LED模块及LED照明装置的制作方法

led模块及led照明装置
技术领域
1.本技术属于照明设备领域，尤其涉及led模块及led照明装置。

背景技术：

2.如何判断led灯板(模块)是否因浪涌或其他原因损坏，始终是一项艰巨的任务。在处理客户投诉时，每次都要花费大量的时间、金钱和人力来分析led灯板(模块)使用现场是否存在过高的浪涌电压输入了led灯板(模块)，从而确认led灯板(模块)是由于过高的浪涌损坏还是由于led灯板(模块)自身的问题损坏。过高的浪涌电压可能是与led灯板相连的led驱动器所注入，例如led驱动器抗市电浪涌的能力较差，使得市电浪涌穿过led驱动器到达led灯板。
3.浪涌电压因电压高、时间短、易受各种寄生参数影响，难以准确捕捉和控制。如果直接测量led灯的电极和保护地的电压，检测元件需要承受很高的电压，还需要满足基本绝缘，这在led灯板(模块)中是很难做到的。如果在led电路中采样电流来计算浪涌电压，这个电流会受到基板和电路图案层形成寄生电容的影响，任何覆铜面积的大小都会影响测试结果。此外，在led回路中增加电阻也会影响灯的效率。

技术实现要素：

4.本技术的主要目的为提供一种led模块及led照明装置，旨在解决传统的led灯在对浪涌的检测存在不准确，或检测方式影响效率等问题。
5.输入的浪涌一般是流经led模块上的图案层与基板间形成的寄生电容。本技术的发明构思在于：通过在led模块中加入浪涌检测器，该浪涌检测器主要包括两个部分，第一部分是与基板能够形成寄生电容的金属盘，例如使用面积与图案层类似的金属盘，其与基板产生的寄生电容与图案层与基板产生的寄生电容具有类似的电参数(电容值)，因此可以通过检测流过该金属盘产生的寄生电容的浪涌来可靠地确定外部浪涌的发生；第二部分是能够记录浪涌的发生与否的记录电路，其中将浪涌电流转换为浪涌电压，如果浪涌电压超过设定值，记录电路将进行记录。例如触发一根保险丝熔断，这样，如果保险丝的阻抗变大，说明led模块承受了超过设定值的浪涌电压。该发明构思的优点是浪涌检测器不受电路板覆铜影响，同时也不降低灯效率，并且浪涌电压检测准确。
6.本技术实施例的第一方面提供了一种led模块，包括：
7.基板，耦接到保护地；
8.电路图案层，与所述基板相互绝缘地层叠设置，所述基板和所述电路图案层形成第一寄生电容，以及
9.输入端，用于接收输入功率；
10.led芯片，安装在所述电路图案层上；
11.所述led模块还包括：
12.浪涌检测器，包括形成在所述电路图案层上的电极端子，所述电极端子与所述基
板形成第二寄生电容，所述浪涌检测器用于检测流经所述第二寄生电容至所述保护地的浪涌。
13.本技术通过在led模块上设置一个浪涌检测器，其有形成在电路图案层上的电极端子，电极端子与基板形成第二寄生电容，可以通过检测流过该寄生电容的电参数来确定浪涌的发生，优势在于该浪涌检测器不与电路图案层相互影响，同时也不降低灯效率，并且浪涌电压检测准确。
14.在其中一个实施例中，所述led芯片的阳极和阴极连接到所述输入端，且所述电极端子也耦接到所述输入端以检测从所述输入端至所述保护地的浪涌。
15.一般地，led芯片为多颗，串联在输入端的正负极之间，特别地，电极端子及其寄生电容设置在led回路之外，不会给led回路增加电阻，即也不会影响灯的效率；此外，利用电极端子采样该浪涌电流来计算浪涌电压，这个电流也不会受到基板和led回路的电路图案层形成寄生电容的影响，因此也不会影响检测结果。
16.在其中一个实施例中，所述电极端子为一定面积的铜盘，所述铜盘及其与所述基板的间距被定型以形成所述第二寄生电容。
17.该铜盘设置在led回路之外，与基板耦合分别作为第二寄生电容的两个电极，当有浪涌发生时，其将从输入端经第二寄生电容流到基板和保护地，因此，浪涌检测器将通过电极端子检测到浪涌的发生。且铜盘作为检测元件可以承受很高的电压，独立于led回路之外也能满足基本绝缘。
18.在其中一个实施例中，所述浪涌检测器还包括记录电路，用于记录所述浪涌的发生。
19.记录电路能够给记录浪涌的发生，以便于led模块出现故障时，用作判断是否因浪涌的原因损坏的；而不再需要花费大量的时间、金钱和人力来分析led灯使用现场是否存在过高的浪涌电压。
20.在其中一个实施例中，所述记录电路包括熔断器和与所述熔断器串联的开关电路；
21.所述浪涌检测器还包括：
22.传感器，串联于所述第二寄生电容，用于感测所述浪涌的幅度；
