技术领域
[0001] 本
发明涉及一种大芯片垂直布置的LED光机模组，属于LED照明技术领域。
背景技术
[0002]
申请号201310140124.5、201310140138.7、201310140150.8、201310140105.2、201310140134.9、201310140106.7、201310140151.2、201310140136.8等中国
专利申请公开了多个能在通用和互换的
LED灯泡上使用的光机模组技术方案。这些技术为建立以LED
灯泡为中心的照明产业架构，使LED灯泡(照明
光源)、
灯具、照明控制成为独立生产、应用的终端产品的基本理念奠定了
基础。但上述专利尚未解决光机模组内置驱动电源的问题。
[0003] 现行的LED驱动电源多为
开关电源，体积太大；也有体积稍小的线性电源，但其驱动芯片多以DIP双列直插或SMD贴片封装型式再配合辅助元器件，其体积仍不足以小到能放置到光机模组内部。
[0004] LED照明从芯片厂提供LED芯片开始到照明灯需要经一系列的诸如贴片、固晶、
焊接、封装、分光分色、驱动设计、
散热设计、灯具设计等复杂而冗长的生产设计过程，由于存在芯片布置设计、导热设计和电源驱动设计等诸多不确定性，这种以LED芯片为中心的产业架构难以在可更换光源的模式下实现光源(灯泡)标准化，最终导致终端市场上的LED灯多以不可更换光源的整体结构灯为主体，增加了照明产品的产业复杂度和降低了照明产品的产业集中度。
[0005] 进一步创造理念先进、更易标准化的LED灯泡光机模组内置驱动电源和LED照明芯片结构方案对于大规模推广LED照明意义深远。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于，提供一种大芯片垂直布置的LED光机模组。它是一种
亮度更好，易标准化的，内置驱动电源和LED照明芯片结构的LED光机模组，它在结构上有利于LED照明的标准化、大规模的推广。
[0007] 本发明的技术方案：大芯片垂直布置的LED光机模组，其特点是：包括印有
银浆
电路的透明的光机模板，银浆电路在光机模板上形成有
接口导线，其接口导线的宽度和间距与LED照明大芯片及LED驱动电源大芯片的宽度W和间距WJG相同；通过1个及以上的呈L状的D型透明过渡电路集成透明
块将LED照明大芯片垂直于光机模板连接到光机模板上；或对于大型光机模板，通过B型透明过渡电路集成透明块将LED驱动电源大芯片与1个及以上的呈L状的C型透明过渡电路集成透明块将1个及以上LED照明大芯片垂直于光机模板连接到光机模板上；再将LED驱动电源大芯片带银浆电路的一面与透明光机模板带银浆电路的一面按接口导线
对焊得光机模组。
[0008] 前述的大芯片垂直布置LED光机模组中，对于中、小型的LED光机模组，外部电源或
信号直接通过接
插件从焊接在光机模板43上的LED驱动电源大芯片上接入；对于大型的LED光机模组，光机模板上还焊接有柔性电路44，外部电源或信号通过接插件连接柔性电路接入到焊接在光机模板43上的LED驱动电源大芯片上；最后沿LED驱动电源大芯片、LED照明大芯片和B型透明过渡电路集成透明块(或C型透明过渡电路集成透明块，或D型透明过渡电路集成透明块)周边封透明胶得封装完整的LED光机模组。
[0009] 前述的大芯片垂直布置LED光机模组中，所述D型透明过渡电路集成透明块包括L型的透明
基板，透明基板上印刷有银浆电路，银浆电路为L型的接口导线，其接口导线的宽度、数量和间距与LED照明大芯片及LED驱动电源大芯片的宽度W、数量N+1和间距WJG相同；所述C型透明过渡电路集成透明块包括L型的透明基板，透明基板上印刷有银浆电路，银浆电路为空间上呈L型的2组接口导线，每1组的接口导线的宽度、数量和间距与LED照明大芯片和LED驱动电源大芯片的宽度W、数量N+1和间距WJG相同；所述的LED照明大芯片带银浆电路的一面与呈L型的透明过渡电路集成透明块带银浆电路的一面按接口导线对焊；L型的透明过渡电路集成透明块的带银浆电路另一面与光机模板的带银浆电路的一面按接口导线对焊；所述的B型透明过渡电路集成透明块的接口导线有1组接入端和1组以上的输出端，其接口导线的宽度、数量和间距与LED驱动电源大芯片的宽度W、数量N+1和间距WJG相同。
