一體式條形光源的制作方法

一體式條形光源的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種一體式條形光源，包括其上設置有銅箔的條狀基板，固定設置在基板一端的電源模塊，以及固定設置在基板之上多個LED芯片，所述的銅箔包括多塊沿直線間隔設置的銅箔塊，所述的多個LED芯片被等分為多組，每組包括至少兩個LED芯片，任兩相鄰的銅箔塊均由一組LED芯片連通，其中，所述的LED芯片的組數與其工作電壓相匹配。本發明采用LED芯片多并多串回路技術，因為采用高電壓高阻抗負載型式，省卻了磁芯變壓器的器件，其單一回路只需要20毫安電流，充分發揮LED芯片的效能，也不需要做散熱手段，更能簡化條形光源結構，降低制造成本。
【專利說明】一體式條形光源
【技術領域】
[0001]本發明涉及LED照明【技術領域】，特別是涉及一種能作為室內照明裝修光源或商業廣告牌照明光源的一體式條形光源。
【背景技術】
[0002]LED條型光源在國內發展時間己久，目前其主要應用在裝飾光源的方向領域，在針對室內照明用途方面，LED照明產品價格距離民生消費需仍有一段差距，這也是目前LED明燈具不能大圍普及的主要因素，其根本的原因就是因為照明燈具的內部組件過多導致產品成本和使用成本過高。
[0003]目前LED條型光源包括電源驅動板與光源板二塊獨立的結構，其制造工藝分為前后二階段，前段是在自動定機臺上作業的，這一塊主要就是貼片加工制作光源板，也有少數的LED直插式工藝，不過比例己經大幅下降，大多是采用SMD貼片自動流程工藝，以5050，3528或是5720等標準規格制式貼片LED元器件為主，當PCB通過錫膏印刷之后，由機械手拾取LED器件并自動對位固定在PCB表面，最后通過高溫的回流焊錫爐，完成了貼片焊錫的工藝流程。后段主要是電源板與光源板的連接工作，其中含驅動恒流源的電源板一般廠家是分開作業的，由廠家對開關電源供應廠下單采買。
[0004]但是，現有的條形光源因為電源驅動板和光源板的分離，導致體積過大，使用不便，同時因為制作時貼片LED器件是通過了二次高溫固定，第一次封裝是150度完成的，第二次是回流焊錫爐的260度高溫，不同的高溫下勢必會在物理應力上的變化，導致硅膠包覆中的金線受到高溫膨脹的外力而引起了浮動的效應，這是貼片LED會大量死燈的根本原因。同時在后端操作中大量依賴人工的焊接工藝，降低了生產效能，整理導線的工藝太原始，更造成斷線的隱患，同時現場接導線作業中經常會有電線纏繞的困撓，也是經常造成焊錫不良的原因。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種能作為室內照明裝修光源或商業廣告牌照明光源的一體式條形光源。
[0006]為實現本發明的目的所采用的技術方案是:
[0007]—種一體式條形光源，包括其上設置有銅箔的條狀基板，固定設置在基板一端的高壓恒流電源模塊，以及采用多晶封裝技術封裝在基板之上多個LED芯片，其中，所述的高壓恒流電源模塊包括整流模塊和與所述的整流模塊的輸出相連并用以給各LED芯片提供恒流的恒流模塊，所述的銅箔包括多塊沿直線間隔設置的銅箔塊，所述的多個LED芯片被等分為多組，每組包括至少兩個LED芯片，任兩相鄰的銅箔塊均由一組LED芯片連通，其中，所述的LED芯片的組數與其工作電壓相匹配。
[0008]所述的恒流模塊為穩壓電源調整器，所述的穩壓電源調整器的輸入端與恒流模塊的正極輸出連接，所述的穩壓電源調整器的輸出端與各LED芯片連接，所述的穩壓電源調整器的GND端串聯反饋電阻后與穩壓電源調整器的輸出端連接，所述的LED芯片的負極與整流模塊的負極輸出相連或接地。
[0009]所述的整流模塊為橋堆，所述的橋堆的輸入端與外部交流電連通，所述的橋堆的正極輸出端與三端穩壓電源調整器的輸入端連接。
[0010]所述的基板的兩側面均設置有銅箔塊，在所述的銅箔塊上設置有貫穿所述基板的通孔，所述的通孔內設置有將前后兩側的銅箔塊連通的鍍銅。
