具有光切換陣列的光引擎制造技術

本發明專利技術公開一種具有光切換陣列的光引擎。在單個PCB基板上的LED陣列切換裝置包括：串聯連接的多個LED陣列D1至Dn，每個LED陣列具有正向電壓；耦合至該多個LED陣列的AC電源；以及多個恒流源G1至Gn，其分別耦合至LED陣列D1至Dn的輸出端，每個恒流源在電流調節狀態和斷開狀態之間可切換，使得隨著AC電源的電壓增加，LED陣列導通并點亮以形成更高的正向電壓LED串，并且隨著AC電源的電壓下降，LED陣列關斷并從最晚點亮的LED陣列開始從LED串中移除。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術通常涉及用于驅動發光二極管(“LED”)，例如LED燈和照明器材中使用的LED的改進的方法和裝置，以及涉及用于驅動有助于將驅動電路和LED —起設置在單個封裝中的方法和裝置。
技術介紹
典型地，將LED用作AC供電的光源需要驅動器，以將AC線功率轉換為調節的DC功率，用于保持恒定的光輸出。該LED驅動器是自備電源，其具有和LED的電氣特性，例如正向電壓和驅動電流匹配的輸出。通常，驅動器建立在獨立的PCB上，并連接至LED PCB，該PCB包括LED陣列。圖I示出了利用公知的反激式變換器拓撲的AC-DC LED驅動器的典型電路。電路10包括具有火線(L)和中線(N)端的AC電源12，以及整流電路14，該整流電路將AC，例如正弦，輸入波形轉換為DC波形，例如半波整流波形。該電路運行，使得當開關Ql導通時，電流直接從整流正弦波中抽取。能量存儲在變壓器Tl的初級繞組的磁性電感中。整流齊納二極管Dl反偏，并由次級電容器Cout提供LED電流。當Ql關斷時，二極管Dl導通，存儲的能量傳送至變壓器Tl的次級繞組和輸出端?？刂破餍酒琔l可以是，例如由iWatt公司制造的用于AC/DC LED驅動器的iW3620數字PWM恒流控制器，其通過比較有關次級輸出電壓和LED電流的信息，調節LED電流至恒定參考值，其中該信息經由變壓器Tl的輔助繞組反映，并且基于該比較，調整開關Ql的占空比。AC-DC驅動器，例如圖I所示，是復雜的大型電路。為了制造簡單的電路，LED制造商已經研發了 AC LED電路，其基本上是在AC電上運行的LED照明電路，無需圖I中示出的該種復雜的AC-DC驅動器。但是，AC線電壓是正弦的，大多數低頻AC LED系統運行在整流模式，其在雙倍線頻率的速率處關斷AC LED。圖2是傳統的AC LED電路的示意圖。在該電路中，LED可以直接被AC電源102驅動，而不使用復雜的變換器。在示意的電路的運行中，在例如正弦AC電源V的正半周，LED串S2反向偏置，LED串SI導通并發光。在AC電源V的負半周，LED串SI反向偏置，LED串S2導通并發光。LED串SI和S2的正向電壓是相等的。電阻器R限制流經LED串SI和S2的電流。圖3示出了 AC LED電路的光輸出(例如，光通量和時間)。從圖中可以看出該電路的關斷時間大約是40%，這是由于下述事實，即AC LED電路的LED電流在AC電壓波形的過零點是不連續的。由于整流的AC線電壓是從零至峰值電壓并回到零進行循環的，因此，只要線電壓電平降低到LED串的正向電壓之下，LED串就會關斷。
技術實現思路
根據本專利技術的一個方面，LED陣列切換裝置在單個PCB基板上包括多個串連連接的LED陣列Dl至Dn，每個LED陣列具有正向電壓；耦合至所述多個LED陣列的AC電源；以及多個恒電流源Gl至Gn，分別耦合至LED陣列Dl至Dn的輸出端，每個恒電流源在電流調節狀態和斷開狀態之間可切換，使得隨著AC電源的電壓增加，LED陣列導通并點亮，以形成更高的正向電壓LED串，并且隨著AC電源的電壓降低，LED陣列關斷并從最晚點亮的LED陣列開始從LED串中移除。 在另一方面，多個LED陣列和多個恒電流源形成為半導體芯片，該半導體芯片通過直接芯片接合(DCA)貼附于PCB基板。在另一方面，半導體芯片利用熱粘合劑貼附于PCB基板。在另一方面，半導體芯片和PCB基板之間的電連接由接合引線提供。在另一方面，接合引線是借助熱超聲Au球焊。在另一方面，接合引線是借助超聲Al楔形焊。在另一方面，LED陣列切換裝置進一步包括密封劑，用于至少密封半導體芯片。在另一方面，特定陣列的LED和其他陣列的LED緊鄰放置。