一種COB光源及集成模塊及燈具的制作方法

文檔序號：11942335閱讀：579來源：國知局

本發明涉及一種LED封裝技術領域，尤其涉及一種COB光源及集成模塊及燈具。

背景技術：

LED作為新一代光源，具有節能、環保、安全、壽命長、低功耗、低熱、高亮度、防水、微型、防震、易調光、光束集中、維護簡便等特點，可以廣泛應用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明等領域。

目前高壓線性及智能照明成為LED應用的一種發展趨勢。集成化系統外接按比例分段的LED光源及多通路驅動led的應用越來越普遍，傳統的LED光源分段技術是在PCB線路板上進行布線及電氣排布，然后使用單顆小功率LED器件表面貼裝焊接在PCB線路板上。該技術無論是生產工序、工藝、成本、發光性能及集成化都沒有明顯優勢。

現今，COB封裝作為一種常用的模組集成封裝方式，以其散熱性能優越、制造成本低、光線均勻及應用方便等優點被廣泛應用。現常用的COB基板均采用金屬基板或陶瓷基板，然而COB金屬基板需要電路層、隔離層、保護層等多層結構，多層結構的工藝復雜，熱阻較大，抗熱老化能力及熱應力效果差；陶瓷COB基板引腳需要線路焊接，在應用時需使用螺絲固定、背面涂加導熱膠。鑒于現階段常規的金屬及陶瓷COB光源的以上種種缺陷，其在線性方案及智能照明應用過程中還是會受到諸多限制。因此，有必要提出一種新型的COB光源及集成模塊及燈具解決以上缺陷，使其能夠更好的應用于線性方案及智能照明。

本發明提出一種COB光源及集成模塊及燈具，可以實現光源與驅動電源一體化，可使燈具在結構設計上更靈活，降低物料成本，縮短制造時間；實現光源的亮度、顯色指數和色溫可調，可應用于智能照明方案。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種COB光源及集成模塊及燈具，可以實現光源與驅動電源一體化，可使燈具在結構設計上更靈活，降低物料成本，縮短制造時間；實現光源的亮度、顯色指數和色溫可調，可應用于智能照明方案。

為了解決上述技術問題，本發明提出一種COB光源，包括基板、至少兩個LED芯片以及封裝膠，所述LED芯片設置于所述基板上，所述封裝膠設置于所述基板上并覆蓋所述LED芯片，所述基板至少包括LED芯片安裝區、線路區以及引腳，所述線路區為設置在基板正面的第一金屬層，所述引腳為設置在基板背面的第二金屬層，

所述線路區與所述LED芯片電連接，所述引腳與所述線路區電連接，所述線路區與引腳之間設置有通孔，所述通孔的內壁上設置有第三金屬層，所述第一金屬層、第二金屬層以及第三金屬層為同種材料一體成型且相互連通；

所述LED芯片至少分為兩組，各組內部的LED芯片之間相互串聯連接，每組的輸入端連接一個線路區，輸出端連接另一個線路區，LED芯片的組與組之間相互串聯；或者，

所述LED芯片至少分為兩路，各路內部的LED芯片之間相互串聯連接，每路的輸入端和輸出端分別設置有一個線路區，LED芯片的路與路之間相互并聯。

優選地，所述引腳的數量及位置與所述線路區的數量及位置相匹配。

優選地，所述基板為陶瓷基板。

優選地，當所述LED芯片至少分為兩組，各組內部的LED芯片為同色芯片。

優選地，當所述LED芯片至少分為兩路，每路內部的LED芯片為同色芯片，各路之間的LED芯片為同色或不同色芯片。

優選地，所述基板的正面還設置有圍壩，所述圍壩包圍所述線路區及LED芯片安裝區，LED芯片安裝于所述LED芯片安裝區，所述封裝膠設置于所述圍壩內部，覆蓋所有LED芯片及線路區。

優選地，所述基板的正面設置反射杯，所述LED芯片安裝區位于所述反射杯的底部，所述線路區位于所述反射杯的底部或側面，所述LED芯片安裝于所述LED芯片安裝區，所述封裝膠覆蓋所有LED芯片及線路區。

