Led燈芯及包含其的led日光燈的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)，特別涉及將光源和驅(qū)動(dòng)電源集成在一起的LED燈芯以及包含該LED燈芯的LED日光燈。按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的LED燈芯包括：玻璃基板；形成于所述玻璃基板上的布線(xiàn)層；多個(gè)借助導(dǎo)電膠接合到所述布線(xiàn)層上的LED單元；以及驅(qū)動(dòng)電源模塊，其包含一個(gè)或多個(gè)元器件，所述元器件位于所述玻璃基板的一端或兩端并且借助導(dǎo)電膠接合到所述布線(xiàn)層。
【專(zhuān)利說(shuō)明】LED燈芯及包含其的LED日光燈
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)，特別涉及將光源和驅(qū)動(dòng)電源集成在一起的LED燈芯以及包含該LED燈芯的LED日光燈。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在照明裝、中用作光源的發(fā)光二極管(LED)是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它的基本結(jié)構(gòu)一般包括帶引線(xiàn)的支架、設(shè)置在支架上的半導(dǎo)體晶片以及將該晶片四周密封起來(lái)的封裝材料(例如硅膠或環(huán)氧樹(shù)脂)。上述半導(dǎo)體晶片包含有P-N結(jié)構(gòu)，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，電子被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后以光子的形式發(fā)出能量，而光的波長(zhǎng)則是由形成P-N結(jié)構(gòu)的材料決定的。
[0003]與傳統(tǒng)日光燈相比，LED日光燈具有光電轉(zhuǎn)換效率高、光源亮度恒定、無(wú)頻閃和不含有害重金屬等諸多優(yōu)點(diǎn)。典型的LED日光燈管由燈管管體、端蓋、燈板和驅(qū)動(dòng)電源組成，其中驅(qū)動(dòng)電源可以?xún)?nèi)置于管體或者安裝在管體外部。
[0004]中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利200920133938.5公開(kāi)了一種貼片LED日光燈具，其包括日光燈殼體、電源驅(qū)動(dòng)層以及LED發(fā)光層，其中日光燈殼體包括底殼以及罩蓋，底殼由鋁擠壓型材材料制成，借助該底殼使日光燈具有足夠的強(qiáng)度。此外，底殼包括卡扣、電源驅(qū)動(dòng)內(nèi)腔以及散熱板，而散熱板與LED發(fā)光層相連接并且它們之間涂有散熱膏層。LED發(fā)光層包括鋁質(zhì)材料的PCB板層以及LED燈層，LED日光燈具的散熱借助散熱板、散熱膏和PCB板層實(shí)現(xiàn)。但是需要指出的是，上述LED日光燈具的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不利于制造成本的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種LED燈芯，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的LED燈芯包括:
[0007]玻璃基板；
[0008]形成于所述玻璃基板上的布線(xiàn)層；
[0009]多個(gè)借助導(dǎo)電膠接合到所述布線(xiàn)層上的LED單元；以及
[0010]驅(qū)動(dòng)電源模塊，其包含一個(gè)或多個(gè)元器件，所述元器件位于所述玻璃基板的一端或兩端并且借助導(dǎo)電膠接合到所述布線(xiàn)層。
[0011]在上述實(shí)施例中，采用玻璃材料制作基板明顯降低了制造成本。
[0012]優(yōu)選地，在上述LED燈芯中，所述LED單元為L(zhǎng)ED管芯。
[0013]優(yōu)選地，在上述LED燈芯中，所述元器件包括半導(dǎo)體晶片形式的驅(qū)動(dòng)控制器。
[0014]優(yōu)選地，在上述LED燈芯中，所述導(dǎo)電膠為各向異性導(dǎo)電膜。
[0015]優(yōu)選地，在上述LED燈芯中，所述玻璃基板表面涂覆紅外輻射材料。
[0016]優(yōu)選地，在上述LED燈芯中，所述布線(xiàn)層由銀或氧化銦錫材料構(gòu)成。
[0017]優(yōu)選地，在上述LED燈芯中，所述布線(xiàn)層使得所述LED管芯以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的方式I禹合以構(gòu)成LED負(fù)載。[0018]優(yōu)選地，在上述LED燈芯中，所述驅(qū)動(dòng)電源模塊包括:
[0019]整流濾波單元；
[0020]DC-DC升壓變換單元，包括電感器、開(kāi)關(guān)二極管、PWM控制器和MOS管，其中，所述電感器和開(kāi)關(guān)二極管串聯(lián)在所述橋式整流濾波單元與LED負(fù)載之間，所述MOS管的漏極電氣連接在所述電感器與開(kāi)關(guān)二極管的正極之間，柵極與所述PWM控制器的輸出端電氣連接；以及
[0021]反饋單元，包括晶體三極管，其基極電氣連接至所述LED負(fù)載的回路，集電極電氣連接至所述PWM控制器的控制端。
[0022]在上述優(yōu)選方式下，通過(guò)晶體三極管向PWM控制器提供反饋信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了恒流和恒壓的功能。此外，在上述結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電源模塊中，元器件數(shù)量較少并且可以實(shí)現(xiàn)小型化，因此使得將LED單元與驅(qū)動(dòng)電源模塊集成在同一塊基板上成為可能。
[0023]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)電源模塊還包含電氣連接在所述PWM控制器的控制端與接地之間的電容器。
[0024]更好地，所述PWM控制器和MOS管被集成在同一集成電路芯片中?；蛘吒玫?，所述PWM控制器、MOS管和晶體三極管被集成在同一集成電路芯片中。上述多個(gè)半導(dǎo)體器件的集成化提高了可靠性，并有助于驅(qū)動(dòng)電源模塊的小型化。
[0025]優(yōu)選地，在上述LED燈芯中，所述驅(qū)動(dòng)電源模塊包括:
[0026]整流濾波單元；
[0027]降壓變換單元，包括電感器、開(kāi)關(guān)二極管、PWM控制器和MOS管，其中，所述開(kāi)關(guān)二極管的負(fù)極和所述LED負(fù)載的正極共接于所述橋式整流濾波單元的輸出端，所述MOS管的漏極與所述開(kāi)關(guān)二極管的正極電氣連接，柵極與所述PWM控制器的輸出端電氣連接，并且所述電感器電氣連接在所述MOS管的漏極與所述LED負(fù)載的負(fù)極之間；以及
[0028]反饋單元，包括電阻器，其與所述PWM控制器的控制端共接于所述MOS管的源極。
[0029]本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供一種LED日光燈，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊等優(yōu)點(diǎn)。
[0030]按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的LED日光燈包括:
[0031]管體；
[0032]位于所述管體兩端的端蓋，其上設(shè)置有適配日光燈座的插腳；
[0033]LED燈芯，包括:
[0034]固定在所述管體內(nèi)部的玻璃基板；
