Led驅(qū)動電源大芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種LED驅(qū)動電源大芯片,包括寬度固定為W的透明基板(413)，第二透明基板(413)印制有銀漿電路，銀漿電路上形成有接口導線，接口導線有接入端和輸出端；接入端的寬度與光機模板(43)導線接入端的寬度WG相同或有與電氣接插件相連的焊盤；輸出端的銀漿電路上有N+1條平行的接口導線，相鄰兩條接口導線的間距WJG等于W減接口導線寬再除以N；第二透明基板(413)上先粘貼未經(jīng)封裝的電源驅(qū)動晶圓級芯片(411)和整流橋晶圓級芯片(412)，然后將未經(jīng)封裝的電源驅(qū)動晶圓級芯片(411)和整流橋晶圓級芯片(412)焊接在第二透明基板(413)上。
【專利說明】LED驅(qū)動電源大芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種LED驅(qū)動電源大芯片，屬于LED照明【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]申請?zhí)?201310140124.5、201310140138.7、201310140150.8、201310140105.2、201310140134.9,201310140106.7,201310140151.2,201310140136.8 等中國專利申請公開
了多個能在通用和互換的LED燈泡上使用的光機模組技術(shù)方案。這些技術(shù)為建立以LED燈泡為中心的照明產(chǎn)業(yè)架構(gòu)，使LED燈泡(照明光源)、燈具、照明控制成為獨立生產(chǎn)、應用的終端產(chǎn)品的基本理念奠定了基礎(chǔ)。但上述專利尚未解決光機模組內(nèi)置驅(qū)動電源的問題。
[0003]現(xiàn)行的LED驅(qū)動電源多為開關(guān)電源，體積太大；也有體積稍小的線性電源，但其驅(qū)動芯片多以DIP雙列直插或SMD貼片封裝型式再配合輔助元器件，然后焊接在PCB電路板上，其體積仍不足以小到能放置到光機模組內(nèi)部。這個思路難以使LED驅(qū)動電源微型化、輕量化和透明化，無法放置到光機模組中，最終無法在通用和互換的LED燈泡實現(xiàn)市電直接接入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種LED驅(qū)動電源大芯片。它可以方便地用于不同功率要求的LED光機模組，可以把體積做的較小，以至于可以將驅(qū)動電源放到燈泡內(nèi)部甚至光機模組內(nèi)部，有利于LED照明的標準化、大規(guī)模的推廣。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:LED驅(qū)動電源大芯片，其特點是:包括寬度固定為W的第二透明基板，第二透明基板印制有銀漿電路，銀漿電路上形成有接口導線，接口導線有接入端和輸出端；接入端的寬度與光機模板(43)導線接入端的寬度We相同或有與電氣接插件相連的焊盤；輸出端的銀漿電路上有N+1條平行的接口導線，相鄰兩條接口導線的間距Wje等于W減接口導線寬再除以N(Wje = (W-接口導線寬)/N);第二透明基板上先粘貼未經(jīng)封裝的電源驅(qū)動晶圓級芯片和整流橋晶圓級芯片，然后將未經(jīng)封裝的電源驅(qū)動晶圓級芯片和整流橋晶圓級芯片焊接在第二透明基板上；可將整流橋晶圓級芯片合并在電源驅(qū)動晶圓級芯片中；第二透明基板有輸出端的接口導線端的寬度與LED照明大芯片的寬度W相同，高度為H2;LED驅(qū)動電源大芯片上輸出端的接口導線的用途是用來連接所述的LED照明大芯片上的芯片陣列的。N為3至7之間的整數(shù)。
[0006]上述的LED驅(qū)動電源大芯片組建的LED光機模組中，它是按以下方法組建的:在光機模板上印刷銀漿電路，光機模板上的銀漿電路也形成有接口導線，且數(shù)目和間距均與LED驅(qū)動電源大芯片的接口導線相同，將LED驅(qū)動電源大芯片帶銀漿電路的一面貼在光機模板帶銀漿電路的一面進行對焊；同時將LED照明大芯片帶芯片的一面貼在光機模板帶銀漿電路的一面進行對焊，兩者的接口導線相互對應焊接；從而將LED照明大芯片與LED驅(qū)動電源大芯片接通；最后用透明膠封裝LED照明大芯片和驅(qū)動電源大芯片周圍的縫隙。
[0007]前述的LED光機模組中，所述LED照明大芯片包括一個寬度也固定為W的第一透明基板，透明基底上設有N+1條平行的接口導線，第一透明基板上設有N顆LED芯片構(gòu)成LED芯片串聯(lián)組，每顆LED芯片均位于兩條相鄰的接口導線之間，兩條相鄰的接口導線的間距為Wie等于W減接口導線寬再除以N (ffJG = (W-接口導線寬)/N)，且每顆LED芯片的正負極均分別連接在兩條相鄰的接口導線上；且同時并聯(lián)多個LED串聯(lián)組，使得第一透明基板上形成可在第一透明基板長度方向上延伸的N列多行的LED芯片陣列；N為3至7之間的整數(shù)；在組建LED光機模組時，根據(jù)功率需要，對LED照明大芯片進行剪裁，剪裁成不同長度的LED照明大芯片具有不同的功率；所述的LED芯片承載電壓為DC3.2V或大于DClOV的高電壓。