[0010] 前述的大芯片垂直布置LED光机模组中，所述LED照明大芯片包括一个宽度固定为W的第一透明基板，第一透明基板上设有N+1条平行的接口导线，第一透明基板上设有N颗LED芯片构成LED芯片
串联组，每颗LED芯片均位于两条相邻的接口导线之间，两条相邻的接口导线的间距为WJG等于W减接口导线宽再除以N(WJG＝(W-接口导线宽)/N)，且每颗LED芯片的正负极均分别连接在两条相邻的接口导线上；且同时并联多个LED串联组，使得透明基板上形成可在透明基板长度方向上延伸的N列多行的LED芯片阵列；N为3至7之间的整数；在组建LED光机模组时，根据功率需要，对LED照明大芯片进行剪裁，剪裁成不同长度的LED照明大芯片具有不同的功率；所述的LED芯片承载
电压约为DC3.2V(根据实际情况适当调整)或大于DC10V的高电压。
[0011] 前述的大芯片垂直布置LED光机模组中，所述LED芯片阵列和接口导线在透明基板上的形成方法是：采用透明的衬底做过渡
外延层形成的薄型外延片，外延片采用成熟芯片制造技术分层生长电路和LED芯片，然后经切割形成宽度为W的LED照明大芯片，其中生长出的电路包括接口导线和连接LED芯片和接口导线的连接芯片的导线，衬底作为第一透明基板；所述的芯片二极由于不需要焊接，可采用透明
电极，以增加芯片的发光面积；所述的芯片成熟制造技术是：采用有机金属
化学气相沉积设备分层进行覆
硅、上胶、
光刻、蚀刻、
镀膜、
合金和磨片等工艺；或者采用传统技术将LED芯片阵列贴装在印制好银浆电路的第一透明基板上，并通过倒装焊接或金丝正装焊接与第一透明基板上的银浆电路连接，获得LED照明大芯片，银浆刷电路包括接口导线和连接芯片的导线。
[0012] 前述的大芯片垂直布置LED光机模组中，所述LED驱动电源大芯片包括宽度固定为W的第二透明基板，透明基板印制有银浆电路，银浆电路上有接口导线，接口导线有接入端和输出端；接入端的宽度与光机模板导线接入端的宽度WG相同或有与接插件相连的焊盘；输出端的接口导线上有N+1条平行的接口导线，相邻两条接口导线的间距WJG等于W减接口导线宽再除以N(WJG＝(W-接口导线宽)/N)；第二透明基板上先粘贴未经封装的电源驱动
晶圆级芯片和
整流桥晶圆级芯片，然后将未经封装的电源驱动晶圆级芯片和整流桥晶圆级芯片焊接在第二透明基板上，第二透明基板有接口导线端的宽度与LED照明大芯片的宽度W相同，高度为H2；LED驱动电源大芯片上接口导线的用途是用来连接所述的LED照明大芯片上的芯片阵列的。
[0013] 所述LED驱动电源大芯片上的LED驱动方法为：整流桥晶圆级芯片上的整流桥将市电AC转化为脉动直流电，脉动直流电的电压大于零，小于等于脉动直流电额定最大工作电压VWR，在脉动直流电上设置N段LED负载；N为3至7之间的整数；各段LED负载串联在一起形成LED负载串联段组，多个LED负载串联段组形成所述的LED芯片阵列，在脉动直流电的电压升高时，电源驱动晶圆级芯片控制LED负载串联的段数逐级增加，在脉动直流电的电压下降时，控制LED负载串联的段数逐级减小，LED负载串联的段数为实际连入脉动直流电的LED负载段数。市电AC经过整流桥后变成脉动直流电，例：AC220V，50Hz交流电经整流桥整流后，电压为半个周期(180度)的
波形曲线，周期在0度时脉动直流电压为零，在90度时脉动直流电压达到最大值VWR为最高DC311V，180度时，电压又降为零，周而复始。
[0014] 前述的大芯片垂直布置LED光机模组中，所述LED负载串联的段数通过开关进行控制，开关的控制
节点为电压的分段界限，所述电压的分段数量与LED负载串联的段数相对应；所述LED负载串联的段数的控制方法是，将每段LED负载的负极方向分别通过开关连接脉动直流电的负极，然后根据脉动直流电的电压变化对各个开关的通断进行控制，使用将某几段开关断路的方式实现LED负载串联的段数的改变。LED负载可分为3～7段，分段少，电路简单，但
电流变化较大，容易在
电网产生低次谐波；分段多，则电路结构复杂。一般取4～6段为佳。
[0015] 前述的大芯片垂直布置LED光机模组中，设定脉动直流电的脉动直流工作电压VW大于VWmax的时段，控制所有开关断开，停止向所有LED负载供电，实现对LED的过电压及浪涌保护；通过调整脉动直流电的最大允许脉动直流电压VWmax的大小，从而实现对LED的发