[0035]形成于所述玻璃基板上的布線(xiàn)層，其與所述插腳電氣連接；
[0036]多個(gè)借助導(dǎo)電膠接合到所述布線(xiàn)層上的LED單元；以及
[0037]驅(qū)動(dòng)電源模塊，其包含一個(gè)或多個(gè)元器件，所述元器件位于所述玻璃基板的一端或兩端并且借助導(dǎo)電膠接合到所述布線(xiàn)層。
[0038]優(yōu)選地，在上述LED日光燈中，所述驅(qū)動(dòng)電源模塊還包括設(shè)置在所述基板的同一端的一對(duì)電極引腳，其經(jīng)所述插腳分別與外部交流電源的火線(xiàn)和零線(xiàn)電氣連接。
[0039]優(yōu)選地，在上述LED日光燈中，進(jìn)一步包括適于連接在外部交流電源的火線(xiàn)與其中一個(gè)所述電極引腳之間的可移除連接器。
[0040]優(yōu)選地，在上述LED日光燈中，所述可移除連接器包括接口端子，所述接口端子與電感鎮(zhèn)流器上的啟輝器插座適配。通過(guò)在完成LED日光燈安裝步驟之后再插入上述連接器 使線(xiàn)路導(dǎo)通，可以避免安裝過(guò)程中觸電事故的發(fā)生。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0041]本發(fā)明的上述和/或其它方面和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)以下結(jié)合附圖的各個(gè)方面的描述變得更加清晰和更容易理解，附圖中相同或相似的單元采用相同的標(biāo)號(hào)表示。
[0042]圖1為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的LED燈芯的示意圖。
[0043]圖2A-2D為圖1所示LED燈芯的制造過(guò)程示意圖。
[0044]圖3為圖1所示LED燈芯中所包含的一種驅(qū)動(dòng)電源模塊的電路原理圖。
[0045]圖4為圖1所示LED燈芯中所包含的另一種驅(qū)動(dòng)電源模塊的電路原理圖。
[0046]圖5為圖1所不LED燈芯中所包含的另一種驅(qū)動(dòng)電源模塊的電路原理圖。
[0047]圖6為圖1所示LED燈芯中所包含的另一種驅(qū)動(dòng)電源模塊的電路原理圖。
[0048]圖7為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的LED日光燈的分解不意圖。
[0049]圖8A為采用電感鎮(zhèn)流器的普通日光燈的接線(xiàn)圖，圖8B為圖7所示實(shí)施例的LED日光燈替代圖8A所示普通日光燈時(shí)的接線(xiàn)圖。
[0050]圖9A為采用電子鎮(zhèn)流器的普通日光燈的接線(xiàn)圖，圖9B為圖7所示實(shí)施例的LED日光燈替代圖9A所示普通日光燈時(shí)的接線(xiàn)圖。
[0051]圖10為按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的LED日光燈的分解不意圖。
[0052]附圖標(biāo)號(hào)列表:
[0053]I LED 日光燈
[0054]10 LED 燈芯
[0055]110玻璃基板
[0056]120發(fā)光二極管(LED)單元
[0057]121AU21B 金屬凸起
[0058]130驅(qū)動(dòng)電源模塊
[0059]131橋式整流濾波單元
[0060]132 DC-DC升壓變換單元
[0061]133反饋單元
[0062]BRl全橋整流器
[0063]C1、C2、C3、C4、C5、C6 電容器
[0064]Dl開(kāi)關(guān)二極管
[0065]L1、L2 電感器
[0066]LEDl-LEDn LED 負(fù)載
[0067]Ql晶體三極管
[0068]R1、R2、R3、R4、R5、R6 電阻器
[0069]T1、T2M0S 管
[0070]U1、U4開(kāi)關(guān)調(diào)整器
[0071]U2、U3 PWM 控制器
[0072]140A、140B、150A、150B 引腳
[0073]160AU60B布線(xiàn)層的接合區(qū)域[0074]170各向異性導(dǎo)電膜
[0075]171導(dǎo)電粒子
[0076]20 管體
[0077]21 內(nèi)管
[0078]22 外管
[0079]201、221 端部 [0080]31、32 端蓋
[0081]311A、311B、321A、321B 插腳
[0082]2日光燈
[0083]3啟輝器
[0084]4電感鎮(zhèn)流器
[0085]5可移除連接器
[0086]6電子鎮(zhèn)流器
【具體實(shí)施方式】
[0087]下面參照其中圖示了本發(fā)明示意性實(shí)施例的附圖更為全面地說(shuō)明本發(fā)明。但本發(fā)明可以按不同形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不應(yīng)解讀為僅限于本文給出的各實(shí)施例。給出的上述各實(shí)施例旨在使本文的披露全面完整，更為全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0088]在本說(shuō)明書(shū)中，除非特別說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)體晶圓”指的是在半導(dǎo)體材料(例如硅、砷化鎵等)上形成的多個(gè)獨(dú)立的單個(gè)電路，“半導(dǎo)體晶片”或“晶片(die)”指的是這種單個(gè)電路，而“封裝芯片”指的是半導(dǎo)體晶片經(jīng)過(guò)封裝后的物理結(jié)構(gòu)，在典型的這種物理結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體晶片例如被安裝在支架上并且用密封材料封裝。
[0089]術(shù)語(yǔ)“發(fā)光二極管單元”指的是包含電致發(fā)光材料的單元，這種單元的例子包括但不限于P-N結(jié)無(wú)機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光二極管和有機(jī)發(fā)光二極管(0LED和聚合物發(fā)光二極管(PLED))。
[0090]P-N結(jié)無(wú)機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光二極管可以具有不同的結(jié)構(gòu)形式，例如包括但不限于發(fā)光二極管管芯和發(fā)光二極管單體。其中，“發(fā)光二極管管芯”指的是包含有P-N結(jié)構(gòu)的、具有電致發(fā)光能力的半導(dǎo)體晶片，而“發(fā)光二極管單體”指的是將管芯封裝后形成的物理結(jié)構(gòu)，在典型的這種物理結(jié)構(gòu)中，管芯例如被安裝在支架上并且用密封材料封裝。
[0091]術(shù)語(yǔ)“布線(xiàn)”、“布線(xiàn)圖案”和“布線(xiàn)層”指的是在絕緣表面上布置的用于元器件間電氣連接的導(dǎo)電圖案，包括但不限于走線(xiàn)(trace)和孔(如焊盤(pán)、元件孔、緊固孔和金屬化孔
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[0092]術(shù)語(yǔ)“熱輻射”指的是物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。
[0093]術(shù)語(yǔ)“熱傳導(dǎo)”指的是熱量在固體中從溫度較高的部分傳送到溫度較低的部分的傳遞方式。
[0094]“電氣連接”和“耦合”應(yīng)當(dāng)理解為包括在兩個(gè)單元之間直接傳送電能量或電信號(hào)的情形，或者經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)第三單元間接傳送電能量或電信號(hào)的情形。