優選地，所述LED芯片為高壓LED芯片。

優選地，所述基板的背面還設置有背面焊盤，所述背面焊盤與所述引腳相互絕緣。

一種由所述的COB光源組成的集成模塊，包括電源控制驅動模塊，所述電源控制驅動模塊至少包括整流橋模塊、IC驅動模塊和電阻，所述整流橋模塊輸入端與交流電源相連，將交流電轉換成直流輸送至IC驅動模塊，IC驅動模塊與所述整流橋模塊及COB光源相連接，分段或分路控制所述COB光源。

一種燈具，包括所述集成模塊，所述集成模塊設置于所述燈具內。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

1、本發明提供的COB光源，采用多組串聯或多路并聯的方式連接LED芯片，可以分段或分路調節COB光源的亮度、顯色指數以及色溫，能夠實現COB光源的智能化控制。

2、本發明提供的COB光源，COB光源的基板僅在陶瓷基板的正面和背面電鍍一層金屬層，不需要電路層、隔離層、保護層等多層結構的復雜工藝，熱阻小，抗熱老化能力及熱應力效果好。

3、本發明提供的COB光源，LED芯片為高壓LED芯片，采用高壓芯片減少芯片數量的同時，還可以減少光源整體尺寸。

4、本發明提供的COB光源，在應用時直接采用金屬合金或助焊劑焊接，無須使用螺絲固定、背面涂加導熱膠，大大減少生產工序和成本，并提高生產效率。

5、本發明提供的COB光源，所述基板的背面，LED芯片安裝區的正下方還設置有背面焊盤，用于增加所述基板背面的金屬焊接面積，便于應用于應用端的焊接。

6、本發明提供的集成模塊，所述COB光源與電源控制驅動模塊中的電子元件采用SMT應用于集成模塊，實現分路或分段調節光源的亮度、顯色指數和色溫；可使燈具在結構設計上更靈活，降低物料成本，縮短制造時間。

附圖說明

圖1為本發明COB光源第一實施例的剖面示意圖；

圖2為本發明COB光源第一實施例正裝led芯片的正面結構示意圖；

圖3為本發明COB光源第一實施例倒裝led芯片的正面結構示意圖；

圖4為本發明COB光源第一實施例的背面結構示意圖；

圖5為本發明COB光源第一實施例的molding封裝結構示意圖；

圖6為本發明COB光源第一實施例的帶有反射杯的結構示意圖；

圖7為本發明COB光源第二實施例正裝led芯片的正面結構示意圖；

圖8為本發明COB光源第二實施例倒裝led芯片的正面結構示意圖；

圖9為本發明集成模塊的分段控制的COB光源實施例的示意圖；

圖10為本發明集成模塊的分段控制的交流輸入電壓一個周期芯片m個OUT端口開啟的時序圖；

圖11為本發明集成模塊的分路控制的COB光源實施例的示意圖。

具體實施方式

為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和優選實施例對本發明作進一步的詳細說明。

實施例一

如圖1-4所示，本發明提供COB光源的第一實施例，包括基板1、至少兩個LED芯片2以及封裝膠3。所述LED芯片2設置于所述基板1上，所述封裝膠3設置于所述基板1上并覆蓋所述LED芯片2。

所述基板1至少包括LED芯片安裝區11、線路區12以及引腳13，本實施例中，所述基板1為陶瓷基板，所述LED芯片安裝區11設置于所述基板的正面中心區域，不限于本實施例。所述線路區12位于所述基板的正面，并與所述LED芯片電連接，所述引腳13設置于所述基板的背面，并與所述線路區電連接。

本實施例中，所述LED芯片安裝區11設置于所述基板的正面中心區域。所述LED芯片安裝區11用于安裝所述LED芯片2。

所述線路區12位于所述基板的正面，為一種電鍍在所述基板正面的第一金屬層，本實施例中，所述線路區至少設置有三個，每個線路區分別匹配一個引腳13，便于所述COB光源的智能化控制。

所述引腳13為一種電鍍在所述基板背面的第二金屬層，設置于所述基板1的背面，并與所述線路區12電連接。所述引腳13的數量及位置與所述線路區12的數量及位置相匹配。所述第一金屬層與所述第二金屬層為同種物質。