光亮度调整。
[0016] 前述的大芯片垂直布置LED光机模组中，通过设置电流
传感器测得电路中有效工作电流IW，当IW超过设计值KIWR时，关闭所有开关以实现电流保护，开关的开启需在下次重新加载电压后恢复，其中K为调整系数，IWR为额定有效工作电流。
[0017] 前述的大芯片垂直布置LED光机模组中，所述的开关在脉动直流电压上升阶段延时tm毫秒动作，在脉动直流电压下降阶段提前tm毫秒动作，以获得相对较平稳的LED工作电流。
[0018] 前述的大芯片垂直布置LED光机模组中，设置串联在一起的每一段LED负载为具有不同的最大承载电压值的LED
芯片组，可使在开关控制下工作的LED负载串联段组获得接近理想
正弦波的工作电流曲线。
[0019] 前述的大芯片垂直布置LED光机模组中，所述每一段LED负载最大承载电压的调整方法是：①以脉动直流电压为纵坐标、脉动直流周期为横坐标作图；②假定一个纯
电阻负载，其功率在脉动直流半波形成的正弦图形面积为1，作图；③设定LED负载串联段组的承载功率为纯电阻负载的120％，作一面积为1.2的矩形阴影图，矩形阴影的纵坐标值即为串联段组总的最大承载电压值；④同理，已知LED负载承载电压情况下，可作图得出LED负载的图形面积，，逐段验证LED负载的面积之和大于开关的控制节点下的脉动直流正弦波面积；⑤选取LED负载串联段组上各段LED负载的承载电压值，相加大于等于串联段组总的最大承载电压值即可；其中，承载电压值较高的LED负载靠近正极端，承载电压值较低的LED负载靠近负极端。
[0020] 前述的大芯片垂直布置LED光机模组中，所述光机模板的材质为薄片非金属透明材料(如SiO2，Al2O3等)，它是将薄型板材加温到近材料
软化点，利用模具采用
冲压设备冲压成型的。(材料易脆且硬度较高。这样只能切割方式进行加工成光机模板形状时，成本较高。)
[0021] 使用前述的LED光机模组组建LED照明核心构件的方法：在LED光机模组上设置柔性电路，或还盖设有透明盖板后，装入带
荧光粉的内罩即可；带荧光粉的内罩是将含荧光粉的注塑颗粒料与不含荧光粉的透明注塑颗粒料混匀；混合比例根据需要配置，然后通过
注塑成型即得；其中所述含荧光粉的注塑颗粒料是将20～30％荧光粉体与70～80％透明注塑颗粒料混匀，热熔后重新制成注塑颗粒料；荧光粉选用余辉时间大于8ms的荧光粉。
[0022] 与
现有技术相比，本发明的光机模组可以适用于本
发明人在先申请的各类灯泡专利，替代灯泡中原有的光机模组。本发明的光机模组在结构上可以内置电源和LED照明芯片，而且体积小，采用LED照明大芯片的方案垂直放置，可实现306度发光的效果，通过光机模板后设置反射层使LED的发光得到充分利用，与传统的单面反光的LED相比具有更高的发光的效率；与本发明人之前的透明光机模板组建的光机模组专利申请技术相比，减少了光的反射次数，具有更高的亮度。本发明可以促进现有的LED产业流程再造和优化，本发明的LED光机模组可以在可更换光源的模式下实现光源(灯泡)标准化，从而可以降低照明产品的产业复杂度和降低了照明产品的产业集中度。
[0023] 在LED电源大芯片的驱动下，LED照明大芯片被设计成固定的宽度W，长度则根据制造设备的规格来确定，使用时来分割成不同的长度。这样LED照明大芯片不需针对单个LED芯片来切割成毫米级尺寸，芯片制作时将降低对衬底的机械特性要求，使类似多晶的高纯
氧化
铝等进入衬底的选择范围，大幅度地降低了LED照明芯片的制造成本。
[0024] LED照明大芯片中的每颗LED芯片两极无需焊接，电极可做的较小同时并可采用透明电极的方案，会有效地增加芯片的发光面积和提高
发光效率。
[0025] 从芯片厂开始，LED照明大芯片只需结合电源大芯片即可直接贴装焊接在光机模板上、或灯泡导热
支架。LED照明生产流程短而简单。同时，大芯片按使用功率分段切割，设计、生产到产品整个过程中容易确定的因数较多，便于对其控制来实现标准化作业。
[0026] 按使用功率来分割的照明大芯片可满足大多数照明应用要求，这样非切割的、数量有限的照明大芯片容易实现规模化的产业集中度，将大幅度减少照明产品的制造成本。
[0027] 本发明改变了LED现有的封装产业概念，照明大芯片采用倒装后只需简单封装大芯片周边即可；采用正装时可采用盖板封装等工艺；绕开了国外的专利壁垒。