[0095]術(shù)語(yǔ)“接合”指的是兩個(gè)單元在被固定在一起以保持相對(duì)位置不變的同時(shí)還被電氣連接在一起。[0096]“驅(qū)動(dòng)電源”或“LED驅(qū)動(dòng)電源”指的是連接在照明裝置外部的交流(AC)或直流(DC)電源與作為光源的發(fā)光二極管之間的“電子控制裝置”，用于為發(fā)光二極管提供所需的電流或電壓(例如恒定電流、恒定電壓或恒定功率等)。在具體的實(shí)施方案中，驅(qū)動(dòng)電源可以模塊化的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，例如其包含基板和一個(gè)或多個(gè)安裝在基板上并通過(guò)布線(xiàn)電氣連接在一起的元器件，這些元器件的例子包括但不限于LED驅(qū)動(dòng)控制器芯片、整流芯片、電阻器、電容器、二極管、三極管和線(xiàn)圈等。
[0097]諸如“包含”和“包括”之類(lèi)的用語(yǔ)表示除了具有在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中有直接和明確表述的單元和步驟以外，本發(fā)明的技術(shù)方案也不排除具有未被直接或明確表述的其它單元和步驟的情形。
[0098]諸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之類(lèi)的用語(yǔ)并不表示單元在時(shí)間、空間、大小等方面的順序而僅僅是作區(qū)分各單元之用。
[0099]諸如“物體A設(shè)置在物體B的表面”之類(lèi)的用語(yǔ)應(yīng)該廣義地理解為將物體A直接放置在物體B的表面，或者將物體A放置在與物體B有接觸的其它物體的表面。
[0100]以下借助附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0101]圖1為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的LED燈芯的示意圖。
[0102]本實(shí)施例的LED燈芯10包括玻璃基板110、多個(gè)發(fā)光二極管(LED)單元120和驅(qū)動(dòng)電源模塊130。以下對(duì)各個(gè)組成單元作進(jìn)一步的描述。
[0103]玻璃基板110如圖1所示呈條狀，其上可形成例如由諸如銀之類(lèi)的金屬或氧化銀錫材料構(gòu)成的布線(xiàn)層(未畫(huà)出)。LED單元120之間以及它們與驅(qū)動(dòng)電源模塊130之間由此可借助布線(xiàn)層實(shí)現(xiàn)電氣連接。為了提高散熱能力，可以在玻璃基板110的表面覆蓋紅外輻射材料，從而使得來(lái)自L(fǎng)ED單元和驅(qū)動(dòng)電源模塊的熱量同時(shí)以熱傳導(dǎo)和熱輻射的方式散發(fā)。
[0104]參見(jiàn)圖1，多個(gè)LED單元120沿著玻璃基板110縱向排列以形成均勻的發(fā)光帶。雖然圖中所示的LED單元以直列的形式排布在玻璃基板上，但是排布方式并不局限于此，例如LED單元還可以以多列或S形的方式排布。LED單元120可以采用封裝芯片或管芯的形式，其例如通過(guò)表面貼裝工藝被安裝在基板110上。另外，也可以考慮采用表面貼裝工藝將下面將要詳細(xì)描述的驅(qū)動(dòng)電源模塊130中的元器件也安裝在基板110上。但是將要在下面作進(jìn)一步描述的是，LED單元120優(yōu)選地借助導(dǎo)電膠接合到布線(xiàn)層上；同樣，驅(qū)動(dòng)電源模塊130中的元器件優(yōu)選地也可借助導(dǎo)電膠接合到布線(xiàn)層上。
[0105]在本實(shí)施例中，多個(gè)LED單元120被串聯(lián)連接在一起構(gòu)成LED負(fù)載，驅(qū)動(dòng)電路模塊130例如通過(guò)玻璃基板110上的布線(xiàn)與LED單元120電氣連接，從而向后者提供恒定的電流和/或電壓。值得指出的是，雖然在本實(shí)施例中，多個(gè)LED單元以串聯(lián)方式連接在一起，但是它們也可以并聯(lián)、混聯(lián)或交叉陣列的形式連接在一起。
[0106]參見(jiàn)圖1，驅(qū)動(dòng)電路模塊130的元器件被排布在玻璃基板110的兩端。此外，在玻璃基板110的其中一端設(shè)置有引腳140A和140B，分別作為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電路模塊130的第一電極和第二電極(因此以下將引腳140A和140B又稱(chēng)為“電極引腳”)。在工作時(shí)，第一電極引腳140A與外部交流電源(例如市電)的火線(xiàn)電氣連接，而第二電極引腳140B與外部交流電源的零線(xiàn)電氣連接，從而使外部交流電源向驅(qū)動(dòng)電路模塊130供電。在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，電極引腳140A和140B例如被借助導(dǎo)電膠接合在布線(xiàn)層的焊盤(pán)上。如圖1所示，可選地，在基板110的另一端也設(shè)置一對(duì)引腳150A和150B。為了加固引腳，可以在玻璃基板110上開(kāi)設(shè)過(guò)孔以供引腳140AU40BU50A和150B插入。
[0107]需要指出的是，雖然驅(qū)動(dòng)電路模塊130的元器件如圖1所示被設(shè)置在玻璃基板110的兩端，但是將這些元器件僅設(shè)置在一端也是可行的。還需要指出的是，電極引腳140A和140B也可以設(shè)置在玻璃基板110的兩端。
[0108]LED單元120和驅(qū)動(dòng)電源模塊130的元器件可借助導(dǎo)電膠接合到布線(xiàn)層上。以下借助圖2A-2D描述優(yōu)選的接合方式。
[0109]參見(jiàn)圖2A，在進(jìn)行接合之前，玻璃基板110上已經(jīng)形成有布線(xiàn)層。示例性地，圖中示出了欲與LED單元和驅(qū)動(dòng)電源模塊中的元器件接合的布線(xiàn)層的區(qū)域160A、160B，這些區(qū)域例如可以是焊盤(pán)(pad)或走線(xiàn)。
[0110]接合過(guò)程首先進(jìn)入各向異性導(dǎo)電膜(ACF)的貼附步驟。如圖2B所示，在該步驟完成之后，ACF170被貼附在形成布線(xiàn)層的玻璃基板110表面。ACF是一種主要包含接合劑(例如由熱硬化材料構(gòu)成)和導(dǎo)電粒子等的導(dǎo)電膠，其在未固化時(shí)呈絕緣體狀態(tài)，而在固化后將形成垂直方向?qū)?、橫向絕緣的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。上述ACF的例子包括可從日立化成獲得的型號(hào)為AC-7206U-18的導(dǎo)電膠。
[0111]在完成ACF的貼附步驟之后將進(jìn)入預(yù)壓對(duì)位步驟。在該步驟中，LED單元和驅(qū)動(dòng)電源模塊的元器件被壓在ACF上并且與布線(xiàn)層的接合區(qū)域?qū)?zhǔn)。以管芯形式的LED單元為例，可以使其下部的金屬凸起(bump)與布線(xiàn)層的接合區(qū)域?qū)?zhǔn)。該金屬凸起提供了管芯與外部電路的連接觸點(diǎn)。對(duì)于驅(qū)動(dòng)電源模塊中實(shí)現(xiàn)特定功能的電路(以下稱(chēng)為功能電路，它們例如可以是脈寬調(diào)制控制器和MOS管等)，其可采用半導(dǎo)體晶片的形式或封裝芯片的形式，對(duì)于前者，預(yù)壓對(duì)位步驟使其下部的金屬凸起與布線(xiàn)層的接合區(qū)域?qū)?zhǔn)；對(duì)于后者，預(yù)壓對(duì)位步驟使其引腳與布線(xiàn)層的接合區(qū)域?qū)?zhǔn)。又如驅(qū)動(dòng)電源模塊中的電路元件(例如電容器、電阻器、三極管、二極管和電感器等)，例如可以將其制作成適于接合的形式(例如封裝芯片的樣式)并且使其管腳與布線(xiàn)層的接合區(qū)域?qū)?zhǔn)。
