一种灯驱合一的LED驱动封装

技术领域

本发明涉及LED驱动封装技术领域，特别涉及一种灯驱合一的LED驱动封装。

背景技术

随着LED显示驱动技术的不断发展，LED显示屏的使用越来越广泛，而用户对于LED显示屏显示效果的要求也越来越高。目前，把LED灯与驱动芯片封装在一起的技术称作灯驱合一封装，灯驱合一封装的产品称作灯驱动合一产品。灯驱动合一产品由于其便捷性以及可以实现全彩调节，现已得到普遍应用，比如仪器仪表、设备、家电等领域的指示灯的显示。灯驱合一产品还大量应用于各类LED的显示领域。

传统的灯驱合一封装如图1所示，图1a为灯驱合一封装的结构示意图，图1b为灯驱合一封装的线路连接关系图。其中，100为基板，101、102、103分别为红绿蓝(RGB)三色LED灯，104为IC驱动芯片，105为恒流驱动，106为控制信号输入，107为控制信号输出，Ir1、Ig1、Ib1分别为流经RGB LED灯的电流，Vcc为电源电压，Io1为芯片静态功耗下的电流。

众所周知，对于红绿蓝LED来讲，其正向导通电压Vf(Forward Voltage)差别较大，红灯Vfr大约为2V，绿灯Vfg大约为2.4V，蓝灯Vfb大约为3.2V，按一般白平衡要求红绿蓝灯的电流比例大约为7：3：2，可得出红灯电流占了总电流的58％以上。然而系统为了满足蓝灯以及驱动芯片的正常工作，电源电压Vcc(Volt Current Condenser)必须大于Vfb+Von(驱动芯片压降)，通常Vcc需要大于3.8V,在某些场合，比如串行显示领域中考虑到线损因素，Vcc要选择更高的电压，比如5.5V。图2为n个灯驱合一组成的串行显示条。如图所示，201为一个RGB三色LED灯组及相关驱动电路，Vcc为供电起始端电压,Vcce为供电最末端电压。由于串行必然存在线损，Vcc将随着串行数量增加而不断降低。为保障最末端Vcce满足正常电压，电源起始端供电必须考虑线损余量。这样，往往起始端Vcc一定要远高于末端Vcce，这就造成现有产品存在的三大技术问题，1、能量浪费很大；2、起始端器件发热严重，影响器件的可靠性和寿命；3、LED串行数量有限。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术中的部分或全部问题，本发明目的在于提供一种灯驱合一的LED驱动封装，减少能量的损耗，降低起始端器件的发热，有利于增加LED的串行数量。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种灯驱合一的LED驱动封装，

包括基板；电感，所述电感设置在基板上；LED灯组；以及驱动芯片，其中所述电感为刻蚀基板时制作，所述电感、LED灯组及驱动芯片均封装在基板上。

进一步地，所述基板为PCB基板、BT基板、铝基板、硅基板或玻璃基板。

进一步地，所述电感制作完成后，在所述电感的表面制作导磁胶，包括只在电感的上表面制作导磁胶，或者只在电感的下表面制作导磁胶，或者在电感的上表面和下表面均制作导磁胶。

进一步地，所述导磁胶为有机硅导磁胶或环氧导磁胶；和/或

所述电感的形状为圆形、方形、蛇形或椭圆。

进一步地，所述驱动芯片设置在基板的正面，所述电感设置在基板的正面或背面；

基板正面的电感采用滴胶的方式制作导磁胶，基板背面的电感采用刷胶的方式制作导磁胶。

进一步地，所述驱动芯片包含DC/DC功能，或者增加一个专门的DC/DC功能芯片。

进一步地，所述DC/DC功能是降压型或升压型。

进一步地，所述基板上还包括滤波电容。

进一步地，所述滤波电容直接贴在基板上，或者通过基板的引脚连接外部电容。

进一步地，所述基板的电路连接方式为，所述LED灯组中的GB LED灯的正极连接到电源电压Vcc，所述GB LED灯的负极和R LED灯的负极连接到驱动电路各自的驱动端，电源电压Vcc连接到控制开关的源极，所述控制开关的栅极连接控制信号，所述控制开关的漏极连接电感的一端，所述电感的另一端连接R LED灯的正极和电容Cr的一端，电容Cr的另一端接地。