[0008]前述的LED光機模組中，所述LED芯片陣列和接口導線在第一透明基板上的形成方法是:采用透明的襯底做過渡外延層形成的薄型外延片，外延片采用成熟芯片制造技術(shù)分層生長電路和LED芯片，然后經(jīng)切割形成寬度為W的LED照明大芯片，其中生長出的電路包括接口導線和連接LED芯片和接口導線的連接芯片的導線，襯底作為第一透明基板；所述的芯片二極由于不需要焊接，可采用透明電極，以增加芯片的發(fā)光面積；所述的芯片成熟制造技術(shù)是:采用有機金屬化學氣相沉積設備分層進行覆硅、上膠、光刻、蝕刻、鍍膜、合金和磨片等工藝；或者采用傳統(tǒng)技術(shù)將LED芯片陣列貼裝在印制好銀漿電路的第一透明基板上，并通過倒裝焊接或金絲正裝焊接與第一透明基板上的銀漿電路連接，獲得LED照明大芯片，銀漿刷電路包括接口導線和連接連接芯片的導線。
[0009]前述的LED驅(qū)動電源大芯片中，所述LED驅(qū)動電源大芯片上的LED驅(qū)動方法為:整流橋晶圓級芯片上的整流橋?qū)⑹须夾C轉(zhuǎn)化為脈動直流電，脈動直流電的電壓大于零，小于等于脈動直流電額定最大工作電壓VWK，在脈動直流電上設置N段LED負載；N為3至7之間的整數(shù)；各段LED負載串聯(lián)在一起形成LED負載串聯(lián)段組，多個LED負載串聯(lián)段組形成所述的LED芯片陣列，在脈動直流電的電壓升高時，電源驅(qū)動晶圓級芯片控制LED負載串聯(lián)的段數(shù)逐級增加，在脈動直流電的電壓下降時，控制LED負載串聯(lián)的段數(shù)逐級減小，LED負載串聯(lián)的段數(shù)為實際連入脈動直流電的LED負載段數(shù)。市電AC經(jīng)過整流橋后變成脈動直流電，例:AC220V，50Hz交流電經(jīng)整流橋整流后，電壓為半個周期(180度)的波形曲線，周期在O度時脈動直流電壓為零，在90度時脈動直流電壓達到最大值Vwk為最高DC311V，180度時，電壓又降為零，周而復始。
[0010]前述的LED驅(qū)動電源大芯片中，所述LED負載串聯(lián)的段數(shù)通過開關(guān)進行控制，開關(guān)的控制節(jié)點為電壓的分段界限，所述電壓的分段數(shù)量與LED負載串聯(lián)的段數(shù)相對應；所述LED負載串聯(lián)的段數(shù)的控制方法是，將每段LED負載的負極方向分別通過開關(guān)連接脈動直流電的負極，然后根據(jù)脈動直流電的電壓變化對各個開關(guān)的通斷進行控制，使用將某幾段開關(guān)斷路的方式實現(xiàn)LED負載串聯(lián)的段數(shù)的改變。LED負載可分為3?7段，分段少，電路簡單，但電流變化較大，容易在電網(wǎng)產(chǎn)生低次諧波；分段多，則電路結(jié)構(gòu)復雜。一般取4?6段為佳。
[0011]前述的LED驅(qū)動電源大芯片中，設定脈動直流電的脈動直流工作電壓Vw大于Vwmax的時段，控制所有開關(guān)斷開，停止向所有LED負載供電，實現(xiàn)對LED的過電壓及浪涌保護；通過調(diào)整脈動直流電的最大允許脈動直流電SVwmax的大小，從而實現(xiàn)對LED的發(fā)光亮度調(diào)整。
[0012]前述的LED驅(qū)動電源大芯片中，通過設置電流傳感器測得電路中有效工作電流Iw，當Iw超過設計值KIwe時，關(guān)閉所有開關(guān)以實現(xiàn)電流保護，開關(guān)的開啟需在下次重新加載電壓后恢復，其中K為調(diào)整系數(shù)，Iwk為額定有效工作電流。
[0013]前述的LED驅(qū)動電源大芯片中，所述的開關(guān)在脈動直流電壓上升階段延時tm毫秒動作，在脈動直流電壓下降階段提前tm毫秒動作，以獲得相對較平穩(wěn)的LED工作電流。
[0014]前述的LED驅(qū)動電源大芯片中，設置串聯(lián)在一起的每一段LED負載為具有不同的最大承載電壓值的LED芯片組，可使在開關(guān)控制下工作的LED負載串聯(lián)段組獲得接近理想正弦波的工作電流曲線。
[0015]前述的LED驅(qū)動電源大芯片中，所述每一段LED負載最大承載電壓的調(diào)整方法是:①以脈動直流電壓為縱坐標、脈動直流周期為橫坐標作圖假定一個純電阻負載，其功率在脈動直流半波形成的正弦圖形面積為1，作圖；③設定LED負載串聯(lián)段組的承載功率為純電阻負載的120%，作一面積為1.2的矩形陰影圖，矩形陰影的縱坐標值即為串聯(lián)段組總的最大承載電壓值；(!)同理，已知LED負載承載電壓情況下，可作圖得出LED負載的圖形面積，，逐段驗證LED負載的面積之和大于開關(guān)的控制節(jié)點下的脈動直流正弦波面積；⑤選取LED負載串聯(lián)段組上各段LED負載的承載電壓值，相加大于等于串聯(lián)段組總的最大承載電壓值即可；其中，承載電壓值較高的LED負載靠近正極端，承載電壓值較低的LED負載靠近負極端。
[0016]前述的LED光機模組中，所述光機模板的材質(zhì)為薄片非金屬透明材料(如SiO2,Al2O3等)，它是將薄型板材加溫到近材料軟化點，利用模具采用沖壓設備沖壓成型的。(材料易脆且硬度較高。這樣只能切割方式進行加工成光機模板形狀時，成本較高。)
[0017]使用前述的LED光機模組組建LED照明核心構(gòu)件的方法:在LED光機模組上設置柔性電路后裝入帶 熒光粉的內(nèi)罩即可；帶熒光粉的內(nèi)罩是將含熒光粉的注塑顆粒料與不含熒光粉的透明注塑顆粒料混勻；混合比例根據(jù)需要配置，然后通過注塑成型即得；其中所述含熒光粉的注塑顆粒料是將20~30%熒光粉體與70~80%透明注塑顆粒料混勻，熱熔后重新制成注塑顆粒料；熒光粉選用余輝時間大于8ms的熒光粉。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的LED照明大芯片可以滿足LED照明應用如驅(qū)動、調(diào)光、過電壓及浪涌保護、過載等的各種基本需求，且可以把體積做的較小，以至于可以將驅(qū)動電源放到燈泡內(nèi)部甚至光機模組內(nèi)部。這對LED照明低成本、小型化具有非常重要的意義。從而可以推動了 LED芯片的朝集成化的方向發(fā)展，使照明大芯片的出現(xiàn)成為現(xiàn)實。二者的共同使用將進一步推動LED照明產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