[0112]圖2C示出了完成預(yù)壓對(duì)位步驟之后的示意圖，這里以管芯形式的LED單元120為例，如圖2C所示，LED管芯壓在ACF170上，其金屬凸起121A、121B分別與布線(xiàn)層的區(qū)域160AU60B 對(duì)準(zhǔn)。
[0113]接著進(jìn)入主壓步驟，通過(guò)加熱和加壓而固化ACF，使得ACF中的導(dǎo)電粒子受壓變扁或破裂，從而在布線(xiàn)層接合區(qū)域與凸起或管腳之間形成導(dǎo)電通道。圖2D示出了完成主壓步驟之后的示意圖，這里仍然以管芯形式的LED單元120為例，如圖2D所示，LED管芯的金屬凸起121A與布線(xiàn)層接合區(qū)域160A之間以及金屬凸起121B與布線(xiàn)層接合區(qū)域160B之間聚集有導(dǎo)電粒子171以提供導(dǎo)電通道。
[0114]以下對(duì)驅(qū)動(dòng)電源模塊作詳細(xì)的描述。
[0115]驅(qū)動(dòng)電源模塊可采用各種拓?fù)浼軜?gòu)的電路，例如包括但不限于非隔離降壓型拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)、反激式拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)和半橋LLC拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)等。有關(guān)驅(qū)動(dòng)電源模塊的詳細(xì)描述可參見(jiàn)人民郵電出版社2011年5月第I版的《LED照明驅(qū)動(dòng)電源與燈具設(shè)計(jì)》一書(shū)，該出版物以全文引用方式包含在本說(shuō)明書(shū)中。
[0116]驅(qū)動(dòng)電源模塊130可以多種驅(qū)動(dòng)方式(例如恒壓供電、恒流供電和恒壓恒流供電等方式)向LED單元提供合適的電流或電壓，其可以由一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的部件組成。在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電源模塊中的一個(gè)或多個(gè)部件以晶片或封裝芯片的形式實(shí)現(xiàn)。[0117]圖3為圖1所示LED燈芯中所包含的一種驅(qū)動(dòng)電源模塊的電路原理圖。
[0118]圖3所示的驅(qū)動(dòng)電源模塊130包括橋式整流濾波單元131、DC-DC升壓變換單元132A和反饋單元133，以下對(duì)各個(gè)單元作進(jìn)一步的描述。
[0119]如圖3所示，橋式整流濾波單元131包括全橋整流器81?1、電容器(:1』2、03、壓敏電阻器Rl和電感器LI。交流電(例如市電)經(jīng)全橋整流器BRl整流后在正極端I上輸出全波脈動(dòng)電壓。濾波電容器Cl、C2、C3、壓敏電阻器Rl和電感器LI構(gòu)成EMI濾波電路，其一方面抑制交流電網(wǎng)中的高頻干擾對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的影響，另一方面抑制驅(qū)動(dòng)電路對(duì)交流電網(wǎng)的電磁干擾。
[0120]值得指出的是，雖然這里示出的是全波整流方式，但是半波整流也是可用的。
[0121]參見(jiàn)圖3，濾波電容器Cl和壓敏電阻器Rl并聯(lián)在全橋整流器BRl的交流輸入端B3和B4之間，其中壓敏電阻器Rl通過(guò)抑制電路中出現(xiàn)的異常過(guò)電壓而將全橋整流器BRl的輸入電壓鉗制在預(yù)定的水平。濾波電容器C2、C3和電感器LI組成π型濾波回路并且電氣連接在全橋整流器BRl的正極端BI與負(fù)極端Β2之間，以對(duì)全橋整流器BRl輸出的脈動(dòng)電壓進(jìn)行低通濾波，這里的負(fù)極端Β2被接地。 [0122]DC-DC升壓變換單元132Α與橋式整流濾波單元131、反饋單元133和LED負(fù)載LEDl-LEDn (也即圖1所示LED燈芯中的串聯(lián)耦合在一起的多個(gè)LED單元120)電氣連接，其將橋式整流濾波單元131輸出的脈動(dòng)電壓提升至所需的電壓和電流水平并提供給LED負(fù)載。此外，DC-DC升壓變換單元132Α還與反饋單元133協(xié)同工作，以使提供給LED負(fù)載的電流和電壓保持恒定并實(shí)現(xiàn)功率因子校正功能。在典型的應(yīng)用場(chǎng)合下，多個(gè)LED單元串聯(lián)后的總電壓被設(shè)計(jì)為超過(guò)電網(wǎng)輸入的電壓最高值，因此電壓的提升是必需的。以波動(dòng)范圍為±10%的220V交流電為例，其最高電壓約為342V，則LED串聯(lián)電壓將超過(guò)342V。
[0123]在圖3所示的驅(qū)動(dòng)電源模塊中，DC-DC升壓變換單元132Α包括電感器L2、開(kāi)關(guān)二極管Dl、電容器C6和開(kāi)關(guān)調(diào)整器Ul。
[0124]優(yōu)選地，可以采用集成有脈寬調(diào)制(PWM)控制器和金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(以下又簡(jiǎn)稱(chēng)為MOS管)的集成電路芯片作為開(kāi)關(guān)調(diào)整器U1，其中PWM控制器的輸出端與MOS管的柵極電氣連接以實(shí)現(xiàn)對(duì)MOS管導(dǎo)通和關(guān)斷的控制。在具體的開(kāi)關(guān)調(diào)整器芯片中，為了簡(jiǎn)化占空比的調(diào)節(jié)，可保持MOS管的開(kāi)關(guān)頻率為定值(例如大約IMHz )，而MOS管的關(guān)斷時(shí)間是可調(diào)節(jié)的；或者可保持MOS管的關(guān)斷時(shí)間為定值(例如大約320ns)，而MOS管的開(kāi)關(guān)頻率是可調(diào)節(jié)的。典型地，這類(lèi)開(kāi)關(guān)調(diào)整器芯片一般都配置與MOS管的漏極電氣連接的漏極引腳、與PWM控制器的控制端電氣連接的反饋引腳。上述開(kāi)關(guān)調(diào)整器的例子包括但不局限于中國(guó)普芯達(dá)電子有限公司生產(chǎn)的CW12L31芯片等。
[0125]如圖3所示，電感器L2和開(kāi)關(guān)二極管Dl被串聯(lián)在橋式整流濾波單元131與LED負(fù)載之間，其中開(kāi)關(guān)二極管Dl的正極與電感器L2電氣連接,負(fù)極與LED負(fù)載的正極電氣連接。優(yōu)選地，可采用速度快、壓降小的肖特基二極管作為開(kāi)關(guān)二極管D1。繼續(xù)參見(jiàn)圖3，開(kāi)關(guān)調(diào)整器Ul的漏極引腳D電氣連接在電感器L2與開(kāi)關(guān)二極管Dl的正極之間，并且反饋引腳FB (在開(kāi)關(guān)調(diào)整器內(nèi)部其與PWM控制器的控制端電氣連接，因此也稱(chēng)為控制端)與反饋單元133電氣連接。此外，在圖3所示的電路中，電容器C6與LED負(fù)載的正極共接于開(kāi)關(guān)二極管Dl的負(fù)極以在開(kāi)關(guān)二極管Dl截止時(shí)向LED負(fù)載放電。
[0126]參見(jiàn)圖3，開(kāi)關(guān)調(diào)整器Ul包括電源引腳VCC和接地引腳GND，其中電源引腳VCC經(jīng)電容器C4接地。
[0127]反饋單元133包括晶體三極管Q1、電阻器R2、R3和電容器C5。如圖3所示，晶體三極管Ql采用共射極放大電路的連接形式，其中，集電極經(jīng)電阻器R3電氣連接至開(kāi)關(guān)調(diào)整器Ul的反饋引腳FB以將反饋信號(hào)提供至開(kāi)關(guān)調(diào)整器U1，其射極與接地電氣連接以作為輸入回路和輸出回路的共同接地端，并且基極接入LED負(fù)載的回路以提取檢測(cè)信號(hào)。電阻器R2電氣連接在基極與接地之間以構(gòu)成輸入回路。另外，開(kāi)關(guān)調(diào)整器Ul的反饋引腳FB還經(jīng)電容器C5接地。