更佳地，所述基板上，所述線路區12與引腳13之間設置有通孔14，所述通孔14貫通所述基板1，所述通孔14的內壁上設置有第三金屬層，所述第三金屬層與所述第一金屬層和第二金屬層為同種材料且相互連通，用于實現所述線路區與所述引腳之間的電連接。

本發明的基板有多種實施方式，具體如下：

如圖1-4所示，所述基板1的正面及背面均為平面結構，所述基板的正面還設置有圍壩15，所述圍壩15包圍所述線路區12及LED芯片安裝區11，LED芯片2安裝于所述LED芯片安裝區11，所述封裝膠3設置于所述圍壩內部，覆蓋所有LED芯片2及線路區12。

如圖5所示，所述基板1的正面及背面均為平面結構，LED芯片2安裝于所述基板的正面，采用molding工藝直接塑封封裝膠3，所述封裝膠3至少覆蓋所述基板的芯片安裝區及線路區，本實施例中，使用molding工藝塑封為透鏡形狀，光源應用無須再使用透鏡，減少后續工藝制程中的二次光學設計。

如圖6所示，所述基板1的背面為平面結構，所述基板的正面設置有反射杯16，所述LED芯片2設置于所述反射杯16的底部，所述線路區12設置于所述反射杯的底部或側面，所述封裝膠3覆蓋所有LED芯片2及線路區12。

更佳地，所述基板的背面還設置有背面焊盤，所述背面焊盤與所述引腳相互絕緣，用于增加所述基板背面的金屬焊接面積，便于應用于應用端的焊接。

本發明提供的COB光源的基板僅在陶瓷基板的正面和背面電鍍一層金屬層，不需要電路層、隔離層、保護層等多層結構的復雜工藝，熱阻小，抗熱老化能力及熱應力效果好。

如圖2為所述LED芯片2為正裝LED芯片的結構示意圖，圖3為所述LED芯片2為倒裝LED芯片的結構示意圖，設置于所述基板正面的LED芯片安裝區11，與所述線路區電連接，其可以是藍光芯片、綠光芯片或紅光芯片中的一種或幾種，具體可以根據實際需要選擇不同顏色的LED芯片。可以是普通LED芯片，也可以是高壓LED芯片，本實施例中所述LED芯片為高壓LED芯片，采用高壓芯片減少芯片數量的同時，還可以減少光源整體尺寸。所述LED芯片2至少分為兩組，各組內部的LED芯片為同色芯片，各組內部的LED芯片之間相互串聯連接，每組的輸入端連接一個線路區，輸出端連接另一個線路區。LED芯片的組與組之間相互串聯，即一個組的輸出端與相鄰組的輸入端共用一個線路區，如此即可實現組與組之間的相互串聯，從而實現分段控制。

若只需點亮一組LED芯片，直接連接一組的輸入端線路區和輸出端的線路區即可；若需要點亮兩組LED芯片，由于第一組的輸出端與第二組的輸入端共用一個線路區，即第一組LED芯片與第二組的LED芯片之間已經相互串聯，連接第一組輸入端的線路區和第二組的輸出端線路區即可，如此類推，即可實現智能控制。

所述封裝膠覆蓋所有LED芯片及線路區，可以是熒光膠，也可以是透明封裝膠，具體可以根據實際LED芯片的顏色選擇不同類別的封裝膠。若LED芯片為藍光LED芯片，則所述封裝膠采用熒光膠即可發白光，采用實施例一的分段控制，可以分段調節COB光源的亮度。

實施例二

如圖7和8所示，本發明還提供COB光源的第二實施例，本實施例與圖2所示第一實施例所不同的是，所述LED芯片2至少分為兩路，每路內部的LED芯片為同色芯片，各路之間的LED芯片為不同色芯片，各路內部的LED芯片之間相互串聯連接，每路的輸入端和輸出端分別設置有一個線路區12，LED芯片的路與路之間相互并聯。

線路區的分布情況有以下三種實施方式，具體地：

每路的輸入端和輸出端分別設置有一個線路區，各路之間的輸入端線路區相互絕緣，各路之間的輸出端線路區相互絕緣。若需要點亮一路LED芯片，連接一路的輸入端線路區和該路輸出端線路區即可，若需要點亮兩路LED芯片，連接兩路的輸入端線路區和該兩路輸出端線路區即可，如此類推。

