具有光切换阵列的光引擎制造技术

本发明专利技术公开一种具有光切换阵列的光引擎。在单个PCB基板上的LED阵列切换装置包括：串联连接的多个LED阵列D1至Dn，每个LED阵列具有正向电压；耦合至该多个LED阵列的AC电源；以及多个恒流源G1至Gn，其分别耦合至LED阵列D1至Dn的输出端，每个恒流源在电流调节状态和断开状态之间可切换，使得随着AC电源的电压增加，LED阵列导通并点亮以形成更高的正向电压LED串，并且随着AC电源的电压下降，LED阵列关断并从最晚点亮的LED阵列开始从LED串中移除。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及用于驱动发光二极管(“LED”)，例如LED灯和照明器材中使用的LED的改进的方法和装置，以及涉及用于驱动有助于将驱动电路和LED —起设置在单个封装中的方法和装置。
技术介绍
典型地，将LED用作AC供电的光源需要驱动器，以将AC线功率转换为调节的DC功率，用于保持恒定的光输出。该LED驱动器是自备电源，其具有和LED的电气特性，例如正向电压和驱动电流匹配的输出。通常，驱动器建立在独立的PCB上，并连接至LED PCB，该PCB包括LED阵列。图I示出了利用公知的反激式变换器拓扑的AC-DC LED驱动器的典型电路。电路10包括具有火线(L)和中线(N)端的AC电源12，以及整流电路14，该整流电路将AC，例如正弦，输入波形转换为DC波形，例如半波整流波形。该电路运行，使得当开关Ql导通时，电流直接从整流正弦波中抽取。能量存储在变压器Tl的初级绕组的磁性电感中。整流齐纳二极管Dl反偏，并由次级电容器Cout提供LED电流。当Ql关断时，二极管Dl导通，存储的能量传送至变压器Tl的次级绕组和输出端。控制器芯片Ul可以是，例如由iWatt公司制造的用于AC/DC LED驱动器的iW3620数字PWM恒流控制器，其通过比较有关次级输出电压和LED电流的信息，调节LED电流至恒定参考值，其中该信息经由变压器Tl的辅助绕组反映，并且基于该比较，调整开关Ql的占空比。AC-DC驱动器，例如图I所示，是复杂的大型电路。为了制造简单的电路，LED制造商已经研发了 AC LED电路，其基本上是在AC电上运行的LED照明电路，无需图I中示出的该种复杂的AC-DC驱动器。但是，AC线电压是正弦的，大多数低频AC LED系统运行在整流模式，其在双倍线频率的速率处关断AC LED。图2是传统的AC LED电路的示意图。在该电路中，LED可以直接被AC电源102驱动，而不使用复杂的变换器。在示意的电路的运行中，在例如正弦AC电源V的正半周，LED串S2反向偏置，LED串SI导通并发光。在AC电源V的负半周，LED串SI反向偏置，LED串S2导通并发光。LED串SI和S2的正向电压是相等的。电阻器R限制流经LED串SI和S2的电流。图3示出了 AC LED电路的光输出(例如，光通量和时间)。从图中可以看出该电路的关断时间大约是40%，这是由于下述事实，即AC LED电路的LED电流在AC电压波形的过零点是不连续的。由于整流的AC线电压是从零至峰值电压并回到零进行循环的，因此，只要线电压电平降低到LED串的正向电压之下，LED串就会关断。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，LED阵列切换装置在单个PCB基板上包括多个串连连接的LED阵列Dl至Dn，每个LED阵列具有正向电压；耦合至所述多个LED阵列的AC电源；以及多个恒电流源Gl至Gn，分别耦合至LED阵列Dl至Dn的输出端，每个恒电流源在电流调节状态和断开状态之间可切换，使得随着AC电源的电压增加，LED阵列导通并点亮，以形成更高的正向电压LED串，并且随着AC电源的电压降低，LED阵列关断并从最晚点亮的LED阵列开始从LED串中移除。 在另一方面，多个LED阵列和多个恒电流源形成为半导体芯片，该半导体芯片通过直接芯片接合(DCA)贴附于PCB基板。在另一方面，半导体芯片利用热粘合剂贴附于PCB基板。在另一方面，半导体芯片和PCB基板之间的电连接由接合引线提供。在另一方面，接合引线是借助热超声Au球焊。在另一方面，接合引线是借助超声Al楔形焊。在另一方面，LED阵列切换装置进一步包括密封剂，用于至少密封半导体芯片。在另一方面，特定阵列的LED和其他阵列的LED紧邻放置。