[0128]以下描述圖3所示驅(qū)動(dòng)電源模塊130的工作原理。
[0129]當(dāng)接通交流電源時(shí)，橋式整流濾波單元131將輸入的交流電變換為脈動(dòng)電壓并輸出至DC-DC升壓變換單元132A的電感器L2。開(kāi)關(guān)調(diào)整器Ul內(nèi)部的MOS管在PWM控制器信號(hào)的控制下以很高的頻率導(dǎo)通和關(guān)斷。
[0130]當(dāng)MOS管導(dǎo)通時(shí)，在橋式整流濾波單元131的輸出電壓的作用下，電流流經(jīng)電感器L2和MOS管，開(kāi)關(guān)二極管Dl因?yàn)殡娙萜鰿6上的電壓而截止。隨著流經(jīng)電感器L2的電流不斷增大，電感器內(nèi)存儲(chǔ)的能量也不斷增多。此時(shí)，LED負(fù)載由電容器C6供電，其依靠電容器C6的放電電流工作。
[0131]當(dāng)MOS管切換至關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，流經(jīng)電感器L2的電流開(kāi)始減小，從而在電感器L2的兩端誘發(fā)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其極性為下正上負(fù)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與橋式整流濾波單元131的輸出電壓相疊加后提升了橋式整流濾波單元131的輸出電壓。此時(shí)，疊加的電壓高于電容器C6上的電壓，因此開(kāi)關(guān)二極管Dl進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，LED負(fù)載改由電感器L2供電，并且電容器C6也由電感器L2充電并且直至MOS管再度切換至導(dǎo)通狀態(tài)。在圖3所示的電路結(jié)構(gòu)中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于MOS管的占空比，因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)PWM控制器輸出信號(hào)的占空比獲得所希望的電壓提升幅度。
[0132]當(dāng)MOS管再度被切換回導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)二極管Dl處的疊加電壓開(kāi)始減小并將再次低于電容器C6上的電壓，因此開(kāi)關(guān)二極管Dl進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，LED負(fù)載改由電容器C6以提升的電壓供電，而電感器L2又開(kāi)始存儲(chǔ)電能。
[0133]由上可見(jiàn)，在PWM控制器的控制下，MOS管在上述導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)之間不斷切換，從而使LED負(fù)載正極上的電壓始終保持在較高的電壓水平。
[0134]參見(jiàn)圖3，LED負(fù)載與電阻器R4、R5并聯(lián)在開(kāi)關(guān)二極管Dl的負(fù)極與電阻器R2之間，并且LED負(fù)載的負(fù)極電氣連接至晶體三極管Ql的基極。當(dāng)流經(jīng)LED負(fù)載的電流和/或電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，流經(jīng)晶體三極管Ql的基極的電流也會(huì)改變，經(jīng)過(guò)晶體三極管Ql放大后的反饋信號(hào)從集電極經(jīng)電阻器R3輸出至開(kāi)關(guān)調(diào)整器Ul的反饋引腳，PWM控制器由此可以根據(jù)反饋信號(hào)對(duì)輸出信號(hào)的占空比進(jìn)行調(diào)整，由此使提供給LED負(fù)載的電流和電壓保持恒定。
[0135]在圖3所示的電路結(jié)構(gòu)中，開(kāi)關(guān)調(diào)整器Ul的反饋引腳FB還經(jīng)大容量的電容器C5接地，這可以使反饋環(huán)路的響應(yīng)變緩，反饋電平在交流電線(xiàn)路半周期中接近于恒定?；竞愣ǖ姆答侂娖奖硎驹贛OS管中的電流對(duì)應(yīng)于在交流線(xiàn)路半周期內(nèi)傳送到LED負(fù)載上的平均能量。由于開(kāi)關(guān)調(diào)整器Ul在固定頻率上工作，在MOS管導(dǎo)通時(shí)間結(jié)束之前，電流的增加不會(huì)超出一定的范圍。通過(guò)在輸入的交流電壓增加時(shí)減少流經(jīng)MOS管的開(kāi)關(guān)電流，并且在輸入的交流電壓減少時(shí)增加流經(jīng)MOS管的開(kāi)關(guān)電流，使LED負(fù)載輸入端的紋波最小化，并且交流輸入電流能時(shí)刻跟蹤交流輸入電壓的變化，從而實(shí)現(xiàn)功率因子校正的功能。[0136]需要指出的是，在圖3所示的實(shí)施例中，PWM控制器與MOS管被集成在同一集成電路芯片中，為了進(jìn)一步提聞集成度，還可以考慮將晶體二極管Ql、PWM控制器和MOS管二者集成在同一集成電路芯片中。
[0137]可選地，PWM控制器和MOS管也可以以分立的電路元件的形式被提供于按照?qǐng)D1所示實(shí)施例的LED燈芯中。圖4所示的驅(qū)動(dòng)電源模塊示出了這種形式的一個(gè)例子，其中與圖3中相同或相似的單元采用相同的標(biāo)號(hào)表示。
[0138]圖4所示的驅(qū)動(dòng)電源模塊130同樣包括橋式整流濾波單元131、DC-DC升壓變換單元132A和反饋單元133。橋式整流濾波單元131和反饋單元133采用與圖3所示相同的形式和結(jié)構(gòu)，此處不再贅述。
[0139]參見(jiàn)圖4，DC-DC升壓變換單元132A包括電感器L2、開(kāi)關(guān)二極管Dl、電容器C6、PWM控制器U2和MOS管Tl，其中，電感器L2和開(kāi)關(guān)二極管Dl被串聯(lián)在橋式整流濾波單元331與LED負(fù)載的正極之間，開(kāi)關(guān)二極管Dl的正極與電感器L2電氣連接，負(fù)極與LED負(fù)載的正極電氣連接。在本實(shí)施例中，MOS管Tl的漏極D電氣連接在電感器L2與開(kāi)關(guān)二極管Dl的正極之間，源極S電氣連接至控制端FB，柵極G與PWM控制器U2的輸出端P相連。PWM控制器U2—般以集成電路芯片的形式提供，其控制端FB與反饋單元333電氣連接。如圖4所示，電容器C6與LED負(fù)載的正極共接于開(kāi)關(guān)二極管Dl的負(fù)極以在開(kāi)關(guān)二極管Dl截止時(shí)向LED負(fù)載放電。
[0140]反饋單元133同樣包括晶體三極管Q1、電阻器R2、R3和電容器C5。晶體三極管Ql采用共射極放大電路的連接形式，其中，集電極經(jīng)電阻器R3電氣連接至PWM控制器U2的控制端FB以將反饋信號(hào)提 供給PWM控制器U2，其射極與接地電氣連接以作為輸入回路和輸出回路的共同接地端，并且基極接入LED負(fù)載的回路以提取檢測(cè)信號(hào)。PWM控制器的控制端FB還經(jīng)電容器C5接地。
[0141]圖4所示驅(qū)動(dòng)電源模塊的工作原理與圖3所示的相似，因此此處不再贅述。
[0142]圖5為圖1所示LED燈芯中所包含的另一種驅(qū)動(dòng)電源模塊的電路原理圖。
[0143]圖5所示的驅(qū)動(dòng)電源模塊130包括橋式整流濾波單元131、DC-DC降壓變換單元132B和反饋單元133，以下對(duì)各個(gè)單元作進(jìn)一步的描述。