进一步地，所述基板的电路连接方式为，所述LED灯组中的GB LED灯的正极连接到地，所述GB LED灯的负极和R LED灯的负极连接到驱动电路各自的驱动端，所述地连接到控制开关的源极，所述控制开关的栅极连接控制信号，所述控制开关的漏极连接电感的一端，所述电感的另一端连接R LED灯的正极和电容Cr的一端，电容Cr的另一端接负电源电压–Vcc。

(三)有益效果

本发明提供的一种灯驱合一的LED驱动封装，将电感制作在灯驱合一的基板上，减少了能量的损耗，降低起始端器件的发热，有利于增加LED的串行数量。

附图说明

为进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1为传统的灯驱合一封装的结构示意图；

图2为传统的n个灯驱合一组成的串行显示条示意图；

图3为本发明一个实施例的LED驱动封装的基板结构示意图；

图4为本发明一个实施例的电感结构示意图；

图5为本发明一个实施例的LED驱动封装的电路结构示意图。

具体实施方式

以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构或操作以免模糊本发明的发明点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。

在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。

需要说明的是，本发明的实施例以特定顺序对方法步骤进行描述，然而这只是为了阐述该具体实施例，而不是限定各步骤的先后顺序。相反，在本发明的不同实施例中，可根据实际需求的调节来调整各步骤的先后顺序。

下面结合实施例附图，对本发明的方案做进一步描述。

图3为本发明一个实施例的LED驱动封装的基板结构示意图。

如图3所示，一种灯驱合一的LED驱动封装，包括基板300；电感305，所述电感设置在基板上；LED灯组；以及驱动芯片304。LED灯组包括红色LED灯芯片301、绿色LED灯芯片302和蓝色LED灯芯片303。所述电感为刻蚀基板时制作，所述电感、LED灯组及驱动芯片均封装在基板上。所述基板可以为PCB基板、BT基板、铝基板、硅基板或玻璃基板，或者其他适用于制作LED封装的基板。

在基板上刻蚀出来的电感只有线圈，没有磁芯，磁导率较小，刻蚀出来的电感的电感量也较小。比如长螺线管的电感(忽略端部效应和线匝径向尺寸)计算公式如下，

L＝μN

其中，μ为芯柱的磁导率，N为线圈的总匝数，S为线圈的横截面积，l为线圈的纵向长度。

刻蚀出来的电感只有线圈，没有磁芯，磁导率为空气磁导率，空气磁导率约为4π×10

图4为本发明一个实施例的电感结构示意图。图4为图3所示基板结构的侧面图。如图4所示，401为电感，402为导磁胶。在制作完的电感的表面制作导磁胶，并进行固化。在所述电感的表面制作导磁胶包括只在电感的上表面制作导磁胶，或者只在电感的下表面制作导磁胶，或者在电感的上表面和下表面均制作导磁胶。制作导磁胶的方式可以为滴胶，涂胶，刷胶，或者其他符合工艺需求的导磁胶制作方式，在此不一一赘述。导磁胶固化的方式可以为高温固化，UV固化，或者其他符合工艺需求的固化方式。导磁胶，在胶黏剂中添加导磁填充物(如铁氧体、羰基铁粉等)，使胶黏剂具有导磁特性。常用于磁钢、铁氧体、变压器铁芯等的粘接。在本发明一个实施例中，所述导磁胶为有机硅导磁胶或环氧导磁胶。电感401可以与驱动芯片设置在基板的同一侧(即基板的正面)，也可以将多个电感401设置在基板的两侧(即基板的正面和背面)。在本发明的一些实施例中，基板正面的电感采用滴胶的方式制作导磁胶，基板背面的电感采用刷胶的方式制作导磁胶，以便获取平整的背面。

刻蚀出来的电感形状可以有多种，可为圆形、方形、蛇形或椭圆，或者其他形状，可依据实际需求和生产工艺而定。

所述驱动芯片包含DC/DC功能，或者增加一个专门的DC/DC功能芯片，用于调节LED灯芯片的输入电压。DC/DC功能，是指利用电感的储能的特性，通过可控开关(MOSFET等)进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电感里。当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。开关电源可以用于升压和降压。所述DC/DC功能可以是降压型，也可以是升压型。