23.比较电路，具有与所述传感器连接的输入和与所述开关电路连接的输出，所述比较电路用于将所述浪涌的幅度与参考值进行比较，并在所述浪涌的幅度大于所述参考值时触发所述开关电路；
24.其中，所述开关电路配置为被所述比较电路触发并导通电流通过所述熔断器，使得所述熔断器熔断。
25.为记录电路提供了一种实施方式，利用熔断器作为记录元件，在浪涌电压超过参考值时，开关电路将使浪涌电流流过熔断器使得熔断器熔断，熔断后的熔断器其阻抗将发生变化(变得很大)，代表led模块受到过浪涌的冲击而被记录，也即是意味着有超过设定值的浪涌电压施加到装配印刷电路板(printed circuit board assembly，pcba)上。可以看出，该浪涌检测器的原理简单，元器件少，成本低并且可靠性高。
26.在其中一个实施例中，所述熔断器和所述开关电路串联于所述输入端，使用所述输入端的所述输入功率产生的电流熔断所述熔断器；
27.所述开关电路具有锁存功能，所述开关电路使得即使所述浪涌消失后仍锁存导通。
28.首先，使用输入功率产生的电流来熔断熔断器，而不是使用浪涌本身的来熔断熔断器，可以保证稳定的能量来进行熔断。其次，具有锁存功能的开关电路是用于防止熔断器因浪涌电压发生的时间过短而不能熔断。这个实施方式使得浪涌检测器具有较高的检测准确性和可靠性。
29.在其中一个实施例中，所述记录电路的阻抗用于表示所述浪涌的发生与否；
30.所述浪涌检测器还包括检测端子，所述检测端子与所述记录电路连接，用于提供所述记录电路的所述阻抗以表示所述浪涌的发生。
31.该检测端子一般为pcba上的焊盘，设置该检测端子便于用户或检修人员检测记录电路的阻抗，以确定led模块是否受到过浪涌的冲击。
32.在其中一个实施例中，所述浪涌检测器还包括：
33.第一保护器件，与所述比较电路的所述输入连接，用于限制所述传感器输入到所述比较电路的电压在所述比较电路的额定电压以下。
34.该第一保护器件用于对比较电路的保护，防止浪涌过大损坏比较电路，提高电路的可靠性。
35.在其中一个实施例中，所述浪涌检测器还包括：
36.第二保护器件，串联在所述开关电路和所述电极端子之间，用于截止流经所述电极端子的电流倒灌到所述开关电路，以保护所述浪涌检测器。
37.该第二保护器件用于防止开关电路被错误触发导通或者关断，而导致记录电路对浪涌的记录不准，提高电路的可靠性。
38.本技术实施例的第二方面提供了一种led照明装置，包括如上所述的led模块，和作为保护地的外壳，且所述led模块的基板靠近所述外壳放置或与所述外壳电联接从而使所述基板耦接到所述保护地。
39.将上述的led模块应用到led照明装置，比如led灯中，led模块的基板可以耦接到保护地，从而具有完整的浪涌泄放和检测回路，浪涌检测器能够准确检测到浪涌的发生，从而使得led照明装置的工况，尤其是是否收到浪涌危害容易被识别，并提高其可靠性。
40.在其中一个实施例中，还包括电连接到所述led模块的所述输入端的led驱动器。
附图说明
41.图1为本技术实施例提供的led模块的pcba的横截面结构示意图；
42.图2为本技术实施例一提供的led模块的原理示意图；
43.图3为本技术实施例二提供的led模块的原理示意图。
具体实施方式
44.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
45.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另
一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
46.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
47.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
48.如图1所示，本技术实施例第一方面提供了一种led模块，可以被设置到led照明设备中作为光源，led照明设备具有作为保护地pe的外壳。
49.led模块包括基板10、电路图案层20、输入端led+，led-、led芯片d1～d10和浪涌检测器30。该基板10一般指的是pcba的金属背板，例如铝基板，用来散热。其与电路图案层20以绝缘层40相隔，互绝缘地层叠设置，从而两层导电材料及其间的介电材质等效地形成多个第一寄生电容c1～c10。