[0028] 而由于现行的LED驱动电源多为
开关电源，体积太大；也有体积稍小的线性电源，但其驱动芯片多以DIP双列直插或SMD贴片封装型式再配合辅助元器件，然后焊接在PCB
电路板上，其体积仍不足以小到能放置到光机模组内部。这个思路难以使LED驱动电源微型化、轻量化和透明化，无法放置到光机模组中，最终无法在通用和互换的LED灯泡实现市电直接接入。
[0029] 采用本发明的驱动技术的电源大芯片可以满足LED照明应用如驱动、调光、过电压及浪涌保护、过载等的各种基本需求，且可以把体积做的较小，以至于可以将驱动电源放到灯泡内部甚至光机模组内部。这对LED照明低成本、小型化具有非常重要的意义。本发明推动了LED芯片的朝集成化的方向发展，使照明大芯片的出现成为现实。二者的共同使用将进一步推动LED照明产业的快速发展。
[0030] 另外，本发明通过整流桥将市电转化为脉动直流电，同时将每个周期内的电压按
相位分割为多段，且利用多段内电压不同的特性，使用开关对串接入工作状态的LED负载的段数进行调节，从而使LED负载进入智能化的运行模式，该运行模式可以满足LED芯片供电，而且本发明的这种LED驱动方式可以极大地减少驱动电源的复杂性，从而使得LED光机模组内置驱动电源成为可能，这对于LED灯泡实现更大的通用性和互换性意义重大。
附图说明
[0031] 图1图1为本发明
实施例的小型光机模板上的电路示意图；
[0032] 图1.1为本发明实施例的小型光机模组结构示意图；
[0033] 图2为本发明实施例的中型光机模板上的电路示意图；
[0034] 图2.1为本发明实施例的中型光机模组结构示意图；
[0035] 图3为本发明实施例的大型光机模板上的电路示意图；
[0036] 图4为本发明实施例的大型光机模组结构示意图；
[0037] 图5为本发明实施例的B型过渡电路集成透明块结构示意图；
[0038] 图6为本发明实施例的C型过渡电路集成透明块结构示意图；
[0039] 图7为本发明实施例的D型过渡电路集成透明块结构示意图；
[0040] 图8为本发明实施例LED照明大芯片的结构示意图；
[0041] 图9为本发明实施例小功率LED驱动电源大芯片的结构示意图；
[0042] 图21为本发明实施例大功率LED驱动电源大芯片的结构示意图；
[0043] 图10为本发明实施例的光机核心构件的结构示意图；
[0044] 图22为本发明实施例的LED照明核心构件组建的灯泡结构示意图；
[0045] 图11为本发明实施例的LED电压电流波形图；
[0046] 图12为本发明实施例的超高电压运行功率波形图；
[0047] 图13本发明实施例的调光运行功率波形图；
[0048] 图14本发明实施例的电路连接图；
[0049] 图15本发明实施例的驱动电源芯片内部电路图；
[0050] 图16本发明实施例3段负载的LED电压电流波形图；
[0051] 图17本发明实施例DC52V串联的LED芯片阵列模组功率加载分布图；
[0052] 图18本发明实施例LED芯片阵列承载电压试算图；
[0053] 图19本发明实施例单颗DC52V芯片承载功率试算图；
[0054] 图20本发明实施例2*52V+4*35V串联的LED芯片阵列模组功率加载分布图。
[0055] 附图中的标记为：3-导热支架，7-透镜，8-透镜卡环，11-电器接插件，14-卡环固定螺钉，43-光机模板，43.1-光机模板固定孔，43.2-,44-柔性转接电路，44.1-焊点，45-透明封胶，61-带荧光粉的内罩，62-内环罩，81-内卡环，103-
散热器，112-
电缆固定架，410-LED驱动电源大芯片，410.1-透明盖板,411-驱动电源晶圆级芯片，412-整流桥晶圆级芯片，413-第二透明基板，421-第一透明基板，414-银浆电路，414.1-焊盘，420-LED照明大芯片，
440-B型过渡电路集成透明块，450-C型过渡电路集成透明块。
[0056] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
[0057] 实施例。大芯片垂直布置的LED光机模组，包括印有银浆电路的透明的光机模板43，银浆电路在光机模板43上形成有接口导线，其接口导线的宽度和间距与LED照明大芯片