在另一方面，用于放置LED陣列的半導體芯片的PCB基板面積和用于放置恒流源的半導體芯片的PCB基板面積與各自類型的半導體芯片耗散的熱量成比例。在另一方面，PCB基板由陶瓷，玻璃，有機和柔性基板組成的組中的材料形成。附圖說明附圖僅用于示意目的，并不必按比例繪制。但是，結合附圖，參照下面的詳細描述，可以更好的理解專利技術本身，其中圖I是AC-DC LED驅動器的傳統電路的圖示；圖2是傳統的AC LED電路的示意圖；圖3是AC LED電路，例如圖2中示出的電路的光輸出波形；圖4是根據本專利技術一個方面的驅動電路的功能結構圖；圖5A至5F是用于示出響應于輸入波形圖4的電路的不同的切換階段的圖示；圖6示出了 LED陣列，其根據圖5A至5F中示出的電路的切換階段，在半個AC周期中導通；圖7示出了根據本專利技術的電路的光輸出波形；圖8是提出的利用封裝的LED，根據本專利技術一個方面的電路的詳細實現方式的示意圖；圖9是圖8中示出的電路的圓形PCB布局的圖示；圖10是直接芯片接合(DCA)裝配的示意；以及圖11是利用DCA裝配，根據本專利技術一個方面的光引擎的示例。具體實施例方式根據本專利技術的方面，為了保留AC LED電路設計的簡單的AC連接，同時與減少傳統的AC LED電路相關的光關斷時間，在單個PCB上建立AC光引擎，其中該PCB具有多個LED陣列和可切換的電流源。與傳統的復雜大型的AC-DCLED驅動器，例如圖I中示出的相反，根據本專利技術的驅動電路簡單并且尺寸小，這允許其和LED —起封裝在單個PCB上以形成光引擎。根據本專利技術的切換結構可以由AC總輸電線直接供電，并且其足夠簡單和小型以至于能夠和LED封裝在一起形成LED光引擎/模塊，其可以由AC電力線直接供電。根據本專利技術，驅動電路和LED可以一起放置在單個PCB上。圖4示出了根據本專利技術一個方面，提出的LED驅動電路200的功能模塊。電路200使用了 LED串，LED串被劃分為η個LED陣列Dl至Dn，其中η > I。每個LED陣列可以包括一個或多個LED，AC電源I向二極管陣列2提供AC波形，其中該二極管陣列用作整流器。Gl至Gn是恒流源，其可以被連續的電流源禁用(即，改變至開路狀態)。參照圖5A-5F，接下來示出在AC電源電壓的電壓從零上升的情況下電路的運行。當整流電壓剛剛超過LED陣列Dl的正向電壓時，電流開始流經LED陣列Dl和電流源G1，如 圖5A所示。隨著整流電壓進一步增加，電流源Gl調整流經LED陣列Dl的電流。當整流電壓達到LED陣列Dl和D2的正向電壓之和時，LED陣列D2開始導通，如圖5B所示。隨著流經LED陣列D2和電流源G2的電流增加至調節值，流經LED陣列Dl和電流源Gl的電流降低至零。然后電流源G2調節流經LED陣列Dl和D2的電流，如圖5C所示。圖示出了當整流電壓增加至某個點時電流的路徑，在該點處，電流源Gn-I調節流經LED陣列Dl至Dn-I的電流。進一步增加整流電壓，使得LED陣列Dn導通，如圖5E所示。圖5F示出了當流經LED陣列Dn和電流源Gn的電流增加至將電流源Gl和Gn-I保持在開路狀態時的電流路徑。本領域技術人員可以理解，如果整流電壓下降，那么圖5A-5F示出的切換序列將反向。尤其是，圖5F示出了下述情況，整流電壓足夠高，使得調節的電流流經LED陣列Dl至Dn以及電流源Gn。隨著整流電壓下降，流經電流源Gn的電流開始下降，并且電流開始流經電流源Gn-Ι，如圖5E所示。當整流電壓下降至低于LED陣列Dl至Dn的正向電壓總和的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種LED陣列切換裝置，在單個PCB基板上包括：串聯連接的多個LED陣列D1至Dn，每個LED陣列具有正向電壓；耦合至所述多個LED陣列的AC電源；以及多個恒流源G1至Gn，分別耦合至LED陣列D1至Dn的輸出端，每個恒流源在電流調節狀態和斷開狀態之間可切換，使得隨著AC電源的電壓增加，LED陣列導通并點亮以形成更高的正向電壓LED串，并且隨著AC電源的電壓下降，LED陣列關斷并從最晚點亮的LED陣列開始從LED串中移除。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：蕭錦華，梁華興，
申請(專利權)人：惠州元暉光電股份有限公司，
類型：發明
國別省市：