[0011]所述的橋堆和三端穩壓電源調整器分別設置在基板兩側。
[0012]所述的前側的銅箔塊左右兩側分別形成對應的凸塊或凹口，所述的凸塊對應地插入凹口內以提高LED芯片的設置均勻度。
[0013]在所述的一組或多組LED芯片上還并聯地設置有濾波電容。
[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0015]本發明采用LED芯片多并多串回路技術，因為采用高電壓高阻抗負載型式，省卻了磁芯變壓器的器件，其單一回路只需要20毫安電流，充分發揮LED芯片的效能，也不需要做散熱手段，更能簡化條形光源結構，降低制造成本。其可直接適應于不同地方的交流電市電，而且其長度可視需要做到20cm，60cm甚至更長。同時對于下游產品也可省卻冷卻結構，降低成本，提高出光面。同時因為封閉式多并回路式設計，即指回路輸入端與輸出端形成封密式回路再并連相接，簡稱多串多并回路，其與僅輸入端與輸出端相連接，中央回路不連接的多串開放回路不同，當發生單晶死燈情況時，電流會自動分流到同組的另外芯片，其余芯片仍在安全電流范圍內，不會同時死燈。所以不會大面積死燈的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1所示為本發明的條形光源結構示意圖；
[0017]圖2所示為本發明的條形光源電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0019]如圖1、2所示，本發明的一體式條形光源包括前后兩側面均設置有銅箔的條狀基板1，固定設置在基板一端的高壓恒流電源模塊，以及采用多晶封裝工藝固定設置在基板之上的多個LED芯片2，其中，所述的電源模塊包括與基板固定連接的貼片電阻Rl、R2、橋堆6和穩壓電源調整器7，所述的橋堆的輸入端分別經電阻Rl和R2后與外部交流電連通，所述的三端穩壓電源調整器的輸入端與橋堆6的正極輸出連接，所述的三端穩壓電源調整器的輸出端與各LED芯片連接以給其供能，所述的三端穩壓電源調整器的GND端串聯反饋電阻R3后與三端穩壓電源調整器的輸出端連接，所述的LED芯片的負極與橋堆的負極輸出相連，優選地，在所述的橋堆的正極輸出端以及三端穩壓電源調整器的輸出端還分別并聯設置有高壓濾波電容Cl和C2，所述的高壓濾波電容Cl和C2另一端接地或與所述的橋堆的負極輸出相連。
[0020]需要說明的是，所述的整流電路可采用任意形式的整流技術，所述的穩壓電源調整器并不局限于三端，按本發明的思路對應連接該穩壓電源調整器即可，即將地端以輸出為參考并對應調整反饋電阻均可實現本發明的宗旨。其中，所述的三端穩壓電源調整器優選為78系列，如78L05，78L09，78L12等。將三端穩壓電源調整器的地端經反饋電阻與輸出端連通，創造性地將穩壓電源調整器作為恒流控制器，其可以廣泛適用于交流電高壓，如220VU00V和IlOv等，其自身壓降根據型號不同而互異，一般在幾伏或者十幾伏，同時其可恒定地輸出O-1OOmA的電流，通過改變反饋電阻即可便捷調整輸出的恒定電流大小。將穩壓電源調整器作為恒流源，尤其是對高壓負載時其自身工作電流小，發熱小，無熱點，再提供恒流的同時無需設置散熱裝置，且結構精簡，成本低，有效提高市場競爭力。
[0021]所述的銅箔包括多塊沿直線間隔設置的銅箔塊3，所述的多個LED芯片被等分為多組，每組包括多個LED芯片，任兩相鄰的銅箔塊均由一組LED芯片連通，即多組LED芯片依次串聯并與穩壓電源調整器的輸出連接，其最末一組的LED芯片的N極與所述的橋堆的負極輸出相連。圖1中只是示意了基板前側的貼片位置和LED芯片，其中另一面的布局與圖1類似，也設置有多塊沿直線間隔設置的銅箔塊，前后兩側的銅箔塊一一對應。其中，所述的LED芯片的組數與其工作電壓相匹配。即，以直接適用于220V交流電的條形光源為例，如果采用3V20mA的LED芯片，交流電在經過橋堆和三端穩壓電源調整器后電壓大概在215V，則需要設置72組串聯的LED芯片以滿足其工作電壓需求。優選地，每組包括3個LED芯片，A，B, C，即在基板上設置216個LED芯片，那么對應地三端穩壓電源調整器提供的恒流為60mA。
