基板につながれた複数のＬＥＤＩＣ駆動装置と、
各々のＩＣ基板につながれた第１の交流電流（ＡＣ）端子対および第２のＡＣ端子対とを備え、
第１のＩＣ基板の第２のＡＣ端子対が、第２のＩＣ基板の第１のＡＣ端子対とつながれることを特徴とするシステム。
各々のＩＣ基板が、少なくとも１つの、電流の全高調波歪み（ＴＨＤｉ）回路をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤシステム。
前記システムのＴＨＤｉが２０％未満であることを特徴とする請求項１２に記載のＬＥＤシステム。
各々のＩＣ基板が、少なくとも１つの調光回路をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のＬＥＤシステム。
各々のＩＣ基板がワイヤボンディングされることを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤシステム。
前記複数のＬＥＤがリン光体の蒸着によって処理され、カプセル化されることを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤシステム。
前記ＬＥＤシステムが外部の電源を用いることなく線間電圧に直接つながれることを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤシステム。
前記線間電圧が１２０Ｖであることを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤシステム。
前記複数のＬＥＤＩＣ駆動装置が温度補償されることを特徴とする請求項１１に記載のＬＥＤシステム。
発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動する方法であって、
前記方法は、
回路基板を提供する工程と、
複数のＬＥＤを前記回路基板と一体化する工程と、
複数のＬＥＤ集積回路（ＩＣ）駆動回路を前記回路基板と一体化する工程と、
ＬＥＤおよびＬＥＤＩＣ駆動回路をワイヤボンディングする工程と、および、
回路基板をＡＣ線間電圧源に接続する工程とを備えることを特徴とする方法。
少なくとも１つの電流の全高調波歪み（ＴＨＤｉ）回路を前記回路基板につなぐ工程と、
少なくとも１つの調光回路を前記回路基板につなぐ工程とをさらに備えることを特徴とする請求項２０に記載のＬＥＤを駆動する方法。
前記回路基板のＴＨＤｉが２０％未満であることを特徴とする請求項２１に記載のＬＥＤを駆動する方法。