[0019]本發(fā)明的光機模組可以適用于本發(fā)明人在先申請的各類燈泡專利，替代燈泡中原有的光機模組。本發(fā)明的光機模組在結(jié)構(gòu)上可以內(nèi)置電源和LED照明芯片，而且體積小，易于實現(xiàn)標準化。本發(fā)明可以改變了現(xiàn)有的以LED芯片為中心的產(chǎn)業(yè)架構(gòu)，本發(fā)明的LED光機模組可以以在可更換光源的模式下實現(xiàn)光源(燈泡)標準化，從而可以降低照明產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)復雜度和降低了照明產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)集中度。
[0020]另外，本發(fā)明通過整流橋?qū)⑹须娹D(zhuǎn)化為脈動直流電，同時將每個周期內(nèi)的電壓按相位分割為多段，且利用多段內(nèi)電壓不同的特性，使用開關(guān)對串接入工作狀態(tài)的LED負載的段數(shù)進行調(diào)節(jié)，從而使LED負載進入智能化的運行模式，該運行模式可以滿足LED芯片供電，而且本發(fā)明的這種LED驅(qū)動方式可以極大地減少驅(qū)動電源的復雜性，從而使得LED光機模組內(nèi)置驅(qū)動電源成為可能，這對于LED燈泡實現(xiàn)更大的通用性和互換性意義重大。【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明大功率LED驅(qū)動電源大芯片主視圖；
[0022]圖2為本發(fā)明小功率LED驅(qū)動電源大芯片主視圖；
[0023]圖3為本發(fā)明電阻的大功率LED驅(qū)動電源大芯片主視圖；
[0024]圖4為本發(fā)明大型的光機模組；
[0025]圖5為本發(fā)明中型的光機模組；[0026]圖6為本發(fā)明實施例LED照明大芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖7為本發(fā)明實施例的光機核心構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖8為本發(fā)明實施例的LED電壓電流波形圖；
[0029]圖9為本發(fā)明實施例的超高電壓運行功率波形圖；
[0030]圖10本發(fā)明實施例的調(diào)光運行功率波形圖；
[0031 ] 圖11本發(fā)明實施例的電路連接圖；
[0032]圖12本發(fā)明實施例的驅(qū)動電源芯片內(nèi)部電路圖；
[0033]圖13本發(fā)明實施例3段負載的LED電壓電流波形圖；
[0034]圖14:本發(fā)明實施例DC52V串聯(lián)的LED芯片陣列模組功率加載分布圖；
[0035]圖15:本發(fā)明實施例LED芯片陣列承載電壓試算圖；
[0036]圖16:本發(fā)明實施例單顆DC52V芯片承載功率試算圖；
[0037]圖17:本發(fā)明實施例2*52V+4*35V串聯(lián)的LED芯片陣列模組功率加載分布圖。
[0038]附圖中的標記為:41_LED芯片,43-光機模板,43.1_光機模板固定孔,44.1_焊點，61-帶熒光粉的內(nèi)罩，410-LED驅(qū)動電源大芯片，411-LED電源驅(qū)動晶圓級芯片，412-整流橋晶圓級芯片，413-第二透明基板，414-銀漿電路，414.1 -焊盤，416-電阻，420-LED照明大芯片，421-第一透明基板。
【具體實施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但并不作為對本發(fā)明限制的依據(jù)。
[0040]實施例。LED驅(qū)動電源大芯片:包括寬度固定為W的第二透明基板413，第二透明基板413印制有銀漿電路，銀漿電路上形成有接口導線，接口導線有接入端和輸出端；接入端的寬度與光機模板43導線接入端的寬度We相同或有與電氣接插件相連的焊盤；輸出端的銀漿電路上有N+1條平行的接口導線，相鄰兩條接口導線的間距Wje等于W減接口導線寬再除以N(Wm= (W-接口導線寬)/N);第二透明基板413上先粘貼未經(jīng)封裝的電源驅(qū)動晶圓級芯片411和整流橋晶圓級芯片412,然后將未經(jīng)封裝的電源驅(qū)動晶圓級芯片411和整流橋晶圓級芯片412焊接在第二透明基板413上；可將整流橋晶圓級芯片412合并在電源驅(qū)動晶圓級芯片411中；第二透明基板413有輸出端的接口導線端的寬度與LED照明大芯片的寬度W相同，高度為H2;LED驅(qū)動電源大芯片上輸出端的接口導線的用途是用來連接所述的LED照明大芯片上的芯片陣列的。