[0144]如圖5所示，橋式整流濾波單元131包括全橋整流器BR1、電容器C2、C3、壓敏電阻器Rl和電感器LI。交流電(例如市電)經(jīng)全橋整流器BRl整流后在正極端BI上輸出全波脈動(dòng)電壓。濾波電容器C2、C3、壓敏電阻器Rl和電感器LI構(gòu)成EMI濾波電路，其一方面抑制交流電網(wǎng)中的高頻干擾對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的影響，另一方面抑制驅(qū)動(dòng)電路對(duì)交流電網(wǎng)的電磁干擾。
[0145]參見(jiàn)圖5，壓敏電阻器Rl并聯(lián)在全橋整流器BRl的交流輸入端B3和B4之間，其中壓敏電阻器Rl通過(guò)抑制電路中出現(xiàn)的異常過(guò)電壓而將全橋整流器BRl的輸入電壓鉗制在預(yù)定的水平。濾波電容器C2、C3和電感器LI組成π型濾波回路并且電氣連接在全橋整流器BRl的正極端BI與接地的負(fù)極端Β2之間，以對(duì)全橋整流器BRl輸出的脈動(dòng)電壓進(jìn)行低通濾波。
[0146]DC-DC降壓變換單元332Β與橋式整流濾波單元131、反饋單元133和LED負(fù)載LEDl-LEDn (也即圖1所示LED燈芯中的串聯(lián)耦合在一起的多個(gè)LED單元120)電氣連接，其將橋式整流濾波單元131輸出的脈動(dòng)電壓降低至所需的電壓和電流水平并提供給LED負(fù)載。此外，DC-DC降壓變換單元132B還與反饋單元133協(xié)同工作，以使提供給LED負(fù)載的電流和電壓保持恒定。
[0147]在圖5所示的驅(qū)動(dòng)電源模塊中，DC-DC降壓變換單元132B包括電感器L2、開(kāi)關(guān)二極管D1、電容器C7、MOS管T2和脈寬調(diào)制(PWM)控制器U3。
[0148]PWM控制器U3的輸出端P與MOS管T2的柵極G電氣連接以實(shí)現(xiàn)對(duì)MOS管導(dǎo)通和關(guān)斷的控制。上述PWM控制器的例子包括但不局限于美國(guó)Supertex股份有限公司生產(chǎn)的HV9910型LED驅(qū)動(dòng)器芯片等。
[0149]如圖5所示，開(kāi)關(guān)二極管Dl的負(fù)極和LED負(fù)載的正極LED+共同連接至橋式整流濾波單元131的輸出端，開(kāi)關(guān)二極管Dl的正極則與MOS管T2的漏極D電氣連接。優(yōu)選地，可采用速度快、壓降小的肖特基二極管作為開(kāi)關(guān)二極管D1。電感器L2電氣連接在LED負(fù)載的負(fù)極LED-與MOS管T2的漏極D之間。繼續(xù)參見(jiàn)圖5，PWM控制器U3還包含反饋引腳FB，其與反饋單元133電氣連接。此外，在圖5所示的電路中，電容器C7并聯(lián)在LED負(fù)載的正極LED+與負(fù)極LED-之間以平滑提供給LED負(fù)載的工作電壓?？梢愿鶕?jù)允許的工作電壓的紋波值來(lái)選擇電容器C7的電容值。
[0150]參見(jiàn)圖5，PWM控制器U3包括電源引腳VCC和接地引腳GND，其中電源引腳VCC經(jīng)電容器C4接地。
[0151]反饋單元133包括電阻器R6。如圖5所示，電阻器R6被電氣連接在MOS管T2的源極S與接地之間。另一方面，電阻器R6的電氣連接至源極S的一端還電氣連接至PWM控制器U3的反饋引腳FB以將反饋信號(hào)提供給PWM控制器U3。
[0152]以下描述圖5所示驅(qū)動(dòng)電源模塊130的工作原理。
[0153]當(dāng)接通交流電源時(shí)，橋式整流濾波單元131將輸入的交流電變換為脈動(dòng)電壓并輸出至DC-DC降壓變換單元132B。此時(shí)在PWM控制器U3的控制下，MOS管T2在上述導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)之間不斷切換，從而使LED負(fù)載兩端上的電壓始終保持在一定的電壓水平。
[0154]具體而言，當(dāng)MOS管T2導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)二極管Dl處于截止?fàn)顟B(tài)。橋式整流濾波單元131的輸出電流從LED負(fù)載的正極LED+流入并從負(fù)極LED-流至電感器L2。流經(jīng)電感器L2的電流將不斷增大直到MOS管T2關(guān)斷。隨著流經(jīng)電感器L2的電流不斷增大，電感器內(nèi)存儲(chǔ)的能量也不斷增多。
[0155]當(dāng)MOS管T2切換至關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，流經(jīng)電感器L2的電流開(kāi)始減小，從而在電感器L2的兩端誘發(fā)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其極性為左正右負(fù)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與橋式整流濾波單元131的輸出電壓相疊加后高于電容器C7上的電壓，因此開(kāi)關(guān)二極管Dl進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，從而為電感器L2的電流提供續(xù)流通路直至MOS管T2再度切換至導(dǎo)通狀態(tài)。在圖10所示的電路結(jié)構(gòu)中，可以通過(guò)調(diào)節(jié)PWM控制器輸出信號(hào)的占空比獲得所希望的電壓降低幅度。
[0156]參見(jiàn)圖5，電阻器R6電氣連接在MOS管T2的源極S與接地之間。由于電阻器R6兩端的電壓對(duì)應(yīng)于流經(jīng)MOS管T2和電感器L2的電流，因此該電壓可被施加于PWM控制器U3的反饋引腳FB作為反饋信號(hào)。具體而言，當(dāng)MOS管T2導(dǎo)通后，電感器L2的電流不斷增大，當(dāng)電阻器R6兩端的電壓超過(guò)預(yù)設(shè)的峰值電流檢測(cè)閾值時(shí)，將觸發(fā)PWM控制器U3在引腳P上輸出關(guān)斷MOS管T2的控制信號(hào)，由此可以通過(guò)控制MOS管T2的峰值電流來(lái)實(shí)現(xiàn)恒流控制。顯然，達(dá)到峰值電流所花費(fèi)的時(shí)間與電感器L2的電感值有關(guān)，電感值越大則電流上升速度越慢，到達(dá)峰值電流所用的時(shí)間越長(zhǎng)，反之亦然。[0157]需要指出的是，由于電容器C7如圖5所示并聯(lián)在LED負(fù)載之間，所以可以平滑電流的脈動(dòng)起伏，使得流經(jīng)LED負(fù)載的電流更為恒定。
[0158]可選地，PWM控制器U3和MOS管T2可以以集成在同一集成電路芯片的形式提供于按照?qǐng)D1所示實(shí)施例的LED燈芯中。圖6所示的驅(qū)動(dòng)電源模塊示出了這種形式的一個(gè)例子，其中與圖5中相同或相似的單元采用相同的標(biāo)號(hào)表示。
[0159]圖6所示的驅(qū)動(dòng)電源模塊130同樣包括橋式整流濾波單元131、DC-DC降壓變換單元132B和反饋單元133。橋式整流濾波單元131和反饋單元133采用與圖5所示相同的形式和結(jié)構(gòu)，此處不再贅述。
[0160]DC-DC降壓變換單元132B與橋式整流濾波單元131、反饋單元133和LED負(fù)載LEDl-LEDn電氣連接，其將橋式整流濾波單元131輸出的脈動(dòng)電壓降低至所需的電壓和電流水平并提供給LED負(fù)載。此外，DC-DC降壓變換單元132B還與反饋單元133協(xié)同工作，以使提供給LED負(fù)載的電流和電壓保持恒定。
[0161]在圖6所示的驅(qū)動(dòng)電源模塊中，DC-DC降壓變換單元132B包括電感器L2、開(kāi)關(guān)二極管Dl、電容器C7和開(kāi)關(guān)調(diào)整器U4。