所述基板上还可以包括滤波电容，用于提升高效平滑直流的输出。所述滤波电容可直接贴在基板上，与电感、LED灯组及驱动芯片一起封装在基板上。所述滤波电容也可为外部电容，通过基板的引脚连接。

下面结合图5说明，将电感制作在灯驱合一的基板上产生的有益效果。

图5为本发明一个实施例的LED驱动封装的电路结构示意图。如图5所示，Vcc为电源电压，I r2、I g2、I b2分别为流经RGB LED灯的电流，505为控制开关，506为控制信号输入，507为控制信号输出。控制开关505及三个恒流源处于同一驱动芯片之中，并封装在基板上。如图5所示，所述基板的电路连接方式为，所述LED灯组中的GB LED灯的正极连接到电源电压Vcc，所述GB LED灯的负极和R LED灯的负极连接到驱动电路各自的驱动端，电源电压Vcc连接到控制开关的源极，所述控制开关的栅极连接控制信号，所述控制开关的漏极连接电感的一端，所述电感的另一端连接R LED灯的正极和电容Cr的一端，电容Cr的另一端接地。所述驱动电路，包括控制信号输入，控制信号输出，RGB LED灯组的恒流源及控制开关。

图5所示的基板的电路连接方式也可为，所述LED灯组中的GB LED灯的正极连接到地，所述GB LED灯的负极和R LED灯的负极连接到驱动电路各自的驱动端，所述地连接到控制开关的源极，所述控制开关的栅极连接控制信号，所述控制开关的漏极连接电感的一端，所述电感的另一端连接R LED灯的正极和电容Cr的一端，电容Cr的另一端接负电源电压–Vcc。

设定电源电压Vcc＝5V，计算图1b所示的传统的灯驱合一封装模式下的功耗。如图1b所示，105为恒流驱动，106为控制信号输入，107为控制信号输出，I r1、I g1、I b1分别为流经RGB LED灯的电流，Vcc为电源电压，I o1为芯片静态功耗下的电流。如图1b所示，基板的电路连接方式为，RGB LED灯组的正极连接到电源电压Vcc，RGB LED灯组的负极连接到恒流驱动各自的驱动端。传统的灯驱合一封装模式下的红绿蓝LED电流比例设定为7：3：2，设定一份电流大小为i，则可求得红灯电流I r1＝7i，绿灯电流I g1＝3i，蓝灯电流I b1＝2i。如图1b所示，电源的总电流I1等于红绿蓝LED电流之和加上芯片静态功耗下的电流I o1，即I1＝I r1+I g1+I b1+I o1。而静态功耗下，芯片的电流相当于红绿蓝LED电流可忽略不计。所以，I 1＝I r1+I g1+I b1＝7i+3i+2i＝12i，电源消耗的功率为P1＝Vcc*I 1＝5*12i＝60i，其中*表示相乘。

设定电源电压Vcc＝5V，计算图5所示的本发明一个实施例的LED驱动封装电路的功耗P2。如图5所示，电源的总电流I 2等于绿蓝LED电流之和加上I o2，即I 2＝I g2+I b2+I o2＝3i+2i+I o＝5i+I o2。电源消耗的功率为P2＝Vcc*I 2＝5*(5i+I o2),其中*表示相乘。接下来计算I o2，假设DC/DC效率为80％，设定红灯电压Vr为2.3V。则根据效率可得等式Vcc*I o2*80％＝Vr*I r1＝2.3*7i＝16.1i，其中*表示相乘。可求得I o2＝16.1i/(Vcc*80％)＝16.1i/(5x 80％)＝4i,其中*表示相乘,/表示相除。将I o2带入功率公式，P2＝5x(5i+4i)＝5x9 i＝45i。相对于传统的灯驱合一封装模式，本发明的LED驱动封装效率更高，电源消耗的功率节省为n＝(P1-P2)/P1＝(60i-45i)/60i＝25％,其中/表示相除。本发明的实施例通过引入电感，可降低25％的电源消耗的功率。

本发明提供的一种灯驱合一的LED驱动封装，将电感制作在灯驱合一的基板上，可以减少电源能量的损耗，从而可以降低起始端器件的发热，有利于增加LED的串行数量。

尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。