420及LED驱动电源大芯片410的宽度W和间距WJG相同；通过1个及以上的呈L状的D型透明过渡电路集成透明块460将LED照明大芯片420垂直于光机模板43连接到光机模板43上；或对于大型光机模板，通过B型透明过渡电路集成透明块(440)将LED驱动电源大芯片410与1个及以上的呈L状的C型透明过渡电路集成透明块450将1个及以上LED照明大芯片420垂直于光机模板43连接到光机模板43上；再将LED驱动电源大芯片410带银浆电路的一面与透明光机模板43带银浆电路的一面按接口导线对焊得A品。
[0058] 对于中、小型的LED光机模组，如图1、图1.1、图2和图2.1所示，外部电源或信号直接通过接插件11从焊接在光机模板43上的LED驱动电源大芯片410上接入；对于大型的LED光机模组，如图3和图4所示，光机模板43上还焊接有柔性电路44，外部电源或信号通过接插件11连接柔性电路44接入到焊接在光机模板43上的LED驱动电源大芯片410上；最后沿LED驱动电源大芯片410、LED照明大芯片420和B型透明过渡电路集成透明块440、C型透明过渡电路集成透明块450或D型透明过渡电路集成透明块460周边封透明胶45得LED光机模组。
[0059] 所述的D型透明过渡电路集成透明块460，如图7所示，包括L型的透明基板，透明基板上印刷有银浆电路，银浆电路为L型的接口导线，其接口导线的宽度、数量和间距与LED照明大芯片420及LED驱动电源大芯片410的宽度W、数量N+1和间距WJG相同；所述的C型透明过渡电路集成透明块450如图6所示，包括L型的透明基板，透明基板上印刷有银浆电路，银浆电路为空间上呈L型的2组接口导线，每1组的接口导线的宽度、数量和间距与LED照明大芯片420和LED驱动电源大芯片410的宽度W、数量N+1和间距WJG相同；所述的LED照明大芯片420带银浆电路的一面与呈L型的透明过渡电路集成透明块带银浆电路的一面按接口导线对焊；L型的透明过渡电路集成透明块的带银浆电路另一面与光机模板43的带银浆电路的一面按接口导线对焊；所述的B型透明过渡电路集成透明块440如图5所示，它的接口导线有1组接入端和1组以上的输出端，其接口导线的宽度、数量和间距与LED驱动电源大芯片410的宽度W、数量N+1和间距WJG相同。图中B、C和D型透明过渡电路集成透明块中的透明基板也标记为413。
[0060] 所述LED照明大芯片420，如图8所示，包括一个宽度固定为W的第一透明基板421，第一透明基板上设有N+1条平行的接口导线，第一透明基板421上设有N颗LED芯片41构成LED芯片串联组，每颗LED芯片41均位于两条相邻的接口导线之间，两条相邻的接口导线的间距为WJG等于W减接口导线宽再除以N(WJG＝(W-接口导线宽)/N)，且每颗LED芯片41的正负极均分别连接在两条相邻的接口导线上；且同时并联多个LED串联组，使得透明基板421上形成可在透明基板421长度方向上延伸的N列多行的LED芯片阵列；N为3至7之间的整数；在组建LED光机模组时，根据功率需要，对LED照明大芯片420进行剪裁，剪裁成不同长度的LED照明大芯片420具有不同的功率。
[0061] 所述LED芯片阵列和接口导线在透明基板上的形成方法是：采用透明的衬底做过渡外延层形成的薄型外延片，外延片采用成熟芯片制造技术分层生长电路和LED芯片，然后经切割形成宽度为W的LED照明大芯片，其中生长出的电路包括接口导线和连接LED芯片和接口导线的连接芯片的导线，衬底作为第一透明基板；所述的芯片二极由于不需要焊接，可采用透明电极，以增加芯片的发光面积；所述的芯片成熟制造技术是：采用有机
金属化学气相沉积设备分层进行覆硅、上胶、光刻、蚀刻、镀膜、合金和磨片等工艺；或者采用传统技术将LED芯片阵列贴装在印制好银浆电路414的第一透明基板421上，并通过倒装焊接或金丝正装焊接与第一透明基板421上的银浆电路414连接，获得LED照明大芯片420，银浆刷电路414包括接口导线和连接芯片的导线。