[0162]優(yōu)選地，可以采用集成有脈寬調(diào)制(PWM)控制器和MOS管的集成電路芯片作為開(kāi)關(guān)調(diào)整器U1，其中PWM控制器的輸出端與MOS管的柵極電氣連接以實(shí)現(xiàn)對(duì)MOS管導(dǎo)通和關(guān)斷的控制。典型地，這類(lèi)開(kāi)關(guān)調(diào)整器芯片一般都配置與MOS管的漏極電氣連接的漏極引腳和與MOS管的源極電氣連接的源極引腳，并且優(yōu)選地，源極引腳與PWM控制器的控制端電氣連接以將與流經(jīng)MOS管的電流對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)反饋至PWM控制器。上述開(kāi)關(guān)調(diào)整器的例子包括但不局限于荷蘭恩智浦半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的SSL2108X型LED照明驅(qū)動(dòng)器芯片等。
[0163]如圖6所示，開(kāi)關(guān)二極管Dl的負(fù)極和LED負(fù)載的正極LED+共同連接至橋式整流濾波單元331的輸出端，開(kāi)關(guān)二極管Dl的正極則與開(kāi)關(guān)調(diào)整器U4的漏極引腳D電氣連接。電感器L2電氣連接在LED負(fù)載的負(fù)極LED-與開(kāi)關(guān)調(diào)整器U4的漏極引腳D之間。繼續(xù)參見(jiàn)圖6，開(kāi)關(guān)調(diào)整器U4還包含源極引腳S，其在芯片內(nèi)部與PWM控制器的控制端電氣連接而在芯片外部與反饋單元133電氣連接。此外，在圖6所示的電路中，電容器C7并聯(lián)在LED負(fù)載的正極LED+與負(fù)極LED-之間以平滑提供給LED負(fù)載的工作電壓。
[0164]參見(jiàn)圖6，開(kāi)關(guān)調(diào)整器U4包括電源引腳VCC和接地引腳GND，其中電源引腳VCC經(jīng)電容器C4接地。
[0165]反饋單元133包括被電氣連接在開(kāi)關(guān)調(diào)整器U4的源極S與接地之間的電阻器R6。如在描述圖5所示的驅(qū)動(dòng)電源模塊時(shí)所指出的，電阻器R6兩端的電壓對(duì)應(yīng)于流經(jīng)MOS管和電感器L2的電流，其被作為反饋信號(hào)施加于開(kāi)關(guān)調(diào)整器U4的源極S以使開(kāi)關(guān)調(diào)整器U4內(nèi)部的PWM控制器通過(guò)控制MOS管的峰值電流來(lái)實(shí)現(xiàn)恒流控制。圖6所示驅(qū)動(dòng)電源模塊的工作原理與圖5所示的相似，因此此處不再贅述。
[0166]可選地，在上述圖3-6所示的驅(qū)動(dòng)電源模塊中還可以集成實(shí)現(xiàn)其它功能的電路，例如調(diào)光控制電路、傳感電路、智能照明控制電路、通信電路和保護(hù)電路等。這些電路可以與驅(qū)動(dòng)控制器集成在同一半導(dǎo)體晶片或封裝芯片內(nèi)，或者這些電路可以單獨(dú)地以半導(dǎo)體晶片或封裝芯片的形式提供，或者這些電路中的一些或全部可以組合在一起并以半導(dǎo)體晶片或封裝芯片的形式提供。
[0167]圖7為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的LED日光燈的不意圖。[0168]圖7所示的LED日光燈I包括LED燈芯10、管體20和端蓋31、32，其中LED燈芯10位于管體20內(nèi)，端蓋31和32位于管體20的兩端。
[0169]管體20可由玻璃或塑料制成。為了避免眩光效應(yīng)，可以對(duì)玻璃制成的管體20的內(nèi)表面和外表面中的至少一個(gè)表面作磨砂處理(例如使用酸溶液使內(nèi)管表面粗糙化)?？蛇x地，也可以考慮在管體20的內(nèi)表面涂覆光擴(kuò)散粉。當(dāng)管體20由玻璃制成時(shí)，如圖7所示，管體20可在其端部201處向內(nèi)收縮(也即端部處的外徑小于其余部分的外徑)。在使端部向內(nèi)收縮的過(guò)程中，管壁的應(yīng)力得到有效釋放，由此提高了強(qiáng)度，從而有利于減少運(yùn)輸和裝配過(guò)程中的損耗。需要指出的是，收縮的目的旨在釋放應(yīng)力，因此管體20的內(nèi)徑并不一定需要縮小。
[0170]在端蓋31和32的每一個(gè)上設(shè)置有與普通日光燈燈座適配的插腳，即圖7中位于端蓋31外表面上的一對(duì)插腳311A、311B和位于端蓋32外表面上的另一對(duì)插腳321A、321B。插腳一方面提供了 LED燈芯10與外部電源之間的電氣連接,另一方面使LED日光燈能固定于燈座。應(yīng)該理解的是，圖7所示的是分解狀態(tài)下的示意圖，當(dāng)LED日光燈I完成裝配時(shí)，端蓋31和32將分別封閉管體10的兩端。在本實(shí)施例中，可以借助粘合劑(例如膠泥(又稱(chēng)為燈泥)或環(huán)氧樹(shù)脂)將端蓋31和32的內(nèi)表面與管體20的外表面粘合在一起，從而實(shí)現(xiàn)端蓋的固定。端蓋可以采用塑料材料制成，但是也可以采用傳統(tǒng)日光燈中的金屬鋁堵頭的形式。
[0171]在本實(shí)施例中，LED燈芯10可采用上面借助圖1-6所述的結(jié)構(gòu)和工作原理。
[0172]從下面的描述中將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在上述LED燈芯中，如果在玻璃基板上與設(shè)置電極引腳140A和140B的一端相對(duì)的另一端上設(shè)置一對(duì)直接相連的引腳150A和150B可以大大方便LED日光燈的安裝。
[0173]圖8A為采用電感鎮(zhèn)流器的普通日光燈的接線(xiàn)圖，圖8B為圖7所示實(shí)施例的LED日光燈替代圖8A所示普通日光燈時(shí)的接線(xiàn)圖。
[0174]在普通的日光燈照明線(xiàn)路中，燈座一般包含兩對(duì)插口，日光燈兩對(duì)插腳分別插入兩對(duì)插口中。如圖8A所示，在分屬不同對(duì)插口的插口 B、D之間連接啟輝器3，插口 A電氣連接至外部電源的火線(xiàn)L，而插口 C經(jīng)電感鎮(zhèn)流器4電氣連接至外部電源的零線(xiàn)N，安裝完成后，普通日光燈2的兩對(duì)插腳分別與插口 A、B和插口 C和D電氣連接。與圖8A相比，在圖8B所示接線(xiàn)方式下，啟輝器3被連接器5替代。優(yōu)選地，該連接器5是可移除的并且采用類(lèi)似啟輝器的形式，即，其包括與電感鎮(zhèn)流器上的啟輝器插座相匹配的接口端子。
[0175]雖然在上述實(shí)施例中LED燈芯10的電極引腳140A和140B被直接連接到同一端蓋的兩個(gè)插腳上，但是在將LED日光燈I安裝到燈座上時(shí)，對(duì)電極引腳的位置并無(wú)特別的要求。也就是說(shuō)，連接電極引腳的插腳無(wú)論是位于圖8B所示接線(xiàn)圖中的火線(xiàn)側(cè)(即與插口A和B電氣連接)還是零線(xiàn)側(cè)(即與插口 C和D電氣連接)，外部電源都能向LED日光燈I正常供電。具體而言，例如當(dāng)電極引腳140A和140B分別與插口 A和B電氣連接而引腳150A和150B分別與插口 C和D電氣連接時(shí)，電極引腳140A與火線(xiàn)L電氣連接，與此同時(shí)，由于位于玻璃基板110另一端的引腳150A和150B被短接在一起，所以電極引腳140B能夠經(jīng)連接器5、引腳150A和150B以及電感鎮(zhèn)流器4電氣連接至零線(xiàn)N，由此實(shí)現(xiàn)了外部電源向LED燈芯的供電。另一方面，當(dāng)電極引腳140A和140B分別與插口 C和D電氣連接而引腳150A和150B分別與插口 A和B電氣連接時(shí)，電極引腳140A能夠經(jīng)電感鎮(zhèn)流器4電氣連接至零線(xiàn)N，與此同時(shí)，由于位于玻璃基板110另一端的引腳150A和150B被短接在一起，所以電極引腳140B能夠經(jīng)連接器5、引腳150A和150B與火線(xiàn)L電氣連接，從而同樣實(shí)現(xiàn)了外部電源向LED驅(qū)動(dòng)電源的供電。
[0176]圖9A為采用電子鎮(zhèn)流器的普通日光燈的接線(xiàn)圖，圖9B為圖7所示實(shí)施例的LED日光燈替代圖9A所示普通日光燈時(shí)的接線(xiàn)圖。