[0041]其典型尺寸為L = 12.4mm, h4 = 5mm(大型)或 L = 12.4mm, h4 = 97mm(中、小型)，總厚度小于1mm，參見圖1和圖D2。為防止氧化和損傷晶圓級芯片，在晶圓級芯片表面局部點膠保護。[0042]LED驅(qū)動電源大芯片410具有與LED照明大芯片420中輸入路相同的寬度W和接口導線間距Wje ;寬度W和接口導線間距Wje是不同廠家的LED照明大芯片420與不同廠家的LED驅(qū)動電源大芯片410之間的通用連接接口。輸出電路的寬度W為LED串聯(lián)長度*接口導線間距Wje+導線寬度。
[0043]由于LED驅(qū)動電源大芯片410能直接采用市電供電，采用LED驅(qū)動電源大芯片410構(gòu)建的光機模組4具有體積小、超薄和整體透明的特點，參見圖1和圖2。
[0044]為了 LED電源驅(qū)動芯片411提供一個更穩(wěn)定的工作電源，可在LED驅(qū)動電源大芯片410背部設置了電阻416，便于調(diào)節(jié)內(nèi)部參考電壓，參見圖3。
[0045]使用LED驅(qū)動電源大芯片組建的LED光機模組，它是按以下方法組建的:在光機模板43上印刷銀漿電路414，光機模板43上的銀漿電路414也形成有接口導線，且數(shù)目和間距均與LED驅(qū)動電源大芯片410的接口導線相同，將LED驅(qū)動電源大芯片410帶銀漿電路的一面貼在光機模板43帶銀漿電路414的一面進行對焊；同時將LED照明大芯片420帶芯片的一面貼在光機模板43帶銀漿電路414的一面進行對焊，兩者的接口導線相互對應焊接；從而將LED照明大芯片420與LED驅(qū)動電源大芯片410接通；最后用透明膠封裝LED照明大芯片420和驅(qū)動電源大芯片410周圍的縫隙。參見圖4和圖5 ;光機模板43可采用透明模板，可使LED發(fā)光時朝上的光在通過反射回來時能順利穿過LED驅(qū)動電源大芯片410而減少光線的遮擋。
[0046]所述LED照明大芯片420，如圖6所示，包括一個寬度也固定為W的第一透明基板421，透明基底上設有N+1條平行的接口導線，第一透明基板421上設有N顆LED芯片41構(gòu)成LED芯片串聯(lián)組，每顆LED芯片41均位于兩條相鄰的接口導線之間，兩條相鄰的接口導線的間距為Wje等于W減接口導線寬再除以N (ffJG = (W-接口導線寬)/N)，且每顆LED芯片41的正負極均分別連接在兩條相鄰的接口導線上；且同時并聯(lián)多個LED串聯(lián)組，使得第一透明基板421上形成可在第一透明基板421長度方向上延伸的N列多行的LED芯片陣列；N為3至7之間的整數(shù)；在組建LED光機模組時，根據(jù)功率需要，對LED照明大芯片420進行剪裁，剪裁成不同長度的LED照明大芯片420具有不同的功率
[0047]所述LED芯片陣列和接口導線在第一透明基板421上的形成方法是:采用透明的襯底做過渡外延層形成的薄型外延片，外延片采用成熟芯片制造技術(shù)分層生長電路和LED芯片，然后經(jīng)切割形成寬度為W的LED照明大芯片，其中生長出的電路包括接口導線和連接LED芯片和接口導線的連接芯片的導線，襯底作為第一透明基板；所述的芯片二極由于不需要焊接，可采用透明電極，以增加芯片的發(fā)光面積；所述的芯片成熟制造技術(shù)是:采用有機金屬化學氣相沉積設備分層進行覆硅、上膠、光刻、蝕刻、鍍膜、合金和磨片等工藝；或者采用傳統(tǒng)技術(shù)將LED芯片陣列貼裝在印制好銀漿電路414的第一透明基板421上，并通過倒裝焊接或金絲正裝焊接與第一透明基板421上的銀漿電路414連接，獲得LED照明大芯片，銀漿刷電路414包括接口導線和連接芯片的導線。
[0048]所述LED光機模組上的LED驅(qū)動方法為:整流橋晶圓級芯片412上的整流橋?qū)⑹须夾C轉(zhuǎn)化為脈動直流電，脈動直流電的電壓大于零，小于等于脈動直流電額定最大工作電壓Vwk，在脈動直流電上設置3?7段LED負載，各段LED負載串聯(lián)在一起形成LED負載串聯(lián)段組，多個LED負載串聯(lián)段組形成所述的LED芯片陣列，在脈動直流電的電壓升高時，電源驅(qū)動晶圓級芯片411控制LED負載串聯(lián)的段數(shù)逐級增加，在脈動直流電的電壓下降時，控制LED負載串聯(lián)的段數(shù)逐級減小，LED負載串聯(lián)的段數(shù)為實際連入脈動直流電的LED負載段數(shù)。
[0049]所述LED負載串聯(lián)的段數(shù)通過開關(guān)進行控制，開關(guān)的控制節(jié)點為電壓的分段界限，所述電壓的分段數(shù)量與LED負載串聯(lián)的段數(shù)相對應；所述LED負載串聯(lián)的段數(shù)的控制方法是，將每段LED負載的負極方向分別通過開關(guān)連接脈動直流電的負極，然后根據(jù)脈動直流電的電壓變化對各個開關(guān)的通斷進行控制，使用將某幾段開關(guān)斷路的方式實現(xiàn)LED負載串聯(lián)的段數(shù)的改變。
[0050]設定脈動直流電的脈動直流工作電壓Vw大于Vwmax的時段，控制所有開關(guān)斷開，停止向所有LED負載供電，實現(xiàn)對LED的過電壓及浪涌保護；通過調(diào)整脈動直流電的最大允許脈動直流電壓Vwmax的大小，從而實現(xiàn)對LED的發(fā)光亮度調(diào)整。
[0051]通過設置電流傳感器測得電路中有效工作電流Iw，當Iw超過設計值KIwk時，關(guān)閉所有開關(guān)以實現(xiàn)電流保護，開關(guān)的開啟需在下次重新加載電壓后恢復，其中K為調(diào)整系數(shù)，Iwe為額定有效工作電流。
[0052]所述的開關(guān)在脈動直流電壓上升階段延時tm毫秒動作，在脈動直流電壓下降階段提前tm毫秒動作，以獲得相對較平穩(wěn)的LED工作電流。