[0062] 所述LED驱动电源大芯片，如图9和图21所示，包括宽度固定为W的第二透明基板413，透明基板413印制有银浆电路，银浆电路414上有接口导线，接口导线有接入端和输出端；接入端的宽度与光机模板43导线接入端的宽度WG相同或有与接插件相连的焊盘；输出端的接口导线上有N+1条平行的接口导线，相邻两条接口导线的间距WJG等于W减接口导线宽再除以N(WJG＝(W-接口导线宽)/N)；第二透明基板413上先粘贴未经封装的电源驱动晶圆级芯片411和整流桥晶圆级芯片412，然后将未经封装的电源驱动晶圆级芯片411和整流桥晶圆级芯片412焊接在第二透明基板413上，第二透明基板413有接口导线端的宽度与LED照明大芯片的宽度W相同，高度为H2；LED驱动电源大芯片上接口导线的用途是用来连接所述的LED照明大芯片上的芯片阵列的。
[0063] 所述LED光机模组上的LED驱动方法为：整流桥晶圆级芯片412上的整流桥将市电AC转化为脉动直流电，脉动直流电的电压大于零，小于等于脉动直流电额定最大工作电压VWR，在脉动直流电上设置3～7段LED负载，各段LED负载串联在一起形成LED负载串联段组，多个LED负载串联段组形成所述的LED芯片阵列，在脉动直流电的电压升高时，电源驱动晶圆级芯片411控制LED负载串联的段数逐级增加，在脉动直流电的电压下降时，控制LED负载串联的段数逐级减小，LED负载串联的段数为实际连入脉动直流电的LED负载段数。
[0064] 所述LED负载串联的段数通过开关进行控制，开关的控制节点为电压的分段界限，所述电压的分段数量与LED负载串联的段数相对应；所述LED负载串联的段数的控制方法是，将每段LED负载的负极方向分别通过开关连接脉动直流电的负极，然后根据脉动直流电的电压变化对各个开关的通断进行控制，使用将某几段开关断路的方式实现LED负载串联的段数的改变。
[0065] 设定脉动直流电的脉动直流工作电压VW大于VWmax的时段，控制所有开关断开，停止向所有LED负载供电，实现对LED的过电压及浪涌保护；通过调整脉动直流电的最大允许脉动直流电压VWmax的大小，从而实现对LED的发光亮度调整。
[0066] 通过设置电流传感器测得电路中有效工作电流IW，当IW超过设计值KIWR时，关闭所有开关以实现电流保护，开关的开启需在下次重新加载电压后恢复，其中K为调整系数，IWR为额定有效工作电流。
[0067] 所述的开关在脉动直流电压上升阶段延时tm毫秒动作，在脉动直流电压下降阶段提前tm毫秒动作，以获得相对较平稳的LED工作电流。
[0068] 设置串联在一起的每一段LED负载为具有不同的最大承载电压值的LED芯片组，可使在开关控制下工作的LED负载串联段组获得接近理想正弦波的工作电流曲线。
[0069] 所述每一段LED负载最大承载电压的调整方法是：①以脉动直流电压为纵坐标、脉动直流周期为横坐标作图；②假定一个纯电阻负载，其功率在脉动直流半波形成的正弦图形面积为1，作图；③设定LED负载串联段组的承载功率为纯电阻负载的120％，作一面积为1.2的矩形阴影图，矩形阴影的纵坐标值即为串联段组总的最大承载电压值；④同理，已知LED负载承载电压情况下，可作图得出LED负载的图形面积，，逐段验证LED负载的面积之和大于开关的控制节点下的脉动直流正弦波面积；⑤选取LED负载串联段组上各段LED负载的承载电压值，相加大于等于串联段组总的最大承载电压值即可；其中，承载电压值较高的LED负载靠近正极端，承载电压值较低的LED负载靠近负极端。
[0070] 所述光机模板43的材质为薄片非金属透明材料，如SiO2，Al2O3等，它是将薄型板材加温到近材料软化点，利用模具采用冲压设备冲压成型的。由于材料易脆且硬度较高，因此只能切割方式进行加工成光机模板形状时，成本较高。
[0071] 使用前述的LED光机模组组建LED照明核心构件的方法，如图10所示，在LED光机模组上设置柔性电路44后装入带荧光粉的内罩61即可，再组装进其它组件即可成为灯泡；带荧光粉的内罩61是将含荧光粉的注塑颗粒料与不含荧光粉的透明注塑颗粒料混匀；混合比例根据需要配置，然后通过注塑成型即得；其中所述含荧光粉的注塑颗粒料是将20～30％荧光粉体与70～80％透明注塑颗粒料混匀，热熔后重新制成注塑颗粒料；荧光粉选用余辉时间大于8ms的荧光粉。
[0072] 图22是本发明所述LED照明核心构件组建的灯泡结构示意图。
[0073] 下文是以6组LED负载为例的本发明的工作原理。即n取值为6。
[0074] 首先，交流电AC经过整流桥后变成脉动直流电，例：AC220V，50Hz交流电经整流桥整流后，参见图11，电压为半个周期(180度)的波形曲线，周期在0度时脉动直流电压为零，在90度时脉动直流电压达到最大值VWR为最高DC311V，180度时，电压又降为零，周而复始。
