[发明专利]具有光切换阵列的光引擎

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月16日申请的美国临时专利申请号为No.61/524163的优先权，其全部并入这里作为参考。

技术领域

本发明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一起设置在单个封装中的方法和装置。

背景技术

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1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Q1导通时，电流直接从整流正弦波中抽取。能量存储在变压器T1的初级绕组的磁性电感中。整流齐纳二极管D1反偏，并由次级电容器Cout提供LED电流。当Q1关断时，二极管D1导通，存储的能量传送至变压器T1的次级绕组和输出端。控制器芯片U1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T1的辅助绕组反映，并且基于该比较，调整开关Q1的占空比。

AC-DC驱动器，例如图1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1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S1导通并发光。在AC电源V的负半周，LED串S1反向偏置，LED串S2导通并发光。LED串S1和S2的正向电压是相等的。电阻器R限制流经LED串S1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。

发明内容

根据本发明的一个方面，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；以及多个恒电流源G1至Gn，分别耦合至LED阵列D1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，可以更好的理解发明本身，其中：

图1是AC-DC LED驱动器的传统电路的图示；