[0022]其中，LED芯片兩側設置有鋁線或金線作為與銅箔塊連通的連接線，鋁線或金線導電的同時也可作為導熱體將LED發出的熱量散發出來。
[0023]可以理解的是，按本發明的設計理念，可以生產出不同的功率與光譜的條形光源，如5瓦白光，10瓦暖白光，或者是紅藍相間的植物燈條光源均可，甚至可以串接為更長的條型光源或者色彩更為豐富的條形光源，其可以產生單串，封閉二并，封閉三并，與不同光譜混合，更適合植物燈的條型光源遠流長，供農業大棚專用條型光源等等。
[0024]即本發明采用HV LED驅動技術，利用交流電直接驅動各LED芯片工作，省卻了降壓步驟，避免了二次諧波產生，同時減少了降壓發生的熱量和制作成本，簡化了整體體積。
[0025]其中，在所述的銅箔塊上設置有通孔4，所述的通孔內設置有將前后兩側的銅箔連通的鍍銅或者其他金屬。鍍銅可以導電，又同時可以導熱，即利用基板后側的銅箔表面積散熱。
[0026]具體地說，其中，所述的基板，如F R 4基板表面的銅箔是I盎司厚度，是基板原料本身就已經做好覆銅，沒有特殊工藝要求，所以容易取得，成本合理化，當操作技術員在自動固晶機臺上作業時，透過編程軟件，精密的視覺檢查軟件，可以自動分辨芯片的固晶位置，就可以將LED芯片固定在基板的銅箔表面，以銀膠將LED芯片固定完成，最后進行硅膠封裝，同時可在硅膠中加入熒光粉以制備不同的產品，此處多晶封裝與現有技術類似，在此不再贅述。其中，銅箔的表面要求電鍍金層，以保護銅箔不會氧化。
[0027]橋堆與78L05是最成熟也是最簡化的電源控制，因為后段光源是屬于高電壓低電流的LED光源模塊，多個串并聯的LED芯片本身己經形成了高阻抗負載，不需要使用變壓器做電源轉化，對78L05也自然形成一種保護作用。因為低電流工作不會產生熱點，全部電壓完全轉化到LED芯片負載端，所以78L05僅僅發揮了恒流效用，78L05可工作到100毫安電流，此處僅僅應用到60毫安電流，不會有電壓過高的熱點效應，整體采用LED芯片多晶封裝技術，達成了微小化的妙用，僅僅占用極小的基板空間。[0028]本發明采用LED芯片多并多串回路技術，主要特征就是回路電流較小，產生溫升效應較低，因為采用高電壓高阻抗負載型式，因而沒有磁芯變壓器的器件，其單一回路只需要20毫安電流，是按LED芯片規格的要求，如此小的工作電流，LED芯片的工作溫度是在75-80度，未超過規格的上限110度，充分發揮LED芯片的效能，也不需要做散熱手段，更能簡化條形光源結構，降低制造成本。同時因為封閉式多并回路式設計，當發生單晶死燈情況時，以每組兩個LED芯片為例，電流會自動分流到同組的另一芯片，對芯片而言工作電流為20mA+20mA=40mA,按芯片規格書所記載,最大極限70mA電流,仍在安全電流范圍內，不會同時死燈。所以不會大面積死燈的問題，不同于單串或多串開放回路的主要缺點。如果采用三并多串回路設計，單晶死燈時，其同組的另外兩顆HVLED工作電流變為30mA，同樣在安全電流范圍之內，可以保證沒有大面積死燈的風險。
[0029]本發明將電源板和光源板為一體化，利用LED多晶封裝技術的微小化的優勢，只占用很少的基板空間，所以當多晶封裝工藝完成時，意味著電源與光源兩者己經完成連接了，可以直接導入AC電源點亮條型光源，使下游的組裝工廠，簡化流程更容易做好組裝，產品質量有更好的保證。
[0030]其中，所述的條形光源的AC接入端分別設置在基板兩側以便于和外部電路連通，所述的基板的左右兩端分別形成有用以與交流電連接的圓孔8、9，可以通過彈簧片與AC電源接接導電，也可以采用接插件方式形成串連延長導通。優選地，所述的AC相線接入端位于電源模塊端，AC的地線接入端經沿基板長度方向延伸的銅箔導帶10連通至橋堆的接入端，其中，所述的橋堆和穩壓電源調整器分別設置在基板兩側以便于貼片設置，其貼片方式與現有技術類似，在此不再展開描述。