[0075] 本发明的工作要求，在脉动直流电压大于零与小于等于VWR之间，共设置3～7段负载，各段负载间形成串联方式，随电压升高，负载(即LED负载)串联段数逐级增加，负载电压由开关控制加载，参见图11和图14，电压开关节点为电压分段界限。
[0076] 供电管理运行模式：本发明不设计电流
控制器件，各级开关的启闭仅取决于VW的变化，参见图11、图14和图15。
[0077] 周期0～90度时：
[0078] 第1段：工作初始状态，即周期从0起始，电路中开关K1～K6处于开启状态(ON)，电流主要经节点J1通过开关K1形成通路，负载由额定电压为1VWR/6串联工作的LED组成；
[0079] 第2段：当VW大于等于1VWR/6时，开关K1关闭(OFF)，电流主要经节点J2通过开关K2形成通路，负载由额定电压为2VWR/6串联工作的LED组成；
[0080] 第3段：当VW大于等于2VWR/6时，开关K1处于OFF，开关K2关闭(OFF)，电流主要经节点J3通过开关K3形成通路，负载由额定电压为3VWR/6串联工作的LED组成；
[0081] 第4段：当VW大于等于3VWR/6时，开关K1～K2处于OFF，开关K3关闭(OFF)，电流主要经节点J4通过开关K4形成通路，负载由额定电压为4VWR/6串联工作的LED组成；
[0082] 第5段：当VW大于等于4VWR/6时，开关K1～K3处于OFF，开关K4关闭(OFF)，电流主要经节点J5通过开关K5形成通路，负载由额定电压为5VWR/6串联工作的LED组成；
[0083] 第6段：当VW大于等于5VWR/6时，开关K1～K4处于OFF，开关K5关闭(OFF)，电流经节点J6通过开关K6形成通路，负载由额定电压为6VWR/6串联工作的LED组成；
[0084] 开关K1～K6关闭时，可采用延时0.1ms的关闭方法，可获得相对较平稳的电流。
[0085] 周期90～180度时：
[0086] 第6段：工作初始状态，电压由最大值向下减少，电路中开关K1～K5处于关闭状态(OFF)，开关K6处于开启状态，电流经节点J6通过开关K6形成通路，负载由额定电压为6VWR/6串联工作的LED组成；
[0087] 第5段：当VW小于等于5VWR/6时，开关K5～K6开启(ON)，电流主要经节点J5通过开关K5形成通路，负载由额定电压为5VWR/6串联工作的LED组成；
[0088] 第4段：当VW小于等于4VWR/6时，开关K4～K6开启(ON)，电流主要经节点J4通过开关K4形成通路，负载由额定电压为4VWR/6串联工作的LED组成；
[0089] 第3段：当VW小于等于3VWR/6时，开关K3～K6开启(ON)，电流主要经节点J3通过开关K3形成通路，负载由额定电压为3VWR/6串联工作的LED组成；
[0090] 第2段：当VW小于等于2VWR/6时，开关K2～K6开启(ON)，电流主要经节点J2通过开关K2形成通路，负载由额定电压为2VWR/6串联工作的LED组成；
[0091] 第1段：当VW小于等于1VWR/6时，开关K1～K6开启(ON)，电流主要经节点J1通过开关K1形成通路，负载由额定电压为1VWR/6串联工作的LED组成。
[0092] 开关K1～K6开启时，可采用提前0.1ms的开启方法，可获得相对较平稳的电流。
[0093] 调光运行模式：外部设置一给定电压VT＝0时，VWmax对应CVWR，外部电压给定VT＝5V时，VWmax对应0V，设置0≤VWmax≤CVWR，C调整系数，为额定电压的倍数，如C＝1.12。VW大于VWmax的时段，对应各段的开关将关闭(OFF)，停止向负载供电。其作用为一种调光方案。参见图13、图14和图15，调节VWmax低于VWR，图中黄色部分将增加，输入到负载的功率将降低，从而达到调光的目的。例：当LED在AC220V市电正常工作是，调整交流电电压至AC180V的电压时，图中的阴影部分为VW高于254V的形成功率投影图部分，从周期约55.5度到124.5度之间，由于此段时间内相应的开关Kx处于关闭(OFF)，阴影部分的功耗(相当于正常市电下脉动直流半波的加载功率的57.0％)将被剔除，这部分功耗未被加载到负载上，使负载的亮度降低。当VWmax等于0时，所有开关将关闭(OFF)，负载供电量为零。可以做到无级调光，而不会发生