50.输入端led+，led-用于与led驱动器连接，以接收输入功率，并将该输入功率提供给led芯片d1～d10。led芯片d1～d10安装在电路图案层20上，而如图1和2中所示，上述的第一寄生电容c1～c10主要形成在每个led芯片d1～d10在电路图案层20的安装焊盘与基板10之间。基板10耦接到保护地pe，具体是基板10靠近外壳放置或与外壳电联接从而使基板10耦接到所述保护地pe，以形成完整的浪涌电流回路，如输入端led+/
‑→
第一寄生电容c1～c10
→
保护地pe。
51.浪涌检测器30包括形成在电路图案层20上的电极端子301，比如，该电极端子301是电路图案层20的一部分或者是单独设置的金属片，电极端子301与基板10形成第二寄生电容cp，以用于形成另一浪涌电流回路(输入端led+/
‑→
第二寄生电容cp
→
保护地pe)，在浪涌发生时，浪涌检测器30用于检测流经第二寄生电容cp至保护地pe的浪涌，以便于确定浪涌的发生。优势在于该浪涌检测器30独立于led回路(输入端正极led+
→
led芯片d1～d10
→
输入端负极led-)之外，不会降低led回路的效率，并且浪涌电压检测准确。
52.本实施例中，led芯片d1～d10的阳极和阴极连接到输入端led+，led-，具体是多颗led芯片d1～d10是串联连接的在输入端正极led+和输入端负极led-之间；电极端子301也耦接到输入端led+，led-以检测从输入端led+，led-至保护地pe的浪涌。可以理解的是，对于共模浪涌来说，它可以发生在输入端正极led+和/或输入端负极led-与保护地pe之间，因此电极端子301可以连接在输入端正极led+，负极led-，或输入端正极led+与输入端负极led-之间的任一位置和保护地pe之间，只需要满足浪涌发生时，在输入端正极led+或输入端负极led-进入的浪涌电流能够流过电极端子301到达保护地pe从而形成的浪涌电流回路而被检测到，且电极端子301所在浪涌电流回路不会影响到led回路的阻抗。因此，在浪涌发生时，从输入端led+，led-至保护地pe的浪涌会从led芯片d1～d10和电极端子301流过，且将被电极端子301检测到，特别地，电极端子301设置在led回路之外，不会给led回路增加电阻，即不会影响灯的效率；此外，利用电极端子301采样该浪涌电流来计算浪涌电压，这个电
流也不会受到基板10和led回路的电路图案层20形成寄生电容c1～c10的影响，因此也不会影响测试结果。
53.在其中一个实施例中，电极端子301为一定面积的铜盘(铜箔)，比如100mm2，铜盘及其与基板10的间距被定型以形成第二寄生电容cp，以铜盘作为检测元件可以承受4kv以上的电压，独立于led回路之外也能满足基本绝缘。
54.可以理解的是该一定面积可以根据led模块的功率或者浪涌电压的历史最大值而调整。寄生电容的计算方法为基于电极面积、间距和介电常数来计算理想电容器的容值的方法：cp＝4.3*8.66*s/δ，其中s为铜盘的有效面积，δ为铜盘和基板10之间的距离。该铜盘设置在led回路之外，不会影响led回路的功率，也提高了检测的准确性。该铜盘与基板10耦合分别作为第二寄生电容cp的两个电极，当有浪涌发生时，浪涌电流将从输入端led+，led-给第二寄生电容cp充电，因此，浪涌检测器30将通过电极端子301检测到浪涌的发生。
55.浪涌检测器30还包括记录电路302，用于记录浪涌的发生。可选地，记录电路302的阻抗用于表示浪涌的发生与否。以便于led模块出现故障时，通过检测检测记录电路302的阻抗来判断是否因浪涌的原因损坏的；而不再需要花费大量的时间、金钱和人力来分析led灯使用现场是否存在过高的浪涌电压。可选地，浪涌检测器30还包括检测端子303，检测端子303与记录电路302连接，用于提供记录电路302的阻抗以表示浪涌的发生。该检测端子303一般为pcba上的焊盘，设置该检测端子303便于用户或检修人员检测记录电路302的阻抗，以确定led模块是否受到过浪涌的冲击。