[0053]設置串聯(lián)在一起的每一段LED負載為具有不同的最大承載電壓值的LED芯片組，可使在開關(guān)控制下工作的LED負載串聯(lián)段組獲得接近理想正弦波的工作電流曲線。
[0054]所述每一段LED負載最大承載電壓的調(diào)整方法是:①以脈動直流電壓為縱坐標、脈動直流周期為橫坐標作圖假定一個純電阻負載，其功率在脈動直流半波形成的正弦圖形面積為1，作圖；③設定LED負載串聯(lián)段組的承載功率為純電阻負載的120%，作一面積為1.2的矩形陰影圖，矩形陰影的縱坐標值即為串聯(lián)段組總的最大承載電壓值同理，已知LED負載承載電壓情況下，可作圖得出LED負載的圖形面積，，逐段驗證LED負載的面積之和大于開關(guān)的控制節(jié)點下的脈動直流正弦波面積；⑤選取LED負載串聯(lián)段組上各段LED負載的承載電壓值，相加大于等于串聯(lián)段組總的最大承載電壓值即可；其中，承載電壓值較高的LED負載靠近正極端，承載電壓值較低的LED負載靠近負極端。
[0055]所述光機模板43的材質(zhì)為薄片非金屬透明材料，如SiO2, Al2O3等，它是將薄型板材加溫到近材料軟化點，利用模具采用沖壓設備沖壓成型的。由于材料易脆且硬度較高，因此只能切割方式進行加工成光機模板形狀時，成本較高。
[0056]使用前述的LED光機模組組建LED照明核心構(gòu)件的方法，如圖7所示，在LED光機模組上設置柔性電路44后裝入帶熒光粉的內(nèi)罩61即可；帶熒光粉的內(nèi)罩61是將含熒光粉的注塑顆粒料與不含熒光粉的透明注塑顆粒料混勻；混合比例根據(jù)需要配置，然后通過注塑成型即得；其中所述含熒光粉的注塑顆粒料是將20?30%熒光粉體與70?80%透明注塑顆粒料混勻，熱熔后重新制成注塑顆粒料；熒光粉選用余輝時間大于8ms的熒光粉。
[0057]下文是以6組LED負載為例的本發(fā)明的工作原理。即η取值為6。
[0058]首先，交流電AC經(jīng)過整流橋后變成脈動直流電，例:AC220V，50Hz交流電經(jīng)整流橋整流后，參見圖8，電壓為半個周期(180度)的波形曲線，周期在O度時脈動直流電壓為零，在90度時脈動直流電壓達到最大值Vwe為最高DC311V，180度時，電壓又降為零，周而復始。
[0059]本發(fā)明的工作要求，在脈動直流電壓大于零與小于等于Vwk之間，共設置3?7段負載，各段負載間形成串聯(lián)方式，隨電壓升高，負載(即LED負載)串聯(lián)段數(shù)逐級增加，負載電壓由開關(guān)控制加載，參見圖8和圖11，電壓開關(guān)節(jié)點為電壓分段界限。
[0060]供電管理運行模式:本發(fā)明不設計電流控制器件，各級開關(guān)的啟閉僅取決于Vw的變化，參見圖8、圖11和圖12。
[0061]周期O~90度時:
[0062]第I段:工作初始狀態(tài)，即周期從O起始，電路中開關(guān)K1~K6處于開啟狀態(tài)(ON)，電流主要經(jīng)節(jié)點J1通過開關(guān)K1形成通路，負載由額定電壓為lVm/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0063]第2段:當Vw大于等于lVWK/6時，開關(guān)Kl關(guān)閉(OFF)，電流主要經(jīng)節(jié)點J2通過開關(guān)K2形成通路，負載由額定電壓為2VWK/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0064]第3段:當Vw大于等于2Vm/6時，開關(guān)Kl處于0FF，開關(guān)K2關(guān)閉(OFF)，電流主要經(jīng)節(jié)點J3通過開關(guān)K3形成通路，負載由額定電壓為3Vm/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0065]第4段:當Vw大于等于3Vm/6時，開關(guān)Kl~K2處于0FF，開關(guān)K3關(guān)閉(OFF)，電流主要經(jīng)節(jié)點J4通過開關(guān)K4形成通路，負載由額定電壓為4Vm/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0066]第5段:當Vw大于等于4Vm/6時，開關(guān)Kl~K3處于0FF，開關(guān)K4關(guān)閉(OFF)，電流主要經(jīng)節(jié)點J5通過開關(guān)K5形成通路，負載由額定電壓為5Vm/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0067]第6段:當Vw大于等于5Vm/6時，開關(guān)Kl~K4處于0FF，開關(guān)K5關(guān)閉(OFF)，電流經(jīng)節(jié)點J6通過開關(guān)K6形成通路，負載由額定電壓為6Vm/6串聯(lián)工作的LED組成； [0068]開關(guān)Kl~K6關(guān)閉時，可采用延時0.1ms的關(guān)閉方法，可獲得相對較平穩(wěn)的電流。
[0069]周期90~180度時:
[0070]第6段:工作初始狀態(tài)，電壓由最大值向下減少，電路中開關(guān)Kl~K5處于關(guān)閉狀態(tài)(OFF)，開關(guān)K6處于開啟狀態(tài)，電流經(jīng)節(jié)點J6通過開關(guān)K6形成通路，負載由額定電壓為βν^/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0071]第5段:當Vw小于等于5VWK/6時，開關(guān)K5~K6開啟(ON)，電流主要經(jīng)節(jié)點J5通過開關(guān)K5形成通路，負載由額定電壓為5VWK/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0072]第4段:當Vw小于等于4VWK/6時，開關(guān)K4~K6開啟(ON)，電流主要經(jīng)節(jié)點J4通過開關(guān)K4形成通路，負載由額定電壓為4VWK/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0073]第3段:當Vw小于等于3VWK/6時，開關(guān)K3~K6開啟(ON)，電流主要經(jīng)節(jié)點J3通過開關(guān)K3形成通路，負載由額定電壓為3VWK/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0074]第2段:當Vw小于等于2VWK/6時，開關(guān)K2~K6開啟(ON)，電流主要經(jīng)節(jié)點J2通過開關(guān)K2形成通路，負載由額定電壓為2VWK/6串聯(lián)工作的LED組成；
[0075]第I段:當Vw小于等于lVWK/6時，開關(guān)Kl~K6開啟(ON)，電流主要經(jīng)節(jié)點Jl通過開關(guān)Kl形成通路，負載由額定電壓為lVWK/6串聯(lián)工作的LED組成。
[0076]開關(guān)Kl~K6開啟時，可采用提前0.1ms的開啟方法，可獲得相對較平穩(wěn)的電流。
[0077]調(diào)光運行模式:外部設置一給定電壓VT = O時，Vffmax對應CVwk，外部電壓給定VT=5V時，Vffmax對應0V，設置O ( Vffmax ( CVffE, C調(diào)整系數(shù)，為額定電壓的倍數(shù)，如C = 1.12。Vw大于Vwmax的時段,對應各段的開關(guān)將關(guān)閉(OFF),停止向負載供電。其作用為一種調(diào)光方案。參見圖10、圖11和圖12，調(diào)節(jié)Vwmax低于Vwk，圖中黃色部分將增加，輸入到負載的功率將降低，從而達到調(diào)光的目的。例:當LED在AC220V市電正常工作是，調(diào)整交流電電壓至AC180V的電壓時，圖中的陰影部分為Vw高于254V的形成功率投影圖部分，從周期約55.5度到124.5度之間，由于此段時間內(nèi)相應的開關(guān)Kx處于關(guān)閉(OFF)，陰影部分的功耗(相當于正常市電下脈動直流半波的加載功率的57.0% )將被剔除，這部分功耗未被加載到負載上，使負載的亮度降低。當^_等于O時，所有開關(guān)將關(guān)閉(OFF)，負載供電量為零。可以做到無級調(diào)光，而不會發(fā)生能量消耗。
[0078]電壓保護運行模式:設置Vwmax = CVwro Vff大于Vwmax的時段，對應各段的開關(guān)將關(guān)閉(0FF)，停止向負載供電。參見圖9、圖11和圖12，例:當市電達到270V的高電壓時，圖中的陰影部分為Vw高于348V的形成功率投影圖部分，從周期約66度到114度之間，由于此段時間內(nèi)Kl~K6開關(guān)處于關(guān)閉(0FF)，陰影部分的功耗(相當于正常市電下脈動直流半波的加載功率的50.2% )將被剔除，這部分功耗未被加載到負載上，使負載不會因過電壓燒毀。
[0079]過流保護運行模式:本發(fā)明具有過流保護，參見圖12，電流傳感器測得電路中有效工作電流Iw超過設計值KIwk, K為調(diào)整系數(shù)，例:設定Iwe = 275mA, K=L 2，邏輯開關(guān)控制器將關(guān)閉所有開關(guān)Kl~K6(0FF)，開啟開關(guān)(ON)Kl~K6需在下次重新加載電源壓后恢復。
[0080]依據(jù)與上述相同的原理，負載方式可分為3~7段，分段少，電路簡單，但電流變化較大，容易在電網(wǎng)產(chǎn)生低次諧波，參見圖13;分段多，則電路結(jié)構(gòu)復雜。一般取4~6段為佳。
[0081]注:VW—脈動直流工作電壓(1.4142*交流電壓)；VWK—脈動直流額定最大工作電壓(1.4142*交流電壓)；Vwmax—最大允許脈動直流電壓(1.4142*交流電壓)；IW—有效工作電流。Iwe—額定有效工作電流。
[0082]如市電為AC220，整流后的電壓為DC311V，以每組LED負載為單顆芯片為例，則每顆芯片承受DC52V ;如AC110，則芯片承受DC26V。設脈動直流半波的加載功率面積為1，參見圖14，圖中每個LED負載(LED模組I至6)被加載功率相差比較大，LED模組I達到脈動直流半波的加載功率面積的20.68% (為芯片額定出力的84.4% );而LED模組6只有5.11% (為芯片額定出力的19.2% )，約為模組I的四分之一功率，經(jīng)過實測驗證，模組6的實際亮度很低；整個芯片組的平均被加載的功率為芯片額定出力的52.4%，芯片的利用率較低；而芯片組的額定出力(虛線框面積)為脈動直流半波的加載功率面積的159%。由于芯片冗余量過大，不僅芯片浪費，還造成驅(qū)動電源過大而浪費，同時增加了布置上的難度。因此，恒定直流狀態(tài)下選擇芯片電壓的方法在脈動直流狀態(tài)下存在一定問題，如何在保證芯片安全工作的前提下，提高芯片的利用率成為一個待解決的問題。