每路的輸入端和輸出端分別設置有一個線路區，各路共用一個輸入端線路區，各路之間的輸出端線路區相互絕緣。若需要點亮一路LED芯片，連接輸入端線路區和其中一路輸出端線路區即可，若需要點亮兩路LED芯片，連接輸入端線路區和其中兩路輸出端線路區即可，如此類推。

每路的輸入端和輸出端分別設置有一個線路區，各路之間的輸入端線路區相互絕緣，各路共用一個輸出端線路區。若需要點亮一路LED芯片，連接其中一路輸入端線路區和輸出端線路區即可，若需要點亮兩路LED芯片，連接其中兩路輸入端線路區和輸出端線路區即可，如此類推。

所述封裝膠可以是熒光膠，也可以是透明封裝膠，具體可以根據實際LED芯片的顏色選擇不同類別的封裝膠。

若每路內部的LED芯片及各路之間的LED芯片同為藍光LED芯片，通過各路芯片按不同熒光膠比例混合后進行涂覆，形成至少一路低色溫白光和一路高色溫白光，根據集成模塊驅動電路的控制可調節COB光源實現從低色溫到高色溫白光。

若LED芯片為藍光LED芯片，則所述封裝膠采用熒光膠即可發白光，采用實施例二的分路控制，可以分路調節COB光源的亮度。若每路內部的LED芯片為同色芯片，各路之間的LED芯片為兩種或兩種以上的不同色芯片，通過調節不同顏色芯片數量比例，能夠解決傳統單色芯片激發熒光粉合成白光技術的顯色指數較低的問題，還能實現色溫可調功能，本發明提供的COB光源為照明光源的個性化應用提供了便利。

實施例三

本發明還提供一種基于前述任一實施例公開的COB光源組成的集成模塊，如圖9所示，所述集成模塊包括電源控制驅動模塊，所述電源控制驅動模塊至少包括整流橋模塊100、IC驅動模塊200和電阻R，所述整流橋模塊100輸入端與交流電源相連，將交流電轉換成直流輸送至IC驅動模塊200，IC驅動模塊200與所述整流橋模塊100及COB光源相連接，分段或分路控制所述COB光源。IC驅動模塊200可通過外接電阻R實現輸出電流的調節，可通過逐級開啟m（m≥2）個開關實現高效率，高功率因數。

所述COB光源和電源控制驅動模塊中的電子元件采用SMT(表面貼裝技術)應用于所述集成模塊上，具體的，采用金屬合金或助焊劑焊接所述COB光源基板背面的線路區，由于本發明的COB光源所述背面線路區與正面線路區電連接，所述正面線路區與所述LED芯片電連接，如此采用金屬合金或助焊劑焊接的方式即可實現COB光源的固定和電連接。

如圖9和圖10所示，根據實施例一所述的分段控制的COB光源組成的集成模塊，具體的實現方式為：圖10為交流輸入電壓一個周期芯片m個OUT端口開啟的時序圖。隨著V_IN的增大，OUT1-OUTm逐級開啟。當V_IN達到n₁*V_LED時（V_LED為單個LED燈的正向導通壓降），OUT1端口開啟，第一段LED燈被點亮；當V_IN達到（n₁+n₂）*V_LED時，OUT2端口開啟而OUT1端口關閉，前兩段LED燈被點亮；當V_IN達到（n₁+n₂+n₃）*V_LED時，OUT3端口開啟而OUT2端口關閉，前三段LED燈被點亮；當V_IN達到（n₁+n₂+n₃+n_m）*V_LED時，OUTm端口開啟而OUTm-1端口關閉，所有LED燈被點亮。圖中，t₀期間所有LED燈都關閉；t₁期間芯片OUT1端口開啟，第一段LED燈開啟；t₂期間芯片OUT2端口開啟，前兩段LED燈開啟；t₃期間芯片OUT3端口開啟，前三段LED燈開啟；t_m期間芯片OUT4端口開啟，所有LED燈開啟。