[0031]同時，所述的銅箔塊前后兩側分別形成對應的凸塊或凹口，所述的凸塊對應地插入凹口內以提高LED芯片的設置均勻度，即通過凸塊和凹口配合的迂回式設計，使得兩相鄰的銅箔塊相鄰面積增大，能提高每組內多顆LED芯片的固定位置的選擇性和設置密度，即采用高密度排列的多晶集成封裝工藝能進一步提高發光的均勻性，使其更接近于一個面光源。優選地，所述的銅箔塊右側呈E字形，左側形成有可匹配插入E字形上下橫條間的凸塊11，同時在所述的凸塊中部形成有允許所述的E字形中間橫條插入其中的凹口 12，即通過接觸線的迂回設計，增大可選位置同時也便于EMI的設計要求。采用小功率LED芯片邦定，高電壓低電流做高密度排列布局設計，與電源模塊的器件SMD貼片混合作業，最終的光效是完整的條型面光效應，且沒有散熱器件的需求。
[0032]更近一步地，在所述的一組或多組，如圖2所示的每9組LED芯片上還并聯地設置有濾波電容C3，具體地說，即在后側的銅箔塊間設置有每九組連通的連接線并在連接線上設置濾波電容。電源回路上采用高壓陶瓷濾波電容，濾除直流電源中的漣波與多次諧波，減少LED的閃頻效應，高密度的LED芯片排列，沒有點光效應，穩定光源.[0033]即采取合理的數據排列，使LED芯片依編程邦定固晶，與大尺寸的自動化機械手，進行一次點膠封裝完成光源，并且又更好的將多晶集成封裝與SMD微小化貼片工藝的結合，利用機械化生產，還能保持產品質量的統一性和穩定性，并能降低成本。
[0034]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出的是，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種一體式條形光源，其特征在于，包括其上設置有銅箔的條狀基板，固定設置在基板一端的高壓恒流電源模塊，以及采用多晶封裝技術封裝在基板之上多個LED芯片，其中，所述的高壓恒流電源模塊包括整流模塊和與所述的整流模塊的輸出相連并用以給各LED芯片提供恒流的恒流模塊，所述的銅箔包括多塊沿直線間隔設置的銅箔塊，所述的多個LED芯片被等分為多組，每組包括至少兩個LED芯片，任兩相鄰的銅箔塊均由一組LED芯片連通，其中，所述的LED芯片的組數與其工作電壓相匹配。
2.如權利要求1所述的一體式條形光源，其特征在于，所述的恒流模塊為穩壓電源調整器，所述的穩壓電源調整器的輸入端與恒流模塊的正極輸出連接，所述的穩壓電源調整器的輸出端與各LED芯片連接，所述的穩壓電源調整器的GND端串聯反饋電阻后與穩壓電源調整器的輸出端連接，所述的LED芯片的負極與整流模塊的負極輸出相連或接地。
3.如權利要求2所述的一體式條形光源，其特征在于，所述的整流模塊為橋堆，所述的橋堆的輸入端與外部交流電連通，所述的橋堆的正極輸出端與三端穩壓電源調整器的輸入端連接。
4.如權利要求3所述的一體式條形光源，其特征在于，所述的基板的兩側面均設置有銅箔塊，在所述的銅箔塊上設置有貫穿所述基板的通孔，所述的通孔內設置有將前后兩側的銅箔塊連通的鍍銅。
5.如權利要求4所述的一體式條形光源，其特征在于，所述的橋堆和三端穩壓電源調整器分別設置在基板兩側。
6.如權利要求5所述的一體式條形光源，其特征在于，所述的前側的銅箔塊左右兩側分別形成對應的凸塊或凹口，所述的凸塊對應地插入凹口內以提高LED芯片的設置均勻度。
7.如權利要求4所述的一體式條形光源，其特征在于，在所述的一組或多組LED芯片上還并聯地設置有濾波電容。
【文檔編號】F21Y101/02GK103486479SQ201310456897
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】田景明, 張榮民 申請人:天津金瑪光電有限公司