[0083]設定6顆串聯(lián)的LED芯片陣列的額定出力由脈動直流半波加載功率的1.59倍調(diào)低至1.2倍(考慮到小型電網(wǎng)市電會出現(xiàn)不低于1.2倍波動)，參見圖15，設LED芯片陣列芯片承載功率(圖中陰影部分面積)為脈動直流半波加載功率(脈動直流半波部分面積)的1.2倍時，可以由圖15作圖推算出市電為AC220V時芯片陣列的承載電壓為DC236V ；
[0084]參見圖16，對LED模組I到模組6分別設置不同的電壓值，可以得到不同承載電壓值下的芯片加載功率面積(圖中陰影部分)；
[0085]采用2*52V+4*35V高電壓芯片(模組I和模組2的型號為VES-AADBHV45、模組3到模組6為ES-AADBHF40)組成串聯(lián)陣列，則芯片陣列的承載電壓調(diào)整為DC244V ;作圖17，獲得的芯片陣列被加載功率面積為脈動直流半波功率面積的96.67%，芯片陣列被加載的功率接近I為理想狀態(tài)；此時LED芯片陣列被加載的功率為芯片陣列額定出力77.6% ;實驗驗證與推算值相近。[0086]各電壓段的模組加載功率驗證:設脈動直流半波的加載功率面積為1，電壓為縱坐標時，容易通過圖16計算DC52V芯片額定出力為26.52%，同理，DC35V芯片的額定出力為17.89% ;圖17則是市電為AC220V時，LED芯片陣列各模組的被加載的功率情況；表1是芯片陣列被加載的功率為脈動直流半波功率面積I時，市電電壓分別為AC220V，AV246V，AC270V各個模組被加載功率的情況，表中可以看出，僅模組3在DC311V和DC348V略有過載，但由于模組I和模組2有功率裕量，實驗證明模組3可通過。
[0087]在市電為IlOV時，優(yōu)化方式參照上述進行。
[0088]理想狀態(tài)下芯片承載功率驗算如下表所示:
【權(quán)利要求】
1.LED驅(qū)動電源大芯片，其特征在于:包括寬度固定為W的第二透明基板(413)，第二透明基板(413)印制有銀漿電路(414)，銀漿電路(414)上形成有接口導線，接口導線有接入端和輸出端；接入端的寬度與光機模板(43)導線接入端的寬度We相同或有與電氣接插件相連的焊盤；輸出端的銀漿電路(414)上有N+1條平行的接口導線，相鄰兩條接口導線的間距'等于W減接口導線寬再除以N;第二透明基板(413)上先粘貼未經(jīng)封裝的電源驅(qū)動晶圓級芯片(411)和整流橋晶圓級芯片(412),然后將未經(jīng)封裝的電源驅(qū)動晶圓級芯片(411)和整流橋晶圓級芯片(412)焊接在第二透明基板(413)上；第二透明基板(413)有輸出端的接口導線端的寬度與LED照明大芯片的寬度W相同，高度為H2 ；LED驅(qū)動電源大芯片上輸出端的接口導線的用途是用來連接所述的LED照明大芯片上的芯片陣列的#為3至7之間的整數(shù)。
2.使用權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電源大芯片組建的LED光機模組，其特征在于，它是按以下方法組建的:在光機模板(43)上印刷銀漿電路(414)，光機模板(43)上的銀漿電路(414)也形成有接口導線，且數(shù)目和間距均與LED驅(qū)動電源大芯片(410)的接口導線相同，將LED驅(qū)動電源大芯片(410)帶銀漿電路的一面貼在光機模板(43)帶銀漿電路(414)的一面進行對焊；同時將LED照明大芯片(420)帶芯片的一面貼在光機模板(43)帶銀漿電路(414)的一面進行對焊，兩者的接口導線相互對應焊接；從而將LED照明大芯片(420)與LED驅(qū)動電源大芯片(410)接通；最后用透明膠封裝LED照明大芯片(420)和驅(qū)動電源大芯片(410)周圍的縫隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED光機模組，其特征在于:所述LED照明大芯片(420)包括一個寬度也固定為W的第一透明基板(421)，透明基底上設有N+1條平行的接口導線，第一透明基板(421)上設有N顆LED芯片(41)構(gòu)成LED芯片串聯(lián)組，每顆LED芯片(41)均位于兩條相鄰的接 口導線之間，兩條相鄰的接口導線的間距為等于W減接口導線寬再除以N，且每顆LED芯片(41)的正負極均分別連接在兩條相鄰的接口導線上；且同時并聯(lián)多個LED串聯(lián)組，使得第一透明基板(421)上形成可在第一透明基板(421)長度方向上延伸的N列多行的LED芯片陣列；N為3至7之間的整數(shù)；在組建LED光機模組時，根據(jù)功率需要，對LED照明大芯片(420)進行剪裁，剪裁成不同長度的LED照明大芯片(420)具有不同的功率；所述的LED芯片承載電壓為DC3.2V或大于DClOV的高電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED光機模組，其特征在于:所述LED芯片陣列和接口導線在第一透明基板(421)上的形成方法是:采用透明的襯底做過渡外延層形成的薄型外延片，外延片采用成熟芯片制造技術(shù)分層生長電路和LED芯片，然后經(jīng)切割形成寬度為W的LED照明大芯片，其中生長出的電路包括接口導線和連接LED芯片和接口導線的連接芯片的導線，襯底作為第一透明基板；所述的芯片二極由于不需要焊接，可采用透明電極，以增加芯片的發(fā)光面積；所述的芯片成熟制造技術(shù)是:采用有機金屬化學氣相沉積設備分層進行覆硅、上膠、光刻、蝕刻、鍍膜、合金和磨片等工藝；或者采用傳統(tǒng)技術(shù)將LED芯片陣列貼裝在印制好銀漿電路(414)的第一透明基板(421)上，并通過倒裝焊接或金絲正裝焊接與第一透明基板(421)上的銀漿電路(414