[0177]如圖9A所示，外部交流電源的火線(xiàn)L和零線(xiàn)N電氣連接至電子鎮(zhèn)流器5，燈座的插口 A、B、C和D則與電子鎮(zhèn)流器6的輸出端子電氣連接。安裝完成后，普通日光燈2的兩對(duì)插腳分別與插口 A、B和插口 C和D電氣連接。與圖9A相比，在圖9B所示接線(xiàn)方式下，電子鎮(zhèn)流器6被去除，插口 B與D之間直接相連，而另一對(duì)插口 C和D分別電氣連接至外部交流電源的火線(xiàn)L和零線(xiàn)N。同樣，在圖9B中，連接電極引腳的插腳無(wú)論是位于火線(xiàn)側(cè)(即與插口 A和B電氣連接)還是零線(xiàn)側(cè)(即與插口 C和D電氣連接)，外部交流電源都能向LED日光燈I正常供電。例如如果電極引腳140A和140B分別與插口 A和B電氣連接而引腳150A和150B分別與插口 C和D電氣連接，則電極引腳140A與火線(xiàn)L電氣連接，與此同時(shí)，電極引腳140B經(jīng)引腳150A和150B電氣連接至零線(xiàn)N，由此實(shí)現(xiàn)了外部電源向LED燈芯的供電。另一方面，如果電極引腳140A和140B分別與插口 C和D電氣連接而引腳150A和150B分另Ij與插口 A和B電氣連接，則電極引腳140A電氣連接至零線(xiàn)N，而電極引腳140B能夠經(jīng)引腳150A和150B與火線(xiàn)L電氣連接，從而同樣實(shí)現(xiàn)了外部電源向LED驅(qū)動(dòng)電源的供電。
[0178]需要指出的是，雖然驅(qū)動(dòng)電源模塊130的元器件如圖1所示被設(shè)置在玻璃基板110的兩端，但是將這些元器件僅設(shè)置在一端也是可行的。還需要指出的是，作為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電源電極的引腳140A和140B也可以設(shè)置在玻璃基板110的兩端，在這種設(shè)置布局下，引腳140A和140B分別經(jīng)不同端蓋上的插腳與外部交流電源的火線(xiàn)和零線(xiàn)電氣連接。
[0179]當(dāng)管體采用玻璃時(shí)，可以采用如圖10所示的雙管結(jié)構(gòu)。如圖10所示，管體20包括內(nèi)管21和套在內(nèi)管21外的外管22。需要理解的是，外管22套在內(nèi)管21外的布置應(yīng)該寬泛地理解為至少包含下列情形:內(nèi)管21的外表面與外管22的內(nèi)表面完全接觸；以及內(nèi)管21與外管22之間至少有一部分存在間隙。
[0180]為了避免眩光效應(yīng),可以對(duì)內(nèi)管21的內(nèi)表面和外表面中的至少一個(gè)表面作磨砂處理(例如使用酸溶液使內(nèi)管表面粗糙化)?？蛇x地，也可以考慮在外管22的內(nèi)表面涂覆光擴(kuò)散粉或?qū)ν夤軆?nèi)外表面中的至少一個(gè)作磨砂處理。在本實(shí)施例中，由于LED燈芯10的玻璃基板110被設(shè)置在內(nèi)管21內(nèi)，所以在裝配過(guò)程中能夠避免電路板掛擦掉外管22內(nèi)表面上的光擴(kuò)散粉。
[0181]繼續(xù)參見(jiàn)圖10，外管22在其端部221處向內(nèi)收縮，使得外管端部處的外徑小于其余部分的外徑。在使外管端部向內(nèi)收縮的過(guò)程中，外管管壁的應(yīng)力得到有效釋放，由此提高了強(qiáng)度，從而有利于減少運(yùn)輸和裝配過(guò)程中的損耗。需要指出的是，收縮的目的旨在釋放應(yīng)力，因此外管22的內(nèi)徑并不一定需要縮小。在本實(shí)施例中，內(nèi)管21比外管22的長(zhǎng)度略短，使得在裝配完成之后的LED日光燈中，內(nèi)管21完全位于外管22內(nèi)部。但是為了在圖10中將內(nèi)管21也表示出來(lái)，這里的內(nèi)管21的右端部延伸到了外管22的外部?？蛇x地，內(nèi)管21的長(zhǎng)度也可長(zhǎng)于外管22，因此在裝配完成之后內(nèi)管21的兩端延伸出外管22。
[0182]雖然已經(jīng)展現(xiàn)和討論了本發(fā)明的一些方面，但是本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到:可以在不背離本發(fā)明原理和精神的條件下對(duì)上述方面進(jìn)行改變，因此本發(fā)明的范圍將由權(quán)利要求以及等同的內(nèi)容所限定。
【權(quán)利要求】
1.一種LED燈芯，包括: 玻璃基板； 形成于所述玻璃基板上的布線(xiàn)層； 多個(gè)借助導(dǎo)電膠接合到所述布線(xiàn)層上的LED單元；以及 驅(qū)動(dòng)電源模塊，其包含一個(gè)或多個(gè)元器件，所述元器件位于所述玻璃基板的一端或兩端并且借助導(dǎo)電膠接合到所述布線(xiàn)層。
2.如權(quán)利要求1所述的LED燈芯，其中，所述LED單元為L(zhǎng)ED管芯。
3.如權(quán)利要求1所述的LED燈芯，其中，所述元器件包括半導(dǎo)體晶片形式的驅(qū)動(dòng)控制器。
4.如權(quán)利要求2或3所述的LED燈芯，其中，所述導(dǎo)電膠為各向異性導(dǎo)電膜。
5.如權(quán)利要求1所述的LED燈芯，其中，所述玻璃基板表面涂覆紅外輻射材料。
6.如權(quán)利要求1所述的LED燈芯，其中，所述布線(xiàn)層由銀或氧化銦錫材料構(gòu)成。
7.如權(quán) 利要求1所述的LED燈芯，其中，所述布線(xiàn)層使得所述LED管芯以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的方式耦合以構(gòu)成LED負(fù)載。
8.如權(quán)利要求7所述的LED燈芯，其中，所述驅(qū)動(dòng)電源模塊包括: 整流濾波單元；DC-DC升壓變換單元，包括電感器、開(kāi)關(guān)二極管、PWM控制器和MOS管，其中，所述電感器和開(kāi)關(guān)二極管串聯(lián)在所述橋式整流濾波單元與LED負(fù)載之間，所述MOS管的漏極電氣連接在所述電感器與開(kāi)關(guān)二極管的正極之間，柵極與所述PWM控制器的輸出端電氣連接；以及反饋單元，包括晶體三極管，其基極電氣連接至所述LED負(fù)載的回路，集電極電氣連接至所述PWM控制器的控制端。
9.如權(quán)利要求7所述的LED燈芯，其中，所述驅(qū)動(dòng)電源模塊包括: 整流濾波單元； 降壓變換單元，包括電感器、開(kāi)關(guān)二極管、PWM控制器和MOS管，其中，所述開(kāi)關(guān)二極管的負(fù)極和所述LED負(fù)載的正極共接于所述橋式整流濾波單元的輸出端，所述MOS管的漏極與所述開(kāi)關(guān)二極管的正極電氣連接，柵極與所述PWM控制器的輸出端電氣連接，并且所述電感器電氣連接在所述MOS管的漏極與所述LED負(fù)載的負(fù)極之間；以及 反饋單元，包括電阻器，其與所述PWM控制器的控制端共接于所述MOS管的源極。
10.一種LED日光燈，包括: 管體； 位于所述管體兩端的端蓋，其上設(shè)置有適配日光燈座的插腳； LED燈芯，包括: 固定在所述管體內(nèi)部的玻璃基板； 形成于所述玻璃基板上的布線(xiàn)層，其與所述插腳電氣連接； 多個(gè)借助導(dǎo)電膠接合到所述布線(xiàn)層上的LED單元；以及 驅(qū)動(dòng)電源模塊，其包含一個(gè)或多個(gè)元器件，所述元器件位于所述玻璃基板的一端或兩端并且借助導(dǎo)電膠接合到所述布線(xiàn)層。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK104019378SQ201310063922
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月28日
【發(fā)明者】趙依軍, 李文雄 申請(qǐng)人:趙依軍, 李文雄