56.在其中一个实施例中，记录电路302包括熔断器f1和与熔断器f1串联的开关电路(包括开关q1、q2)。在一个实例中，熔断器f1一端连接到在led芯片d1～d10的串联回路上(示例中是输入端led+，led-的正极led+)，另一端连接到开关电路，开关电路的另一端也连在led芯片d1～d10的串联回路上。作为浪涌检测器30的另一部分，其还包括传感器r3和比较电路u1，传感器r3串联于第二寄生电容cp，用于感测浪涌的幅度；比较电路u1的输入与传感器r3连接，输出和开关电路连接，传感器r3和比较电路u1构成一个触发电路，比较电路u1用于将浪涌的幅度与参考值进行比较，并在浪涌的幅度大于参考值时触发开关电路；其中，开关电路配置为被比较电路u1触发并导通电流通过熔断器f1，使得熔断器f1熔断。
57.在一个实例中，传感器r3的为一个电阻，其连接在led芯片d1～d10的串联回路和第二寄生电容cp之间，该传感器r3的连接节点与熔断器f1的连接节点之间至少有一颗led芯片d1～d10(示例中包括为led芯片d1、d2)。比较电路u1包括一个可调精密并联稳压器。开关电路比如包括三极管。当在输入端led+，led-有浪涌电流输入时，电流流过led芯片例如d1、d2，传感器r3，对第二寄生电容cp充电并流到保护地pe。可调精密并联稳压器通过其参考极检测浪涌电流在传感器r3的上产生的电压，判断浪涌是否超过设定值，如果超过，可调精密并联稳压器导通，并触发开关电路导通记录电路302的所在的电流回路，使得一电流从熔断器f1流过，将熔断器f1熔断。具体来说，这个电路是来自led驱动器的输入端正极led+和输入端负极led-之间的电流，电流流向是led+
→
f1
→
q1
→
d11
→
r3
→
d3
→
led-。熔断后的熔断器f1其阻抗将发生变化(变得很大)，代表led模块受到过浪涌的冲击而被记录，也即是意味着有超过设定值的浪涌电压施加到pcba上。可以看出，该浪涌检测器30的原理简单，元器件少，成本低并且可靠性高。
58.熔断器f1和开关电路串联于输入端led+，led-之间，使用输入端led+，led-的输入
功率产生的电流熔断熔断器f1。具体的，它们可以直接地连接到输入端led+，led-；或者，熔断器f1、开关电路、传感器r3与led芯片d1～d10的一部分并联，如图3所示是与led芯片d1和d2并联。开关电路具有锁存功能，开关电路使得即使浪涌消失后仍锁存导通。
59.在一个示例中，开关电路包括pnp三极管q1和npn三极管q2，pnp三极管q1的发射极连接到熔断器f1，pnp三极管q1的集电极连接到电阻r1的一端和npn三极管q2的基极，pnp三极管q1的基极连接到npn三极管q2的集电极和比较电路u1，具体是可调精密并联稳压器的负极，npn三极管q2的发射极连接到电极端子301，当浪涌电压过高导致可调精密并联稳压器导通时，可调精密并联稳压器拉低pnp三极管q1的基极电压，开启pnp三极管q1，pnp三极管q1开启后，将npn三极管q2的基极电压拉高以开启npn三极管q2，pnp三极管q1和npn三极管q2组成自锁电路，自锁电路将持续导通，使用输入端正极led+和输入端负极led-之间的一直存在的驱动电流来使熔断器f1熔断，而不是使用浪涌电流来使熔断器f1熔断，这可以防止熔断器f1因浪涌时间短而不能熔断。pnp三极管q1和npn三极管q2导通时，会有大电流流过熔断器f1，使熔断器f1熔断，由此，熔断器f1选型的熔点电流越小越好，使得浪涌检测器30具有较高的检测准确性和可靠性。
60.浪涌检测器30还包括第一保护器件zd1，第一保护器件zd1与比较电路u1的输入连接，例如与传感器r3并联，用于限制传感器r3输入到比较电路u1的电压在比较电路u1的额定电压以下。本例中该第一保护器件zd1比如是稳压二极管，与传感器r3并联，用于对比较电路u1的保护，防止过大的浪涌电压冲击可调精密并联稳压器的参考极，提高电路的可靠性。可选地，第一保护器件zd1和可调精密并联稳压器的参考极之间还设置有一电阻r4以加强对比较电路u1的保护。
61.浪涌检测器30还包括第二保护器件d11，第二保护器串联在开关电路和电极端子301之间，用于截止流经电极端子301的电流倒灌到开关电路，以保护浪涌检测器30。本例中第二保护器d11比如是二极管，其阳极连接到npn三极管q2的发射极，阴极连接到电极端子301，该第二保护器件d11用于防止未达到浪涌的阈值的电流倒灌到npn三极管q2的基极而使其导通，则导通pnp三极管q1，从而使得记录电路302被错误导通，而导致记录电路302对浪涌的记录不准。