能量消耗。
[0094]
电压保护运行模式：设置VWmax＝CVWR。VW大于VWmax的时段，对应各段的开关将关闭(OFF)，停止向负载供电。参见图12、图14和图15，例：当市电达到270V的高电压时，图中的阴影部分为VW高于348V的形成功率投影图部分，从周期约66度到114度之间，由于此段时间内K1～K6开关处于关闭(OFF)，阴影部分的功耗(相当于正常市电下脉动直流半波的加载功率的50.2％)将被剔除，这部分功耗未被加载到负载上，使负载不会因过电压烧毁。
[0095] 过流保护运行模式：本发明具有过流保护，参见图15，电流传感器测得电路中有效工作电流IW超过设计值KIWR，K为调整系数，例：设定IWR＝275mA，K＝1.2，逻辑
开关控制器将关闭所有开关K1～K6(OFF)，开启开关(ON)K1～K6需在下次重新加载电源压后恢复。
[0096] 依据与上述相同的原理，负载方式可分为3～7段，分段少，电路简单，但电流变化较大，容易在电网产生低次谐波，参见图16；分段多，则电路结构复杂。一般取4～6段为佳。
[0097] 注：VW—脉动直流工作电压(1.4142*交流电压)；VWR—脉动直流额定最大工作电压(1.4142*交流电压)；VWmax—最大允许脉动直流电压(1.4142*交流电压)；IW—有效工作电流。IWR—额定有效工作电流。
[0098] 如市电为AC220，整流后的电压为DC311V，以每组LED负载为单颗芯片为例，则每颗芯片承受DC52V；如AC110，则芯片承受DC26V。设脉动直流半波的加载功率面积为1，参见图17，图中每个LED负载(LED模组1至6)被加载功率相差比较大，LED模组1达到脉动直流半波的加载功率面积的20.68％(为芯片额定出
力的84.4％)；而LED模组6只有5.11％(为芯片额定出力的19.2％)，约为模组1的四分之一功率，经过实测验证，模组6的实际亮度很低；整个芯片组的平均被加载的功率为芯片额定出力的52.4％，芯片的利用率较低；而芯片组的额定出力(虚线框面积)为脉动直流半波的加载功率面积的159％。由于芯片冗余量过大，不仅芯片浪费，还造成驱动电源过大而浪费，同时增加了布置上的难度。因此，恒定直流状态下选择芯片电压的方法在脉动直流状态下存在一定问题，如何在保证芯片安全工作的前提下，提高芯片的利用率成为一个待解决的问题。
[0099] 设定6颗串联的LED芯片阵列的额定出力由脉动直流半波加载功率的1.59倍调低至1.2倍(考虑到小型电网市电会出现不低于1.2倍
波动)，参见图18，设LED芯片阵列芯片承载功率(图中阴影部分面积)为脉动直流半波加载功率(脉动直流半波部分面积)的1.2倍时，可以由图18作图推算出市电为AC220V时芯片阵列的承载电压为DC236V；
[0100] 参见图19，对LED模组1到模组6分别设置不同的电压值，可以得到不同承载电压值下的芯片加载功率面积(图中阴影部分)；
[0101] 采用2*52V+4*35V高电压芯片(模组1和模组2的型号为VES-AADBHV45、模组3到模组6为ES-AADBHF40)组成串联阵列，则芯片阵列的承载电压调整为DC244V；作图20，获得的芯片阵列被加载功率面积为脉动直流半波功率面积的96.67％，芯片阵列被加载的功率接近1为理想状态；此时LED芯片阵列被加载的功率为芯片阵列额定出力77.6％；实验验证与推算值相近。
[0102] 各电压段的模组加载功率验证：设脉动直流半波的加载功率面积为1，电压为纵坐标时，容易通过图19计算DC52V芯片额定出力为26.52％，同理，DC35V芯片的额定出力为17.89％；图20则是市电为AC220V时，LED芯片阵列各模组的被加载的功率情况；表1是芯片阵列被加载的功率为脉动直流半波功率面积1时，市电电压分别为AC220V，AV246V，AC270V各个模组被加载功率的情况，表中可以看出，仅模组3在DC311V和DC348V略有过载，但由于模组1和模组2有功率裕量，实验证明模组3可通过。
[0103] 在其他市电电压等级时，优化方式参照上述进行。
[0104] 理想状态下芯片承载功率验算如下表所示：
[0105]