)連接，獲得LED照明大芯片，銀漿刷電路(414)包括接口導線和連接芯片的導線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電源大芯片，其特征在于，所述LED驅(qū)動電源大芯片上的LED驅(qū)動方法為:整流橋晶圓級芯片(412)上的整流橋?qū)⑹须夾C轉(zhuǎn)化為脈動直流電，脈動直流電的電壓大于零，小于等于脈動直流電額定最大工作電壓Vwk，在脈動直流電上設置N段LED負載；N為3至7之間的整數(shù)；各段LED負載串聯(lián)在一起形成LED負載串聯(lián)段組，多個LED負載串聯(lián)段組形成所述的LED芯片陣列，在脈動直流電的電壓升高時，電源驅(qū)動晶圓級芯片(411)控制LED負載串聯(lián)的段數(shù)逐級增加，在脈動直流電的電壓下降時，控制LED負載串聯(lián)的段數(shù)逐級減小，LED負載串聯(lián)的段數(shù)為實際連入脈動直流電的LED負載段數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED驅(qū)動電源大芯片，其特征在于:所述LED負載串聯(lián)的段數(shù)通過開關(guān)進行控制，開關(guān)的控制節(jié)點為電壓的分段界限，所述電壓的分段數(shù)量與LED負載串聯(lián)的段數(shù)相對應；所述LED負載串聯(lián)的段數(shù)的控制方法是，將每段LED負載的負極方向分別通過開關(guān)連接脈動直流電的負極，然后根據(jù)脈動直流電的電壓變化對各個開關(guān)的通斷進行控制，使用將某幾段開關(guān)斷路的方式實現(xiàn)LED負載串聯(lián)的段數(shù)的改變。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED驅(qū)動電源大芯片，其特征在于:設定脈動直流電的脈動直流工作電壓Vw大于Vwmax的時段，控制所有開關(guān)斷開，停止向所有LED負載供電，實現(xiàn)對LED的過電壓及浪涌保護；通過調(diào)整脈動直流電的最大允許脈動直流電壓Vwmax的大小，從而實現(xiàn)對LED的發(fā)光亮度調(diào)整。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED驅(qū)動電源大芯片，其特征在于:通過設置電流傳感器測得電路中有效工作電流Iw，當Iw超過設計值KIwk時，關(guān)閉所有開關(guān)以實現(xiàn)電流保護，開關(guān)的開啟需在下次重新加載電壓后恢復，其中K為調(diào)整系數(shù)，IwkS額定有效工作電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED驅(qū)動電源大芯片，其特征在于:所述的開關(guān)在脈動直流電壓上升階段延時tm毫秒動作，在脈動直流電壓下降階段提前tm毫秒動作，以獲得相對較平穩(wěn)的LED工作電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED驅(qū)動電源大芯片，其特征在于:設置串聯(lián)在一起的每一段LED負載為具有不同的最大承載電壓值的LED芯片組，可使在開關(guān)控制下工作的LED負載串聯(lián)段組獲得接近理想正弦波的工作電流曲線。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的LED驅(qū)動電源大芯片，其特征在于，所述每一段LED負載最大承載電壓的調(diào)整方法是:①以脈動直流電壓為縱坐標、脈動直流周期為橫坐標作圖假定一個純電阻負載，其功率在脈動直流半波形成的正弦圖形面積為1，作圖；③設定LED負載串聯(lián)段組的承載功率為純電阻負載的120%，作一面積為1.2的矩形陰影圖，矩形陰影的縱坐標值即為串聯(lián)段組總的最大承載電壓值同理，已知LED負載承載電壓情況下，可作圖得出LED負載的圖形面積，，逐段驗證LED負載的面積之和大于開關(guān)的控制節(jié)點下的脈動直流正弦波面積；⑤選取LED負載串聯(lián)段組上各段LED負載的承載電壓值，相加大于等于串聯(lián)段組總的最大承載電壓值即可；其中，承載電壓值較高的LED負載靠近正極端，承載電壓值較低的LED負載靠近負極端。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED光機模組，其特征在于:所述光機模板(43)的材質(zhì)為薄片非金屬透明材料，它是將薄型板材加溫到近材料軟化點，利用模具采用沖壓設備沖壓成型的。
13.使用權(quán)利要求2至4任一權(quán)利要求所述的LED光機模組組建LED照明核心構(gòu)件的方法:在LED光機模組上設置柔性過度電路(44)及或透明蓋板(42)后裝入帶熒光粉的內(nèi)罩(61)即可；帶熒光粉的內(nèi)罩(61)是將含熒光粉的注塑顆粒料與不含熒光粉的透明注塑顆粒料混勻；混合比例根據(jù)需要配置，然后通過注塑成型即得；其中所述含熒光粉的注塑顆粒料是將20~30%熒光粉體與70~80%透明注塑顆粒料混勻，熱熔后重新制成注塑顆粒料；熒光粉選用余輝時間大于8ms的熒光粉 。
【文檔編號】H01L25/16GK103953902SQ201410214074
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】張繼強, 張哲源, 朱曉冬 申請人:貴州光浦森光電有限公司