62.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种led模块，包括：基板(10)，耦接到保护地(pe)；电路图案层(20)，与所述基板(10)相互绝缘地层叠设置，所述基板(10)和所述电路图案层(20)形成第一寄生电容(c1～c10)，以及输入端(led+、led-)，用于接收输入功率；led芯片(d1～d10)，安装在所述电路图案层(20)上；其特征在于：所述led模块还包括：浪涌检测器(30)，包括形成在所述电路图案层(20)上的电极端子(301)，所述电极端子(301)与所述基板(10)形成第二寄生电容(cp)，所述浪涌检测器(30)用于检测流经所述第二寄生电容(cp)至所述保护地(pe)的浪涌。2.如权利要求1所述的led模块，其特征在于，所述led芯片(d1～d10)的阳极和阴极连接到所述输入端(led+、led-)，且所述电极端子(301)也耦接到所述输入端(led+、led-)以检测从所述输入端(led+、led-)至所述保护地(pe)的浪涌。3.如权利要求1所述的led模块，其特征在于，所述电极端子(301)为一定面积的铜盘，所述铜盘及其与所述基板的间距被定型以形成所述第二寄生电容(cp)。4.如权利要求1所述的led模块，其特征在于，所述浪涌检测器(30)还包括记录电路(302)，用于记录所述浪涌的发生。5.如权利要求4所述的led模块，其特征在于，所述记录电路(302)包括熔断器(f1)和与所述熔断器(f1)串联的开关电路(q1、q2)；所述浪涌检测器(30)还包括：传感器(r3)，串联于所述第二寄生电容(cp)，用于感测所述浪涌的幅度；比较电路(u1)，具有与所述传感器(r3)连接的输入，和与所述开关电路(q1、q2)连接的输出，所述比较电路(u1)用于将所述浪涌的幅度与参考值进行比较，并在所述浪涌的幅度大于所述参考值时触发所述开关电路(q1、q2)；其中，所述开关电路(q1、q2)配置为被所述比较电路(u1)触发并导通电流通过所述熔断器(f1)，使得所述熔断器(f1)熔断。6.如权利要求5所述的led模块，其特征在于，所述熔断器(f1)和所述开关电路(q1、q2)串联于所述输入端并使用所述输入端的所述输入功率产生的电流熔断所述熔断器(f1)；所述开关电路(q1、q2)具有锁存功能，所述开关电路(q1、q2)使得即使所述浪涌消失后仍锁存导通。7.如权利要求4-6中任一项所述的led模块，其特征在于，所述记录电路(302)的阻抗用于表示所述浪涌的发生与否；所述浪涌检测器(30)还包括检测端子(303)，所述检测端子(303)与所述记录电路(302)连接，用于提供所述记录电路(302)的所述阻抗以表示所述浪涌的发生。8.如权利要求5或6所述的led模块，其特征在于，所述浪涌检测器(30)还包括：第一保护器件(zd1)，与所述比较电路(u1)的所述输入连接，用于限制所述传感器(r3)输入到所述比较电路(u1)的电压在所述比较电路(u1)的额定电压以下。9.如权利要求5或6所述的led模块，其特征在于，所述浪涌检测器(30)还包括：第二保护器件(d11)，串联在所述开关电路(q1、q2)和所述电极端子(301)之间，用于截
止流经所述电极端子(301)的电流倒灌到所述开关电路(q1、q2)，以保护所述浪涌检测器(30)。10.一种led照明装置，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的led模块，和作为保护地(pe)的外壳，且所述led模块的基板(10)靠近所述外壳放置或与所述外壳电联接从而使所述基板耦接到所述保护地(pe)。11.如权利要求10所述的led照明装置，其特征在于，还包括电连接到所述led模块的所述输入端(led+、led-)的led驱动器。

技术总结

本申请属于照明设备领域，提供了一种LED模块和LED照明装置。LED模块，包括：基板，耦接到保护地；电路图案层，与所述基板相互绝缘地层叠设置，所述基板和所述电路图案层形成第一寄生电容，以及输入端，用于接收输入功率；LED芯片，安装在所述电路图案层上；所述LED模块还包括：浪涌检测器，包括形成在所述电路图案层上的电极端子，所述电极端子与所述基板形成第二寄生电容，所述浪涌检测器用于检测流经所述第二寄生电容至所述保护地的浪涌的电参数来确定浪涌的发生，优势在于该浪涌检测器不与电路图案层相互影响，同时也不降低灯效率，并且浪涌电压检测准确。浪涌电压检测准确。浪涌电压检测准确。