在另一方面，用于放置LED阵列的半导体芯片的PCB基板面积和用于放置恒流源的半导体芯片的PCB基板面积与各自类型的半导体芯片耗散的热量成比例。在另一方面，PCB基板由陶瓷，玻璃，有机和柔性基板组成的组中的材料形成。附图说明附图仅用于示意目的，并不必按比例绘制。但是，结合附图，参照下面的详细描述，可以更好的理解专利技术本身，其中图I是AC-DC LED驱动器的传统电路的图示；图2是传统的AC LED电路的示意图；图3是AC LED电路，例如图2中示出的电路的光输出波形；图4是根据本专利技术一个方面的驱动电路的功能结构图；图5A至5F是用于示出响应于输入波形图4的电路的不同的切换阶段的图示；图6示出了 LED阵列，其根据图5A至5F中示出的电路的切换阶段，在半个AC周期中导通；图7示出了根据本专利技术的电路的光输出波形；图8是提出的利用封装的LED，根据本专利技术一个方面的电路的详细实现方式的示意图；图9是图8中示出的电路的圆形PCB布局的图示；图10是直接芯片接合(DCA)装配的示意；以及图11是利用DCA装配，根据本专利技术一个方面的光引擎的示例。具体实施例方式根据本专利技术的方面，为了保留AC LED电路设计的简单的AC连接，同时与减少传统的AC LED电路相关的光关断时间，在单个PCB上建立AC光引擎，其中该PCB具有多个LED阵列和可切换的电流源。与传统的复杂大型的AC-DCLED驱动器，例如图I中示出的相反，根据本专利技术的驱动电路简单并且尺寸小，这允许其和LED —起封装在单个PCB上以形成光引擎。根据本专利技术的切换结构可以由AC总输电线直接供电，并且其足够简单和小型以至于能够和LED封装在一起形成LED光引擎/模块，其可以由AC电力线直接供电。根据本专利技术，驱动电路和LED可以一起放置在单个PCB上。图4示出了根据本专利技术一个方面，提出的LED驱动电路200的功能模块。电路200使用了 LED串，LED串被划分为η个LED阵列Dl至Dn，其中η > I。每个LED阵列可以包括一个或多个LED，AC电源I向二极管阵列2提供AC波形，其中该二极管阵列用作整流器。Gl至Gn是恒流源，其可以被连续的电流源禁用(即，改变至开路状态)。参照图5A-5F，接下来示出在AC电源电压的电压从零上升的情况下电路的运行。当整流电压刚刚超过LED阵列Dl的正向电压时，电流开始流经LED阵列Dl和电流源G1，如 图5A所示。随着整流电压进一步增加，电流源Gl调整流经LED阵列Dl的电流。当整流电压达到LED阵列Dl和D2的正向电压之和时，LED阵列D2开始导通，如图5B所示。随着流经LED阵列D2和电流源G2的电流增加至调节值，流经LED阵列Dl和电流源Gl的电流降低至零。然后电流源G2调节流经LED阵列Dl和D2的电流，如图5C所示。图示出了当整流电压增加至某个点时电流的路径，在该点处，电流源Gn-I调节流经LED阵列Dl至Dn-I的电流。进一步增加整流电压，使得LED阵列Dn导通，如图5E所示。图5F示出了当流经LED阵列Dn和电流源Gn的电流增加至将电流源Gl和Gn-I保持在开路状态时的电流路径。本领域技术人员可以理解，如果整流电压下降，那么图5A-5F示出的切换序列将反向。尤其是，图5F示出了下述情况，整流电压足够高，使得调节的电流流经LED阵列Dl至Dn以及电流源Gn。随着整流电压下降，流经电流源Gn的电流开始下降，并且电流开始流经电流源Gn-Ι，如图5E所示。当整流电压下降至低于LED阵列Dl至Dn的正向电压总和的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED阵列切换装置，在单个PCB基板上包括：串联连接的多个LED阵列D1至Dn，每个LED阵列具有正向电压；耦合至所述多个LED阵列的AC电源；以及多个恒流源G1至Gn，分别耦合至LED阵列D1至Dn的输出端，每个恒流源在电流调节状态和断开状态之间可切换，使得随着AC电源的电压增加，LED阵列导通并点亮以形成更高的正向电压LED串，并且随着AC电源的电压下降，LED阵列关断并从最晚点亮的LED阵列开始从LED串中移除。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：萧锦华，梁华兴，
申请(专利权)人：惠州元晖光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：